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陳藍(lán):中國(guó)航天這十年取得重大發(fā)展,火箭重復(fù)利用將開啟航天低價(jià)化時(shí)代
最后更新: 2022-10-11 13:16:15
觀察者網(wǎng):巡天號(hào)空間望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在大概進(jìn)展到哪一步了?
陳藍(lán):應(yīng)該到最后階段了,本來計(jì)劃是2024年發(fā)射,現(xiàn)在有望明年就可以發(fā)射。巡天號(hào)空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射其實(shí)是一個(gè)巨大的進(jìn)步,當(dāng)然單個(gè)航天器,還不能全面代表中國(guó)的水準(zhǔn)。剛才說的空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)里面還有一些衛(wèi)星,包括規(guī)劃中的三期、四期,加在一起才能提高中國(guó)空間科學(xué)的整體水平。巡天號(hào)空間望遠(yuǎn)鏡可能是其中最重要的一個(gè)項(xiàng)目。
觀察者網(wǎng):除此之外,中國(guó)航天最近也在各方面取得飛速的發(fā)展??煞翊蟾沤榻B一下,您認(rèn)為對(duì)于發(fā)展中國(guó)航天意義最大的一些進(jìn)展?
陳藍(lán):今天看到夢(mèng)天艙加注的新聞。中國(guó)空間站馬上就要建成了。這是中國(guó)航天的一個(gè)重要里程碑。它的意義在于,載人飛行技術(shù)是未來人類走出地球建立多星球文明的基礎(chǔ)。作為大國(guó),我們必須建立這個(gè)能力,才能保證中國(guó)未來在太空的領(lǐng)先地位。
不過,我認(rèn)為我們這幾年在運(yùn)載工具方面的進(jìn)展意義更大。運(yùn)載工具其實(shí)是整個(gè)航天發(fā)展的基礎(chǔ)。如果說沒有一個(gè)發(fā)射能力很強(qiáng),價(jià)格又很便宜的運(yùn)載體系的話,那么很多航天項(xiàng)目都無法支持。在這方面,你可以看到中國(guó)有很多的項(xiàng)目正在進(jìn)行,這些項(xiàng)目可能在今后幾年內(nèi)徹底改變中國(guó)航天運(yùn)載工具方面的現(xiàn)狀。
目前來說我們其實(shí)還是滯后的。雖然說長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)、海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)等已經(jīng)比過去提高了一大步,但是在可重復(fù)使用火箭方面,我們還是落后于美國(guó)馬斯克旗下的“SpaceX”,而在航天動(dòng)力方面,我們以前一直依賴比較陳舊的技術(shù)。
長(zhǎng)征五號(hào)前幾年發(fā)射成功之后,我們?cè)谝貉趺河桶l(fā)動(dòng)機(jī)和液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)這兩方面都取得了一定進(jìn)展,但是離大規(guī)模降低成本和重復(fù)使用還是有些差距。
目前在發(fā)展的項(xiàng)目當(dāng)中,有很多是液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī),這些發(fā)動(dòng)機(jī)更適合于重復(fù)使用,因?yàn)樗鼈儾粫?huì)有太多的積炭。這也是國(guó)外發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn),不過在這方面我們其實(shí)比較先進(jìn),這里面也有民營(yíng)企業(yè)的參與,比如藍(lán)箭,在今年內(nèi)它的“朱雀2號(hào)”就可能發(fā)射。
朱雀2號(hào)(圖源:藍(lán)箭)
美國(guó)還有兩種火箭將采用甲烷發(fā)動(dòng)機(jī),一個(gè)是“SpaceX”的星艦,另一個(gè)就是比較小型的“人族”火箭。這三種火箭中,我覺得很有可能是中國(guó)的藍(lán)箭最先實(shí)現(xiàn)軌道發(fā)射。
另外,在更先進(jìn)的兩級(jí)可重復(fù)使用的航天器,就是垂直起飛、水平降落的方式當(dāng)中,中國(guó)也是領(lǐng)先的。它的第一級(jí)類似于航天飛機(jī),但是不入軌,第二級(jí)有個(gè)一次性火箭。去年進(jìn)行過兩次試射,亞軌道的運(yùn)載器已經(jīng)試驗(yàn)成功了,成功地實(shí)現(xiàn)了液體發(fā)動(dòng)機(jī)的重復(fù)使用,即去年飛的那架飛行器今年重復(fù)飛,它的發(fā)動(dòng)機(jī)也重復(fù)使用。我覺得這也是一個(gè)很大的突破,因?yàn)橐郧爸袊?guó)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)沒有真正在飛行當(dāng)中重復(fù)使用過。
火箭動(dòng)力部分重復(fù)使用運(yùn)載器發(fā)射剖面(圖源:航天科技)
觀察者網(wǎng):這對(duì)于中國(guó)航天的意義多大,是否將開啟中國(guó)航天“低價(jià)化”的大門?
陳藍(lán):可以這么說。其實(shí)低價(jià)化或者說大規(guī)模降低成本的目標(biāo)一直是航天界幾十年來追求的目標(biāo),但等到馬斯克的“SpaceX”獵鷹 9 號(hào)才取得突破;之前航天飛機(jī)的嘗試其實(shí)是失敗的。
中國(guó)現(xiàn)在在幾條線上同時(shí)并進(jìn),發(fā)展可復(fù)用的航天器。
第一方面就是跟隨馬斯克的路線,包括航天科技一院和八院的長(zhǎng)征8號(hào)、長(zhǎng)征6號(hào)。民營(yíng)的也有很多在研究甲烷火箭的重復(fù)使用,基本上都是垂直起飛,垂直降落。
此外,剛才我說的航天科技的這個(gè)兩級(jí)可重復(fù)使用的系統(tǒng),是水平著陸的,應(yīng)該說更先進(jìn)一些。
更為先進(jìn)的就是吸氣式的水平起降發(fā)射系統(tǒng),那就是航天科工正在研究的“騰云”系統(tǒng),按照計(jì)劃,2025年亞軌道試飛,2030年入軌試飛;如果能按期實(shí)現(xiàn)的話,那中國(guó)在這方面就取得了很大的突破。
中國(guó)重復(fù)使用運(yùn)載器發(fā)展思路(圖源:科技導(dǎo)報(bào))
不管采用的是哪條技術(shù)路線,只要實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用,都能大幅降低發(fā)射成本,很多以前不可行的項(xiàng)目就會(huì)變得可行。比如空間太陽能電站,目前只有中國(guó)已經(jīng)真正進(jìn)入到工程試驗(yàn)階段,有一些空間能量傳輸?shù)脑囼?yàn)已經(jīng)開始在地面實(shí)施,而國(guó)外基本還停留在論文和PPT的階段。不過,空間太陽能電站需要的發(fā)射重量遠(yuǎn)超目前運(yùn)載能力。所以,只有實(shí)現(xiàn)廉價(jià)航天發(fā)射,這樣的項(xiàng)目才有可能真正的落地。
一旦發(fā)射成本大幅降低之后,這將全方面改變?nèi)祟愡M(jìn)入太空的前景,包括火星移民等,所有的夢(mèng)想都有可能實(shí)現(xiàn)。所以運(yùn)載工具的進(jìn)一步發(fā)展,尤其是低價(jià)化和可重復(fù)使用是非常重要的。
中國(guó)最近幾年在深空探測(cè)和載人航天方面其實(shí)也取得了很大的進(jìn)展。原先我們可能只能排在第三、第四。而現(xiàn)在,像深空探測(cè),肯定可以排在第二,僅次于美國(guó)。在載人航天、空間站方面,我覺得我們跟俄羅斯的能力幾乎平起平坐了,我們有能力建造模塊化的空間站,從某種程度上已經(jīng)超越前蘇聯(lián)的“和平號(hào)”了;我個(gè)人認(rèn)為,俄羅斯現(xiàn)在已經(jīng)沒有能力再建這樣的空間站了。
在深空探測(cè)方面,我們通過前往火星的“天問一號(hào)”,一次性成功測(cè)試軌道器、著落器和火星車,且沒有發(fā)生任何問題,我覺得是一個(gè)非常了不起的成就,因?yàn)槊總€(gè)國(guó)家前期探測(cè)火星都會(huì)碰到各種各樣的問題,只有中國(guó)是一次成功的。當(dāng)然,2011年的時(shí)候,我們有一個(gè)小型火星探測(cè)器,因?yàn)榇钶d俄羅斯的火箭失敗,這個(gè)另當(dāng)別論,不是我們的問題。
所以,我覺得中國(guó)深空探測(cè)的水平已經(jīng)很高了,后續(xù)包括木星、海王星、天王星、小行星等探測(cè)計(jì)劃都在規(guī)劃當(dāng)中,未來十年中都能看到。如果這些項(xiàng)目全部成功的話,我覺得跟美國(guó)平起平坐也不是大話。最后,在國(guó)防方面我們進(jìn)展也非常大,我們能夠達(dá)到的能力僅次于美國(guó)。
觀察者網(wǎng):您剛才提到中國(guó)航天近年所不斷取得的進(jìn)展,尤其是低價(jià)化,所提供的各種各樣的機(jī)會(huì)。那么,在這么多機(jī)會(huì)當(dāng)中,中國(guó)近期專注的目標(biāo)是什么?放眼更遠(yuǎn)的未來,您希望中國(guó)航天朝著哪個(gè)目標(biāo)、方向發(fā)展?
陳藍(lán):我個(gè)人認(rèn)為還是應(yīng)該不斷的降低運(yùn)載工具的發(fā)射成本。因?yàn)?,從更長(zhǎng)的時(shí)間段來看的話,人類總是要走出地球的。第一步,就是我們的近地空間,然后可能是月球,再接下去可能火星。如果人類要大規(guī)模的進(jìn)入太空,就必須建造太空城市,或者在月面上建立這樣的定居點(diǎn)。這需要將大量的物資材料運(yùn)送到太空,上了規(guī)模成本才能降低。
這就需要一個(gè)非常低價(jià)的運(yùn)載工具;將來太空城市建立起來之后,人員的往來和物資的補(bǔ)給也需要運(yùn)載工具,所以只有把運(yùn)載工具的成本幾何的降低,才能實(shí)現(xiàn)這樣的愿景。我希望能夠盡快加快這個(gè)進(jìn)程,使得我們普通人也能進(jìn)入太空。
我覺得太空旅游是一個(gè)潛力非常大的市場(chǎng),從商業(yè)的角度來看也是成立的。一旦成本降低,需求就會(huì)指數(shù)增長(zhǎng)。比如說,你現(xiàn)在進(jìn)入太空軌道飛行可能要幾千萬美元,一年可能就幾個(gè)人有這樣的需求;如果價(jià)格下降一百倍,從幾千萬降到幾十萬美元,那全世界的需求可能是幾萬甚至幾十萬人;如果再進(jìn)一步降到一次幾萬美元的話,那需求將是無可估量的。
所以,成本的降低跟將來的市場(chǎng)發(fā)展和規(guī)模擴(kuò)展都是有關(guān)聯(lián)。如果能夠進(jìn)入一個(gè)良性循環(huán),價(jià)格的降低推動(dòng)需求的增長(zhǎng),又進(jìn)一步促進(jìn)航天的大規(guī)模應(yīng)用,進(jìn)一步降低成本,那我覺得航天事業(yè)的發(fā)展、人類進(jìn)入太空的進(jìn)程就會(huì)大大加快。
怎么樣啟動(dòng)這個(gè)良性循環(huán)?我認(rèn)為中國(guó)是有優(yōu)勢(shì)的,政府可以就像推動(dòng)高鐵、新能源汽車一樣,出臺(tái)政策或者直接參與。比如,通過對(duì)空間太陽能電站投資,把循環(huán)帶起來,通過中國(guó)版的星鏈,發(fā)射幾萬顆衛(wèi)星的項(xiàng)目,把發(fā)射需求帶動(dòng)起來。良性循環(huán)有可能就此建立起來,運(yùn)載工具的供應(yīng)商就會(huì)有很大的動(dòng)力投資研發(fā),通過競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步降低成本。
空間太陽能電站概念圖
觀察者網(wǎng):您說到人類移居到太空,建立太空城市等,作為最核心的愿景。人類去太空干什么?我們?yōu)槭裁幢厝灰泼裉漳兀?/strong>
陳藍(lán):這個(gè)問題有點(diǎn)哲學(xué)化了。我覺得有一個(gè)回答可能更容易理解,就是馬斯克所說的:建立一個(gè)多星球的文明,地球萬一發(fā)生災(zāi)變,那么人類就有一個(gè)去處。但就他提倡的一步到火星,我個(gè)人覺得還不如一步一步走出去,先在地球軌道建立一個(gè)太空城市,從我們的空間站開始,用太空旅游支撐,建立一個(gè)更大的空間站,慢慢到月球,再到火星。
當(dāng)然,“地球發(fā)生災(zāi)變”可能有點(diǎn)遠(yuǎn),但是從近期來看,通過商業(yè)去推動(dòng)可能更合適,而太空旅游其實(shí)就是一個(gè)非?,F(xiàn)實(shí)的市場(chǎng)。其實(shí),你說一定要抱著什么長(zhǎng)期目的,商業(yè)的目的都是很直接的、很短期的,有這樣的短期的需求,可以慢慢形成趨勢(shì),跟“萬一地球發(fā)生災(zāi)變”的遠(yuǎn)期需求結(jié)合起來。
一種太空城市的概念圖(圖源:CAA建筑事務(wù)所)
觀察者網(wǎng):馬斯克的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手貝索斯提出了另一個(gè)人類去太空的目的,就是太空無限的資源和空間,可以允許人類永遠(yuǎn)可持續(xù)的發(fā)展。
陳藍(lán):其實(shí)我覺得他跟馬斯克所說的是完全一致的;人類為什么要離開地球,災(zāi)變是一種情況,地球資源不夠用也是一種情況,在這個(gè)情況下人類需要更多的棲息地。兩者都是在地球不足以支撐人類的時(shí)候,我們就要利用地球之外的資源,這也是人類移往太空動(dòng)力。
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