遍布全球的测控站,已成为中国航天向宇宙深处进军的强大后援。 “嫦娥三号”踏上前往月球的旅程,中国航天在深空探索领域又迈出重要一步。航天发射作为复杂系统工程,要确保航天器顺利入轨乃至飞向更遥远的宇宙,遍布世界各地的“无死角”测控网络必不可少。对中国而言,除了游弋四海的“远望”系列测控船,设在全球多地的陆基测控设施,也在“神舟”、“天宫”、“嫦娥”等项目中扮演重要角色。 当前,中国拥有(含租赁)的海外航天测控站共五个:巴基斯坦卡拉奇站、肯尼亚马林迪站、澳大利亚当加拉站、西南非洲纳米比亚站以及南美洲圣地亚哥站。随着中国航天一次次赢得世界瞩目,由海基测控船、国内与海外陆基站点及“天链”中继卫星组成的强大测控网,正加速完善布局,海外测控站更被誉为隐身于主流媒体报道之外的幕后英雄。 有站点不得不停止使用 测控系统是航天器飞行的“神经中枢”,所有航天器在发射段、上升段、变轨段、分离段、返回制动段等关键飞行阶段,都需要测控通信支持。航天测控水平是一国航天科技水平的重要标志。目前,中国航天测控通信网由酒泉控制中心、北京航天指挥控制中心和西安卫星测控中心指挥,对国内外多个测控站、船、中继卫星组成的测控网实施统一管理。 中国前驻基里巴斯大使王少华曾在国防科工委网站刊文称,上世纪90年代以前,中国发射卫星时要专门派遣测控船到南太平洋,耗资巨大。如果在那里建测控站,能节省大约70费用。有关部门经过分析论证,认为在基里巴斯建立航天测控站最合适。 1996年,基里巴斯同意中国在塔拉瓦岛建立航天测控站,租给中国政府一块面积一公顷的土地,租期15年。然而,建站伊始,美国就不断指责该测控站是用于军事目的,认为其不仅可以监控中国国内的空间军事试验,还可以监测美国导弹防御计划之下的拦截测试点——马绍尔群岛附近海域。2003年,中基关系破裂,塔拉瓦测控站不得不停止使用。 中国航天在海外的测控站建设几乎和载人航天工程的进展同步,新建的海外测控站往往根据飞船的飞行轨迹选点布局。中国撤出基里巴斯后,转向友好邻邦巴基斯坦寻求帮助。1998年,中方决定在巴基斯坦卡拉奇建立航天测控站,站址位于巴空间与上层大气研究委员会院内,次年10月1日落成。此后,该站为“神舟”系列飞船的发射回收提供了支持。 “神舟”计划促成全球布局 “神舟”计划全面展开后,为保证载人飞船安全顺利地返回地面,需要大洋上的多艘测量船和遍布国内外的10余个地面测控站,对飞船进行全程跟踪和测量。由于飞船返回段航线穿过非洲上空,在纳米比亚建立测控站的方案很快被付诸实施。 2000年10月11日,中纳关于建立航天测控站的协定在北京签署,双方随即开始有关建站租地问题的谈判。但中方选定的地皮属斯瓦科普蒙德市所有,而租地协议只能与纳米比亚中央政府签署。据时任中国驻纳大使陈来元回忆,最后,经纳总统努乔马同意,纳政府破例批准中方可先行动工建站,中央政府与地方政府交换地皮的事宜延后解决。 2001年7月,纳米比亚站落成后,立即发挥了作用。“神舟三号”、“神舟四号”飞船及五号载人飞船任务的成功,都与该站准确测控并及时发送指令密切相关。作为回报,中方除了每年向纳米比亚政府缴纳租金,还负责给纳建设航天科技展馆、政府大楼以及培训航天技术人员。2008年以来,已有11位纳米比亚航天人士前往中国学习空间科学技术。 另一个非洲测控站——肯尼亚马林迪站同样与“神舟五号”有关。从1999年的“神舟一号”到2002年的“神舟四号”,实践表明,在纳米比亚和巴基斯坦之间,飞船跟踪数据仍有近10分钟的空白。由于“神舟五号”是载人的,为确保搜索队能在最短时间内找到着陆的飞船,有必要在赤道附近西经40度区域内再建一个“了望塔”,填补数据真空。 马林迪是印度洋西岸一个只有6万人口的小城,无华人常住。其地理位置和气象条件适合进行航天器测控。此外,中国与肯尼亚的外交关系建立于1963年,其中经过一次小的波折,此后一直非常稳定,所以,在肯尼亚设立测控站,不会遭遇类似基里巴斯的意外。 实际上,马林迪站最早是由意大利空间局(ASI)向肯尼亚政府租用土地建设,距马林迪市区约32公里。2003年初,中国专家组造访了意大利罗马大学布罗格里奥空间中心建在马林迪的圣马可营地,与罗马大学和意大利空间局进行合作谈判,随后决定租用营地的部分设施,并从国内调配专家和设备,迅速完成了马林迪测控站。 马林迪站是“神舟五号”和“神舟六号”工程中惟一部分租用的测控站,也是成立时间较晚、人数最少的一个。根据新华网2005年刊登的报道,中方工作人员最多的时候只有8名,加上负责意方设备的数名意大利专家,全部人员不到20人。该站距肯尼亚首都内罗毕600多公里,测控组成员除了偶尔进城购买物资,几乎从未离开过营地。 至于南美的圣地亚哥站,根据中国驻智利大使馆披露的情况,中国卫星测控部门于1994年与智利大学空间研究中心开展合作,后于2008年建立了圣地亚哥测控站,从“神舟七号”飞行任务起正式投入使用。另据中新网报道,在国内,喀什和佳木斯两大测控站也均于2012年完成了改扩建工程,为“嫦娥三号”和日后的“嫦娥四号”任务提供测控支持。 在澳设点 美国未加阻拦 中国是在两年前获得在澳大利亚西部城市当加拉设立太空测控站的权利的,它是中国在海外建立的第五个航天测控站,更是第一次在美国的盟国建立此类设施。尽管这个航天测控站的运营方——瑞典空间研究中心和澳大利亚政府都表示,该站对美国没有威胁,部分西方观察家仍猜测,中国可通过该测控站更精确地定位外国航天器,以便进行监控。中方则强调,在“天宫一号”和“神舟八号”交会对接任务中,系统需要同时完成对两个航天器的测控通信管理,针对这一要求,中方才新建了澳大利亚当加拉测控站。 香港《南华早报》当时分析称,澳大利亚批准中国建站的条件是只能民用,该站是由瑞典空间研究中心建立,后来被租给北京,关键设备都是从中国运来的。由于独特地理位置,当加拉测控站对监测低倾角轨道的卫星特别在行,成为部分西方媒体关注此事的契机。 很长时间以来,美国对中国航天计划感到担忧,特别关注其对中国的反舰弹道导弹(ASBM)提供目标参数和制导的能力。不过,美国在澳大利亚中西部同样设有多个军用卫星的测控站。中国能在澳大利亚建设地面测控站,似乎表明美国对中国航天的态度有所改变。特别是在航天飞机已全部退役的当下,华盛顿不能彻底排除把中国作为合作伙伴的选项。 美国媒体文章,原题:美国航天第一的地位会让给中国吗? 常言道,慢而稳,事必成,这恰恰是中国的载人航天之路。10年前,中国成为将航天员送入太空的第三个国家。此后,中国只进行了5次载人航天,但每一次都完成某个特定目标。 数年前,来自中国航天员中心的一个小型代表团,参观了美国航天局(NASA)约翰逊航天中心。中国专家和官员被眼前所看到的震惊了。他们先看了一名航天员在太空行走并维修哈勃太空望远镜的过程,几分钟后看了航天员进入国际空间站的实况。当时NASA处于鼎盛时期,一切看起来都那么简单。 今天不同了。美国的航天飞机两年多前退役,导致NASA和其他国家的航天机构只能依靠俄罗斯飞船运送航天员往返空间站。现实是,NASA没有足够的预算去维持国际空间站以外哪怕是中等规模的探索项目。 中国人仍在继续上升势头。对于自己的计划及在海南岛将竣工的发射设施,他们表现得比以前更开放。中国邀请国际伙伴参与他们的空间站计划,他们想要将外国航天员送入太空。 美国的不少伙伴发现与中国合作更有吸引力,或至少两边下注。能怪他们吗?与中国合作比继续追随国际空间站的成本少得多。这为中国从美国手中顺利接过接力棒奠定基础。 怎样才能阻止这种情况?邀请中国同坐一桌。美国能够且应该领导一个国际联盟探索太空。2003年,中国公开请求加入国际空间站时,遭美国断然拒绝。此后几年,他们一再要求。俄罗斯人、欧洲人甚至加拿大人都呼吁将中国纳入合作关系。从政治和技术上讲,让中国成为伙伴对大家是共赢。不过,美国国会有人想方设法排斥中国,这就注定美国将继续其载人航天的衰落。 问题是,现在可能为时已晚。中国道路明确、不断前进,具备后来居上的条件。现在他们为什么要与美国合作呢? “这个曾经对探月充满梦想的国度,如今变成否定科学至高无上作用的国家。”美国媒体对本国政府停摆“斩断创新传送带”大发怨气时,中国这个“竞争对手”15日迎来载人航天整10年。 德国媒体评论说,过去中国希望征服太空被说成“妄自菲薄”或者复制别人,但10年的努力它已经成为名副其实的太空强国。美国似乎仍没有做好准备:除了不久前拒绝中国参加由它主导的太空会议,还反复强调它在太空领域的“辈分”和被中国超越的可能。 澳大利亚太空专家莫里斯称,中国在载人航天领域按照自己的步伐稳步前进,争霸已没现实基础。下一个10年会再迎“中国时刻”吗?不少人在点头的同时,已经开始对表:2020年中国将建成自己的空间站,美国主导的国际空间站恰巧在这一年废止。 “龙学会在太空中飞翔” 15日是中国首次载人航天成功飞行10周年,国内很平静。此前一天中国第一位“太空使者”杨利伟在云南高校与大学生交流太空知识。俄罗斯媒体15日称,10年前,杨利伟乘神舟五号飞船进入太空,开辟了中国进军太空之路,也让中国成为继苏联和美国之后,世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。 南非媒体说,当时,北京对该项目的可行性有所担忧,在最后关头取消发射行动的全国性电视直播。此后,中国通过5次发射将10名航天员送入太空,并成功发射首个目标飞行器天宫一号。中国最近一次载人航天飞行是6月的神舟十号,而这次发射不仅进行全面的电视直播,中国国家主席习近平也亲临现场。 在悉尼太空专家莫里斯·琼斯看来,杨利伟10年前首飞太空“是中国技术和工业飞速进步的极其清晰的标志,其含义远远超出太空飞行本身”。德国媒体15日以“冉冉升起的太空强国”为题称,自2003年以来,中国的太空计划发展迅速,而且都不是简单的重复。每一次都有新目标,并且圆满实现。从一个人的飞船到两个和三个人,到掌握太空行走,再到拥有自己的目标飞行器,按照这样的步伐走下去,中国的目标——2020年前建立空间站会最终实现。 法国媒体评论说,耗费巨资并有军方参与的中国太空计划,的确成为中国提升国力的重要标志,人们通过这一计划的成功,看到了中国在专业技术领域的突飞猛进,也对中国治理一个曾经贫困国家的能力留下深刻印象。正因如此,中国的“太空梦”还会继续做下去,包括发射自动和载人登月飞船,以及在2023年建成正式空间站天宫3号。届时运营20多年的国际空间站将到期报废。这或许将象征着未来10年航天重心的转移。 中国空间问题专家庞之浩说:以杨利伟首次进入太空为标志,中国打破了美苏在载人航天领域的垄断。实力强大的欧洲和日本都没有独立的天地往返运输系统。美国在航天飞机退役后也要依赖俄罗斯。这是中国独立自主、技术实力和经济基础的体现。庞之浩说,中国航天路创造了中国的高度、速度、精度和跨度。 美国航天基金会中国政策高级研究员瑞恩费斯称,中国航天所走的每一步都非常稳健,“中国的位置仅次于美俄,与欧洲相当”。 德国媒体以“中国旗帜飘扬在太空”为题说,想成为一个真正的超级大国,不应局限于地上的博弈。在冷战期间,俄罗斯和美国做到了这点,现在轮到中国了。 英国媒体称,1961年的苏联、1962年的美国、2003年的中国——中国航天员加入苏美的行列在太空漫步花了很长时间。不过现在,中国已经成为太空强国,一个标志就是有着“航天界的奥林匹克”之称的第64届国际航天大会上月在北京召开。 中国重型火箭性能强大 美太空霸主地位落空 2013年9月30日,美国媒体刊登文章《中国重型发射器设计超越“土星5号”(Chinese Super-Heavy Launcher Designs Exceed Saturn V)》,文章评述了中国航天运载器的发现现状,列举了长征9号运载火箭发动机的主要性能和中国大型火箭设计的两套方案,并与美国的“土星5号”和SLS Block 2进行了横向比较,分析了中国空间发展的建设需求,认为中国目前的工业水平允许研发登月技术,大型火箭能否研发成功取决于中国是否启动大型空间任务。现将文章主要内容直译如下: 中国新型火箭推进器模型图 中国工程师正在设计比阿波罗计划中“土星5号”(Saturn V)更强力的登月火箭,力争达到美国国家航空航天局(NASA)空间发射系统(SLS)Block 2的标准,像美国一样拥有超级空间运载能力。 中国运载火箭技术研究院(CALT)正在设计长征9号运载火箭,研究将130吨送入地球低轨(LEO)的能力,两个备选方案都与SLS Block 2相似,起飞质量都在4100~4150吨,制造历史上最大型的空间运载器。 发动机是研发的关键。西安航天动力研究所的工程师正在研究一种炼油发动机YF-660,推力达到“土星5号”F-1发动机690吨的水平。北京航天动力研究所也在研发推力200吨的液氢燃料发动机YF-220,同时应用在火箭第一级和第二级。与美国计划将“土星5号”发动机推力提高10比,中国计划将超级空间运载器的推力提高10倍,尺寸也比目前最大的长征5号火箭大4倍。YF-660发动机的推力也是中国现役火箭推进器的5倍。 中国工业界一名官员表示,中国目前的工业水平允许研发登月火箭,最低目标是将70吨载荷运到地球低轨,建议中国借鉴SLS的研发理念研发大型航天运载器。 2年前,长征9号运载火箭的结构模型曝光,9月23~27日在北京举行的国际宇航联大会展览会(IAC)上,中国运载火箭技术研究院公布主要规格,A计划是第一级火箭中央安装4台YF-660发动机,周边4个助推器各安装一个,B计划中主要推力来自4个固态燃料推进器,每个推力可达1000吨,同时4台YF-220发动机将被安装在第一级,使推力达到4800吨,最终目标是5000吨。一名美国航天工程师表示,“虽然不能准确评估这种方式,但是我非常喜欢这种设计”。 北京航天动力研究所所长张南表示,YF-220发动机目前只是概念或初步设计,也没有正式给发动机命名。该院有研发长征5号火箭YF-77发动机的成功经验,正在解决适航发动机的关键部件,以及分段燃烧、引擎效率最大化等技术问题,特别是液氢液氧发动机技术。美国洛克达因公司(Rocketdyne)的RS-25空天飞机发动机就是采用氢燃料分段燃烧的方式。中国未来的比冲量(ISP)可以达到430秒,目前的YF-77达到了428秒。 中国最大的煤油发动机YF-100采用分段燃烧,但是应用到更大型运载器上就要面临技术挑战。西安航天动力研究所表示在2011和2012年的研发过程中,为把问题降低至最低,建造的第一部发动机推力保守地控制在300~400吨,今后将应用到长征9号,将其2个燃烧室换成推力更大的活塞。长征9号设计的A计划也在2012年进行了修订,为2个燃烧室增加了喷管。 |
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