中科院院士、國際宇航科學院院士、中國空間技術研究院顧問、國家“兩彈一星”功勳獎章獲得者王希季日前在北京中國空間技術研究院接受了本報記者的獨家採訪,就中國為什麼要發展載人航太等公眾關心的話題暢談了見解。
向第四天然環境挺進
記者:王院士,感謝您接受我的採訪。我採訪的主題是中國為什麼要發展載人航太。在談這個主題前請王老先介紹一下有關天的概念。
王希季:天是中國對宇宙空間的一種浪漫的稱呼,譬如毛澤東主席有“坐地日行八萬里,巡天遙看一千河”的詩句。一般説來,天是指稠密大氣層以外的無邊無際的空間,一般稱為外層空間或簡稱空間,又稱為太空。稠密大氣層一般指對高速飛行物體會産生較大阻力的大氣層,也就是大氣密度較高的大氣層,其厚度在100公里左右。稠密大氣層之外就是逐漸變得稀薄的稀薄大氣層,一直可以延伸到3000公里左右。現在還沒有定量的稠密大氣層的定義。聯合國外空委員會年年開會討論,但至今還是定不下來。因為一旦定了,稠密大氣層之外就是天,之內就是空。在天上航行沒有領天的約束,在空中也就是在稠密大氣層中航行就有領空主權的問題。
雖然在很久很久以前,就有很多人嚮往空間,甚至有了上天的想像和嘗試。在眾多的書籍中,也不乏對天上事物美妙的幻夢般的描述;但人類進入空間的實現只不過40多年前的事情。
縱觀人類文明發展的歷史進程,可以看出陸地是人類首先適應的,繼而觀察、探測、研究和認識,並開發利用的第一個天然環境。兩千多年前,人類開始向她的第二天然環境———海洋進軍;上世紀初人類才進入第三天然環境———大氣層;到了上世紀50年代,人類才跨進她的第四個,也是最新的一個天然環境———外層空間。人類每進入一個新的環境,都是一件震驚全球的、非常大的歷史事件。每一次這種事件的發生,都表徵人類的文化、科學和技術有一個臺階式的躍進,同時也説明人類的需求和他們所積累的財富和知識也有一個階躍式的增長。
人類為什麼渴望登天?
記者:人類期望登天已有非常長的歷史,如果説這種願望主要是出於好奇心的話,那麼今天人類渴望登天會有哪些現實的目標?
王希季:人類之所以要到天上去,要進入空間,總的説來是為了達到三個目的:第一個目的是觀測、探測、研究和了解認識空間從而更深入地認識地球和人類自己,與此同時在空間尋找、發現新的資源,為開發利用空間資源做準備。40多年來,世界各國為實現此目的而發射的各類航太器有上千個之多,空間科學獲得了巨大的發展。人類對空間觀察的能力已發展到百億光年以上的距離,創建和發展了空間天文學、空間物理學、空間化學、空間材料學、空間生命學、空間醫學等新興的、交叉學科。科學上的六大懸案中有關空間的有三項,除地球之外有無生命存在還未有答案外,銀河系的大麥哲倫星系中的“黑洞”和太陽系的第十大行星兩大懸案的解答已見端倪。月球、金星、火星都有探測器直接到上面著陸考查,還有12個航太員登上了月球。在探測和研究空間的同時,還發現空間天然存在著和因航太器進入空間自然産生的,與陸、海、空不同的資訊、能源和物質資源。
發展空間技術,進入空間的第二個目的就是開發利用空間資源,造福人類。迄今發射到空間軌道上的4千多個航太器中,大多數是開發利用空間資源和與其有關的航太器。開發航太器進入空間後獲得的高速度、高高度、高覆蓋和不受國界限制的空間資訊資源的事業,已經發展成為數以千億美元計的大産業。氣象衛星、導航衛星、通信廣播電視衛星、遙感衛星等從空間獲取、傳輸、轉發陸地、海洋和大氣層資訊的系統已成為現代社會的有機的、不可或缺的組成部分,極大的影響和推動著人類社會和文明的進步和發展。空間太陽能資源和月球上的核聚變材料氦3能源資源,相對於地球能源而言,可以説是取之不盡用之不竭的。空間天然的物質資源和在空間特殊環境下製備的特殊材料,不僅寶貴,也是人類所急需、特需的。但是空間能源和物質資源的開發利用還需要相當長的時間以創造必要的條件,還處於研究和試驗階段,當前和可預計的將來,還不具備一定規模的開發利用的環境和條件。
發展空間技術和進入空間的第三個目的是擴大人類的生存空間。從發展上看地球恐怕還是不夠大的。空間技術的先驅者,俄國的齊奧爾科夫斯基院士説:“地球是人類的搖籃。人類決不會永遠躺在這個搖籃裏,而會不斷探索新的天體和空間。人類將首先小心翼翼地穿過大氣層,然後再去征服太陽系。”第一個登上月球的美國航太員阿姆斯特朗,在他向月面邁出第一步時説:“對一個人來説,這是一小步。對人類來説,這是巨大的一步。”“巨大的一步”説的就是“人類在地球以外擴大生存空間的一步”。
記者:您講到空間資源,這方面經常可以聽到一個詞:微重力,這也是資源嗎?
王希季:空間資源包括了航太器到空間後所産生的微重力環境。微重力環境成為資源是因為它和地球上的重力環境不一樣。實際上地球的重力也是一種資源,所有的地球上的次序都是靠這一資源來維持的,沒有了重力世界就亂套了。微重力環境則是另外一個世界。原來在重力之下辦不到的事情,在微重力世界裏就能辦到。例如能造出真正意義上的圓形物體;能製備性能極好組分密度相差很大,在地上生産不出來的合金;能大大提高藥物的提純度,這種高純度的藥物只要服用微量就能解決問題。另外在微重力環境下,人的生理結構會發生不同於重力下的變化,這方面的研究形成了微重力環境下的生命科學這門全新的學科。微重力環境作為地球上從未有過的資源,對物質的生産、材料的製備、生命科學的研究賦予了全新的性質和方向。
微重力環境物質資源的開發利用如果要創造效益,就必須達到一定的規模,在這種情況下有人的參與是必不可少的。這正是發展載人航太的一個重要的原因。此外,在空間開發利用空間太陽能,需要在空間軌道上建設空間太陽能電站,建電站和管理電站沒有人也是不行的。空間是太陽能生産的最佳場所,在空間既沒有雲、風、雨,又沒有灰塵,也沒有黑夜。
對回報不能期望過高
記者:請問王院士,經過這些年的發展,國際上在載人航太方面付出的代價是否已經到了可以獲得回報的時候了?
王希季:載人航太的風險大,技術上要求高,投資也非常大。人的基本生活條件,包括吃、呼吸、睡覺等都要解決好,要比非載人航太複雜得多。而載人航太的發展,包括俄羅斯的和平號,以及現在以美、俄為首16國搞的國際空間站,至今都還處於投入的過程,遠還沒有到可以獲得回報的時候。俄羅斯的和平號空間站在15年內做了2萬個科學實驗,找到了不少可以開發的項目,但任何一個開發項目,從開發到可以生産出産品,就不僅僅是一個科學和技術問題了。把天上生産的産品運到地球上,並能賣出大價錢,那將是一個相當長的過程。儘管人類從60年代初就發展了載人航太,發展到現在最高水準和最大的載人航太器就是國際空間站了。但是目前國際空間站的唯一收入就是美國人蒂托進入空間所支付的2000萬美元,就是這點兒收入爭議也很大。這肯定不是建造國際空間站的目的。國際空間站建成後比較明確的目的有三個:空間物理(含微重力)的研究和實驗;反物質等的空間探測和研究以及人類在太空環境下的生存狀態研究和試驗。
總之,載人航太是要發展的,應該發展的,但是對於它的回報不能期望過高,回報需要相當大的投入和相當長的過程。
為什麼要發展載人航太?
記者:謝謝您。實際上您剛才所講的已經逼近我們的主題:中國為什麼要發展載人航太。下面還要請您就這個很多人關心但並不太了解的話題談談看法。
王希季:我覺得中國對發展載人航太有兩個方面的需求。第一方面是偏重於精神方面的,絕大部分中國人都希望看到中國航太員能遨遊太空。世界上一些國家發展載人航太方面的進展和思潮對中國人影響至深。作為一個在世界航太領域中處於前列的國家,如果一個中國人都不能上天,很多中國人的心理感覺會難以接受。所以,中國發展載人航太能很好地展現國家的綜合能力和增強國民的凝聚力。
第二個動因是,我們國家也要考慮發展載人航太的兩大目的,開發利用空間物質、能源資源和擴大人類的生存空間。我國的空間技術在探測空間和開發利用空間資訊資源方面,已經取得了相當的成績為國家的經濟和國防都作出了重大貢獻。現在已經到了為達到載人航太上述兩大目的做探索、研究和準備的時候了。所以我們搞載人航太的根本目的在於滿足我國人民的物質和精神的需求。
記者:中國是世界載人航太俱樂部裏的後到者,我們的載人航太發展戰略將是以借鑒綜合他人為主,還是另辟蹊徑,走自己的路?
王希季:中國不會按照俄、美的路線發展載人航太。從上世紀60年代到80年代,美國、蘇聯、西歐和日本等世界上的航太國家都在大力發展載人航太。20世紀60~70年代有一種把載人航太的作用提得過高的思潮,認為有人的空間探測比無人探測更清楚更實在,加之美蘇嚴重對立競爭的冷戰環境,因而誘發了阿波羅登月計劃。在同一時段,蘇聯也在搞載人登月計劃,但沒搞成。到80年代,美、蘇都把靠航太員實現運載器的重復使用以降低發射成本作為發展載人航太的重點,美國研製出太空梭,蘇聯研製出暴風雪號。美國的太空梭,原計劃可以把發射費用降到每公斤1000美元,結果每公斤發射費用不僅不降低反而提高到幾萬美元,成為最貴的運載器。至於蘇聯的暴風雪號,在試飛成功後,就廢而不用。歐空局的赫爾梅斯太空梭則是半途而廢的計劃,根本沒有研製出來。
是不是可以把上面提到的阿波羅計劃、美國太空梭計劃、暴風雪計劃、赫爾梅斯計劃等載人航太計劃,在一定程度上看成是世界載人航太發展史上的曲折過程。中國發展載人航太,當然要儘量避免再往那些彎路上走。
中國的航太之所以能夠高速健康發展,“自力更生”的思想起著非常重要的作用。中國的運載火箭、中國的返回式衛星都完全是中國的東西。中國把發展“神舟號”載人飛船作為發展載人航太的起步工程,而且選擇發展可載3人的飛船,這些都是基於中國的國情和實際需要作出的明智選擇。
發展載人航太器工程
記者:請問王老,中國一旦成功實現載人飛行以後,下一步載人航太的發展目標會是什麼?
王希季:上面回答你的提問中,談到發展載人航太的最終目標,一是開發利用空間物質和能源資源,二是擴大人類生存空間。就開發利用空間物質和太陽能資源而言,都需在空間軌道上建立相當規模的航太器,例如可設置車間或工廠的載人空間站和太陽能電站。這類航太器由於規模不小、內容複雜完全靠自動化難以建成,還必須依賴航太員。這類航太器的運作、維護和管理也主要依靠航太員。中國的神舟號飛船是一個往返于天地之間,運送航太員到空間軌道上運作的載人航太器去和從這個航太器接回航太員返回地面的載人運輸器,它不具備開發利用空間物質和能源資源的功能,也不具備培養和訓練航太員在空間長期生活和掌握技術和技能的功能。所以我們把載人飛船工程稱之為起步工程或基礎工程。在載人飛船之後,中國將會發展向最終目標,逐步有序前進的一系列以載人飛船為運輸器的載人航太器工程。估計先發展的可能會是一個為目標創造研究和試驗環境和可以滿足航太員培養、訓練和實踐,結合中國實際條件的研究和試驗型的載人航太器工程。
《文匯報》2001年11月26日