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译述：中国向上跨出的一大步
通过把宇航员送上轨道，中国希望成为最新的太空超级大国 October 16, 2003 
OurSci News Staff
◇詹姆斯·奥伯格／柯南译自《科学美国人》
在中国北方戈壁沙漠边上的酒泉航天中心，神舟5号已经作好了发射准备。这艘太空船——它的名字在汉语中的含义是“神的船”——长度将近9米，几乎有8吨重。在今年秋天的某个时候，神舟5号将被一枚长征火箭送入轨道。前四艘神舟号飞船都已进行了轨道飞行，但是与这些不载人的实验飞船不同，神舟5号预计将载有最多三名年轻的中国军人飞行员。如果一切按照计划进行，中国将成为第三个把人送入太空的国家。 尽管自从太空时代曙光初现以来已经有30多个国家的人进入了（太空）轨道，他们全都是乘坐美国或俄罗斯的太空船。为了发展自己的载人航天计划，中国已经获得和消化了一些原本由俄罗斯和美国发明的技术。神舟号飞船的许多特征对航天专家来说似曾相识；第一眼看上去，神舟号飞船有点像稍大尺寸版本的俄罗斯联盟号飞船。但是中国的航天机构自己建造了几个关键的系统，并且在某些方面神舟号在技术上比联盟号优越。 神舟号的第一次载人飞行将会引起深远的外交反响。除了获得国际威望之外，中国希望这个（载人航天）计划刺激国内航空航天、计算机和电子工业的发展。如果最初的几次发射成功，中国可能建立自己的地球轨道空间站。在十年之内，中国的空间活动将完全超过俄罗斯和欧洲航天局的。并且，如果中国成为继美国之后最重要的太空大国，那么一个全新的“太空竞赛”有可能就要到来了。 神舟号由三个舱组成。乘员在一个咖啡杯形状的单元里——用NASA的说法，叫做指令舱——这里有他们的床和控制面板。在指令舱之前的是一个圆柱形增压容器（称作轨道舱），为宇航员提供额外的工作空间。指令舱之后是一个圆柱形的设备部分（服务舱），那里有火箭引擎和一个电力系统。这个舱也有一对总计24平方米的太阳能电池板。 运载火箭的官方名称是长征2F，但是它也被诗意的称为“神箭”。它是长征2E——从中国军事导弹发展来的一种液体火箭——的一个（改进）版本，经过改进使它能够足够安全以适合载人飞行。如同这个被用来发射重的有效载荷的火箭家族的其他成员一样，它的四个主发动机四周有4个捆绑式助推器。所有的这些火箭发动机使用液态四氧化二氮和肼推进剂，而不是更强大但也更麻烦的液氢燃料——NASA的航天飞机主发动机使用这种燃料。“神箭”发射时产生604000千克力（kgf），介于联盟号（411000kgf）和把几艘阿波罗飞船送入地球轨道的土星1B（740000）的火箭的推力。 神舟5号的飞行路线将与前四个飞船相同。升空之后，火箭将向东飞去，穿过青岛（有一个新的跟踪站）附近的海岸线，然后以最大约5g的加速度穿过黄海（上空）。穿过日本九州岛南部之后，飞船将与一个大型测量船通讯，然后达到每秒约8千米的轨道速度。它的轨道倾角是42度，比倾角为52度的国际空间站更接近赤道。 为了返回地球，神舟号首先抛弃轨道舱，随后服务舱点燃一个小制动发动机，把飞船的速度降到大约每秒200米。这种机动让地球重力把飞船拉向上大气层，那里的空气阻力会让它进一步变慢。因为着陆点是在酒泉航天中心以东500千米的内蒙古的着陆场，制动发动机在地球的另一边——南大西洋上空——就点火了。点火之后，服务和指令舱分离；前者在大气中焚毁，后者底部装有防热层，保护乘员不被返回时的高温灼伤。 着陆场与联盟号及阿波罗号的类似。经历了相对高g的减速之后，指令舱自由落体穿过较低层大气，在30千米的高度拉出减速伞，然后是一个更大的主伞。笨重的隔热罩被丢弃了。在辽阔的大草原上软着陆是通过触发太空舱底部的几个火箭实现的。在这个区域的回收队伍奔向着陆地点，找到飞船的乘员。 由于神舟号和联盟号表面上的相似之处，许多观察家认为中国的飞船只不过是（联盟号）稍加修改的仿制品。英国《简氏航天指南》（Jane's Space Directory）的编辑大卫·贝克（David Baker）说，神舟号“在很大程度上是一艘联盟号。它好像是一个现成货。”但是《中国航天计划：从概念到未来能力》的作者布赖恩·哈维（Brian Harvey）批评了这种观点。“人们对于中国航天计划有很多错误认识，”哈维说。他指的是那些低技术太空船的神话，以及广为流传的“拷贝外国设计”的说法。“许多这样的说法反映了西方文化的一个观念，即中国不可能掌握这种技术。我认为着眼于中国人很多年来实施他们计划的方式，则（对理解事实）更有帮助——一种缓慢、耐心、谨慎和有组织的方式；仔细的作出决定；他们借鉴过别人，不过程度相当有限。” 其他大多数独立的专家同意这种观点。一些报告表明，尽管中国人曾经求购一艘全功能的联盟号飞船供研究，俄国人开出了一个天价，以至于这桩买卖从未做成。中国人买来的太空舱是一个拆掉了许多关键航天系统的版本。中国人可能也获得了至少一艘偏离了轨道的不载人的联盟级太空舱，它们是在太空时代的早期坠毁在中国境内的。 神舟号的三舱设计是一个符合逻辑的安排，这种设计在40多年以前由美国和苏联的设计者各自独立的提出。神舟号看上去更像联盟号和阿波罗号的早期设计，而不是今天的联盟号。尽管神舟号的指令舱与联盟号的返回舱有一些类似之处，其他舱则与俄罗斯和美国的差别很大。例如，（神舟号的）服务舱有4个主发动机，而阿波罗号的服务舱只有一个，联盟号有一个主发动机和一个备用发动机。同样地，神舟号巨大的太阳能电池板能产生数倍于俄罗斯系统的电力。与联盟号不同的是，中国的轨道舱拥有自己的太阳能板和独立的飞行控制系统。在返回舱把乘员带回地球后，这种设计让轨道舱继续成为一个自由飞行的小型无人实验室。 中国彻底拷贝俄国的一个例子是飞行中船舱漏气时用来保护宇航员的压力服。在三名宇航员返回地球的过程中死于船舱漏气事故之后的1972年，俄国人采用了这样一种救生服（称作Sokol）。（一种更复杂的太空服是用于太空行走的。）中国人需要具有类似功能的太空服，因此，在获得了几套Sokol的设计样品之后，他们从缝合到颜色式样上完全拷贝了它。 中国官方并不把这些技术转让视作秘密。2002年新华社《瞭望》杂志的一篇文章说：“1996年中国与俄罗斯签署航天合作协议后，两国在载人航天飞行的对接系统设备、飞船模型、飞行操纵以及生活保障手段等方面，进行了卓有成效的合作。俄罗斯在航天技术发展方面的经验，过去和现在都对中国具有重要的启发意义。”（引文来自瞭望周刊2002年42期，《中国重笔勾勒航天宏图》——译注） 这篇文章提到的对接系统特别令人启发。尽管俄国和美国在过去数十年间使用不同类型的对接机制来连接在轨的太空船，神舟号的照片显示中国人选择了俄国的一种叫做APAS-89的装置。这种装置包括一个直径80厘米的增压通道，周围环绕着的倾斜金属瓣可以让两个有同样设计的单位闩在一起。APAS-89最初是为俄国的和平号空间站设计的，现在用于美国宇航局（NASA）的航天飞机和国际空间站（ISS）对接。选择使用APAS-89（对接）机制的决定让神舟号能够与航天飞机和国际空间站对接。 神舟号的发射逃逸系统是基于“牵引火箭”的设计方案，最初是为NASA1960年代初的水星计划飞行设计的，后来被阿波罗号和联盟号的设计者采用。安装在神舟号鼻部一个塔上的一套固体火箭在发射出现事故时把飞船和火箭完全拉开。飞船随后用降落伞降落到地面。这些固体火箭在发射前15分钟到发射后160秒（此时飞船高度110千米）随时准备点火。 在接受中共机关报《人民日报》采访的时候，火箭的总指挥黄春平给记者展示了一个火箭的模型，在有效载荷整流罩上环绕着四个翼。这些翼每一个都类似于栅格，是用来在逃逸过程中保持神舟号稳定的。“这是逃逸系统里最难的部分，”他解释说。“我们曾想咨询一下俄罗斯专家，他们开价1000万美元，最后还是靠我们自己解决的。”（我国为什么要搞载人航天政治影响极其重要 ，环球时报2003年1月13日——译注）神舟号的其他大多数系统也是这样开发的：先研究前人的工作，但是独立设计飞行的硬件。 中国所有的宇航员都是年轻的受过大学教育的喷气机飞行员，有超过1000小时的飞行经验。因为神舟号和联盟号一样，舱室的空间有限，较矮的身材是必要的条件：每位宇航员身高都在170厘米（5英尺7英寸）以下，体重小于65千克（143磅）。中国的宇航员被称作什么仍然有争议。一位中国航天迷造了taikonaut（太空人）这个词，它来源于中文tai kong（太空）。中国官员和报纸使用“宇航员”，大致可以翻译成“宇宙航行员”。（国内的说法一般是航天员——译注） 为了准备神舟号（飞行）任务，中国广泛改进了航天研究和训练的设施。新的中国航天中心在北京西南郊的航天城，这里有许多压力舱、航天器模拟器、离心机和着陆冲击塔，以及宇航员的教室和医疗设施。神舟号飞行的控制中心也坐落在这里。此外，北京西北唐家岭的新的航天技术研究和测试中心拥有太空船综合厅、太空环境舱（包括世界第5大的真空室）以及震动测试设备。 除此之外，中国还有4艘远洋船追踪导弹和太空船。这些远望号船曾被部署在太平洋监测军事导弹试验，以及在印度洋控制卫星机动进入同步轨道。为了支援神舟号的飞行，这些船被派往南大西洋、印度洋和南太平洋。俄国人过去使用类似的舰队，但是在1990年代由于预算紧张而放弃了。中国自己建造了这些测量船而不是购买俄国人的船。 因为神舟号返回地球的一些关键的地面控制功能必须在飞船经过南大西洋上空时发出，中国和非洲国家纳米比亚于2000年签了一个协议，在斯瓦科普蒙德（Swakopmund）附近建造一个跟踪站。建设于2001年初开始，年末完成。设施里有5个长期工作人员，在有任务时会增加到20人。这个站处于神舟号返回路线的下方，并且由于飞船的倾角不同于国际空间站，纳米比亚基地不能跟踪从国际空间站返回的飞行。这个协议显示，尽管神舟号具有（与国际空间站）兼容的对接装置，中国人没有短期内访问国际空间站的兴趣。 中国的计划是在有限的技术基础上，发展出令人印象深刻的独立的航天能力，而不是像美国所做的那样开发品种广泛的航空航天技术。中国将会把精力集中在一些特定的领域，在这些领域它能够赶上并超过其他国家的成就。在《人民日报》2000年4月的一篇文章中，中国航天局局长栾恩杰解释说：“国家的财力有限，工业基础和技术基础还很薄弱，我们不具备在航天各个领域全面赶超世界先进水平的实力。”（《中国航天发展的成就举世瞩目》，人民日报2000年4月24日——译注） 尽管中国还远远不能挑战美国的航天地位，它可能计划好了一些更有可能达到的目标。如果说一个新的太空竞赛正在起步的话，那么竞赛的目标是争夺第二名的位置。俄罗斯的航天计划在1990年代衰落了，现在只是通过为西方主顾的大量商业发射服务保存它剩余的实力。由于中国的国民生产总值和国家预算是俄罗斯的5倍，中国可以在太空竞赛中轻松负担起比美国的前竞争对手更多的花销。但是中国人并非肆意挥霍。中国报告说，过去10年在神舟号计划上花费的23亿美元只不过是NASA每年用在航天飞机费用上的一半多一点。 发展中的中国航天计划已经开始超越欧洲航天局（ESA）。ESA从没把宇航员送入轨道，但是在发射无人商业卫星方面领先世界。ESA面临着成员国的政治幻想的破灭和航天研究预算的削减。航天专家和作者哈维说，在今后的5年中国可能赶上ESA的发射率（大约每年10次）。哈维谈到：“欧洲的发射将主要是商业和科研的，而中国将把注意力集中在应用（包括气象和侦查卫星）和它的载人航天技术方面。” 2001年，退休的ESA科学计划主任罗杰—莫里斯·博内（Roger-Maurice Bonnet）公开宣称欧洲国家的政府必须下政治决心，花必要的钱确保ESA（在美国之后）航天研究第二名的位置。博内警告说，否则中国将在10年内取代欧洲人的位置。 许多航天专家同意认为中国取代欧洲人和俄国人的干劲是完全可信的。“毫无疑问中国有赶上这些航天计划的政治决心，”琼·约翰逊—弗里兹（Johnson-Freese）说。她以前在亚太安全研究中心，现在在美国海军军事学院工作。“1960年代美国和前苏联因为航天而得到了国内外和威望相关的利益，[中国]认识到了全部这些利益，也认识到了后来推动欧洲进入太空的技术产业化经济的利益。” 作为他们的决心的一个迹象，中国的航天官员已经为最初的神舟号载人飞行之后的事做了规划。张庆伟是监督载人航天计划的中国航天机构官员之一。他在今年1月告诉《人民日报》：“[留在太空的]轨道舱……为今后我国载人航天工程建设实施第二步——飞船和空间飞行器交会对接的突破奠定基础。”（张庆伟：载人航天为期不远，《人民日报》2003年01月17日——译注）观察家一般把这句话解释为，在不远的将来，一艘载人的神舟号飞船将与上一次任务留在太空的无人轨道舱交会和对接。 一旦证明有这种能力，中国就能进一步让神舟号和一个小型太空实验室对接。前面提到的《瞭望》杂志2002年的文章描述了发展的计划：“载人宇宙飞行成功后，中国将很快发射可供宇航员短期停留的宇宙实验舱。”这种太空舱在其他地方被描述为“让人短期停留的实验室”，在它之后是设计用来作长期停留的太空站。今年1月，没有透露姓名的官员向新华社记者提供了更多的背景：“下一步，中国将突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并发射空间实验室。此后将建造一个长期有人照料的空间站，解决较大规模的空间科学实验和应用技术问题，为人类和平开发宇宙空间作出贡献。（载人航天工程负责人：将尽快送航天员上太空，新华社） 英国航天顾问菲利普·S·克拉克（Phillip S. Clark）专门研究俄罗斯和中国的（航天）技术，他预料中国的航天机构会发射一个12到14吨的小型实验室，或许就在未来两年间。克拉克预测在2006年或2007年中国将发射一个更大的空间站，类似于俄罗斯1970到80年代发射的多个礼炮号空间站。克拉克认为，最终中国将开始在轨装配一个类似于130吨的俄罗斯和平号空间站的结构。 除此之外，中国正在加速部署它的无人通讯、气象、导航和太空研究卫星。中国官员也讨论了2010年让小型遥控月球车在月球着陆的计划。一些西方媒体已经报道了中国也希望送宇航员登月，但是这些报道来自非官方渠道，可能被误译了。载人登月计划可能比神舟号计划昂贵许多倍，然而报偿可能增加的更多。 根据诸如哈维这样的航天专家所说的，把宇航员送入轨道，这足够让世界对中国另眼相看。“世界会感觉到这个国家达到了太空超级大国的地位，”他说。“如果中国随后发射它自己的礼炮级空间站，它将让全世界特别是亚洲留下深刻印象。”中国航天计划的目标显然不同于美国、俄国或者欧洲的。从已经建造的硬件和基础设施判断，这似乎很明显：在可以预见的未来，中国在太空里将沿着它自己的路线前进。 詹姆斯·奥伯格作为一名承包商雇员，在NASA休斯敦控制中心工作了22年，从事航天飞机轨道交会工作。他现在是一个顾问、演讲者和著名作家，撰写了一打以上的图书和无数杂志文章，涉及到美国和俄国的航天计划。他感兴趣的领域包括航天飞行的安全性和可靠性、航天活动对国力的贡献，以及世界航天计划中不为人知的历史。从2月以来他成为了NBC的航天顾问。他的网站在www.jamesoberg.com。 References: 1. China's Great Leap Upward ,Scientific American |Story| |
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