如今,美国科学技术乃至国民?济的领先地位,很大的程度上得益于阿波罗工程。在一定意义上,20世纪70~80年代支撑美国国民?济高速发展的技术,主要来自对月球探测技术的消化、优化和二次开发,其二次开发应用的效益,远远超过“阿波罗”计划本身所带来的直接?济与社会效益。今天美国航天工业、国防工业和许多民用工业的关键技术,大部分直接来自阿波罗工程的第二代或第三代技术,或这些技术的衍生物,通过月球探测发展起来的技术已融入人们的日常生活和整个工业体系。
中国在开展探月工程中,要突破一些关键的技术,比如月球车的总体设计、遥操作、导航与控制、通信、热控、电源等系统的设计与研制等,涉及了许多新的领域。这些新的突破将推动其他领域的发展,如遥操作技术有助于深海探测、远程医疗、工业机器人技术、特种车辆等的发展。再比如绕地卫星上的红外地平仪的研制,就带动了红外技术的发展,这项技术在我国防控“非典”过程中起到了很大的作用。现在虽然还不能清楚地说明中国探月将会与老百姓的房子、车子、票子有多少直接的联系,但是美国阿波罗工程的案例反映的是一个规律,中国同样也会遵?这个规律。政府之所以是人民的当家人,因为他注重的是百姓社稷长远的利益和发展。
阿波罗:阿波罗计划从1961年到1972年十年间的投资是巨大的,支持如此巨大开支的是美国强大的财政收入,比如1958年美国国民收入为4062亿美元,到美国阿波罗11号实现首次登月的1969年国民收入为8640亿美元,12年时间?了一番。中国财政收入不多,把很多的钱用在够不着的月亮上搞“政绩工程”,值吗?
嫦娥:中国是没有美国富,但是与中国自己比,国家的钱包比以前鼓多了。从1978年~2002年,年平均GDP增长率为,2003年全国的GDP达到14000亿美元,就是12万亿人民币,居世界第六。如果每年用占国民生产总值不到五万分之一的投入去探月,我们这样一个大国是有这个能力的。
探月工程的第一步会花多少钱呢?许多人担心会是狮子大开口的无底洞,其实不多,它总共的?费不过14亿人民币,相当于北京市修两千米地铁的钱,接近于2003年GDP的五万分之一,而且是分几年拨付,不会对国家伤筋动骨,更不会对扶贫等等产生严重影响。到探月第二步和第三步的2020年,国家的GDP将超过50万亿,而预计的探月?费不会超过200亿人民币,还是不到国民总产值的万分之一,也就是相当于家里买一挂鞭炮的钱。
大国需要一些象征,民族需要一些自信,难道美国和苏联不也是一样吗?从民族的心理上看,大国还要有大国的脸面。当年约翰?格伦实现美国人的登天梦想后,全美举国欢腾,首都华盛顿为他举行了盛大的游行,纽约市也以狂热的举动为他的太空归来庆贺,沿百老汇大街夹道而立的400万市民为他欢呼,声浪如同火箭发射震耳欲聋,3440吨彩色纸条从两旁摩天大楼蜂窝般密集的窗口扔下,撒满了大街小巷。如今,杨利伟上天的时候,全中国人民也是欢欣鼓舞、志气大长,他也成为了家喻户晓的民族英雄,这是什么问题?这是一种民族的凝聚力,一种国家的自尊心。政府在解决人民的温饱后,需要有一些标志性的东西来亮相,仅用14亿元人民币就使中国人迈出了地球,从地球引力场进入了月球引力场,这样的展现大国形象的政绩工程、提高民族凝聚力的政绩工程,你说值不值?
阿波罗与嫦娥的悄悄话(4)
阿波罗:国际上已?有了《月球公约》,月球是属于全人类的,所以中国没必要着急去寻找月球上的资源,包括那个氦…3;等发达国家上去了,分几吨给你们不就够用了?
嫦娥:地球上有公海,公海不属于任何国家,但是?有本事?才能开船去捞鱼,你没有船,会有人把自己捕到的鱼白送到你家来吗?公海底下有的是矿产资源,但是如果我探测不到,你会告诉我它们在哪儿吗?似乎没有这等天上掉馅饼的美事吧!如果说,别人已?探过月,中国就没有必要去探,那岂不是说外国已?造了汽车、飞机、手机??那中国就汽车也不要搞,飞机也不要造,手机也不要做了呢?如果中国只依赖别人的恩赐过日子,一旦风吹草动,也就只有倒退到春秋战国时期,坐牛车、住茅屋一条路了。
不说别的,就说月球上的能源吧。支撑当前人类生产生活的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石矿物资源,但地球资源不可再生,能源枯竭的一天早晚要来临。在这种背景下,科学家普遍看好的新能源是热核聚变能,它几乎是一种取之不尽、用之不竭、非常清洁的能源,其中最好的热核燃料是氦…3,月球上氦…3的储量足够向整个地球提供使用上万年的清洁能源。根据美国科学家的预测,月球上一吨氦…3所产生的能量可能抵得上价值40亿美元的石油所产生的能量,或者说如果能够从月球上运回30吨氦…3,就能解决当前美国一年发电所需的燃料。目前,美国就有数家国家实验室和大学在从事热核项目研究。能源是一个国家的战略性资源,中国不能在如此关键的资源上受制于人,就拿改革开放来说,中国虽然尽力在扩大开放的领域,但是涉及国家安全和战略的部位是绝对紧紧地握在手里的。
阿波罗:美国发射的月球卫星“克莱门汀1号”上面有6个遥感器,是利用了“星球大战”计划的技术发展起来的,6个遥感器总共才6千克。从中国的技术水平看,给你10年时间,给你60千克的要求,你还是未必能作出来这么小巧、精致的仪器,如此之大的差距,中国何时才能实现登月?
嫦娥:你听说过“二锅头”的比喻吗?“二锅头”是北京的一种地方名酒,它的酿造方式是取其发酵蒸馏第二锅的头曲,酒味醇正可口。按航天技术发展水平,可将世界航天大国分为三个方阵,美国、俄罗斯为第一方阵,欧洲空间局、中国、日本、印度为第二方阵,加拿大、巴西、韩国等为第三方阵。中国载人航天飞行取得圆满成功,成为继俄罗斯、美国之后世界载人航天俱乐部的第三个成员。因此,中国目前虽然处于航天第二方阵,但与第二方阵其他成员相比又要领先一些,所以说是“二锅头”。
以二锅头的水平,中国只有在基本完成“绕”、“落”、“回”三个阶段不载人月球探测任务后,掌握了载人交会对接这些关键技术后,才能择机实施载人登月探测。搞载人登月工程大、风险大、投资高,光靠头脑发热和主观愿望是不行的。目前,中国还不具备登月的能力,探月正是为未来登月做技术积累和准备。在完成无人航天器探月任务后,中国将研究载人登月发展规划,择机实施载人登月探测以及与有关国家合作共建月球基地。尽管我们探月第一期工程完全是用自己的技术、自己的产品,但二、三期以后的国际合作将会越来越多。
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美女嫦娥素描(1)
在出访月亮的“团队”中,最受关注的是美女“嫦娥一号”卫星的相貌与举止。
“嫦娥一号”的外形是个6面立方体,她长着一对翅膀、8只眼睛和一张能说话的樱桃小嘴,体重2350千克,环绕在距离月球200千米高的极月圆轨道上,设计寿命一年。
嫦娥的翅膀是两块长长的太阳能电池板,分布在身体两旁,最大跨度达米。她的外形与我国“东方红三号”通信卫星最像,实际上她就是以“东方红三号”卫星平台为基础研制的,只是有的部件是从中国“资源二号”卫星、中巴地球资源卫星等卫星上移植过来的。其实,这也遵?了各国研制航天器的一个重要?则:尽量采用成熟技术,以提高可靠性。所谓“卫星平台”,说白了就是一辆“公共汽车”,轮子、车厢、动力等都按公共要求配置好,承载不同的乘客,便可到达不同的目的地。“嫦娥一号”使用的卫星平台,承载了探测月球的8种探测仪器。平台为这些仪器提供安放位置、能源供应、姿态保证、温度环境、数据管理等条件,并负责把探测数据传回地球,它的推进系统还提供在太空中机动飞行的动力。
安装在平台上的8种探测仪器,是嫦娥的8只眼睛,每只眼睛都有个学名,承担不同的使命。它们分别叫做激光高度计、CCD立体相机,这两只眼睛负责获取月球表面三维影像;干涉成像光谱仪、γ射线谱仪、X射线谱仪,这三只眼睛负责探测月球上14种常量元素的含量与分布;微波探测仪的任务是测量月球表面的微波辐射特征,反映月壤厚度;太阳高能粒子探测器和太阳低能离子探测器,这双眼睛用于探测地月空间环境。
嫦娥的小嘴是一套语音存储装置,里面存贮着预先设置的语音和中华人民共和国国歌以及从全国征集的30首中华民族?典歌曲。当“嫦娥一号”从38万千米外的月球旁,欢唱着中国歌曲,并将这天籁之音传回地球时,那将是多么激动人心的时刻啊!
嫦娥的身体由9大部分组成:结构、推进、数据管理、测控数传、定向天线、热控、电源、制导导航与控制、有效载荷分系统。
结构分系统相当于嫦娥的身板和骨架,为其他各分系统的仪器设备提供安装位置和工作空间,它必须扛住运载火箭发射时的剧烈振动,耐住空间恶劣环境的侵蚀,以金刚不坏之身保护好其他分系统。
推进分系统是嫦娥飞天的动力,包括发动机、燃料储箱和各种管路等。卫星的加速、减速、姿态调整,全靠它。
数据管理分系统是嫦娥的最佳二传手,它接收地面的各种指令,分别指挥各分系统执行命令。
测控数传分系统是嫦娥灵敏的“手机”。该系统主要包括接收/发射机、放大器和天线等。它能随时向地面站报告探测器的飞行轨道、工作状态,并保证探测器向地面传送探测数据等。由于月球探测器距离地球38万千米左右,无线电测控信号的损耗比地球轨道卫星高出100~100万倍,以至于大大增加了地面站接收信号的难度。因此,根据我国现有测控网的星地接口指标,“嫦娥一号”的S频段测控天线必须有较高的全向天线增益,发射机有较高的信号输出功率,以有效地保持探测器与地面站的联系。同时,为了将更多、更好的探测数据传回地面,“嫦娥一号”的数据传输系统使用了高增益定向天线,这种抛物面形状的天线可以转动,保证在绕月飞行期间指向地球。
热控分系统是“嫦娥”穿的一件冷暖两用服。绕月飞行时,探测器处在忽冷忽热的太空环境下,这件衣服要做到热的时候不热,冷的时候不冷,保证探测器内部的恒温,这是个世界性难题。
电源分系统如同嫦娥的心脏和血液,由太阳电池帆板、蓄电池和功率调节器等组成。它把电能统一调配后输送到各仪器设备,保证所有仪器的能源供给。嫦娥的一对太阳能大翅膀,能够追随太阳调整姿态,保证全年任何时候都可发电。
制导、导航与控制分系统由测量部件(敏感器)、控制计算机和执行机构等构成,负责对探测器飞行路线偏差进行修正和控制,对探测器的姿态进行测量和控制,