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中国——未来的航天工业大国

2019-07-18     平面

导读

2018年,我国向轨道发射的火箭比其他任何国家都多,在接下来的几年里,我国将计划发射世界上最大的太空望远镜、世界上最重的火箭以及一个能与国际空间站相匹敌的空间站。

正文

中国——未来的航天工业大国

去年十月的一个下午,在戈壁沙漠中一个偏远荒凉的发射台上,未来号飞向了太空。

未来号是为中国中央电视台科学节目制造的一颗小型卫星,它的性能几乎不比我国在1970年从酒泉卫星发射中心发射的第一颗卫星强多少。 然而,10月的发射具有历史意义: 它将成为我国私人研发的第一枚进入轨道的火箭。

"朱雀一号"携带未来号进入轨道的火箭有三个级。 第一级点火顺利。 第二个也是如此。 不幸的是....几分钟后,第三级发生故障,未来号就丢失了。

进行航天发射不是一件简单的事情,新一代火箭的首飞失利更是屡见不鲜。以SpaceX为例,其猎鹰1号火箭的前3次发射均以失败告终:正如其创始人兼首席执行官埃隆•马斯克(Elon Musk)所言,第四次成功发射是在资金耗尽之前。SpaceX改变了美国航空业的面貌。在被老牌公司统治了几十年后,SpaceX是新一代公司中最突出的一家。这些公司通过大幅降低发射成本,试图彻底改变人类太空旅行和卫星发射市场。

如今,这样的“太空变革”也在中国上演着。

由于美国和俄罗斯的太空项目预算捉襟见肘,我国正在努力扩大各个领域: 通信和侦察卫星; 与美国的全球定位系统相匹敌的导航和定位卫星星座; 载人航天计划; 以及雄心勃勃的太空科学和机器人探索项目。 所有这些都是通过一系列拥有先进能力的新型火箭来实现的。

2018年从中国发射进入地球轨道的火箭数量首次超过其他任何国家。截至去年12月中旬,中国已成功发射35枚,而美国只有30枚。

12 月 7 日,运载火箭在西昌卫星发射中心将嫦娥四号探测器送上太空。一月份,将软着陆至月球远端。若任务能够顺利进行, 首次完成“人类探测器首次实现月球背面软着陆”的壮举将由中国拿下。这也将意味着我国的太空计划正走向成熟。

中国航天事业稳步发展。截至2018年底,中国的轨道发射数量接近40次,比去年任何国家都多。

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各家公司都在不断努力和尝试,希望拿下“中国民营火箭首次入轨发射”的桂冠。不管结果如何,这场竞赛都显示出中国的民营火箭公司正在改变中国航天的现状。与此同时,中国国家航天力量也正在不断进行自我变革。

2014年,中国商业航天的政策逐步放开,资本市场在看到了商业航天的巨大潜力之后纷纷加码,为民营火箭企业提供了更大的发展动力。以蓝箭航天为例,蓝箭从创立初期的数十个人,发展到如今的超过200名员工,在湖州设立智能制造基地,同时在北京、西安两地均设立了研发中心。针对发射载荷,蓝箭也在逐步提升自己的运载能力,从最初运载仅有1-10公斤重的微纳卫星,逐渐过渡到更大更重的设备,对蓝箭来说,最终实现载人航天飞行同样也是其未来的目标。

2018年4月,“星际荣耀”公司在海南完成了第一次亚轨道火箭发射,2018年9月,该公司的“双曲线Z”火箭又在酒泉卫星发射中心进行了第二次发射。目前,零壹空间、星际荣耀都已瞄准2019年进行首次入轨发射,翎客航天则提出了一个更为激进的计划:在2020年首次发射能垂直起降的回收式火箭。

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不过话说回来,要将人类送入太空可不像发射卫星这么简单,还需要运载能力更强的火箭。同时,将大型通信卫星送入地球静止轨道也同样需要大型火箭。此外,若要是进行月球或火星土壤取样返回,对火箭的运载能力的同样也提出了更高的要求。

与SpaceX不同,我国的民营航天公司目前还没有能力开发这种火箭。只有“国家队”可以做这些事情。

以我国最大航天集团中国航天科技集团有限公司(CASC)为例,该集团的规模与波音公司相当,拥有超过14万名员工。集团下属的中国运载火箭技术研究院(CALT)更是被誉为中国运载火箭的“摇篮”,其在大型火箭方面的成果除了长征五号之外,还有运载能力堪比“登月火箭”土星五号的长征九号,该火箭有望成为人类有史以来制造的最强大的火箭。

2016年11月3日,长征五号在文昌航天发射场首飞成功,但是,航天工程的发展并不总是一帆风顺,2017年7月2日,长征五号在进行第二次发射时就因为芯一级两台YF-77液氢液氧发动机中的一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下,局部结构发生异常,发动机推力瞬时大幅下降,致使火箭无法达到预定飞行速度与高度,最终火箭二级与卫星在西太平洋再入,发射任务失利。

而长征五号的不利也导致一系列雄心勃勃的计划被搁置,如果一切按计划进行,它的下一次发射将在2019年上半年,此后的另一次发射计划于2019年晚些时候进行,长征五号需要将嫦娥五号送到月球并采样返回。如果这次的发射成功,这将是继1976年苏联月球 24将170克月球土壤带回地球之后人类首次月球采样返回。

在载人航天方面,中国的下一步计划将是建成自己的空间站。长征五号计划在2020年发射空间站的核心舱,这是于2022年建成空间站的第一步。虽然中国空间站只有国际空间站(ISS)五分之一大小。 但这个空间站的主导权完全属于中国,不像国际空间站那样由多方主导。

此外,中国在建造空间站的同时,还将发射一个单独的“光学舱”,在功能上类似“哈勃”太空望远镜,但视场是哈勃的300倍。光学舱将与空间站保持一定距离进行共轨飞行,需要补加推进剂或维护升级时,与空间站交会对接,由航天员操作。“光学舱”在轨10年间,将以不低于“哈勃”望远镜的精度,拍摄到40%左右的宇宙空间。

至于备受期待的长征九号,其计划于2028年进行首飞,可以将140吨的载荷送入近地轨道,这一运载能力是长征五号的五倍多,甚至超过了NASA的太空发射系统(SLS)。届时,长征九号将让中国有能力实现载人月球以及火星采样返回。

众所周知,在发射方式上,导弹和发射卫星的火箭相差无两:环境监测卫星和军用侦察卫星类似,通信卫星可以为飞机乘客提供Wi-Fi,也可以发送机密信息;用于在轨燃料补给和维修机动卫星,也可作为打击别国轨道平台的武器。由此可见,空间技术本身的双重性质对于大国增强国家实力、提高国际话语权至关重要。

一直以来,美国都在航天活动中阻碍中国,曾将中国拒之于国际空间站之外,2011年的一项法律还禁止NASA与中国科学家进行双边接触,该法律也广受批评。而这些努力都适得其反,没有对中国的太空雄心有正确的认识,反而让美国处于孤立状态。

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