爱华网自前苏联第一颗卫星上天以来，人类在太空这条路上已风火颠簸地行走了五十年，这条路上充满艰辛。通过“挑战号”和“哥伦比亚号”惨烈的太空空难事件，美国历尽沧桑，进入太空中年，扬弃了银枪蜡头的“航天飞机”，洗心革面，重新组织国际太空科技队伍，再筹划发展载人的巨大推力火箭，冲出近地轨道，向深太空探测。目的地：先回月球，建立前哨基地，再登陆火星，跟着水走，寻找外层空间生命。
文/李杰信 现任美国航天总署(NASA)总部资深技术顾问兼太空任务科学家
引子 自前苏联“斯普特尼克”卫星(Sputnik，俄文意为旅伴)上天起算，人类在太空这条路上已风火颠簸地行走了五十年。 “斯普特尼克”卫星借助于二战后德国V-2火箭专家力量先行上天，打响了美苏太空科技单挑独斗时代，以登月为竞赛项目。初生之犊不畏虎，是人类太空的童年期。 “国际空间站”是人类太空“愤青”时期的玩具。空间站在近地轨道(LowEarthOrbit，LEO)上转呀转地，没目的地，漫游忽悠，蹉跎了三十余年青春岁月。 通过“挑战号”和“哥伦比亚号”惨烈的太空空难事件，美国历尽沧桑，进入太空中年，扬弃了银枪蜡头的“航天飞机”，革心洗面，重新组织国际太空科技队伍，再筹划发展载人的巨大推力火箭，冲出近地轨道，向深太空探测。目的地：先回月球，建立前哨基地，再登陆火星，跟着水走，寻找外层空间生命。 登月 想象北美大陆1957年10月4日的夜空，一颗湛亮的新星出现了。它像一辆金色的战车，在美国人的头顶上，恣意奔驰，呼啸而过。实际上，它更像强敌压境，叩门叫阵。美国举全国之力，在惊慌中忙乱应战，终以屡败屡战的决心，在近四个月后，回应了一颗14公斤重的“探险者一号”微卫星(ExplorerI)，勉强挣扎上垒，浮到水面吸口救命的气。 痛定思痛，美国紧急检查太空科技落后原因。咱二战后也从德国抢过来很多优秀的V-2火箭专家，怎么在这片自由富裕的乐土上，竟然拼不过他们在苏联的同事呢？美国人随即发现，火箭发展分散在各军种，力量不集中，并且彼此恶性竞争，老死不相往来。艾森豪威尔威尔总统紧急要求美国国会立法，制定“太空法案”(TheSpaceAct)，于1958年7月29日公布，同时成立“国家航空暨太空总署”(NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA)，主攻为全人类和平使用太空所需的各类太空科技。 美国1958年提出“……太空活动应致力于能增进全人类福祉的和平目标”(……activitiesinspaceshouldbedevotedtopeacefulpurposesforthebenefitofallmankind)。虽然译成中文有些拗口，但核心精神清晰。太空科技竞赛固然重要，但全人类的和平不能牺牲。高调也罢，统战也罢，在美苏冷战方酣之际，不能说不是在地球这颗行星舞台上，提出来了一个能令人类文明鼓舞的、高层次的认知境界。 但美国仅有喘一口气的时间，苏联就再下重锤。1961年4月12日，加加林(YuriGagarin)进入太空，绕地球一圈，安全返航。美国只能先回应一个微弱的15分钟太空跳高，再由格伦(JohnGlenn)演出对等的轨道飞行，但已是10个半月以后的事了。 美国显然在这场新颖的太空竞赛中，已连败两阵。“魔鬼”帝国咄咄逼人，急需诸葛亮的锦囊妙计。肯尼迪总统集思广益，终得真人传授两字秘笈：登月！ 美国当时的主力火箭推力落后前苏联，起步又晚，在这场百米竞赛中已输了一截。但登月需巨无霸火箭，美苏皆无，双方皆得重回起跑线“预备起”，美方争取到宝贵时间，得以发出科技总动员号令，同时又从连续挨打的被动局面解套，可谓一举两得。 美国使用精心设计的“阿波罗”(Apollo)登月计划，打赢了这场冷战时期惊心动魄的科技竞赛。阿姆斯特郎的“阿波罗十一”于1969年7月20日在月球的静海(MareTranquillitatis)着陆，在地球人欢呼的泪花中，为全人类“迈出一大步”(giantleapformankind)。 中国太空计划始于1956年，在毛泽东“两弹一星”的政策推导下，由钱学森领军，于1970年4月24日，将“东方红一号”送入地球轨道，继苏、美、法、日之后，成为世界上第五个拥有独立上天能力的国家。 “阿波罗”登月成功后，美国陷入越战的炼狱，国力疲惫，经济濒临崩溃，只好在1972年12月“阿波罗十七”登月时草草收场，但总算还能为人类登月壮举，划下了完满的句号。 人类对太空的一夜激情，随着“阿波罗”的终结而烟消云散。而一直在背后力挺登月计划的政治和经济力量，也跟着东逝的江水，一去不返。 但一夜情造成珠胎暗结，当事人无法酷酷的挥挥衣袖，不留下一片云彩，就脱离现场。令人头大的问题，是如何处理登月竞赛后遗留下来的大批太空科技人口。 空间站 登高远眺，看不见下一个大规模的太空计划。数十万的太空科技人员并非一定要留住。但低头细想，他们可不是食之无味、弃之可惜的鸡肋。反之，他们是人类投资上千亿美元培养出来的社会精英，掌握着新世纪前沿太空科技知识和力量。从人类文明发展历史的轨迹预估，这些专业人员可能是带动未来人类科技发展的火车头。这个群体是人类智慧的宝库，礼贤下士犹恐不及，怎么能炒他们的鱿鱼呢？ 但要高薪留住这批专业人员也不是件容易的事。登月后，太空事业由深太空全面撤退，最好的情况只能在近地轨道上，建立起一个滩头碉堡，苦守住这块阵地，引颈以待未来鲜花阳光、牛奶面包的日子再次来临。 好几十万人，需要一个大点的滩头阵地。其实最好把这个阵地狠狠的做大。核心的思维，第一条是要停止生产去深太空的一次性火箭。不去月球了，还留那条生产线干什么？省下这笔经费干别的。第二条是在近地轨道组装一个空间站，结构要像积木，随时可往上加实验室和仪器设备。第三条，要研发出一个运输大队，对，是航天飞机那种，上天下地方便，可重复密集使用，以降低操作费用。更妙的是这批运输工具可发包给民用合同工，政府不需继续投资，不但能自给自足，甚至可做房东业主，开始为纳税人赚钱。第四条，空间站可广招各国投资，举全人类之力，分担成本费用。第五条，航天飞机可用来载太空实验室，在地球轨道上做微重力和生命科学实验。哦，别忘了，另可把哈勃望远镜送上天，并承当所有维修任务。第六条，……。空间站和航天飞机总设计师们越想越兴奋……。 据1970年代估价，航天飞机每周一航班上下空间站，成本费用约一千万美元。1981年4月12日开航后，实际每次往返费用约10亿美元，是原始估计的100倍。 把美国、西欧、俄罗斯、日本及加拿大等十六国的所有投资费用加在一起，“国际空间站”的总造价已逼近一千亿美元。目前估计，在2010年底前可望组装完毕。 “国际空间站”在研发的过程中，开始展示的形象是八爪章鱼，势力到处延伸扩张。过了一段时间，有人认为用白色大象来形容更为妥当，因其造价昂贵有余，用途不足。但最恰当的比喻可能是变形虫，因其结构、经费、用处和交货日程等，总是见风转舵，随国际政治经济等力量摇摆起伏，不停的变变变。 但最后一变，打中了“国际空间站”的死穴。2003年2月1日，美国航天飞机“哥伦比亚号”在返航进入大气层时解体，机毁人亡。继1986年1月29日“挑战号”发射时爆炸惨剧，美国再次被笼罩在悲云惨雾之中。航天飞机怎么这么不安全呀？这条路该怎么往下走啊？ 2003年10月15日，中国“神舟五号”上天，宇航员杨利伟在21小时完成绕地球14圈后，安全在内蒙预定地点着陆。杨利伟，像历史上其它重要的航天员一样，成为中国国宝级的英雄人物。同时，中国也继苏美之后，晋入世界载人太空三强国。 讲点题外话。想不通的人们常问，航天员们真的那么厉害珍贵，非得给他或她们如此高的荣誉？这个问题的答案其实最简单明确不过。对！他/她们要享受世间至高的荣誉，因为这荣誉不仅为他们自己，也为成千上万技术人员幕后英雄，更为过去和未来为人类太空伟业奉献出宝贵生命的航天员而享用。风萧萧兮易水寒，壮士一去兮不复还…想着那些已为太空探测抛头颅洒热血的英雄们，还用吝啬那一点活人世界的荣誉吗？ 中美之间目前虽然尚没有热络的太空合作关系，但彼此隔个太平洋，总是瞅着对方干啥，互动情结难分难舍。据说“神舟”的设计有和“国际空间站”衔接的管道。如果有天“国际空间站”发出滴滴滴达达达滴滴滴SOS紧急求救信号，说不定“神舟”就成了救命的“诺亚”方舟。 “神舟”虽然尚无机会发挥救人奇效，但“神舟五号”任务却给在大雾迷航中的美国太空计昼送去一盏明亮的航标灯。 “哥伦比亚号”空难后，美国航天飞机玩不下去了。苍茫航天路，何处是归途？恰巧此时中国航天学术专家们，乘“神舟五号”耀眼傲人成就的光环，开始热烈讨论中国载人航天登月计划。网络上文章不断，世界媒体饱和报导，迅速引起美国决策人和鹰派大佬们关注。杨利伟出发前向军事首长敬礼辞行，中国航天计划都是有军事目的的吗？中国人登月会不会去静海拔美国国旗呀？对美国有识之士而言，这种言论都是危言耸听、无稽之谈，经不起分析。但布什政权的专长之一，就是吓唬和忽悠老百姓。关起门来讲得通，月亮是美国的，美国得赶在中国人前头再回月球。这回不仅短期拜访，并且要盖基地，蹲点儿长住。 但人类早已在39年前登过月。套用美国人的一句口头禅：“月亮已去过，事情也办完”(beenthere，donethat)。只为护旗回月球，不够看，美国纳税人不会埋单，一定得加上另一个够炫的目标，国会才会开绿灯。人类不是一直梦想去火星一游吗？登陆火星该够资格是人类文明划时代的创举吧？那就回月球，再加上去火星。下重手，寻生路。 经过个把月脑力激荡和理性思考，美国总统布什在“神舟五号”完成任务三个月后，于2004年1月14日，在航天总署总部，公布了“回月球，去火星”计划。 这个计划启动后，美国单方面宣布，航天飞机完成组装“国际空间站”后，于2010年全面退休停航。然后集中全力，研发新型登月火箭，预定于2018年重返月球，在月球南极建造前哨站(outposts)，并积极准备2035年之后的火星之旅。 美国借着“回月球，去火星”计划，不落痕迹地从需要航天飞机做运输工具的国际空间站计划，金蝉脱壳。在决定运作的过程中，美国沾有把中国当枪使的嫌疑。而美国鹰派，空穴来风，在媒体网络上再次散播中国威胁论谣言，继续把中国朝美国第一号敌人的方向推。做法是趁火打劫，不仗义，也不公平。 “回月球，去火星”计划公布后，欧洲日本等国家傻眼。他们全心全意地信赖美国龙头大哥带着他们玩空间站这场游戏。欧日已投下上百亿美元的资本，打造了两间空间站实验室，不仅要靠航天飞机送上去组装，还要依赖航天飞机上下运输，以保证实验室全面投产，开拓太空知识前沿领域，好向自己国家的纳税人交待。 美国不慌不忙地拿出来各国已签定好的空间站双边协意书，内文只明文规定业主美国要完成空间站组装任务，并没有要求业主在组装完毕后，还要继续提供上下的交通工具，更没有要求业主要进驻空间站，扮演业主委员会领导角色。换言之，我业主美国不想玩空间站了。伊拉克战争每天花近十亿美元军费，我已掉进泥坑无法自拔。航天飞机老旧，无能力汰旧换新。即使拼老命再花钱造21世纪新型机种，也是同样不安全。过去大力赞助空间站的伙伴们，我老大谢谢您们了！2010年以后，请您们自求多福，各求生路吧。 在2010至2015年间，美国，和日本、欧洲一样，恐将无独立能力上空间站。日本扬言要发展他们的主力火箭H-2，运货到空间站。这是被迫反弹，劳民伤财，但不做不行。欧洲宇航局也拆资20亿美元，发展出到空间站的全自动运货小艇。2010年后一段时期，俄罗斯势将垄断所有国际空间站载人往返生意，机票待价而沽，会狠狠捞上一把。 美国以国际信誉跌至冰点的代价，淡出”国际空间站”计划，在俄罗斯除外的空间站投资国家们的怨声载道、投诉无门低气压下，蔫儿蔫儿地走上了回月球、去火星之路。 回月球去火星 和意气风发、主题鲜明的“阿波罗”计划相比，主导“回月球，去火星”计划的核心动机是如何从航天飞机和国站空间站脱身。美国国会再次祭出“有多少钱、办多少事”(levelofeffort)的经费预算法宝，不增加航天总署经费。你自己看着办吧！月亮和火星在几亿年内还跑不掉。不必忙，你哪天上去都成。 “回月球，去火星”计划的核心思维是以月球为近地球的训练场所，学习人类在火星长期生活的技能。目前的时程是2018年登月，在月球南极约十个足球场大小的地盘上(约1.25平方公里)，建立前哨站。选上南极地区，是因为南极有80%日照20%阴影，能提供居住环境温差的选择。南极阴影地区有由彗星带进深埋地下的水冰矿和其它有用的气体。还有，极低温的南极地面下是太阳系的天然冷藏库，保存着46亿年前太阳系形成初期的原始材料，是研究太阳系起源的关键资料，科学内涵丰富。前哨站搞定后，再派出月球巡逻车，探测附近200-300公里地表，择地盖永久基地，或临时观测站。 人类尚未在月球上过夜。这次回月球要住上7天、一个月、100天或更长，好学习在无氧、无大气层、无农作物耕地的环境条件下生活。 但每次讲到在月球长住，一定要在话没落地，就要说清楚月球只不过是个学习的跳板，火星才是最终极的目的。 目前回月球最大的技术挑战是生产一次性的大推力重型火箭。以二十世纪六十年代“土星五号”(SaturnV，又译为神农)登月火箭为依据，送四个航天员登月，加上足够的补给、建材、月表交通工具和仪器等，火箭得有近150公吨至近地轨道的载重推力。 太空火箭粗略分成两类。最普遍的是发射卫星火箭，另一类则是凤毛麟角、难得一见的是载人火箭。载人火箭要求的安全系数严格，所用原材料都得是甲上特优产品，制造组装过程质量控制精密，最后才能打造出金钢不坏之身，配得上供航天员乘坐。载人火箭的造价可达非载人火箭的十倍。 人们常问，为什么不重新启用以前使用过无数次的“土星五号”载人火箭呢？省钱省事又安全。“土星五号”是美国上次登月的载人主力火箭，能运送近120公吨载重(人和货)到近地轨道。在六十年代，这是美国科技一项辉煌的成就。不幸的是，如前文所言，阿波罗计划结束后，美国不得不关闭“土星五号”登月火箭生产线，以集中财力，发展航天飞机和空间站。兔死狗烹，这项耗费巨资发展出来的超安全的“软卧”载人火箭就如过眼烟云，永远从人间蒸发了。
美国只有再起炉灶，重新设计登月火箭。上次登月，人货不分一起上，造成120公吨载重需求。这次学聪明了，把人和货分开处理，大幅度缩小载人火箭部份，以减低成本。另外发展一个运货到月球的火箭，虽然还是巨无霸，但没有载人条件的苛刻要求，造价也大幅降低。 美国目前正在设计试测的登月载人火箭为“火星一号”(ARESI)，近地轨道载重能力为25公吨。载货火箭为“火星五号”(ARESV)，近地轨道载重能力130公吨，略胜“土星五号”。 中国在2005年10月12日发射“神舟六号”，使用的是“长征-2F”火箭，近地轨道载重能力约8.5公吨，宇航员费俊龙、聂海胜五天后圆满完成任务。 中国紧锣密鼓，在2007年10月24日由“长征-3A”送上“嫦娥一号”绕月卫星，经过四次地球轨道换轨后，准确地进入月球200公里高度的绕极圆形轨道，打开三维CCD相机，并于11月26日公布第一张月球照片。这是中国首次深太空任务，成就非凡。“长3”和“长2”的载重能力不相上下。 中国中央电视台于2008年4月25日报导，中国将发展“长征五号”火箭，近地轨道载重能力为14公吨，于2014年交货。 人类能登上月球，是火箭载重能力的整体展现。中国正在火箭能力发展的路上，大步向前迈进。 结语 本文粗枝大叶地勾画了人类过去50年主流的载人航天太空活动，未能涉及机器人太空探测领域。人类送出的智能型卫星，从在地球轨道上运行的“哈勃望远镜”和“全球定位卫星”，到登陆火星的“维京人号”、“火星探路者号”、“机会号”、“精神号”，还有目前开往已被除名行星之列的“冥王星”快车，和已漂逸在太阳系以外的“航海者号”等，不胜枚举。很多学者认为，它们才是人类太空探测主力。这是场无止无休的大论战，需以专文处理。 另外一个有关“为什么”人类要花这么大劲儿，去从事一个看来像锦上添花的太空探测？这个重要话题，本文也从略，希望下次有机会谈。 李杰信博士简历 李杰信博士，美籍华裔太空科学家。现任美国航天总署(NASA)总部资深技术顾问兼太空任务科学家。 李杰信博士1943年生于黑龙江省牡丹江市。1965年毕业于台湾大学物理系。1966年赴美国深造，1971年获美国加州大学物理学博士。1978年进入美国加州理工学院喷气推进实验室从事太空研究。1987年调任华盛顿美国航天总署总部，以“特殊科技人员”身份，管理太空科学飞行实验任务。1991年，李杰信在众多竞争者中，脱颖而出，夺得派往美国麻省理工学院管理学院SloanSchool进修的唯一名额，获科技管理硕士学位。 李杰信工作出色，先后获得NASA“杰出成就奖章”、“杰出服务奖章”、“银斯努匹奖”、第一届太平洋盆地国际太空年“松长纪念奖”、“通俗科学写作第一奖”和台南第一中学“杰出校友奖”等奖项。 李杰信管理的太空飞行实验项目，有7位诺贝尔奖获得者参与。在国际太空合作领域，他是一位具知名度及影响力的人物。他并拥有8项美国专利、发表过60多篇科学及科技管理论文。 李杰信长久以来关心祖国的科普事业。1985年，李博士在美国创立了“美国促进中国科普协会”并出任会长，致力推动中国青少年的科普活动，曾举办了两届“中国青少年航天飞机科学实验活动”，参与的中学生达一亿二千万之多。经过他8年的努力，5位中国和香港青少年航天爱好者设计的太空实验搭载，在1992年和1994年，成功地在美国的航天飞机上飞上太空。中国“神州六号”上天之际，应中国中央电视台之邀，李杰信在4天内，8次以嘉宾身份，从美国首都华盛顿，通过卫星连线，为中国观众实况直播分析评论。 多年来，在中国航天事业进展的每个新闻事件中，李杰信成为海内外众多新闻媒体争相追逐的权威评论员，曾多次接受海峡两岸和海外华文报纸、电台、电视台的采访。 李杰信博士是一位热情的科普作家，曾在海峡两岸出版了中文科普书籍《追寻蓝色星球》、《我们是火星人？》、《生命的起始点》和《别让地球再挨撞》，并为中国时报“浮士绘”专栏作家。
