中国走向更加遥远的太空

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中国走向更加遥远的太空


《中国新闻周刊》文|孙家栋

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自上世纪50年代创建以来,中国航天已经走过了60年的发展历程。回顾航天事业的发展,无论是研制导弹,还是发射卫星;无论是载人航天、北斗导航,还是探月工程,我们始终坚持一条符合中国国情的发展道路,独立自主,自力更生;摒弃好高骛远,坚持实事求是;根据实际水平,一步一步地走,最终走出了一条有中国特色的航天发展之路。

60年来,在党中央几代领导集体的英明决策和亲切关怀下,在各部门、各行业和全国人民的大力支持下,一代代航天人依靠发愤图强,自主创新,取得了一系列辉煌成绩。今天,航天活动在中国经济建设和社会发展中发挥着越来越重要的作用,不仅使中国迈入世界航天大国行列,而且也令中国在世界高技术领域占有一席之地。

航天事业奠基:导弹发展“三步走”

1956年10月8日,中国第一个火箭、导弹研究机构——国防部第五研究院正式宣布成立,这标志着中国航天事业的开端。

当时,聂荣臻元帅和钱学森同志从全国各地调集人才,其中的二三十位专家多是从欧美学成归国的留学生,包括任新民、梁守槃、庄逢甘、屠守锷等,之后又有陆元久、梁思礼等人加入。同时,还有哈军工、北大、清华、北航等各大院校的毕业生。

1958年,我从苏联茹科夫斯基空军工程学院飞机发动机专业毕业回国,空军在24名毕业生中挑选出16名送去研制导弹,我就在其中。我去时,导弹的“架子”刚搭建起来,“guided missile”被翻译为“导弹”,也是由钱学森确定的。

当年,苏联提供给我们一枚小型导弹——“P-2”火箭,它是苏联在二战时期研制出来的,射程达到200多千米。我们以此为样本,开始仿制。1959年,中苏友好关系破裂,苏联撤回专家,一些关键设备只供货一半就停止供应,有些未到的资料也不给了。在这种困难情况下,我们的科技人员继续加班加点,一步步完成了图纸描红、原理研究、仿制消化、吸收反设计、改进创新等一系列工作。半年后,即1960年11月5日,中国第一枚仿制的近程地地导弹——“东风一号”成功发射上天。

仿制成功后,我国开始自行设计导弹。直到1964年6月29日,“东风二号”导弹飞行试验获得成功,射程增加到800多千米,这对于中国导弹事业的发展具有里程碑式的意义:我国科技人员不仅掌握了导弹研制的关键技术,系统地摸索总结出了导弹研制的科学规律,提出了强化总体设计的概念,并且认识到,必须在可行性论证和地面试验的基础上,以可靠性为出发点进行方案论证。

然而,随着1966年文革的开始,航天工作受到影响,但是在导弹研制上,团队成员仍然坚持做好本职工作。导弹是一项整体工作,在长时间的团体合作中,大家养成了相互配合的习惯,这就出现了一个有趣的现象:在政治上,大家可能观点各异,但是在导弹研制上却保持步调一致。

随着“东风三号”发射取得成功,标志着我国完全有能力自主研制导弹,射程进一步增加到2400多千米。之后,我国开始陆续研制“东风四号”“东风五号”等导弹。

我国的导弹发展之路经历了从仿制到改进的过程,如改进射程、调整发动机的升力等。同时,在改进过程中锻炼队伍,增强信心,掌握技术。研制队伍由一群知名老专家和青年学生组成,并且具备了大型工程所需要的两个非常重要的条件:第一,熟练掌握技术,如控制系统如何控制等;第二,导弹从设计、研发到生产,形成人才梯队。对此,聂荣臻元帅就说过:“出成果、出人才,不要单独给我敲敲打打,我看的重点是队伍建设。”

在导弹事业的发展过程中,中国注重独立自主、自力更生。起初,苏联对我们有所帮助,但中央强调最终还得自己做。那时,苏联对我们承诺:“导弹我们都有了,你们放心,你们用的时候,给你们就行了。”然而,在这个问题上,中央领导人始终强调独立自主发展导弹事业。

从学习、模仿,到改进,再到独立自主研制,我国的导弹事业经历了“三步走”的发展道路,也为以后中国航天事业的发展奠定了坚实的基础。以此为基础,中国科学家从60年代中期开始探索航天运载火箭的发展,终于用“长征一号”运载火箭成功地将“东方红一号”卫星发射到近地轨道,成为世界上第五个采用自制火箭成功发射本国卫星的国家。几十年来,运载火箭技术取得的巨大成就,推动了中国卫星技术、载人航天技术和月球探测技术的发展。

“东方红一号”:迈出征服太空第一步

1957年,苏联发射世界上第一颗人造地球卫星后,国际震惊,这是人类第一次把地球上的星体发射到太空并运行,中国对此也非常关注。当年,以钱学森、赵九章为首的科学家就提出开始研制卫星的建议。但中央考虑到发射卫星一定要有发射能力,否则卫星无法上天。根据当时的经济状况,中国还不具备研制卫星的条件,因而决定先做基础性研制工作。

1965年,科学院再次建议开展卫星研制工作,终于获得批复:以科学院为主,开始中国卫星研制。于是,科学院开展了一项名为“651”的工程,并成立651研究院,由时任学部委员赵九章担任院长。

然而,一年多后,文革开始,科研工作受到国内形势的影响。从整个国际形势来看,苏联和美国已经先后发射了第一颗卫星,日本、法国也在研制,中国必须抓紧时间研制和发射第一颗卫星。随后,聂荣臻成立了第五研究院和总体部,以中科院原来的研制人员为主,并从导弹研制队伍中抽调一部分人,把全国的力量集中起来研制卫星。

从“651项目”开始,团队已经设计出了方案,但是有人主张卫星上天后要做很多探测工作,如空间的电子情况、大气情况,这样需要很多探测仪器,由于卫星上天的难度很大,如果再附加探测项目,将会难上加难。

在当时,研究第一颗卫星上天是一个从无到有的过程,首要目的是具备研制卫星和基础建设的能力,掌握发展航天的基本技术,把研制队伍建设起来,从而为航天事业的发展起步打下基础。

在明确目标后,团队在原有方案的基础上进行了简化,明确了主要任务——“上天”,不强调它能搭载多少东西。就这样,大家把原来卫星要进行空间物理探测的任务拿掉,集中力量实现让卫星“上得去,抓得住,听得到,看得见”。

终于,1970 年 4 月 24 日,中国用“长征一号”火箭把“东方红一号”卫星送上了太空。卫星安全可靠、准确入轨,在地球上空高奏《东方红》乐曲,震惊了全世界。“东方红一号”卫星重量为 173 千克,这个重量比此前四个国家发射的卫星重量加在一起还重,说明我们的运载能力很强。在整个运行期间,卫星上各种仪器性能稳定,且实际工作时间远远超过了设计要求,完全实现了预定目标。

“东方红一号”卫星的成功是中国航天的第一个里程碑,它使我国较全面地完成了卫星研制工程的建设,包括卫星系统、运载火箭系统、地面测控系统、发射场、应用系统的建立,从而揭开了我国航天活动的序幕,宣告了中国已经进入航天时代。

从上世纪60年代一直到80年代,中国航天事业处于发展起步和初期阶段,“两弹一星”的成就对国家经济和国防建设具有非常重要的意义;而卫星的研制工作则主要完成了“上天”的第一步,之后研制系列返回式卫星,为实现“回来”的目标打下了坚实基础。

从上世纪80年代后期开始,随着国家经济建设步入正轨,卫星研发开始为经济建设、国防建设服务。到90年代,气象卫星、遥感卫星被成功研制,还有应用卫星、海洋卫星等,都对经济建设起到积极作用。卫星产业不仅有力推动了经济发展,成为新的经济增长点,而且也为此后开展载人航天、深空探测等工作打下了坚实的基础。

“北斗”:中国的卫星导航系统

在信息社会,卫星的特点是获取信息进行传递,但不是笼统地传递,而是提供具体和详细的信息,将地面的互联网和空间的信息结合起来。信息获取或传递都要依靠载体,所以卫星系统变得越来越重要。

早在20世纪70年代,美国已经开始着力研究全球定位系统(GPS),然而,依照当时我国的实力,无法进行此类卫星的研发,因为它需要几十颗卫星来实现导航的精确度。进入新世纪后,随着中国经济能力、研发队伍和技术水平的不断提高,“北斗”卫星导航系统的研发开始进入实施。

2000年,首先建成“北斗”导航试验系统,使我国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。结合中国当时的国情,“北斗”一号首先被研制出来,并且从起初的两颗星,增加到四颗,其目的是验证我们是否掌握了这方面的技术,并检测地面能否定位、跟踪,能否管理好整个系统。

作为被确定为大力发展的航天项目,中国的“北斗”计划遵循了“两步走”的发展路线,第一步是目前正在天上用的“北斗二号”一期工程,2012年12月已完全组网完成,包括在轨工作的共14颗卫星(按照方案是12颗,多发射了两颗以作备份),并加强了地面增强系统,增加了各方应用。目前,这个区域性卫星在我国周边地区用得很好。并且,原来的GPS用户也想加入“北斗”,这样,在使用过程中,如果GPS不好用,就可以用“北斗”来做保证。中国正在做“北斗”二期工程,在2015年5颗试验卫星已发射成功之后,“北斗”二期工程计划将在2020年完成。

从使用价值来讲,“北斗”导航系统如果与其他卫星配合一起工作,其效果会更好地体现。目前,“北斗”对国家安全已经发挥了积极作用。例如,在军事领域,以前,战略导弹发射后需要依靠自身精确的定位,而现在,导弹在飞行过程中可以用“北斗”控制精确导航,落点的精度比以前提高很多。又如,我国的全部出海船只用“北斗”导航。此外,“北斗”导航对经济建设和日常生活也起到越来越大的作用,如交通管理、校车导航、老人定位等。

参照2020年的国际水平,我们目前正在努力改进“北斗”,现阶段已取得了信号能覆盖国土周围的成果。等到2020年,36颗星全部发射成功后,信号将覆盖全球。

“北斗”导航系统是中国航天事业的一项重大工程,其发展历程同样也验证了我国航天事业是根据实际需要一步一步发展起来的。

从载人航天到“嫦娥”奔月:

航天发展迎来黄金时期

随着中国整体国力的稳步增强,中国的航天计划也明确地把载人航天、探月工程、第二代全球卫星导航定位工程、高分辨率对地观测工程、新一代运载火箭等科技重大专项列入国家中长期科学技术发展规划,并作出了实施一系列国防重点装备工程的重大决策,为航天事业的蓬勃发展指明了前进的方向。在数十年艰苦奋斗和长期积累的基础上,中国的航天事业迎来了大发展的黄金时期。

2003 年 10 月 5 日,我国自行研制的“长征二号 F”火箭将搭乘了中国首位航天员杨利伟的“神舟五号”飞船送上太空,使中国成为世界上第三个能够独立自主地将航天员送入太空的国家。

“神舟五号” 载人飞行的成功具有里程碑式的意义,标志着中国在载人航天技术上取得了伟大的成就,突破了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,取得了许多重大成果,同时带动了我国基础学科研究的深入,推动了信息技术和工业技术的发展,加速了科技成果向产业化的转变,促进了我国高技术产业群的形成,特别是锻炼和培养了一支高素质科技人才队伍,形成了一套符合我国载人航天工程要求的科学管理理论和方法,并积累了对大型工程建设进行现代化管理的宝贵经验。

我国实施载人航天工程以来,广大航天工作者在“两弹一星”精神的激励和鼓舞下,表现出强烈的爱国热情,培养和发扬了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神,成为中国航天文化的宝贵财富。

“神舟六号”“神舟七号”载人飞行相继取得圆满成功后,提高了中国在国际上的地位和话语权。其后,“神舟八号”顺利实现了与“天宫一号”目标飞行器的无人交会对接;而作为“921”载人航天计划的重要成果,“天宫一号”与“神舟九号”“神舟十号”实现了载人交会对接,为中国航天史掀开了重要的一页。随着“天宫二号”空间实验室的升空,并先后与“神舟十一号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船进行交会对接,将实现载人航天工程的第二步目标,并为最终实现中国的载人航天工程“三步走”战略,2022年建成空间站奠定坚实的基础。

当载人航天工程成功地实施以后,以欧阳自远院士为代表的中国科学家纷纷研究月球探测问题。中国科学家很早就关心月球探测,一直都呼吁中国应该开展深空探测活动。深空探测活动意义重大,关系到宇宙起源和演变,以及人类的未来发展。

2004年,美国制定了雄心勃勃的太空新计划,要将航天员重新送上月球,在那里建立永久基地,利用月球基地将航天员送往遥远的火星。这吹响了人类重返月球的号角,再次激发了月球探测的热潮,欧洲、俄罗斯、日本、印度等也都制定了载人月球探测计划。

中国作为当今世界的航天大国,科学技术发展到今天,世界公认我们有能力开展深空探测活动,我们除了拥有月球资源平等开发的权利,还应该在月球探索与和平开发利用上做出应有的贡献。

2004年,中国正式开展月球探测工程,即“嫦娥工程”。2007年10月24日,“长征三号甲”火箭把“嫦娥一号”月球探测卫星送上太空,脱离地球轨道飞向月球,绕月飞行一年后撞击月球,圆满完成了任务。

“嫦娥一号”发射成功体现了中国强大的综合国力以及相关的尖端科技,表明了中国在有效地掌握与和平利用太空巨大资源上的决心与行动,对于提升科研创新能力、凝聚民心、增强国家竞争力具有重要影响。

“嫦娥一号”奔月的成功,还意味着中国在外太空开发和探测上占有一席之地。随着探月工程计划的顺利实施,必将带动信息、材料、能源、微机电等其他新技术的提高,促进中国航天技术实现跨越式发展和中国基础科学的全面发展。

2010年10月1日,“嫦娥二号”顺利发射,它已经圆满并超额完成各项既定任务。2013年12月2日,“嫦娥三号”成功发射,并于12天后成功实现月球软着陆和月面巡视勘察、月表形貌与地质构造调查等科学探测。下一步,“嫦娥五号”的主要科学目标将包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究。

将来,中国会结合自己的实际情况制定与之相适应的未来月球探测计划和包括火星探测在内的其他星球探测计划,继续谱写中国航天的辉煌。

发展航天事业,建设航天强国:

不懈追求的航天梦

中国航天正按照规划的宏图,迈着坚实的脚步,不断地向前发展;未来发展具有广阔的前景。

在稳步实施重大专项工程方面,“天宫二号”空间实验室将考核空间站需要的再生生保技术和空间补加技术,并将先后发射载人飞船和货运飞船与之对接。此后还将建成长期有人在轨管理的空间站,并开展大规模的空间科学研究和应用。

探月工程在开展着陆点区形貌探测和地质背景勘察的基础上,将对载人登月的全过程进行模拟,以提高未来载人登月的安全性和可靠性。与此同时,中国将加速推进深空探测和空间科学发展,适时推出火星环绕巡视探测、小行星伴飞附着、深空太阳天文台、太阳极区探测、 火星取样返回等工程方案,为加速推进深空探测和空间科学发展提供技术支持。

北斗卫星导航系统工程在区域卫星导航系统的基础上,到2020年左右全面建成由30颗卫星组成的高精度无源全球卫星导航系统,可向全球提供高精度、高可靠的定位、导航与授时服务。

同时,我们将持续完善现有应用卫星体系。研制发射风云四号光学探测气象卫星、海洋雷达观测卫星、陆地资源观测等卫星,继续完善通信、气象、海洋、资源等卫星系列,建设满足经济社会发展需求的空间基础设施。

在卫星应用方面,中国将发展“东方红5号”大型通信卫星平台、先进卫星移动通信系统、激光通信、激光大气探测雷达、高分辨率红外成像等系统和载荷技术。开展脉冲星自主导航、量子信息以及新型空间推进等技术探索和空间应用研究。为满足日益增长的经济社会发展需求不断丰富技术储备。同时推进航天高新技术向节能环保、新一代信息、生物、高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业转化。

航天事业是我国的战略性高科技产业和国家的战略安全基石,发展航天事业,是党和国家为推动我国科技事业发展,增强我国经济实力、科技实力、国防实力和民族凝聚力而作出的一项强国兴邦的战略决策。

习近平主席指出,探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。经过几代航天人的接续奋斗,我国航天事业创造了以“两弹一星”、载人航天、月球探测为代表的辉煌成就,走出了一条自力更生、自主创新的发展道路,积淀了深厚博大的航天精神。

作为中国航天事业60年发展的亲历者和见证人,我相信,下一个甲子,只要坚持科学发展、务实发展、协调发展,中国航天的触角就能够伸向更加遥远的太空。

(作者系运载火箭与卫星技术专家,中国航天科技集团公司高级技术顾问,中国科学院院士,国际宇航科学院院士,“两弹一星”功勋,2009年度国家最高科学技术奖获得者)

本文首发刊载于《中国新闻周刊》总第776期

声明:刊用《中国新闻周刊》稿件务经书面授权

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