中科院院士、国际宇航科学院院士、中国空间技术研究院顾问、国家“两弹一星”功勋奖章获得者王希季日前在北京中国空间技术研究院接受了记者的采访,就中国为什么要发展载人航天等公众关心的话题畅谈了见解。

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人类正在向外层空间挺进

江世亮:王院士,感谢您接受我的采访。采访主题是中国为什么要发展载人航天。在谈这个主题前请王老先介绍一下有关天的概念。

王希季:天是中国对宇宙空间的一种浪漫的称呼,来源于毛泽东主席“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”的诗句,指稠密大气层以外的无边无际的空间,一般称为外层空间或简称空间,又称为太空。稠密大气层一般指对高速飞行物体会产生较大阻力的大气层,也就是大气密度较高的大气层,其厚度在100公里左右。稠密大气层之外就是逐渐变得稀薄的稀薄大气层,一直可以延伸到3000公里左右。现在还没有定量的稠密大气层的定义。联合国外空委员会年年开会讨论,但至今还是定不下来。因为一旦定了,稠密大气层之外就是天,之内就是空。在天上航行没有领天的约束,在空中也就是在稠密大气层中航行就有领空主权的问题。

图为王希季院士

虽然在很久很久以前,就有很多人向往空间,甚至有了上天的想象和尝试。在众多的书籍中,也不乏对天上事物美妙的幻梦般的描述。但人类进入空间的实现只不过40多年前的事情。

纵观人类文明发展的历史进程,可以看出陆地是人类首先适应的继而观察、探测、研究和认识的,进而开发利用以发展文明造福自己的第一个天然环境。2000多年前,人类创造了条件开始向她的第二天然环境——海洋进军。上世纪初人类才进入第三天然环境——大气层。到了上世纪50年代人类才跨进她的第四、也是最新的一个天然环境——外层空间。人类每进入一个新的环境,都是一件震惊全球的、非常大的历史事件。每一次这种事件的发生,都表征人类的文化、科学和技术有一个台阶式的跃进,同时也说明人类的需求和他们所积累的财富和知识也有一个阶跃式的增长。

人类为什么渴望登天?

江世亮:人类期望登天已有非常长的历史,如果说这种愿望主要是出于好奇心的话,那么今天人类渴望登天会有哪些现实的目标?

王希季:人类之所以要到天上去,要进入空间,总的说来是为了达到三个目的:

第一个目的是观测、探测、研究和了解认识空间从而更深入地认识地球和人类自己,与此同时在空间寻找、发现新的资源,为开发利用空间资源做准备。40多年来世界各国为实现此目的而发射的各类航天器有上千个之多,空间科学获得了巨大的发展。人类对空间观察的能力已发展到百亿光年以上的距离,创建和发展了空间天文学、空间物理学、空间化学、空间材料学、空间生命学、空间医学等新兴的交叉学科。科学上的六大悬案中有关空间的有三项,除地球之外有无生命存在还未有答案外,银河系的大麦哲伦星系中的“黑洞”和太阳系的第十大行星两大悬案的解答已见端倪。月球、金星、火星都有探测器直接到上面着陆考查,还有12位宇航员登上了月球。在探测和研究空间的同时,还发现空间天然存在着和因航天器进入空间自然产生的、丰富的、与陆、海、空不同的信息、能源和物质资源。

发展空间技术,进入空间的第二个目的就是开发利用空间资源,造福人类。迄今发射到空间轨道上的4000多个航天器中,占大多数的是开发利用空间资源和与其有关的航天器。开发航天器进入空间自然产生的高速度、高高度、高覆盖和不受国界限制的空间信息资源的事业,已经发展成为数以千亿美元计的大产业。气象卫星、导航卫星、通信广播电视卫星、遥感卫星等从空间获取、传输、转发陆地、海洋和大气层信息的系统已成为现代社会的有机的、不可或缺的组成部分,极大的影响和推动着人类社会和文明的进步和发展。空间太阳能资源和月球上的核聚变材料氦3能源资源,相对于地球能源而言,可以说是取之不尽、用之不竭的。空间天然的物质资源和在空间特殊环境下制备的特殊材料,不仅宝贵,也是人类所急需、特需的。但是空间能源和物质资源的开发利用还需要相当长的时间以创造必要的条件,还处于研究和试验阶段,当前和可预计的将来,还不具备一定规模的开发利用的环境和条件。

发展空间技术和进入空间的第三个目的是扩大人类的生存空间。从发展上看地球恐怕还是不够大的。空间技术的先驱者、俄国的齐奥尔科夫斯基院士说:“地球是人类的摇篮。人类决不会永远躺在这个摇篮里,而会不断探索新的天体和空间。人类将首先小心翼翼地穿过大气层,然后再去征服太阳系。”第一个登上月球的美国宇航员阿姆斯特朗,在他向月面迈出第一步时说:“对一个人来说,这是一小步。对人类来说,这是巨大的一步。”“巨大的一步”说的就是“人类在地球以外扩大生存空间的一步”。

“神州号”飞船返回舱开舱仪式

江世亮:您讲到空间资源,这方面经常可以听到一个词:微重力,这也是资源吗?

王希季:空间资源包括了航天器到空间后所产生的微重力环境。微重力环境成为资源是因为它和地球上的重力环境不一样。实际上地球的重力也是一种资源,所有的地球上的次序都是靠这一资源来维持的,没有了重力世界就乱套了。微重力环境则是另外一个世界。原来在重力之下办不到的事情,在微重力世界里就能办到。例如能造出真正意义上的圆形物体;能制备性能极好组分密度相差很大、在地上生产不出来的合金;能大大提高药物的提纯度,这种高纯度的药物只要服用微量就能解决问题。另外在微重力环境下,人的生理结构会发生不同于重力下的变化,这方面的研究形成了微重力环境下的生命科学这门全新的学科。微重力环境作为地球上从未有过的资源,对物质的生产、材料的制备、生命科学的研究赋予了全新的性质和方向。

微重力环境物质资源的开发利用如果要创造效益,就必须达到一定的规模,在这种情况下有人的参与是必不可少的。这正是发展载人航天的一个重要的原因。此外,在空间开发利用空间太阳能,需要在空间轨道上建设空间太阳能电站,建电站和管理电站没有人也是不行的。空间是太阳能生产的最佳场所,在空间既没有云、风、雨,又没有灰尘,也没有黑夜。

对载人航天的回报不能期望过高

江世亮:看来人类致力于发展载人航天更多的是为了满足自身生存发展的需要。请问王院士,经过这些年的发展,国际上在载人航天方面付出的代价是否已经到了可以获得回报的时候了?

王希季:载人航天的风险大,技术上要求高,投资也非常大。人的基本生活条件,包括吃、呼吸、睡觉等都要解决好,要比非载人航天复杂得多。而载人航天的发展,包括俄罗斯的“和平”号空间站,以及现在以美、俄为首16国搞的国际空间站,至今都还处于投入的过程,远还没有到可以获得回报的时候。俄罗斯的“和平”号空间站在15年内做了两万个科学实验,找到了不少可以开发的项目,但任何一个开发项目,从开发到可以生产出产品,就不仅仅是一个科学和技术问题了。把天上生产的产品运到地球上,并能卖出大价钱,那将是一个相当长的过程。尽管人类从60年代初就发展了载人航天,发展到现在最高水平和最大的载人航天器就是国际空间站了。但是目前国际空间站的唯一收入就是美国人蒂托进入空间所支付的2000万美元,就是这点儿收入争议也很大。这肯定不是建造国际空间站的目的。国际空间站建成后比较明确的目的有三个:空间物理(含微重力)的研究和实验;反物质等的空间探测和研究以及人类在太空环境下的生存状态研究和试验。

图为发射现场实时跟踪“神州号”飞船运行情况

总之回答你这个问题简单地说:载人航天是要发展的,应该发展的,但是对于它的回报不能期望过高,回报需要相当大的投入和相当长的过程。

中国为什么要发展载人航天?

江世亮:谢谢您。实际上您刚才所讲的已经逼近我们的主题:中国为什么要发展载人航天。下面还要请您就这个很多人关心但并不太了解的话题谈谈看法。

王希季:我觉得中国对发展载人航天有两个方面的需求。第一方面是偏重于精神方面的,绝大部分中国人都希望看到中国宇航员遨游太空。世界上一些国家发展载人航天方面的进展和思潮对中国人影响至深。作为一个在世界航天国家中处于前列的国家,如果一个中国人都不能上天,很多中国人的心理感觉会难以接受。所以,中国发展载人航天能很好地展现国家的综合能力和增强国民的凝聚力。

第二个动因是,我们国家也要考虑发展载人航天的两大目的,开发利用空间物质和能源资源与扩大人类的生存空间的问题。我国的空间技术在探测空间和开发利用空间信息资源方面,已经取得了相当的成绩为国家的经济和国防都作出了重大贡献。现在已经到了为达载人航天上述两大目的做探索、研究和准备的时候了。所以我们搞载人航天的根本目的在于满足我国人民的物质和精神的需求。

江世亮:中国是世界载人航天俱乐部里的后到者,我们的载人航天发展战略将是以借鉴综合他人为主,还是另辟蹊径,走自己的路?

王希季:中国不会按照俄、美的路线发展载人航天。从上世纪60年代到80年代,美国、苏联、西欧和日本等世界上的航天国家都在大力发展载人航天。

20世纪60~70年代有一种把载人航天的作用提得过高的思潮,认为有人的空间探测比无人探测更清楚更实在,加之美苏严重对立竞争的冷战环境,因而诱发了“阿波罗”登月计划。在同一时段,苏联也在搞载人登月计划,但没搞成。到80年代,美、苏都把靠宇航员实现运载器的重复使用以降低发射成本作为发展载人航天的重点,美国研制出航天飞机,苏联研制出“暴风雪”号。美国的航天飞机,原计划可以把发射费用降到每公斤1000美元,结果每公斤发射费用不仅不降低反而提高到几万美元,成为最贵的运载器。至于苏联的“暴风雪”号,在试飞成功后,就废而不用。欧空局的“赫尔梅斯”航天飞机则是半途而废的计划,根本没有研制出来。

“神州号”飞船绕地球飞行时的模拟场景图

是不是可以把上面提到的“阿波罗”计划、美国航天飞机计划、“暴风雪”计划、“赫尔梅斯”计划等载人航天计划,在一定程度上看成是世界载人航天发展史上的曲折过程。中国发展载人航天,当然还会再往那些弯路上走。

中国的航天之所以能够高速健康发展,“自力更生”的思想起着非常重要的作用。中国的运载火箭、中国的返回式卫星都完全是中国的东西。中国把发展“神舟”号载人飞船作为发展载人航天的起步工程,而且选择发展可载3人的飞船,这些都是基于中国的国情和实际需要作出的明智选择。

中国将发展载人航天器工程

江世亮:请问王老,中国在成功实现载人飞行以后,下一步载人航天的发展目标会是什么?

王希季:上面回答你的提问中,谈到发展载人航天的最终目标,一是开发利用空间物质和能源资源,二是扩大人类生存空间。就开发利用空间物质和太阳能资源而言,都需在空间轨道上建立相当规模的航天器,例如可设置车间或工厂的载人空间站和太阳能电站。这类航天器由于规模不小、内容复杂完全靠自动化难以建成,还必须依赖宇航员。这类航天器的运行、维护和管理也主要依靠宇航员。中国的“神舟”号飞船是一个往返于天地之间,运送宇航员到空间轨道上运行的载人航天器去和从这个航天器接回宇航员返回地面的载人运输器,它不具备开发利用空间物质和能源资源的功能,也不具备培养和训练宇航员在空间长期生活和掌握技术和技能的功能。所以我们把载人飞船工程称之为起步工程或基础工程。在载人飞船之后,中国将会发展向最终目标、逐步有序前进的一系列的、以载人飞船为运输器的载人航天器工程。估计先发展的可能会是一个为目标创造研究和试验环境与可以满足宇航员培养、训练和实践的、结合中国实际条件的研究和试验型的载人航天器工程。

由轨道舱、返回舱和推进舱组成的“神州号”飞船(左)和由返回舱和连接舱组成的美国“双子星座”飞船

中国人的空间意识亟待加强

江世亮:您刚才描绘了一幅21世纪中国航天技术发展蓝图,闻之令人振奋。但与世界上一些航天强国相比,我们还有多大的差距?

王希季:相对于我们和航天强国在技术和装备上的差距而言,更让我不安的是,中国人的航天意识普遍不够。人们享受着航天科技带来的种种便利,但很少有人知道航天技术是怎么回事,以为这一切都是很自然到来的;特别是许多担负领导职务的人也不乏航天盲,对当前严峻的国际航天竞争形势和我们中国科学家在航天技术方面已经具有的实力不了解,有些人甚至认为航天技术还离我们很远,是下代人的事情等。在我们这些从事航天科技的科技人员看来,如果中国公众,特别是领导人的航天意识不尽快加强的话,中国要成为航天强国的愿望将很难真正实现。要知道空间只属于那些能够进入、能够利用、能够占领它的人,而并不是属于全世界的人所有。

虽然从理论上讲,空间属于全人类所有。但是这种所有权,只有对那些有能力进入空间、有能力开发空间资源的国家才有意义。空间没有国界,没有领天之说。空间资源,你去了得到了就是你的,你不去,别人占领了就是别人的。而且,空间资源虽然很多但也是有限的。如频率资源就是有限的,位置资源也是有限的。

所以,我想通过你的采访报道再次呼吁,现在已经到了把开发、开拓天疆立为我们的国策的时候了。

对开发天疆的必要性和这一决策对我们国家未来生存发展的特殊意义,这些年来我们一直在宣传,但很多人对这方面的概念、必要性仍不清楚,特别是高层一些领导,他们不知道这方面的竞争现在非常激烈,抢到就是你的。而且也不知道我们已经有这个本事、有能力去这么做了。问题就是你做不做,投不投资?一旦投资就可以得到更大的回报。而且实际上所占的投资比相当的少。这些情况很多人不是很清楚。

把开拓天疆作为国策这件事还是要多宣传,因为其中的道理并不是一说就非常明白的,这个意识很重要。现在有这个意识的人不多。

在人类发展史上,最初是谁拥有的陆地越大越强,中国就是因为幅员辽阔才成为泱泱大国。在这之后是海洋造就强国。而当今的时代是开拓空间、开拓大气层的时代,谁能跻身于天疆开发行列,谁就是未来的世界强国。事实上,20世纪60~70年代,苏联和美国之所以有超级大国的实力,很重要的原因是他们在天疆开拓方面捷足先登。总之,历史和现实都在昭示我们:21世纪的世界强国必定是那些在空间开发方面有发言权的国家;而现在确实是我们可以在这方面有所作为的时候了。