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“月球竞赛”重来

2007年03月01日 16:57 来源于 caijing
明后两年中,包括中国的“嫦娥一号”在内,将有四个国家先后发射月球探测器,而这显然仅仅是竞赛的开始



  千百年来,中国人对于月球一直怀有难以释怀的情感,而今终于有机会与这个太空近邻近距离接触了。
  7月25日,在北京举行的“第八届国际月球探测与利用”大会开幕式上,国家航天局局长孙来燕宣布:中国第一个月球探测器“嫦娥一号”已经取得重大进展,一切都在按日程表进行,将于2007年正式发射。
  中国科学院院士、月球探测计划首席科学家欧阳自远更进一步透露,准确的发射时间是2007年4月。
  拥有类似计划的不仅仅是中国。记者获知,在2007年及2008年,预定开启月球旅程的还有日本、印度及美国。在前苏联停止月球计划整整30年后,月球又重新回归航天舞台的中心位置。

“嫦娥”三期计划
  中国人对月亮之向往可以追溯到远古,“嫦娥”这个名字寄托了许多美丽的想象和记忆。但中国人从现代科学意义上关注月球,则迟至上世纪60年代。1959年,前苏联发射了第一颗月球探测器,正式拉开美苏“月球竞赛”的序幕。此后,中国科学家也开始了对月球的关注及跟踪研究。
  在早期,这种关注只停留在理论层面。一个有趣的插曲是,1978年5月,时任美国总统安全事务助理的布热津斯基访问北京,以美国总统卡特的名义,向中国赠送了1克月球岩石样品。这对于中国科学家而言,无疑是珍贵的礼物。
  至1993年,随着中国载人航天工程启动,走向地球之外太空的第一步——月球探测工程开始从梦想走进现实。两年后,中国月球探测工程的必要性和可行性研究报告正式出台;到1999年,中国关于月球探测的发展战略及长期规划正式完成。
  2000年,《月球资源探测卫星科学目标》研究报告完成,最终确定了中国首次月球探测的科学目标和有效载荷配置,提出了卫星研制的总体要求、轨道设计和测控通信方案。2004年1月23日,国务院总理温家宝正式批准中国月球探测工程立项实施,一期总经费为13.6亿元人民币。
  根据目前的规划,即将于2007年发射的“嫦娥一号”是一颗绕月卫星。它将由中国自行研制的长征3A运载火箭,在甘肃酒泉卫星发射中心携带升空。该卫星并不直接在月球表面着陆,只是在月球上空200公里的轨道上,绕极轨运行大约一年多的时间。由于月球与地球的距离超过38万公里,预计“嫦娥一号”将花费九天的时间,才能进入环绕月球运行的轨道。
  之后的二期目标,为“嫦娥一号B”(国际上普遍称为“嫦娥二号”),即卫星在月球表面软着陆以及实现月球车漫游——所谓“软着陆”,是相对于高速直接冲向月球表面的“硬着陆”而言的,即探测器利用反推发动机点火减速,从而实现平稳着陆。预计“嫦娥二号”发射时间,将在2011年或者2012年。
  接下来的三期工程,将实现机器人从月球上采样返回的目标。迄今为止,世界上只有前苏联实现了这个目标。国际上称三期工程为“嫦娥三号”,并认为有可能在2017年发射。不过,中国空间技术研究院月球探测卫星总设计师兼总指挥、中国科学院院士叶培建对记者表示,到目前为止,中国尚未对三期工程命名,也没有更具体的时间表。

中日印“三国演义”
  与中国一起等待正式加入“月球俱乐部”的,还有两个亚洲邻居——日本和印度。
  早在1990年1月,日本人就发射了“飞天号”探测器,从而成为世界上继美国、前苏联之后第三个开展月球探测的国家。1992年,“飞天号”正式进入绕月轨道;次年4月,其携带的子卫星“羽衣号”实现了在月球表面菲尔内环形山的硬着陆。
  日本人显然不满足这样的“小打小闹”,于1998年正式出台了号称自美国“阿波罗登月计划”之后最为庞大的月球计划——“塞勒涅”(SELENE,古希腊神话中的“月亮女神”)无人月球探测计划。
  据日本航空宇宙开发机构(JAXA)副局长井上一(HAJIME INOUE)透露,“塞勒涅”包含三期计划:“塞勒涅一号”是一颗绕月探测器,将在100公里高度的轨道上对月球作整体扫描;“塞勒涅二号”将在月球软着陆,并实现机器人漫游;“塞勒涅三号”将实现无人采样返回——这与中国的“嫦娥”计划一样,都是“三步走”战略。
  根据计划,“塞勒涅一号”预计明年7月下旬,将由H2A火箭携带,在日本南部鹿儿岛县的种子岛航天发射中心升空。
  印度以1975年发射第一颗人造卫星为标志,开始进行太空探索。1993年,印度悄然启动月球探测计划。2003年8月15日在印度的独立纪念日,时任印度总理的瓦杰帕伊正式宣布了名为“钱德拉扬一号”(CHANDRAYAAN-1,意为“月球飞船”)的探月计划:即于2007年或2008年,在位于斯里哈里科塔(SRIHARIKOTA)的萨迪什达万(SATISH DHAWAN)航天中心,由改进型的PSLV(极地卫星运载火箭)将“钱德拉扬一号”发射升空。
  此后,据印度空间研究组织有关人士透露,印度也有意发射“钱德拉扬二号”月球探测器,实现在月球表面软着陆。预计发射日期将在2012年前后。
  尽管有关各方均刻意回避这种国家之间的比较,但中日印三国谁将在2007年第一个发射月球探测器,仍受到普遍关注。国际上普遍认为,日本已经有过月球探测计划,且也从事过小行星探测等深空研究,加上雄厚的财力支持,有望率先发射自己的探月飞船。
  但日本也不乏“软肋”。被寄予厚望的日本H2及H2A运载火箭,在过去十多年间有多次失败记录,这被认为是日本探月计划最大的隐患之一。分析人士指出,日本在太空探索中固然可借助美国的帮助,但仍暴露出基础研究不足以及处理大型复杂性工程不够成熟的缺点,这些都可能会影响到日本探月“路线图”的实现。
  印度也在经受着类似的困扰。今年7月10日,印度发射的GSLV(地球同步卫星运载火箭)升空后不久,由于偏离飞行轨道,连同其携带的通信卫星一起被强行引爆。这对印度争夺商业卫星发射市场乃至整个航天业,都会带来负面影响。
  中国则处于另一种状况。在过去30多年中,中国的航天活动尚未脱离近地轨道,缺乏深空探测的实际经验;但是长征系列运载火箭的可靠性,已经得到了国际公认。加上载人航天工程的良好起步,中国航天界内部普遍对于“嫦娥一号”表示乐观。
  知情人士对记者表示,国家航天局宣布“嫦娥一号”将于2007年“择机发射”,而拒绝给出具体的发射日期,显然是想略微低调一些。而欧阳自远院士给出的发射日期——2007年4月,则是一个较有专业考虑的“内部目标”。
  这意味着,如果一切顺利,中国将在2007年率先掀起新一轮探月浪潮;此后是日本。而根据印度空间研究组织的看法,其第一个月球探测器的发射日期,将有很大可能从最初设定的2007年底推迟到2008年。

重读月球
  
1972年12月,美国“阿波罗17号”宇宙飞船完成第六次、也是最后一次载人登月飞行;四年后的1976年8月,在“月球24号”无人采样返回后,前苏联也正式告别了持续17年的月球计划。
  此后,人类的整个月球探测活动进入了一个长久的静默期。很显然,被冷战催生的“月球竞赛”,已经把两个超级大国拖入极度疲惫的状态。前苏联自不必说,即使在这场角逐中获得“完胜”的美国,由于高达254亿美元(按照1969年美元计)的投入,在国内也招致了广泛批评。
  直到20世纪90年代,月球探测活动才开始缓慢恢复。在日本发射“飞天号”之后,美国也于1994年、1998年先后发射了“克莱门汀号”、“勘探者号”绕月轨道探测器。2003年9月,欧洲空间局也发射了其第一个月球探测器“聪敏一号”(SMART-1)。
  是什么重新唤起了人类对于月球的兴趣?
  在中国探月工程首席科学家欧阳自远看来,答案在于现今人们已开始重新评估太空探索的“投入产出比”。事后证明,“阿波罗计划”产生了3000多项成果,极大刺激了美国高新技术产业发展,其影响遍及通信、医疗、能源及农业等各个行业。咨询公司CHASE ECONOMETRICS甚至认为,美国在太空探索上的投入产出比实际上高达1∶14。
  随着全球气候变暖等环境问题日益严重,人类也重新对于地球这个行星的命运充满了焦虑。
  探索月球,可以为人类理解自己在宇宙中的位置以及终极命运提供一个“窗口”——在月球上,人类可以找到地球最初十亿年演化的影子;可以连续观测地球包括臭氧层空洞的变化;可以研究人类在微重力环境下的生存状态,为开拓包括火星在内的“新边疆”提供技术上的验证平台,以及进一步远航的“跳板”。
  过去十多年中的科学新发现,也重新燃起人类对于月球的梦想。如果真如科学家所言,在月球极区一些环形山底部的永久阴影区可能存在来自彗星的水冰,这就意味着人类在月球上长期存在的可能性将大大提高。据欧洲空间局的测算,每从地球上带1升水到月球上,就需要支出超过2万欧元(超过20万元人民币)。
  此外,开发月球上丰富的太阳能及其他矿物资源的可能性,也早已经走出“科幻”的阶段。在月球上建立太阳能电站,然后将产生的电力以微波的方式传送回地球,单纯就技术而言,已经成为可能。
  除了太阳能,另一极具诱惑力的资源则是氦3。目前粗略的估计显示,月球上氦3的储量在100万吨-500万吨规模。在接受专访时,欧阳自远表示,这个数字仍然是相当保守的,“很可能仅仅是底线”。
  一旦可控热核聚变发电获得突破,以目前全球的能源消耗来计算,月球上的氦3足以供应地球上万年的能源需求。

竞争与合作
  如果不出意外,今年9月,美国航空航天局(NASA)局长迈克尔格里芬(Michael Griffin)将首次访问中国。美国航空航天局科学项目委员会副主任科琳哈特曼(Colleen Hartman)说,在月球探测方面的合作,很可能会是这次访问要探讨的主要话题之一。
  自2004年1月美国总统布什宣布新的太空计划后,“重返月球”成为美航空航天局首要的任务。但是,要单独完成这一使命,并延伸到之后的火星探索,即使身为“超级大国”,美国也显然面临巨大的经济压力。根据目前的计划,美国将于2018年实现重返月球,届时累计总支出将高达1220亿美元。
  美国航空航天局探索系统首席科学家迈克尔瓦格(Michael Wargo)在接受采访时表示,美国正在开发的“月球轨道侦察者”(LRO)探测器,预计将于2008年10月下旬发射。此后,美国将每两年发射一艘携带机器人的月球探测器,从而验证系统的稳定性,为人类在2018年最终重返月球铺平道路。
  因此,与正在加入“月球俱乐部”的几个国家开展合作,显然有助于弥补美国在数据采集和基础研究方面的不足。
  实际上,在今年5月访问印度期间,格里芬就与印度正式签署协议。美国航空航天局的两台仪器,将搭载印度的“钱德拉扬一号”月球探测器升空。
  美国仍有一些人担心,与中国开展太空合作或许会威胁到美国的国家安全,但更多的人已经开始积极地对待让中国参与“重返月球”甚至未来的火星计划的可能性。美国国会共和党议员里克拉尔森(Rick Larsen)就明确表示,中美之间根本不存在什么“太空竞赛”(Space Race),因为“就像一场马拉松,我们(美国)距离终点只有385码,但他们(中国)还刚刚站在起跑线上。”
  目前,欧洲空间局制定了雄心勃勃的“极光”(Aurora)太阳系探测计划,但明确表示,不谋求单独登陆月球。欧洲空间局已确定在印度的“钱德拉扬一号”上搭载它的仪器,也将与中国携手,包括与中国分享“聪敏一号”的经验,以及在地面测控系统方面开展合作等。
  合作的重要性对中国也不言而喻。尽管即使到“嫦娥工程”二期,每年的开支也不足国民生产总值的四万分之一,但中国显然也希望从这种广泛的国际合作中汲取更多的营养。
  正因为此,国家航天局局长孙来燕反复重申:中国的探月工程将是一个“开放的工程”(open project)。■

版面编辑:运维组
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