【中國太空計劃】逆襲與超越 中國太空時代並不遙遠

撰文:孫瀾
出版:更新:

在經過50年奮力追趕之後,中國的太空探索終於在2020年前後迎來爆發期。2020年前後,中國的返回式月球登陸器神舟五號將會為中國帶回月球的土壤樣本,同時為中國載人登月打下基礎;2020年後中國大型多艙段組合式太空站將會展開建設,屆時有可能成為世界上唯一在軌的大型太空站,成為中國深空探測的前哨站;同樣是2020年,中國將發射火星探測器,吹響中國火星探測的號角。

這是中國未來太空站的模擬圖,不久的未來將成為現實。(VCG)

從1970年發射第一顆人造衛星,到今天已經有200多枚各種特殊功能的衛星;從1980年第一枚運載火箭到,到2003年首次實現載人航天;從2011年中國首個太空站「天宮一號」,到2019年中國的「嫦娥四號」探測器成功在月球背面着陸——這是人類歷史上第一次,再到2020年即將發射的火星探測器。在太空探索領域,中國以後來者的身份,實現了諸多突破,逐漸成為太空探索領域的重要參與者,未來甚至可能成為主導者。

中國的太空「野心」

國務院新聞辦發布的《2016中國的航天》白皮書,首次提出航天強國發展願景,同時對未來5年及今後一段時期航天發展重點和方向進行系統闡述。這是中國政府正式發布未來10年國家太空基礎設施中長期規劃的重點任務。根據規劃,到2030年左右,中國航天將躋身世界航天強國行列。2018年中共十九大報告重申了「航天強國」的目標。西方衛星研究和諮詢行業估計,中國的太空技術可能只比美國落後10到15年,「中國迎頭趕上的速度相當快」。

歷經多年的投入與戰略規劃,中國正朝着太空大國的方向邁步前進,甚至可能成為該領域的主導力量。在中國雄心勃勃的太空計劃中,有三個項目極具代表性。

首先就是中國的太空站「天宮」——中國深空探測的前哨站。按照時間表,2020年前後,中國 「天宮」號太空站核心艙發射,到2022年中國將在天空建立一個全面運行的太空站。一旦美國主導的國際太空站在2025年退役,中國的太空站將成為唯一一個這樣的平台,屆時北京將有機會領導全球團隊在太空站上進行科學研究。作為太空競賽的後來者,中國在2003年進行了首次載人航天飛行。從那時起,中國已經成功地將11名中國人(9名男性和2名女性)送入太空。

中國第一代太空人楊利偉。(視覺中國)

「天宮」之外,登月是中國另一個已經走向成功的太空探索的工程。2013年,「嫦娥三號」探測器連同「玉兔」1號月球車在月球表面着陸,中國成為繼美國和俄羅斯之後第三個成功實現月球登陸的國家。2019年1月4日,「嫦娥四號」探測器攜帶「玉兔」2號月球車成功在月球背面着陸,這是人類歷史上第一次。

50年前,阿波羅11號任務着陸區被命名為「靜海基地」;50年後,嫦娥四號任務的着陸區被命名為「天河基地」。月球上有資格以「基地」命名,且獲國際認可的,目前僅此兩處。根據計劃,2019年年底,中國準備發射嫦娥五號,實現在月球上採樣返回,有可能成為繼美國、俄羅斯之後第三個月球探測器返回地球的國家。而且中國還計劃在2025年實現中國太空人登月。中國載人航天工程副總設計師陳善廣表示,中國載人航天未來的發展趨勢是載人月球探測,建立月球基地,開展科學研究,拓展人類活動空間,併為月球以遠的載人深空探索不斷積累技術和經驗,遠期目標是實現人類到達火星。

根據美國《科學》雜誌7月19日發表的一篇名為《中國現在和未來的探月工程》的文章,到2030年,中國具備能力讓自己的宇航員在月球表面行走,並在月球南極建立一個完全由人工智能操作的研究站。文章是中國政府探月團隊的科學家們為紀念阿波羅登月50周年而撰寫的,通訊作者為中國科學院國家空間科學中心主任王赤。文章認為,基於技術水平、航天器選擇、經濟承受能力和成本效益比的考慮,中國在2020年的後續探月任務仍將以機器探索為主要方向。到2030年以後,機械人技術足夠成熟,可以支持對月球基地進行升級使之宜居。

實現人類到達火星,是中國太空計劃中更為長遠的目標。在火星探索上,目前只有美國、蘇聯、歐洲太空總署和印度成功地將航天器送入火星軌道。但是中國很快就可能會成為第五個到達火星的國家。中國將於2020年發射火星「繞、落、巡」探測器,通過火星衛星、火星着陸器、火星車天地聯合探測火星。11月14日,中國正式對外公布了載人飛船探索火星計劃。當日,中國邀請了包括駐華使館的大使及使節、歐盟、亞太太空合作組織以及媒體記者等70人參觀了中國首次火星探測任務着陸器懸停避障試驗。目前各項準備工作已經完成,只等待2020年火星探測窗口期的到來。

2019年11月14日,中國國家航天局邀請部分外國駐華使館及國際組織人員,赴位於河北張家口懷來縣觀摩中國首次火星探測任務著陸器懸停避障試驗,並參觀相關試驗設施。(視覺中國)

除此之外,中國太空計劃還包括:2022年左右的「小行星探測」計劃,2028年將火星樣本帶回地球的計劃,以及2029年左右的木星探測任務等。

中國太空探索為甚麼能成功?

20世紀50年代末,全球太空競賽開始時,中國政府亦宣稱「我們也要製造衛星」。 如今,中國的衛星指引着飛機、導彈、無人機,也觀測着農作物產量、監視着外國軍事基地。有中國火箭和中國宇航員參與的太空任務愈來愈多,進而帶給國人強烈的民族自豪感。雖然相較於美國還有不小的差距,但在這麼短的時間內能夠取的如此成就,也絕對稱得上是「逆襲」。

歷經數十年的巨大投入與戰略規劃,中國正朝着太空大國的方向步步前進,未來甚至可能成為該領域的主導力量。《彭博社》稱,中國僅用了20年就建立起有理由說是世界第二先進的太空計劃項目,到本世紀中葉,中國的核動力飛船將定期往返於行星際空間,在遙遠行星和小行星上的採礦殖民地之間運送工人。

「中國將太空實力作為全球領導地位的一個標誌」,華盛頓大學太空政策研究所創始人約翰。洛格斯登(John Logsdon)說;「在一個與國家實力相掛鈎的領域內,它賦予了中國足夠的底氣」, 美國生活科技雜誌《Popular Science》的一篇文章這樣報道。

2018年12月8日,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。(視覺中國)

中國的太空探索能夠發展如此迅速,作為中國太空計劃的重要支撐,火箭運載技術功不可沒。火箭發射一直是中國的「優勢項目」,即便動亂的「文革」時期仍得到足夠資金和支持。目前,中國的運載火箭譜系方面,是全世界所有航天國家中最齊全的,既有長征6號(液體火箭)、長征11號(四級全固體火箭)快速反應輕型運載火箭,又有長征2號、3號、4號以及長征7號大推力運載火箭。

除此之外,還有作為世界第二強的長征5號重型運載火箭,運力僅次於美國升級後的重型Delta IV火箭,以及未來的長征9號巨型運載火箭。還有2019年底即將發射的、執行探月工程三期的取樣返回任務的嫦娥五號月球探測器,2020年發射的天宮號載人太空站的核心艙,以及火星探測器,都將「搭乘」長征五號火箭。

中國的運載火箭譜系方面,是全世界所有航天國家中最齊全。(視覺中國)

當然,這背後依託的是中國整個航天系統實力崛起。航天工程是一個高科技含量的系統性工程, 經過50多年的努力,中國已經獨立發展成為美國、俄羅斯和歐洲太空總署之外,人類第四個航天中心的規模和水平,形成了完整配套的研究設計、生產和試驗體系;建立了能發射各類衛星和載人飛船的航天器發射中心、和由國內各地面站、遠程跟蹤測量船組成的測控網;以及多種衛星應用系統。中國在衛星回收、一箭多星、低温燃料火箭技術、捆綁火箭技術,以及靜止軌道衛星發射與測控等許多重要技術領域,已躋身世界先進行列;在遙感衛星研製及其應用、通訊衛星研製及其應用、載人飛船試驗、衛星定位系統,以及太空微重力實驗等方面均取得重大成果。

中國太空探索的成功絕不是偶然,這背後是中國的整體崛起,這是相輔相成的過程。在諸多因素之中,有兩個因素頗為關鍵。首先是既高屋建瓴又能夠切合實際又的戰略規劃「頂層設計」,也是中國今天能夠崛起的重要原因之一。無論是人們熟悉的「863計劃」、「五年計劃」等,還是中共十八大三中全會提出的「全面深化改革方案」,以及剛剛結束的十九屆四中全會對五個現代化的頂層設計,都屬於此列。中國在太空探索領域的成功,也得益於這樣的戰略規劃,以及持續性的巨大投入和連續不斷具體實施。

其次,獨立自主、自力更生的路徑,以及集中力量辦大事的制度優勢,也是中國太空探索能夠逐漸後來居上的關鍵因素。由於太空探索的戰略和軍事意義,中國的太空探索從一開始就遭受美國和其他太空國家的技術封鎖。在這種特殊的戰略環境下,中國的航天只能自力更生,採用跟隨策略,不受外界的競爭和干擾,低成本、高質量地在中國的科學技術和工業基礎上實現成長,最終實現今天的逆襲和突破。與此同時,中國太空探索領域的突破,也推動了各領域高科技產業的發展。通過航天技術成果的二次開發和轉化應用,支撐和帶動新材料、智能製造、電子信息等相關領域發展。

中國太空探索的成功絕不是偶然,背後是中國的整體崛起,是相輔相成的過程。(視覺中國)

可以說,今天的中國在太空領域取得的一系列成就,不但彰顯了航天大國的地位與作用,也為自己在太空領域爭取到了應有的話語權。

必然的中美太空競爭

2017年3月,中國探月工程總指揮、總設計師顧問葉建培院士在《央視》節目上在解釋為甚麼中國想要登月時說道,「宇宙就是個海洋,月亮就是釣魚島,火星就是黃岩島,我們現在能去我們不去,後人要怪我們。別人去了,別人佔下來了,你再想去都去不了。」

「一項雄心勃勃的對月球背面的探測任務即將實現——這是中國在挑戰美國長達半個世紀的太空霸權上,眾多計劃性的里程碑中最直接的一個。」在2018年在1月3日中國嫦娥四號探測器登陸月球背面之前,《華爾街日報》2017年12月31日發布題為《中國在太空尋求主導》的報道,以嫦娥四號探測器即將登陸月球背面、中國將成為世界上第一個實現此舉的國家為例,表示在太空領域,美國曾經「至高無上」的地位正受到挑戰。

嫦娥四號探測器在月球背面行走。(資料圖片)

未來幾十年,中國將以一系列的太空任務追趕美國,甚至有可能將後者比下去。雖然中國在太空探索方面起步晚了近十年,但中國距離美國已經愈來愈接近,並且使用人工智能、量子計算等在不同領域挑戰美國的霸主地位。這其中包括量子衛星(QUESS),2016年8月16日,中國量子科學實驗衛星「墨子號」發射升空,可以在衛星和地面基站之間傳輸量子加密訊息,在全球尚屬首例,以及在2030年實現載人登月的宏偉計劃。自1972年美國阿波羅登月計劃結束後,人類已有長達47年沒有涉足月球。如果中國趕在美國之前重返月球,這意味着甚麼不言而喻。

《Popular Science》雜誌的文章指,通過登陸月球背面,中國不僅僅打入了過去由美俄獨佔的「高級俱樂部」,也是在軍事、經濟和政治層面,重新定義21世紀太空事業的含義。重型火箭、載人太空站,以及世界上最大的衛星成像和導航網絡之一,這些都在中國的計劃之內。而與此同時,美國卻幾無任何進展,尤其在載人航天方面。

「我不擔心中國一下子超越美國」,美國智囊機構戰略與國際研究中心(Center for Strategic and International Studies)主任占士.路易斯(James Lewis)說,「我擔心的是美國掉以輕心,等清醒過來的時候,中國的太空地位已經大幅提升。」中國的太空市場也和美國一樣,眾多與國家掛鈎的航空航天公司與中國國家航天局(CNSA)合作發展太空事業,同時為軍隊提供支持。

事實上,華盛頓早已感受到來自中國的威脅。2016年,美國專家在眾議院太空科學小組委員會的一次聽證會上,討論「我們在太空競賽中輸給中國了嗎?」這一主題,認為美國在該領域有「黯然失色」的風險。2017年12月,美國總統特朗普(Donald Trump)簽署了一項太空政策指令,概述了載人登陸月球和火星的計劃,並開始準備一支新的太空部隊,以「對抗」中國。特朗普希望建立一支「太空軍」,並加速美國太空總署(NASA)重返月球的時間表。相比美國原本擬定的2028年登月計劃,特朗普現在希望美國在2024年前重返月球。這個時間比中國計劃的2025年早一年。

特朗普簽署一項太空政策指令,概述載人登陸月球和火星的計劃,並開始準備一支新的太空部隊。(資料圖片)

美國奧本大學(Auburn University)研究中國太空計劃的專家南拉塔.戈斯瓦米(Namrata Goswami)表示,在地球上,美國和中國已經是對手,在太空領域,兩國也是主要的競爭者,目的是確定「誰將能夠獲得太空的巨大資源,確保貿易路線的安全,並制定太空貿易的規則」。她認為,中國「最有可能獲勝」,這要歸功於有條不紊的計劃,為未來幾十年制定了明確的目標。

雖然與美國的航天預算相比,中國依然相形見絀。美國國家航空航天局2019年的預算為215億美元(2020 年預算為210 億美元),是中國相關部門預算的近兩倍。但配合具有階段性意義的重點任務和具體目標,中國的太空探索「踏着清晰響亮的節奏步步前進」。

中國的強勢崛起可能導致當前的全球太空夥伴關係出現重大調整。冷戰時期的美蘇太空競賽告訴我們,太空中的實力展示往往能影響到地緣政治上的互動。上述報道指,中國技術政策方面的專家、德國哥廷根大學客座教授克羅利考斯基(Alanna Krolikowski)說,這種局面「將為眾多國家提供發展新夥伴關係的機會,來保持活躍的太空探索。」無疑,中國太空探索領域的崛起,為「有時不願向華盛頓利益看齊的國家」提供了另一個選擇。

中國在太空探索領域秉持開放態度,雖然美國國會禁止美國宇航局與中國國家航天局展開太空合作,但這並未阻擋其他國家與中國的合作,美國之外的很多國家,俄羅斯、法國、英國、荷蘭、意大利、巴西等,以及歐洲太空總署,都與中國保持合作關係;中國與阿爾及利亞、阿根廷、比利時、印度、印度尼西亞、哈薩克等國還簽署了航天合作協定。中國還幫助委內瑞拉、老撾、尼日利亞、白俄羅斯、巴基斯坦等國家發射過衛星。作為中國深空探索的前哨站,中國的太空站「天宮」將在2022年建成,中國國家航天局已經向其他國家伸出橄欖枝,提供搭載實驗與太空人的機會。

華盛頓著名智庫傳統基金會(The Heritage Foundation)研究中國太空能力的專家迪恩.程(Dean Cheng)說,「這是一場具有高度戰略意義的競爭。」一如中美正在進行的貿易戰,中美將在太空探索領域擦出怎樣的火花,可能只有等待時間來證明。