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低成本探月接連失敗 實施太空任務必須“不差錢”?
2019-10-11 10:34:11   來源:人民網(wǎng)

  最近,印度月船二號探測器在落向月球南極的最后階段突發(fā)狀況,與地面失去聯(lián)系,至今“生死未卜”。無獨有偶,今年4月,以色列月球登陸器“創(chuàng)世紀”號,也在距離月面10公里時出現(xiàn)故障,摔到了月球表面,功虧一簣。

  這兩次任務的成本都不高?!皠?chuàng)世紀”號是目前到達月球最小、造價最低的登陸器,任務花費僅1億美元。月船二號項目成本略高,也不過1.5億美元。這樣的成本與美國航空航天局(NASA)同類項目相差甚遠。

  低成本太空任務是不是注定要面臨更大的風險?全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩向科技日報記者表示,節(jié)約成本不是不可以,但不能一味追求便宜,應更多從技術創(chuàng)新的角度來實現(xiàn)。

  過于強調(diào)成本 或增加風險,難獲有價值成果

  有報道稱,印度的人工費用很低,其高水平航天工程師每月的工資僅為歐美工程師收入的零頭,這能為他們的航天項目節(jié)約不少成本。

  但想省更多,就要靠技術了。如果有成熟的火箭、航天器,或者完善的地面基礎設施,就能縮短研發(fā)周期,省下一些技術研發(fā)和基礎設施建設費用。

  印度此前發(fā)射過月球探測器和火星探測器,具備一定技術基礎,但技術水平并不很高。

  2008年10月,印度發(fā)射了該國首個月球探測器月船一號。這臺探測器造價約8300萬美元,可以說很便宜了。同時,它的確有些本事。相比我國首個月球探測器嫦娥一號的200公里環(huán)月軌道,月船一號直接進入了距月面100公里高度的軌道;其攜帶的相機性能也不錯,獲取了分辨率較高的月球地質(zhì)圖、月球礦物圖和月球地形圖。為了“少花錢多辦事”,月船一號搭載了6臺國外的載荷,超過了載荷總數(shù)(11臺)的一半,以彌補自身技術的不足。

  不過衛(wèi)星平臺的缺陷,導致它未能完成為期2年的工作計劃。2009年7月,月船一號的星體傳感器發(fā)生嚴重故障,一度影響到定向?qū)Ш健?月29日,地面突然與月船一號失去聯(lián)系,多次努力均告失敗,據(jù)判斷,探測器的天線已停止工作。雖然NASA于2017年發(fā)現(xiàn)月船一號仍在月球軌道上轉(zhuǎn)悠,但再也無法傳回數(shù)據(jù)。

  2013年11月,印度發(fā)射了火星探測器曼加里安號,10個月后,該探測器成功進入火星軌道,使印度成為亞洲第一個、全球第四個成功進行火星探測的國家或組織。

  此次火星探測任務的預算只有7300萬美元,比許多好萊塢電影都便宜得多(如《地心引力》預算約1億美元,湯姆·克魯斯主演的《明日邊緣》預算達1.78億美元),但其技術含量也很有限。

  首先,印度的運載火箭能力不強,其極軌衛(wèi)星運載火箭的地球同步軌道運載能力只有1噸多,僅為我國長征五號火箭的十分之一。龐之浩說,受火箭運力制約,印度只能拿出“螞蟻啃骨頭的精神”,通過探測器圍繞地球多次變軌,才能飛向火星。

  這種比較“原始”的方法,早已不被航天界看好,因為這會消耗探測器大量燃料,直接影響其工作壽命。事實證明,曼加里安號抵達火星后,雖然開展了一些探測,但都是簡單重復前人所為,并未獲取有價值的科學數(shù)據(jù)。

  此次月船二號也是如此。龐之浩說,與我國嫦娥三號、嫦娥四號落月時采用大型可變推力發(fā)動機不同,印度不具備這種技術能力,因而使用多臺發(fā)動機并聯(lián),通過控制發(fā)動機工作數(shù)量來調(diào)整推力。同時其姿控發(fā)動機數(shù)量較少,備份也不夠。探測器最終墜毀,很可能與發(fā)動機在切換時失控有關。

  龐之浩認為,印度雖然實施了一些低成本太空任務,但過于強調(diào)成本,一方面會增加風險,另一方面也很難獲得有價值的科學成果。如上述工程項目,最終收獲以政治意義為主,也具有一定工程意義,但科學價值極為有限。

  論節(jié)約的正確方式 錢都花在刀刃上,以創(chuàng)新謀最大效益

  2007年9月,日本也發(fā)射了首顆繞月探測器——月亮女神一號。與印度的“窮游”相比,日本走的是“不差錢”路線。月亮女神項目耗資約4億美元,當時被日本稱為“美國阿波羅計劃之后規(guī)模最大、最復雜的探月計劃”。

  常言道“一分錢一分貨”,重金打造的月亮女神一號技術十分復雜。龐之浩介紹,其由1個主探測器和2個子探測器組成,搭載了15種精密儀器,有些儀器的探測精度能達到以往同類設備的10倍甚至100倍。這使它能以前所未有的精度對月球進行全面觀測,獲得了大量全新而且很有價值的探測數(shù)據(jù)。

  可是,搞航天一定得這么燒錢嗎?其實低成本航天活動的成功案例并非沒有,我國嫦娥一號任務就是其中一個。

  2004年初,中國探月一期工程立項。國務院批給該工程20億元經(jīng)費,實際花了14億元,其中包括嫦娥一號探測器、火箭的研制,以及2個地面測控站的建設。剩下的6億元被用于研制備份探測器,即嫦娥二號。按照當時的匯率,14億元人民幣相當于1.7億美元左右。

  2007年實施的嫦娥一號任務,無論在工程上還是技術上都取得了很大成功。其不僅使我國突破并掌握了大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術和關鍵技術,也為后續(xù)探月及深空探測任務奠定了基礎,在科學上取得了許多重要成果,例如獲得120米分辨率全月球影像圖,探明了14種有用元素在月球的含量與分布等。尤其是我國采用創(chuàng)新思路,憑借1臺CCD相機和1臺激光高度計解決月面拍攝難題,獲得了世界首幅三維立體全月圖。

  由于嫦娥一號獲得了成功,原本作為其備份的嫦娥二號,成為了探月二期工程的先導星。它不僅在探月成果上更進一步,為后續(xù)落月任務探了路,還成功開展了多項拓展試驗。其開展的日地拉格朗日2點探測,以及對圖塔蒂斯小行星的飛越探測,取得了珍貴的科學數(shù)據(jù);最后飛至1億公里以外,對我國深空探測能力進行了驗證。

  可以看出,雖然中國也注重節(jié)約成本,但該花的錢并未盲目節(jié)省,而是把每一分錢都花在刀刃上,通過技術創(chuàng)新謀求效益最大化。

  如果將中、日、印三國同期發(fā)射的月球探測器進行對比,月船一號耗資最少,探測器體積最小、重量最輕,廣泛采用了國際合作方式;月亮女神一號最貴、最大、最重,技術含量最高,與嫦娥一號同為自主研制。從任務完成情況來看,月船一號“提前退場”,而中日月球探測器均超期服役,圓滿完成了任務。

  龐之浩表示,所謂節(jié)約成本,并不能只看眼前利益,一味求便宜,而要從任務全局考慮算總賬。例如在載人航天領域,我國天宮一號目標飛行器跨越“登場”,直接跳過了國外先發(fā)射兩艘飛船驗證交會對接技術的過程。又如貨運飛船,俄羅斯的做法是將聯(lián)盟號飛船改成進步號貨運飛船,我國天舟一號貨運飛船則是在“天宮”基礎上改進而成,雖然研制經(jīng)費較多,但運輸能力比進步號多出將近2倍,后期運營成本可以大大節(jié)省。

  綜合來說,無論是火箭、航天器還是人工成本,都不可能無限制的降低,何況還要付出犧牲任務目標的代價。真正有“科技含量”的節(jié)約,是花該花的錢,辦更多的事,但這需要以技術創(chuàng)新為基礎。

(責編:趙竹青、呂騫)




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