編者按:兩個巨大經濟體之間對勝負起到核心作用的必然是科技實力。
2020年7月,我國火星探測器“天問一號”成功發射了。這是中國深空探測的一個新的腳印。也是我國航天事業取得新進展的一個明確標誌。眼下中美之間分歧拉大,似乎一時之間難以收場,長期來看,兩個巨大經濟體之間對勝負起到核心作用的必然是科技實力。那麼,中美之間在航天領域的差距有多大呢?
1、美國人阿姆斯特朗於1969年7月代表人類登上了月球。彼時,中國正如火如荼開展著各項全民運動。迄今為止我國多次將人送進太空,但還未能成功登月。
2、天宮是中國最大的航天器之一。美國曾經投入使用的主力太空梭的運載能力,相當於一次能把兩個天宮裝貨倉裡運回來。
3、千萬別覺得美國核動力航空母艦很貴。美國有個高畫質晰度偵察衛星“鎖眼”系列,一枚“鎖眼”KH-11衛星的造價比同時期的一艘核動力航母還貴。最新的鎖眼224號衛星的造價達到了64億美元!
美國自上世紀70年代以來已經連續發射17枚以上的KH-11“鎖眼”衛星。
著名的“哈勃”太空望遠鏡只能稱為KH-11的簡配版本。當年為了幫助“哈勃”的研發,美國國家偵察局捐贈了一套“鎖眼”KH-11衛星上面的2.4米主鏡片。2011年,國家偵察局又送給了NASA兩套最新版“鎖眼”KH-11衛星的2.4米望遠鏡元件,效能遠超“哈勃”太空望遠鏡上的老鏡片。足見美國人的家底之殷實。
好訊息是,現在我們也能磨製類似KH-11衛星上面的2.4米鏡片了,而且隨著長五、長七等新型運載火箭的穩步推進,我們也有能力將KH-11衛星這種20噸級的衛星送入太空。所以理論上我們也能擁有這種昂貴但精密的“國之重器”。
不過不要忘記,第一枚KH-11美國人上世紀70年代就打到了天上。我們現在還不知道有沒有在規劃中。
4、我們的月球探測車“月兔”號在月球上走了多遠?一百米。據說電池受不了月球的低溫。
但美國的火星探測車“機遇號”在火星上自2004年登陸之後,連續工作了17年,在火星表面行走了45.16公里。
我們今年發射的火星探測車仍將採用太陽能電池,但美國人2012年登陸火星的表面新型探測車“好奇號”已經採用核電池,能連續工作14年,再也不怕火星上的沙塵暴妨礙太陽能電池的工作了。
6、美國並不是只有NASA在搞航天。1972年舉國之力託舉的阿波羅計劃停止後,已經過去了快50年了。即便到了今天,美國本土和整合的境外工業產能,還可以支撐多家商業公司進行太空探索。
而其他國家的航天依然完全是國家行為的狀態(甚至根本沒有宇航能力)。這真的不是差多少年的問題。而是直接從國家發射注重成功率和政府面子的層級,推進到到講成本,講商業效率的層級。
很多酸SpaceX的人說那是NASA親兒子云雲。其實NASA自己都放棄載人專案要俄羅斯代發射的現在,發射技術真不是NASA關注的焦點。反而是SpaceX、藍色起源這些公司能輕鬆湊出需要的各種火箭零件、打造出各具特色的各型商用火箭。
這說明阿波羅計劃這樣的舉國行為後40年,美國高階工業生產能力並沒有喪失殆盡。航天領域工業能力積累深厚,根本不是一個窮逼NASA這麼簡單。
相反,我們的商業航天計劃,還近乎於幼兒期。採用“航天質量管理+民企經營體制”相結合的研發模式的“快舟11號”是航天科工集團公司研製的,2020年7月20號發射失敗,把B站的衛星摔了,9月,快舟1號甲再次發射失利。
今年2月1日16時左右,民營航天企業星際榮耀的商業運載火箭“雙曲線一號”在中國酒泉衛星發射中心點火升空,但非常遺憾地,隨後火箭飛行出現異常,發射任務失利。
7、大型運載火箭方面的差距到底多大?
如果覺得前面那些差別還屬不痛不癢的話,這方面的差距可能是“黑虎掏心”級別的。
美國1967年第一次發射的土星5號,總推力3408噸,近地軌道運載能力118噸(圖左1)
SpaceX重型獵鷹近地軌道運力65噸;洛馬與波音聯合研製的火神火箭運力100噸;NASA在研的當家重器太空發射系統運力120噸;
中國目前最大的大推力火箭長征5號,近地軌道運載能力25噸,不及前者1/4,年代還差了50年(圖右8)
因為土星五號配套的F-1液氫液氧火箭發動機,我們沒有。不過我們現在在研發的500噸級的液氧煤油發動機,跟F-1技術引數相比,有來有回,差不太多。如果能研製成功,再來個N發捆綁,可望追趕這近乎一甲子的差距。
8、NASA於1977年發射的旅行者1號探測器已於今年8月底飛出太陽系,成為人類首個進入星際空間的航天器。
我們的深空探測器:就是天問,去年剛剛發射成功。
9、火星探測器方面:美國在火星探測上佔有絕對優勢:全球參加過火星任務的探測器名單,近一半屬於美國,而火星表面的火星裝置則全部屬於美國。要是我沒記錯,探測車加上探測器,已經有7、8個了。
10:本應在2019年發射到太空拉格朗日點的詹姆斯韋伯天文望遠鏡是替代年邁的哈勃天文望遠鏡。我國沒有對等的計劃更不要說具體專案。
說說它的能力:如果說哈勃望遠鏡可以看到宇宙誕生的第一批星系,那麼詹姆斯韋伯則可以看到這第一批星系中第一個誕生的星系,可以說已經非常接近宇宙誕生的原點了。
還有,詹姆斯韋伯在太空的位置距離地球上百萬公里,這表示一旦詹姆斯韋伯發射升空,如果出現故障我們將無法派人員去修復。因為我們人類至今到達的最遠距離是月球。所以它的設計製造必須完美無缺,否則將功虧一簣!
詹姆斯韋伯的製造工藝也是世界頂尖的,他的主鏡鏡面近乎是絕對的平整,通俗得說就是一塊直徑如地球大小的圓盤不允許有超過1毫米的凹凸點。
11、在美蘇航天領域爭霸的年代,美國用於宇航的年度預算每每佔到GDP的3%-4%。
我國曾把11名宇航員送入太空,他(她)們的名字是:楊利偉、費俊龍、聶海勝、翟志剛、劉伯明、景海鵬、劉旺、張曉光、劉洋、王亞平、陳冬。
而美國曾經登月的宇航員有:尼爾·阿姆斯特朗、伯茲·艾德林、皮特·康拉德、艾倫·賓、艾倫·謝潑德、艾德加·米切爾、大衛·斯科特、詹姆斯·艾爾文、約翰·楊、查爾斯·杜克、尤金·塞爾南、哈里森·施密特等12人。
順便說一句:在登月的時代,每次登月的費用基本上就相當於把兩艘航空母艦的錢燒沒了。對,沒錯,那是怎樣的一種組織能力。
12、美國的卡納維拉爾角發射場。一共有19個發射臺,當然,大部分都不能用了。
中國最好的發射場文昌發射中心,只有兩個發射臺。
13、據說,SpaceX的重型獵鷹的電子元件上印的是:“Made on Earth by humans”。咱們的印的啥,我就不知道了,但不難猜。
14、谷歌創始人謝爾蓋布林說,他們最大的競爭對手是NASA。一個崗位,NASA的工資只有他們的工資的五分之一,但很多人還是想去NASA,因為他們做的事情更有意義。
我知道,有很多中國熱血男兒去為航天事業做奉獻了。但我也知道,更多高材生去搞金融、房地產、考公了。
15、中國與美國在航天領域的差距看起來是技術積累方面、經費投入方面。但根源還是文化方面。我們的航天人時常要面對公眾這樣的問題:
“我們為什麼要投入經費發展航天?”,或者更直接了當:“你們這個技術對GDP有多大貢獻啊?”,每次多以探索科學、技術創新之類的話術來尷尬解釋一番。
其實這個問題的正確答案應該是:“因為宇宙就在那裡。”
而美國的氛圍不太一樣,在決策者那裡,發展航天是理所應當的,這跟美國人的價值觀有關。
對我們崛起中的華夏來說,重要的任務有兩個,第一是清晰地認清差距,第二是深刻地剖析原因。
美國宇航局前局長邁克爾·格里芬在美國航空航天學會演講時說:
“我們或其他國家將會實現人類探索和移民外太空的渴望。人類將會探索月球、火星甚至更遠。問題是做此項工作的是什麼人、什麼時候、持什麼樣的價值觀、說什麼語言、傳播什麼樣的文化......在人類不可避免地向太陽系甚至更遠星球移民時,把我們的哲學和文化帶到新的星球。這些利益是有形的,也是有重大意義的,關乎美國選擇在太空中做什麼或不做什麼”
航天最大的意義是什麼,我個人認為是這句話:
500多年前,我們有規模最大的海上船隊,但我們錯過了大航海,錯過了新大陸。只希望多年以後,我們的後代不要抱怨我們錯過了航天時代。
人類對太空的追求就如同我們以前遠渡重洋追求新大陸一樣。我們選擇探索空間,因為它能提高我們的生活水平,振奮我們的民族精神。因此,讓我們繼續這一旅程吧!上帝保佑!——美國前總統 喬治·W·布什