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載人登月需要擁有載人航天技術(shù)基礎(chǔ),，并研制重型火箭。 中國很早就有登月設(shè)想,。1968年5月,，航天部門制定《人造衛(wèi)星、宇宙飛船十年發(fā)展規(guī)劃規(guī)劃(草案)》,，設(shè)想未來十年發(fā)射載人飛船,、50噸級航天飛機、150噸級空間站,，研制載重50-150噸的長征十號火箭,。1978年8月，領(lǐng)導(dǎo)指示：“在空間技術(shù)方面，我國不參加太空競賽,，現(xiàn)在不必上月球,。” 863計劃重啟載人航天論證,，產(chǎn)生921工程,。921工程設(shè)想載人航天飛船起步，第二步發(fā)射空間實驗室,，第三步建造20噸級空間站,。前兩步已完成，誕生神舟載人飛船和天宮一號空間實驗室,。21世紀(jì)初,，載人航天展開包括登月在內(nèi)的發(fā)展論證，先期批準(zhǔn)了空間站計劃,。 載人登月項目競爭對手眾多,，登陸對象還可以選擇小行星和火星。登陸以前需對目標(biāo)展開偵察,，無人探測登陸優(yōu)勢明顯,，對載人登陸項目構(gòu)成擠壓。 863計劃成立月球探測課題組,，1994年展開論證,，2001年環(huán)月探測立項。月球探測屬于深空探測計劃的第一步,。月球探測工程第一期發(fā)射嫦娥一號,、二號探測器，照相偵察,；第二期發(fā)射嫦娥三號,、四號，登陸偵察,；第三期發(fā)射嫦娥五號,、六號，登陸月球,，采樣返回,。月球探測工程2020年結(jié)束。正在論證月球無人基地,，采用南極科考站類型,，建立月球?qū)嶒炇液陀^測平臺。 月球以遠的深空探測需要建設(shè)耗資龐大的測控網(wǎng),，中國從對外合作起步,。2007年決定與俄羅斯聯(lián)合探測火星,，2011年發(fā)射失敗告終。目前深空探測論證已經(jīng)成熟,，路線圖處于待批準(zhǔn)狀態(tài)。深空探測的重點是火星,，計劃2018年發(fā)射探測器和火星車,。 深空探測內(nèi)容豐富，小行星探測難度中等,，也是論證重點,。計劃2018年發(fā)射小行星探測器，考察12711號等小行星,。遠期計劃探測谷神星,，采樣返回。論證中的項目還有金星探測器,、木星探測器,，并計劃考察太陽系邊界的柯伊伯帶天體。 載人登月論證發(fā)揮了引領(lǐng)作用,，是否登月并不重要,，探討航天發(fā)展方向、空間科學(xué)等發(fā)展方向,、載人航天的未來才是關(guān)鍵,，選擇什么樣的發(fā)展路徑干系重大。如果論證登陸火星有利,，就會先期重點投資火星探測,，遠期發(fā)展登火關(guān)鍵技術(shù)，牽一發(fā)而動全身,。 表面上看,，登月有四大需求，一是月球資源和能源豐富,，二是帶領(lǐng)科學(xué)群和技術(shù)群發(fā)展,，三是政治影響,，四是國家形象,。實際上,，月球資源達到經(jīng)濟開發(fā)的條件非常遙遠,，開發(fā)小行星資源都比月球有利,。學(xué)科與技術(shù)發(fā)展也沒有吸引力，無人探測項目滿足學(xué)科需求,，航天技術(shù)的溢出效應(yīng)雖然可觀,，但是直接投資相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域是最好的,，完全沒有必要通過投資航天曲線達到目的。 登月項目在投資領(lǐng)域和主要收益上存在雙重的激烈競爭,，占盡劣勢,。從國家角度來看，總投資確定,，航天投資比例大了,，其他領(lǐng)域投資相對少了，航天要有比較優(yōu)勢才能占據(jù)有利份額,。從收益上看,，航天是科學(xué)項目的工具，航天帶領(lǐng)學(xué)科發(fā)展,，太繞彎了,。登月特有的收益只能是政治。 航天技術(shù)發(fā)展的主要推動力是軍事,，載人航天項目的主要推動力是政治,，經(jīng)濟上得不償失，各國長期激烈爭論,。中國航天歷史形成的有利地位有其特殊性,。863計劃本身就是耐人尋味的，其中三分之一以上的直接投資流向航天,，航天發(fā)揮了門面作用,。中國重視科技，如航天,。實際上整體科研投資比重不斷下降,，21世紀(jì)初才扭轉(zhuǎn)下滑趨勢,。科研投資強度依賴工業(yè)發(fā)展,，山寨階段不需要很多研發(fā)投資,；工業(yè)化階段主要是應(yīng)用投資；工業(yè)化完成以后,，技術(shù)發(fā)展越來越依托科學(xué)發(fā)展,，基礎(chǔ)科學(xué)投資才成為必要。在沒錢研發(fā)投資的時候,，重點發(fā)展航天,，一肥遮百丑,。航天并不僅僅肩負著自身發(fā)展的責(zé)任,，很大程度上肩負科技部門的重托。中國的載人航天項目非常成功,，并具有示范意義,，牢牢占據(jù)了比較優(yōu)勢，因此,，才會開展載人登月論證,。載人航天繼續(xù)突破，開支將急劇上升,，而政治收益呈下降趨勢,，支持力度必然下降，不再可能擁有如921這樣的重大決策地位,，登月大約是重要決策的地位,。 2020年后，中國完成工業(yè)化,，將大舉投資基礎(chǔ)科學(xué),、前沿技術(shù)，航天的特殊地位將逐步消失,。美國每年的民用航天投資接近200億美元,，數(shù)學(xué)投資遠遠超過200億美元，可想而知,，中國未來科學(xué)投資的缺口會有多么巨大,，只怕航天人都不好意思再要求特殊地位了。航天領(lǐng)域的科學(xué)投資,，效益最好的是無人探測器,，高風(fēng)險高收益特征明顯。千億規(guī)模的國際空間站固然萬眾矚目,，十億規(guī)模的無人探測器就能帶來巨大的科學(xué)榮譽,，載入科學(xué)發(fā)現(xiàn)的教科書中,，載人航天沒有這種榮耀。公眾對航天領(lǐng)域的科學(xué)投資高度支持,，并深刻影響航天投資投向,。哈勃望遠鏡總投資達到百億美元，雖然很貴,，公眾大力支持,，強迫NASA一再延長哈勃的壽命，哈勃望遠鏡已經(jīng)成為NASA的里程碑項目,。機遇號和勇氣號火星車的遭遇耐人尋味,，在短平快思想的指導(dǎo)下，經(jīng)反復(fù)閹割,，發(fā)射升空,，設(shè)計壽命只有三個月，結(jié)果是出乎意料的長壽和出乎意料的轟動,，長期吸引公眾視線,。NASA的目標(biāo)火星車是好奇號，歷經(jīng)多年延誤,，耗資24億美元,，想要達到機遇和勇氣的公眾愛好度的難度非常大了。機遇和勇氣長期工作,，總開支只有10多億,，賺盡口碑，公眾對火星探索項目的熱情持續(xù)高漲,，而NASA力保的載人航天項目越來越不受歡迎,，重返月球計劃被取消時，乏人同情,。 NASA的鄭和病越演越烈,，目前幾乎所有重大項目都遭遇不可持續(xù)發(fā)展，表現(xiàn)在高瞻遠矚和鼠目寸光之間搖擺不定,。因為載人航天不受歡迎,，NASA遠期規(guī)劃重點在地球，如研究可能撞擊地球的小行星,、日地聯(lián)系等,，就算印度、日本的航天計劃,，也沒有這么憋屈,。 我們不清楚鄭和船隊為何中止地理大發(fā)現(xiàn)，也許蒙元留給大明帝國遙遠西方的模糊消息得以清晰,，游弋在印度洋的鄭和船隊沒有發(fā)現(xiàn)帝國的潛在敵人,，也沒有發(fā)現(xiàn)帝國所需要的資源,，空耗國庫錢財?shù)暮叫惺ノΑ＝?jīng)過大航海,，中國人可以安心過日子了,。因為政治變動引起項目夭折在什么時候都屢見不鮮，鄭和船隊的問題在于沒有獲得有吸引力的發(fā)現(xiàn),，政治繼續(xù)支持不可行,。鄭和病并非病在政治支持上，而是病在一無所獲上,。航天時代經(jīng)常和大航海時代相提并論,，大航海留下的遺憾和教訓(xùn)卻往往被忽視。載人航天是人類發(fā)展的一個機遇,，必須發(fā)展,，未來何去何處留待未來討論。前景不明時,，應(yīng)走可持續(xù)發(fā)展道路,，以可以接受的投資強度,、可以接受的發(fā)展速率,、可以接受的低收益，等待狀況的改變,。載人登月大可以論證個幾十年,，等來立項的機會，或者論證出無需登月,。為了給未來保留一個發(fā)展機遇,，論證投資不是浪費，停止論證將是一個錯誤,。 中國航天在錢學(xué)森的帶領(lǐng)下,，擁有可持續(xù)發(fā)展頂層規(guī)劃的傳統(tǒng)，載人航天項目進一步樹立可持續(xù)發(fā)展觀念,。921工程飛船起步,，起點不高，考慮的重點是確保在有限經(jīng)費,、有限時間內(nèi)獲得項目成功,。對未來發(fā)展的考慮不多，為了減少對未來發(fā)展的干擾,，降低了目標(biāo)要求,。921工程研制出載人飛船，加以定型,，作為階段性的運輸工具,，遠期作為空間站的救生飛船,。下一步建設(shè)空間站，穩(wěn)妥起見,，先研制空間實驗室積累技術(shù),。天宮實驗室將載人航天立項之初預(yù)留的發(fā)展?jié)摿ν诰虼M，啟動空間站項目需要全面更新設(shè)施,。 空間實驗室最初計劃發(fā)射天宮一號,、二號、三號,。天宮一號重8.5噸,，天宮二號加以實用化。實用化的空間實驗室需要貨運飛船補給,，神舟載人飛船改成貨運飛船,，運載能力2.5噸，不能適應(yīng)空間站需求,。研制空間站版本的貨運飛船超過現(xiàn)有火箭運載能力,，長征二號F改進最大構(gòu)型載重11.2噸，依然不滿意,，研制全新火箭,、飛船方案有優(yōu)勢。長征七號是長征二號F的煤油版,，換用液氧煤油發(fā)動機,，發(fā)射貨運飛船，最大載重13.5噸,，未來將發(fā)展載人版本,，發(fā)射神舟飛船。貨運飛船命名天舟,，海南發(fā)射場發(fā)射,，貨運上載6.5噸，下載6噸,。天舟模塊化,、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計,，可以為空間站提供推進劑補加,，并能調(diào)整空間站姿態(tài)和軌道，運送大型艙外設(shè)施或小型艙段,，支持空間站的建造與運營,。貨艙有封閉、半封閉、開放式三種構(gòu)型,，空間站重量容許,、能塞進飛船的零碎都由天舟包辦了。限制5噸重,、長4.5米,、直徑3米。 空間實驗室計劃最初方案是保底方案,，目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn),，對未來發(fā)展的支持不夠，很快調(diào)整為面向未來發(fā)展的方案,。天宮二號使用天宮一號備份改制,，驗證部分空間站技術(shù)，取消天宮三號,，研制長征七號火箭和天舟飛船,，精簡了項目流程。 空間站命名天宮,，估計凍結(jié)整體設(shè)計,，進入詳細設(shè)計階段。最小構(gòu)型是一個核心艙和兩艘飛船,，出現(xiàn)在建造初期,。核心艙重量20噸，命名天和,，前部節(jié)點艙,，插入各種艙段和停泊飛船,。使用節(jié)點艙的轉(zhuǎn)位機構(gòu)或機械臂,，可以將其他艙段轉(zhuǎn)位到預(yù)定方向?？臻g站艙段載具是長征五號B火箭,，最大載重25噸，海南發(fā)射,，預(yù)計2016年前發(fā)射,。空間站最小構(gòu)型用于關(guān)鍵技術(shù)驗證,，2018年發(fā)射天和艙,。多次發(fā)射神舟和天舟用于對接，驗證空間站建造的核心關(guān)鍵技術(shù),，進展順利直接進入建造階段,，不順利，發(fā)射改進型核心艙建設(shè)空間站。 空間站基本構(gòu)型增加實驗艙I,、II,。實驗艙I命名問天，實驗艙Ⅱ命名巡天,，發(fā)射重量約20-22噸,。實驗艙搭載科學(xué)載荷，同時備份和增強核心艙平臺功能,，可以獨立飛行,。實驗艙有密封艙、氣閘艙,、資源艙等靈活搭配組成,，并有一個小型機械臂。密封艙除了搭載科學(xué)載荷,，還用作倉庫,，存放物資。氣閘艙用于艙外活動,，建造初期由天和節(jié)點艙承擔(dān),，以后作為備份，日常將主要使用問天氣閘艙,。 科學(xué)載荷貫穿于載人航天工程,，神舟、天宮一號,、二號都有搭載,。天宮二號搭載伽瑪暴偏振探測儀(POLAR)，中科院,、清華大學(xué)和歐空局(ESA)合作研制,。空間站有宇宙燈塔計劃,，研究利用X射線脈沖星信號實現(xiàn)航天器自主定位和導(dǎo)航,，同時研究宇宙中極端的物理現(xiàn)象。大型科學(xué)載荷有大規(guī)模成像與光譜巡天,，巡天艙搭載,，一臺2米口徑光學(xué)望遠鏡。中型載荷有X射線紫外全天監(jiān)視器和高能宇宙輻射探測設(shè)施(HERD),，候選的小型載荷很多,。問天艙可以搭載中小型載荷，巡天艙除了空間望遠鏡,，還可以搭載小型載荷,。預(yù)計2019年發(fā)射問天,，2020年發(fā)射巡天，2022年完成建設(shè),。 國際空間站缺乏矚目的科學(xué)載荷是一個巨大缺陷,，天宮空間站主要載荷用于科學(xué)研究，擁有足夠的影響力,。天宮空間站最大構(gòu)型180噸,，增加1個核心艙，2個實驗艙,，4個艙外暴露試驗平臺,。空間站將對外合作,，聯(lián)合研制或國外研制艙段,，進一步增強影響力。天宮預(yù)留很多各種類型的接口,，可以靈活增加中小型科學(xué)載荷,，艙外暴露試驗平臺由實驗艙掛載，新增核心艙可以掛載大型載荷,。希望上空間站的科學(xué)項目很多,，國際合作前景廣闊。天宮空間站項目規(guī)劃非常令人滿意,，甚至于讓我不好意思再挑刺了,。 中國載人航天特點鮮明，成功遠遠多過教訓(xùn),。 一是目標(biāo)長遠,，在長遠規(guī)劃下合理安排節(jié)奏； 二是確保項目成功,，項目成功是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),，選擇長期可以保留的內(nèi)容如神舟，或可以拋棄的保守方案如神舟版的貨運飛船,； 三是面向可持續(xù)發(fā)展,，方案的可持續(xù)性越好，方案越佳,； 四是費用可持續(xù)，以不斷優(yōu)化的方案節(jié)約成本,，抵消不斷上升的成本,； 五是基礎(chǔ)先行，如首先啟動研制大型運載火箭,、空間機械臂等,，再啟動空間站項目。 完美度欠佳的項目是長征五號運載火箭，千呼萬喚不出來,。863計劃就有大型運載火箭內(nèi)容,，至今還沒完成，“種種原因”再多,，也說不過去了,。長征五號低估了大推力火箭發(fā)動機的研制難度，投資強度不足,。長征五號一次性挖掘了發(fā)展?jié)摿?，首發(fā)選擇最大構(gòu)型，畢其功于一役,，動態(tài)論證不足,。從大型火箭的角度出發(fā)，長征五號發(fā)動機多了些,，單機推力小了些,，雖然設(shè)想未來可以不研制大推力發(fā)動機，但是大推力發(fā)動機的需求只會越來越強烈,。本意節(jié)約大型火箭投資,，未來如果投資大大推力發(fā)動機，即是重復(fù)投資,，造成浪費,。從可持續(xù)發(fā)展的角度，而不是靜態(tài)角度考察,，長征五號規(guī)劃應(yīng)能進一步優(yōu)化,。長征五號的思路是NASA官僚病的思路，一個成功的大型項目頂?shù)蒙鲜畮讉€分散的小型項目,，必然是高風(fēng)險的,。長征五號的延遲，導(dǎo)致中小型火箭換代延遲,，長征六號,、長征七號等立項比較晚。不過,，長征五號的主要問題是投資強度嚴(yán)重不足,，導(dǎo)致越延期，項目越不令人滿意,，倘若按期在2008年首次發(fā)射,，什么問題都不存在，錯過好評的機會窗口,。 中國載人登月論證的第一個目標(biāo)日期是2025年,，研制長征五號超大型構(gòu)型火箭登月,。缺陷是火箭僅用于登月，沒有其他需求,，用完就扔,。2025方案缺乏技術(shù)-經(jīng)濟吸引力，算是兜底方案,。第二個方案是研制重型火箭,，用于2030年以后的登月，投資巨大,，難度很高,。形成的階段性主方案是研制500噸級液氧煤油發(fā)動機和200噸級液氫液氧發(fā)動機，研制時間十年以上,。美國雖然實現(xiàn)過登月壯舉,，重新研制重型火箭依然需要巨大的投資、漫長的研發(fā)時間和很高的技術(shù)風(fēng)險,，以現(xiàn)在的安全標(biāo)準(zhǔn)來看,，土星五號重型火箭根本無法用于載人登月。中國研制重型火箭,，缺乏經(jīng)驗不算是困難,。 重型火箭需求很小，除了登月級別的項目以外,，只有少數(shù)深空探測項目,、空間站項目。登月級的競爭項目有登月,、登陸小行星,、登陸火星。無法尋找到可持續(xù)發(fā)展內(nèi)容,，單一投資重型火箭不可行,。研制大推力發(fā)動機是重型火箭的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，如果能兼容用于大型火箭,，先行爭取大推力發(fā)動機立項合理,，是否研制重型火箭再議。爭取重型火箭項目也應(yīng)該與登月解綁,，全面挖掘重型火箭需求,，為未來的大規(guī)模進入太空做好充分準(zhǔn)備，而不應(yīng)該局限在登月上,。 登月的最大優(yōu)勢是航天部門能夠比較好的完成國家任務(wù),，欠缺的是技術(shù)性目標(biāo)吸引力不足?？沙掷m(xù)發(fā)展是載人航天的命脈,，過早透支資源有可能引發(fā)鄭和病，登月論證應(yīng)貫徹模糊戰(zhàn)略,，保持開放性,，對一系列潛在運用和目標(biāo)長期深入考察，等待未來情況轉(zhuǎn)變,。 從眼下來看,，2020年左右建設(shè)空間站，將在軌運行十年,，隨后有可能建造下一代空間站,。2020年后，嫦娥工程告一段落,，無人月球基地吸引力充分,，啟動項目并不意外。2020年后,，科學(xué)衛(wèi)星,、深空探測器陸續(xù)啟程，2030年代將進入大發(fā)展階段,，現(xiàn)在提出載人登陸小行星等為時尚早?，F(xiàn)在尚不能預(yù)言2040年左右，需要掌握大規(guī)模進入太空能力,，登月只有政治吸引力,，啟動項目遠未成熟。 模糊戰(zhàn)略下,，爭取研制大推力火箭發(fā)動機,，再爭取研制部分替代長征五號的大型火箭，掌握重型火箭關(guān)鍵技術(shù),。在大型火箭基礎(chǔ)上,，視需求開發(fā)超大型火箭，滿足少量重型載荷需求,。條件成熟時,，開發(fā)重型火箭，選擇登陸月球,、小行星或火星,。(作者：鼎盛論壇 壯丁甲) |
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