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民用航天产业与未来---浅谈航天技术民用及航天技术二次开发系列(1)
2019-01-27 08:06

  航天与人类的关系是什么?从古至今,从文学家到航天科学家,人们对此做出了无数探讨和论述。然而,当人类真正进入航天时代以后,才发现航天技术远比航海乃至航空更加艰巨和复杂,曾经美好的梦想撞上了坚硬的现实。加之人类在地球轨道的航天活动上已经获得了巨大的利益,因此多数航天国家的政府似乎已经失去了对航天的激情与进取心。

  鉴于此,我们不妨重拾现代航天启蒙时期的一些梦想。其中最为突出的,或许是三大科幻小说作家的作品,他们的名字是阿瑟·克拉克、艾萨克·阿西莫夫和罗伯特·海因莱因。在他们的作品中,宇宙飞行乃至星际旅行对于人类来说,是一件司空见惯的事情。人们驾驶着飞船在相隔遥远的天体之间旅行,或是探亲访友,或是从事商务政务,乃至旅游度假、探访古迹,并且演绎着政治、外交、情报之类涉及人类社会上层建筑的活动。

  这三位科幻作家为我们描述的场景,今天看来似乎有点遥远。由于火箭推进技术一直没能得到实质性突破,星际航行依然遥不可及。人类忙于解决地球上的问题,对星际航行虽然保持着梦想,却不再像当年那样充满激情。这或许是因为,人类对自己在有生之年无法看到的东西,往往不会有太大的热情。而政府作为航天活动的主要推动者和资助者,需要考虑来自社会方方面面的意见,在启动大型、长期航天项目的时候,有诸多顾忌。

  在这样的局面下,我们不妨从根本出发,重新思考航天事业的方向和出路。航天与航海一样,是人类探索未知世界、拓展生存空间的手段。在航海活动的早期,在蒸汽机发明之前,人类只能靠风力航行。由于对地球和海洋充满了未知,风帆时代的远航充满了风险,耗费也极为巨大。

  不少国家的政府都组织过大规模远航。在中国,明朝政府组织了声势浩大的郑和下西洋;在欧洲,西班牙王室先后资助了哥伦布和麦哲伦的远航。发生在地球两端的政府远航带来了不同的结果。由于耗资巨大,郑和的远航一直遭到内阁的指责,最终因为皇位的更迭而使郑和失去了支持者,远航就此终止,甚至出现了“片板不许下海”的海禁政策。欧洲的远航却因为发现了新大陆而激发了更多人的探索热情,无数贵族、商人和冒险家纷纷投身航海和海洋贸易,从西班牙开始,法国、荷兰、英国等海洋强国相继崛起,开启了壮丽的大航海时代,也成就了欧洲的霸权,把封建的中国远远抛在后面。这也是中国近代史上种种悲剧的直接原因。

  从大航海时代的历史可以发现,纯粹由政府支持和组织的远航事业,与今天的主要航天活动、尤其是载人航天何其相似。郑和的远航固然起到了传播文明、交流文化的作用,也为明朝皇室带来了不少奇珍异宝,但没有让社会各阶层从中得到足够的经济利益,最后的人亡政息也是情理之中。欧洲的远航却更接近于商业航天,它为经济社会带来了新的发展空间,使大量年轻失业人口有了用武之地,与美洲、亚洲之间的贸易为欧洲社会带来了大量财富,推动着欧洲登上历史巅峰。

  我们似乎可以得到这样一个结论,航天技术和航海一样,能否真正投入民用、服务于民生,是决定其存在意义和价值的根本。航天活动如果一直保持在政府投入、为政治和政府服务的模式上,就会逐步失去支持率,像郑和下西洋那样无疾而终。从这意义上说,民用化才是发展航天事业、开发航天技术的终极目标。

  那么,理想的航天技术民用应该是什么样的?我们还是可以用航海活动来作为样本。

  今天的海洋航运事业支撑着世界经济的发展,承担着重要民生物资的运输工作。有人说,“如果没有海员,这个世界上一半的人都要挨饿”。在中国,60余万海员完成了90%以上的外贸物资运输。与此同时,世界海洋石油总产量已经占到了全球石油产量的45%,风能、潮汐能、海洋矿产等的开发正在不断推进。航天也应当向着国民经济骨干行业的方向前进,用星际资源开发、星际交通运输等方式,为人们带来更美好的生活。

  与此同时,为航天飞行而开发的各种技术,也可以应用于航海之外,成为推动民生发展的手段。这里有个现成的案例。英国为了在航海竞赛中压倒西班牙,努力开发各种相关的技术。其中非常重要的一项,就是精确时钟。有了精确的时钟,才能准确推算航程、航迹和位置。于是英国政府悬赏制造更精确的航海钟,最终,一名叫做约翰·哈里森的人修成正果,研制出世界上第一种能精确运行的航海钟,他最后的成果h4型只有怀表大小,实际航行81天后只慢了5秒。哈里森的成果,加上英国天文学界的成就,使人们得以建立最早的全球性时空基准,那就是基于英国格林尼治天文台的0度经线和格林尼治时间。这个时空基准至今依然是人类社会精确运行的基础,也是各种测绘、计时的基本起点。没有格林尼治时间和0度经线,无论高铁、高速公路、民航、电网乃至gnss和互联网,都无从谈起。

  或许,今天的航天界应当把眼光从经费、项目、合同等现实问题放得更远一些,向国民经济主战场拓展、向人类的未来延伸。航天活动在未来,必将成为人类生产、生活的主要方式之一。而服务民生,就应当以商业力量为主导。实际上,欧洲在大航海时代的繁荣,主要是依靠各类商业行为,期间发生的国家行为乃至战争,都是为商业利益而服务的。只有服务于商业、服务于民生,才能开发出航天技术的潜力,创造出连发明者都未必能预测到的丰富应用,gnss技术就已经为我们做出了证明。这个方面,我们曾经发表过很多的文章,这里不赘述。总之,gps在上天之初,是为了给美国军队、特别是美国海军提供战舰导航手段。但是在开放应用的过程中,人们逐渐开发出了消费级个人导航、测绘制图、地质监测、气象探测等无数应用,并且催生出了位置服务这个庞大的新型产业,促进了无人机技术、电子商务等的蓬勃发展。这可能是卫星导航技术的发明者自己也始料未及的。

  只有把航天向商业力量开放,才能把社会资源、聪明才智集中起来,突破一些在体制内一直无法解决的技术问题。这样的案例,前有约翰·哈里森,后有伊隆·马斯克。

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