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栾恩杰院士:中国人的太空征程

来源:《知识就是力量》杂志社

 

 

 

  栾恩杰,导弹控制技术和航天工程管理专家,中国工程院院士,国际宇航科学院院士。现任国家国防科工局科技委主任,中国科协荣誉委员,曾任国防科工委副主任兼国家航天局局长。他参与组织、主持了中国首型潜地战略导弹和首型陆基机动中程战略导弹研制,提出陆基机动中程战略导弹“型谱化、系列化”发展思路,适应了发展需求;他也参与组织、主持中国首次月球探测工程,提出深空探测“探、登、驻(住)”和“绕、落、回”的技术发展路线,开辟了深空探测新领域。

  栾恩杰院士:中国人的太空征程

  摘要:

  2016年,中国决定将每年4月24日确立为“中国航天日”,以宣传航天精神、普及航天相关的科技知识。那么,“航天精神”究竟是如何形成的?中国如何从“一穷二白”开始,掌握了处于人类科技体系顶端的航天技术?一批批中国航天人的智慧与奉献,成为中国在这个领域赶超世界的关键。中国人的太空征程,是一部波澜壮阔的史诗。

  航天,从百废待兴中崛起

  2016年,中国决定将每年4月24日确立为“中国航天日”。对于所有的航天工作者来说,这都是一则振奋的消息,中国的航天事业,终于有了自己的节日。

  中国的航天事业,起步于新中国成立初期的1956年。经过60年的努力奋斗,中国航天取得了让世人惊叹的伟大成就。

  1957年10月15日,中国与苏联签订了《中苏国防新技术协定》,开始引进苏联的航空、航天与核能技术,并在其基础上进行逆向工程,也就是根据已有的实物来重新绘制图纸,准备用8年的时间掌握这些尖端国防技术。但在1959年夏天,中苏关系走向恶化。苏联撤回所有的援华专家,并废除了《中苏国防新技术协定》。当时,中国正因为严重的天灾,以及先前的“大跃进”运动等经济政策失误,面临着严重的物资匮乏和饥馑。苏联撤回援助的做法,令中国的境遇雪上加霜。

  这一事件使中国老一辈革命家意识到,最先进的国防科技是不可能通过购买来获得的。再加上美国等西方发达国家因为敌视社会主义新中国,对很多重要的高科技设备实施禁运。这样的时局,使中国决定走出一条自力更生的道路,真正实现新中国成立之时“站起来”的誓言。

  1960年,在苏联撤回专家之后,中国仍然完成了对苏联P-2导弹的逆向工程工作,根据这种实际上是基于V-2开发的短程弹道导弹,研制出了“东风”-1弹道导弹。此后,中国开始了独立研制弹道导弹的征程,第一种真正装备部队的弹道导弹“东风”-2,在1964年研制成功。

 

 

 

  图注:陈列在中国人民革命军事博物馆里的东风一号导弹

  弹道导弹的飞行轨道无需环绕地球;而如果研发人员进一步提升导弹的推力,直到可以让它负载的航天器能环绕地球运行,就进入了航天发射的领域。1970年4月24日,中国成功发射了“东方红一号”人造地球卫星,成为世界上第五个拥有人造卫星发射能力的国家。

栾恩杰院士;导弹控制技术;航天工程

  图注:“东方红一号”人造卫星模型

  掌握了航天技术,也意味着具有发展弹道导弹全球打击能力的基础。在研制陆基远程弹道导弹和洲际弹道导弹的同时,中国也开始自主研制核潜艇,并开发在核潜艇上发射弹道导弹的技术,以增强遭受核打击之后反击的能力。

  不同于以柴油机和电动机为动力的常规潜艇,核潜艇可以在水下长时间高速航行,不必为充电而上浮,拥有更好的隐蔽性。如果未来发生核战争,陆基核导弹往往会被摧毁,无论被固定在发射架上还是藏在发射井里,生存力都不很高;只有通过公路或铁路机动的核导弹会有稍高一些的生存力。但潜藏在茫茫大洋深处的核潜艇,是极难被发现和探测的。因此,在其他核武器都被摧毁的情况下,弹道导弹核潜艇通常代表着最后的核反击能力。

栾恩杰院士;导弹控制技术;航天工程

  图注:行驶在海洋中的核潜艇

  20世纪50年代,美国和苏联相继掌握了核潜艇技术。中国也意识到了核潜艇的战术和战略优势,并希望苏联在这方面予以援助,但遭到了拒绝。苏联认为,当时的中国工业基础太差,不足以制造核潜艇这样的高技术武器。苏联的高傲,极大地刺痛了中国老一辈革命家的自尊。

  于是,中国从几张国外报纸上模糊的新闻照片,以及美国制造的核潜艇玩具模型起步,逐渐摸清了核潜艇的秘密。1982年和1988年,中国两次成功地从核潜艇上试射弹道导弹,终于掌握了这种对于核反击来说极为关键的技术,使国家安全从此更有保障。

  延伸阅读:

  V-2导弹

  第二次世界大战后期,纳粹德国部署的V-2导弹,是世界上第一种弹道导弹。在1940~1941年的不列颠空战中,德国空军损失惨重,使德国不得不放弃入侵英国的计划。英国由此免于被占领的命运,并演变为西欧反抗法西斯征服和统治的大本营,最终在1944年6月成为诺曼底登陆战役的准备和出发地。面对西线盟军的攻势,德国凭借在喷气式发动机和火箭技术等方面的优势,部署了名为“复仇性武器”(Vergeltungswaffe)的V-1巡航导弹和V-2弹道导弹。

  从1944年6月到1945年3月,德军总共发射了大约3000枚V-2导弹。不同于速度较低的V-1导弹,V-2以当年的技术无法被拦截,尽管命中率有限,但仍然引发了一些恐慌。战争末期和战后,美国和苏联等战胜国瓜分了德国的技术成果。对V-2导弹的研究,成为人类进入航天时代的关键。

  航天,需通力协作的结晶

  中国航天事业的每一项进步,都是许许多多的人通力协作的结晶。比如,中国正在进行的“嫦娥”探月工程,就有数百个单位近万人参与其中。

  航天发射需要用到火箭,每一枚飞向太空的火箭,都涉及多个工业部门。以目前较为常用的“长征”3号B火箭为例,它的总质量是561吨,其中推进剂占到420吨,也就是说,火箭总质量的80%是推进剂。推进剂是化工产品,火箭本身有相当多的部分属于有色金属产品,电子设备属于电子产品,而航天研究人员的职责是进行总体设计。对于航天来说,这些工业和研发部门缺一不可;没有全国各部门的配合和各配套部门的支持,就不会有航天工程的成就。

栾恩杰院士;导弹控制技术;航天工程

  图注:“长征三号乙” (CZ-3B)运载火箭

  除了直接参与航天工程的人们,还有一些国家机关也间接参与到了航天工程之中。为了保卫航天器的安全,一些人甚至献出了生命。

  1990年4月7日北京时间21时30分,历尽波折的“亚洲一号”卫星顺利发射升空。中国制造的火箭,把卫星精确地送入轨道,从而帮助卫星省下了姿态调整所需的燃料。卫星的服役期很大程度上取决于它搭载的燃料,如果为调整轨道消耗太多,服役期里可以用于维持轨道高度的燃料就会变少。对于“亚洲一号”这样的商用卫星来说,延长寿命意味着巨大的经济效益。这颗卫星上安装了24个转发器,每个转发器一年的租金高达100万美元。精确入轨使卫星的寿命至少延长了半年,由此产生的经济效益是非常可观的。2003年4月,这颗卫星完成历史使命,光荣退役。

  延伸阅读:

  “亚洲一号”的曲折“前世”

  20世纪80年代初,美国休斯飞机公司为美国西联电报公司(著名的国际汇款服务商)设计制造了一颗全新的地球静止轨道通信卫星,命名为“西星六号”。

  1984年2月,美国“挑战者”号航天飞机携带这颗卫星及另一颗属于印度尼西亚的“棕榈棚B2”卫星进入太空。但两颗卫星脱离航天飞机后,卫星上的近地点发动机均没有按预定计划点火,因而两颗卫星均未能进入预定轨道,发射失败。

  承保卫星发射的保险公司在理赔卫星发射失败后,得到了这两颗卫星的所有权。保险公司发现,这两颗卫星技术状态良好,回收它们是划算的,于是委托休斯飞机公司和美国宇航局共同完成卫星回收任务。

  1984年11月,“发现”号航天飞机发射升空,宇航员与机载机械臂配合,成功回收了这两颗卫星。而后,“西星六号”被送回休斯飞机公司进行检修,专家们认为,这颗卫星可在翻新后重新出售。1988年,“西星六号”被卖给了刚刚成立的亚洲卫星有限公司。两年以后,它以“亚星一号”的新身份,重新活跃在太空之中。

  中国航天事业前景广阔

  进入21世纪,中国的航天事业陆续取得了多项令人惊叹的成就。我们发射了“神舟”系列载人飞船,将航天员送入太空并掌握了太空行走技术;“嫦娥”系列月球探测器实现了测绘月球和着陆月球的目标;“天宫”系列空间站也取得了引人注目的成就。

栾恩杰院士;导弹控制技术;航天工程

  图注:“长征”2F运载火箭模型(摄影/马之恒)

栾恩杰院士;导弹控制技术;航天工程

  图注:“嫦娥”探月计划工艺品(摄影/马之恒)

栾恩杰院士;导弹控制技术;航天工程

  图注:“天宫”一号空间站与“神舟”飞船对接模型(摄影/马之恒)

  但中国人在航天领域的脚步不会就此停止。在海南省,我们兴建了新的文昌发射中心,从而为研制更大型的火箭提供可能性。此前,中国的航天发射基地都建在内陆,因此火箭直径要受制于铁路运输对货物宽度和长度的规定,再加上酒泉发射中心和太原发射中心纬度较高,火箭的发射能力受到了很大的限制。但文昌发射中心处于低纬度的沿海地带,不仅可以更好地利用地球自转来“助力”,而且火箭可以用船来运输,这就为大幅提高航天发射的运载能力提供了可能。

  在“十三五”规划里,中国为未来的航天工程描绘了宏伟的蓝图,几乎所有的航天领域里,都有值得期待的科研计划。通过此前数十年的赶超,中国的航天技术达到了世界先进水平;未来,我们需要继续保持在航天技术的“第一梯队”里,而这有赖于新生力量的成长,或者说航天知识、航天精神的传承。

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