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三十年太空马拉松:中国如何成长为一个航天大国

位于中国西北部的酒泉卫星发射中心,摄于2021年。自1986年邓小平启动863计划以来,中国的太空计划已取得显著的进展。863是一个高技术研究发展计划,其中包括载人航天器。
NG HAN GUAN/ASSOCIATED PRESS

酒泉卫星发射中心——30年前,中国政府启动了一项秘密太空计划,其中包括到2020年建立一个空间站的主要目标。

当时距离中国将首名航天员送入太空还有11年的时间,且它的航天事业正在经历一个艰难的阶段:中国的火箭在1991年、1992年、1995年和1996年(两次)先后遭遇发射失败。最严重的是1996年的一次发射,火箭向一侧倾斜,飞向错误的方向,并在发射22秒后爆炸,残骸和燃烧的燃料四溅,落在了一个中国村庄,造成至少63人死伤。

一些国家的宏大航天计划经历了数年的拖延,但中国在10月底完成了天宫空间站的轨道组装,仅比计划晚了22个月。11月29日,神舟十五号从位于戈壁滩的中国酒泉卫星发射中心发射升空,并将三名航天员送往空间站,开始长期在轨驻留。

这些载人航天成就,加上近些年对月球和火星的太空探索,进一步证明了中国正在稳步进行一场太空马拉松,而不是与美国进行正面交锋的太空竞赛。中国的太空计划正在向其长期目标大步迈进,在外媒罕见地获邀造访这个戒备森严的沙漠火箭基地,观摩11月29日的发射的过程中,这一点得到了进一步印证,《纽约时报》在此期间对中国高级航天官员进行了长时间的采访。

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五角大楼方面在今年8月预测,中国最快于2045年超越美国的太空能力。

“我认为他们完全有可能赶超我们,绝对有可能,”美国太空军参谋长尼娜·M·阿玛尼奥中将在神舟十五号发射前一天在悉尼举行的一次会议上说道。“他们的进步令人震惊——速度快得惊人。”

中国的太空计划始于1986年,彼时美苏太空竞赛的高潮已经过去了几十年。中国时任最高领导人邓小平批准了863计划,那是一个高科技研究发展计划,其中包括载人航天器。

11月29日,中国宇航员在登上神舟十五号之前向人群挥手致意。 LI YOU/THE NEW YORK TIMES

位于中国西北部戈壁滩的酒泉卫星发射中心。 KEITH BRADSHER/THE NEW YORK TIMES

1992年,随着921工程的启动,中国的太空计划开始提速。“当年定的目标就是要在2020年前后完成中国空间站的建造,”中国载人航天工程总设计师周建平说。

尽管最初由于火箭不断爆炸而没有进入太空让中国陷入尴尬境地,但在接下来的一些年里,中国加快了步伐。四处寻找能以成本低廉的方式将卫星送入太空的美国企业帮助中国解决了火箭质量问题。2003年,波音最终同意缴纳3200万美元的罚款,因为它收购的休斯航天通信公司违反了美国的武器出口管制。

国会最终在2011年禁止美国的航天机构动用任何资金与中国展开太空方面的合作,仅有少数例外。这项禁令是出于对窃取技术和侵犯人权的担忧而颁布的,完全截断了邀请中国加入国际空间站的机会。

推动这项立法的退休共和党议员弗兰克·沃尔夫最近在一封电子邮件中表示,他依然认为此举是必要的。“归根结底,我们不该与中国合作,”他说。

从1958年将酒泉定为中国首批洲际弹道导弹研发的军事基地开始,中国多年来还广泛利用了俄罗斯的专业知识。承载神舟任务的飞船与俄罗斯的联盟号飞船看起来非常相似。

中国航天官员宣称飞船的所有部件均由中国制造。但他们也承认,多年来与北方邻国的合作令人受益。

“中国载人航天在发展的过程中也和俄罗斯有过很多交流,百分之百的国产化并不意味着我们在技术上不交流不合作,”周建平表示。

中国目前正在推进自己的航天项目,没有与俄罗斯合作建设新的空间站。

近年来,中国太空事业已经取得长足进展,六名中国航天官员在发射中心接受采访时介绍了未来几年的规划。该中心坐落于中国西北部一片广袤冰冷的灰色荒漠中,距离最近的大城市有近四小时的车程。

天宫空间站重达近百吨,比1973年发射的美国天空实验室空间站略重,轻于苏联1986年开始在太空组装的和平号空间站。

官媒向中国公众描述的天宫空间站是一个“三居室”的天空之家。尽管如此,它还是比国际空间站小得多,后者重约450吨,有可供七人使用的睡眠空间。

11月17日,问天实验舱进行舱外活动。 XINHUA, VIA GETTY IMAGES

11月30日,酒泉卫星发射中心的一段视频显示,神舟十五号和神舟十四号的乘组人员在空间站。 GUO ZHONGZHEN/XINHUA,
VIA ASSOCIATED PRESS

或许该空间站重量不足,但中国官员正在试图用高效的空间管理来弥补——这是把宇航员的生活环境和实验环境挤在一起的礼貌说辞。但西方航天专家也表示,国际空间站的规模超出实际需要,特别是考虑到自1994年开始建设以来,计算机和其他科学设备都已经小型化。

从11月30日三名神舟十五号宇航员抵达空间站开始,中国现在计划维持空间站始终有至少三名宇航员入驻的状态。每六个月都会有轮替人员抵达,在为期一周的交接期,空间站容纳的宇航员将达到六人——仍然低于国际空间站常规容纳的七人。

中国载人航天工程办公室主任助理季启明表示,神舟十五号宇航员将首先在新建成的空间站上调试设备。他们将“完成15个科学实验机柜解锁、安装和测试,开展空间科学研究与应用航天医学、航天技术等领域的40余项空间科学实验和技术实验”,他说道,但没有披露细节。

周建平表示,通过高效的空间管理,中国空间站提供的实验机柜数量将会是国际空间站的五分之四。其中一项实验内容将是极冷原子钟。

“这个可以对一些基础物理方面的研究起到很好的作用,比如说非牛顿引力、引力红移等,”他说。

最快到明年,该空间站还将单独发射巡天号空间望远镜,在附近轨道上以光学和紫外线波长观测宇宙——在许多方面上,这种观测要比美国宇航局运行了32年之久的哈勃空间望远镜更加精密。

“巡天望远镜的特点就是可以做大范围的巡天测量,我们计划是用10年的时间完成大概42%的天区的巡天,”周建平说。“我们可以期待它可以获得一些很重要的成果,特别是我们这个望远镜在紫外波段,应该是全球独一无二的。”

季启明表示,神舟十五号的乘组人员还将在未来几个月进行三到四次太空行走。他们还将用上新型货物气闸舱,可以在冰冷的太空真空中进行科学实验。

“它会达到一个非常低的温度的水平,这样我们可以研究基础物理中的一些非常重要的现象,比如玻色–爱因斯坦凝聚这一类的问题,”周建平说,指的是在接近绝对零度的状态下才能发现的物质凝聚态。

尽管直接合作有限,中国官员仍表示,通过观察美国同行的工作,他们已经吸取了重要教训。例如,中国官员对于没有遵循美国宇航局在20世纪70年代的一项早期决定感到满意:即打造一架像航天飞机一样大型但昂贵的太空飞机。

2011年,研究人员在酒泉卫星发射中心研究中国第一个空间站原型天宫一号。该模块于2018年坠入太平洋。 COLOR CHINA
PHOTO, VIA ASSOCIATED PRESS

菲律宾海岸警卫队提供的一张图片显示,救援人员在8月发现7月24日发射的长征5号乙火箭的一块核心级碎片。 AARON
FAVILA/PHILIPPINE COAST GUARD, VIA ASSOCIATED PRESS

相反,他们对伊隆·马斯克的火箭公司的成就印象深刻。

周建平说:“我最早和SpaceX接触,是在2009年在美国的一个会上……我很惊讶:我以前在美国的时候从来没有听说过这家公司,它竟然这么快就成长为这么大的公司。”

通过SpaceX,中国航天官员看到了制造可重复使用的火箭和航天器的价值。

“航天飞机非常复杂,”周建平说,而中国和SpaceX使用的太空舱“技术上更容易保证可靠,安全也更为经济”。他随后还断言,“我相信几年内我们就可以实现我们的新一代飞船的返回舱的重复使用。”

中国长征五号乙火箭遭到国际上的大量批评后,开发可重复使用的火箭技术变得更加重要。中国在将天宫空间站的三个模块分别送入轨道的过程中,让这些火箭的大型核心助推器不受控制地落到地球上。

美国驻华大使尼古拉斯·伯恩斯在接受采访时表示,他曾敦促中国“在大型火箭体失控重返大气层方面更加谨慎”。

中国对长征五号乙运载火箭的核心助推器受到的批评大为不满。其中一枚在2020年的试飞中坠落在西非,造成了损失,但到目前为止,尚无任何一级火箭造成人员伤亡。在2023年,至少还有一次火箭发射计划,届时将把巡天号太空望远镜将进入轨道。

中国官员表示,他们不仅要避免不受控制的火箭返回,还要重复使用火箭。

“我们都会将重复使用作为我们工程的一个重要的技术目标。重复使用会带来技术上的挑战,但是它会带来更好的经济性,也会带来航天产业的一个更好的发展,”周建平说

将神舟十五号任务送入太空的长征二号F运载火箭总设计师容易表示,11月26日,中国测试了一种烧液氧煤油的可重复使用火箭助推器原型。她说,甚至在此之前,中国就一直在努力研发转向技术,以确保可重复使用的火箭能够降落在特定位置。

此外,中国空间技术研究院载人飞船系统总指挥何宇表示,2020年5月,中国已经测试了可重复使用的飞船舱原型。

可重复使用航天器的开发工作与中国官方将宇航员送上月球的计划同步进行。他们尚未公布确切的时间表,但此前曾暗示不会晚于2030年。

神舟十五号于11月29日发射升空。 LI YOU/THE NEW YORK TIMES

季启明和周建平均表示,在载人登月器方面已经做了大量工作。

“这些工作为载人月球探测工程奠定了坚实的基础,”季启明在酒泉发射中心的新闻发布会上说,然后他引用了中国神话:“我相信中国人九天揽月的梦想将在不远将来成为现实。”

但是载人登月已经有人做到了。把人送上火星对中国来说是一个更大的奖赏。它着重于缩短飞行时间,也许会使用核推进而不是传统的火箭发动机。官员们还确定,每次任务都将是往返飞行,所有宇航员都将活着并健康地返回。

“技术上从理论上讲都可行,但是它工程上有巨大的挑战,因为规模非常大,我们估算过至少900多天的旅程行程,”周建平说。

他说,有了核动力,行程可以缩短到500天,但没有预测中国是否会采用这种方法。

中国航天员计划总设计师黄伟芬表示,她正在寻找方法确保航天员在500天的旅程中保持健康。

“它又是一个质的飞跃,对人来讲非常大的一个挑战,就是医学方面的问题,心理方面的问题,”她说。

尽管存在所有这些困难,中国仍决心坚持其长期的太空计划。

“我认为登陆火星登陆月球也好,登陆火星也好,它是人类文明发展的一个非常重大的进步,”周建平说。“当然说它进一步的作用,我们可能还要一步步地看,一步步地才能去认识它,才能兑现它,但是它本身对于我们人类文明的发展的作用是巨大的,所以值得我们去努力,值得我们去奋斗。”