日本的载人太空开发,如何应对剧变的时代

科学 技术

人类开发太空的时代正在来临。载人太空活动今后将有怎样的发展?熟知太空开发动向的科技记者,对日本今后的发展道路进行了分析思考。

从“两强”到“四强”

当前,世界太空开发正迎来急剧变化的时代。本文将从载人太空研发的角度来探讨这个问题。

大家都知道,开发太空始于东西方冷战时期的美苏争霸。这种竞争随着1991年苏联的解体而告终,俄罗斯甚至参加了由美国、日本和欧洲主导推动的国际空间站(ISS)计划。也就是说,太空由美苏两个超级大国支配的时代已经结束,日本和欧洲的加入,迎来了“四强”开拓太空这个前沿领域的时代。

国际空间站的建设,始于1998年俄罗斯发射“曙光号”功能货舱(美国出资,俄罗斯制造),它是国际空间站的第一个组件和基础,2011年美国航天飞机在执行最后一次任务时,完成了它的最后一个组件的组装工作。国际空间站,是运行于距离地面约400公里的地球轨道上的ISS计划所属的航天器,它由美国、俄罗斯、日本、欧洲制造的组件组装而成,重约420吨,其太阳能电池板完全打开时的尺寸大约达到100米x70米。宇航员从2000年开始在国际空间站长期驻留,到目前为止一直保持有人驻留状态。

在组建完成国际空间站的过程中,人类掌握了在严酷的太空环境中长期生存并开展各种工作的技术。可以说,人类进入太空的桥头堡,已经通过国际空间站的建造而得以完成。

私营企业参与载人太空开发

在国际空间站建成以前,尽管“两强”变成了“四强”,但国家依然是太空开发的主体,这种结构没有改变。然而,在国际空间站建成之后,私营企业以新玩家身份登上载人太空开发的舞台,这使21世纪进入了变化的时代。

而形成这一形势的契机,是2011年美国航天飞机的退役。2003年,随着“哥伦比亚号”航天飞机失事,时任总统布什决定,航天飞机将在国际空间站建成的同时退役。基于这一决定,美国航空航天局(NASA)开始了商业轨道运输服务项目(COTS),即委托私营公司向国际空间站运送物资和人员。

在这个商业轨道运输服务项目中,由埃隆·马斯克成立的太空探索技术公司(SpaceX)的 “龙”飞船和轨道ATK公司(Orbital ATK Inc.)的“天鹅座”飞船承担了向国际空间站商业运送物资的任务。内华达山公司(Sierra Nevada Corporation)的迷你航天飞船“追梦人”也有望在不久的将来加入该行列。此外,波音公司的星际客机和太空探索技术公司的第二代龙飞船“龙V2”,计划从2018年开始向国际空间站提供商业载人运输服务。

亚马逊网站创始人杰夫·贝佐斯也计划通过其独自的火箭提供载人太空运输服务。绕行地球低轨道的国际空间站,它与地球之间的往返航线,已逐渐成为私营企业独当一面的领域。新的商业形态正伴随这种变化而出现,比如毕格罗宇航公司(Bigelow Aerospace)就打算在太空建造新的太空舱。

就这样一个时代的诞生来看,商业轨道运输服务项目(COTS)从中起到了重要的作用,可以说,它是官民协作良好运作的一个范例。

中国,令人惊异的飞跃发展

此外,中国作为实力强劲的新玩家出现在人们面前。中国从1992年开始了独自的载人航天计划“921计划”,研发了“神舟”宇宙飞船,并于2003年首次成功实现载人航天飞行,成为继俄罗斯、美国之后第三个使用本国火箭和宇宙飞船把人类送入太空的国家。之后,中国又发射了“天宫1号”和“天宫2号”太空实验室,成功实现了与“神舟”飞船的交会对接。2016年,“神舟11号”飞船的宇航员,在“天宫2号”里驻留了一个月。2017年4月,中国又发射了无人货运飞船“天舟1号”,并成功与“天宫2号”对接。

中国还计划于2018年开始建造自己的空间站“天宫”,并于2022年左右完成。同时,新一代重型火箭“长征九号”也正在研发之中,计划在本世纪30年代前半期自主实现载人登月。

如前所述,现在,在美国、俄罗斯、日本、欧洲等太空发达国家之外,中国、私营企业等各种玩家参与进来,世界载人太空活动正热火朝天地开展,早晚印度及中东产油国家也将加入到这一行列中来。

太空的商业利用步伐不断加速

基于上述情况,可想而知十年之后的太空,将与目前的情形截然不同。

国际空间站已经确定持续运行至2024年。从耐用年限来看,它可以支撑到2028年,但我觉得当前由参与各国缔约形成的运行计划将截至到2024年,之后私营企业应会广泛参与到运营中来。事实上,美国国家航空航天局正在推进与企业缔结这类协议;而且,新的空间站或许会由私营企业来建造。

到那时,由于中国的空间站也已在运行,轨道上或有多个人类能够驻留的太空设施并存;而且,空间站的很多服务将由私营公司提供。虽然特朗普政府还没有公布其太空政策,但是太空商业利用在载人太空这个领域应该也会加速发展。

十年后,人类大概将再次开始在月球表面展开活动。那么直至建设月面基地,在更远的未来这一阶段,大致会经历这样的路径:研发能够自由往返太空的火箭和宇宙飞船,同时,以国际空间站为实验基地,掌握人类能在深空(*1)长期生存的技术,比如生命维持、健康管理、永久性居住环境等,然后走向月面。由于从地球获取能源和补给物资很困难,所以在月面“就地置办”必需物资的技术也必不可少。载人飞往火星的计划也将不断取得进展。

要在高出国际空间站轨道的空间持续性开展上述规模的太空活动,单凭一个国家的努力是很困难的,要通过国际协作来推进。现在,在国际太空探索论坛(ISFF)这个由世界各国政府代表参加的大会上,正在为构建这种国际性框架进行磋商。而且,由世界上15个航天机构参加的国际空间探索协调小组(ISECG),正在研讨太空开发技术和制定今后的路线图。有鉴于此,今年秋天,国际空间探索协调小组计划公布第三版太空探索路线图。

中国参加了国际太空探索论坛并积极发声。另外,中国国家航天局(CNSA)参加了国际空间探索协调小组。但是,该国自主推进的载人探月工程和国际性框架之间今后将形成怎样的关系,目前还不明朗。

缺乏愿景的日本太空开发

十年之后太空时代必将到来,我们有必要现在立即行动起来开始准备工作。正因为此,现今世界的太空开发活动呈现一派热气腾腾的景象,私营企业的动作也活跃非凡。但日本的情况又如何呢?不得不说,无论是在轨商业服务还是国际太空探索,日本在所有这些领域都落后了。

虽然日本的太空基本计划高唱“产业振兴”,但其实际内容偏重卫星发射商业活动,针对在轨商业服务方面的企业支援则缺乏方略。而且,在国际太空探索领域,虽然国际太空探索论坛2018年3月在日本举行,但日本为此采取的措施却未细化。看一看《太空基本计划工作表》的最新版(2015年修订)就会发现,它展示了日本未来十年为实现太空基本计划的具体日程,然而,在“国际载人太空探索”这一项中,2018年之后却是一片空白,令人为之愕然。

在轨载人商业服务是今后将出现爆发式增长的领域。很多美国企业认识到太空是继互联网之后潜力巨大的前沿领域,纷纷积极进入市场。为此,日本也有必要尽早采取措施。而且,在国际太空探索领域,日本应该通过提供自己的先进技术,以期为全人类作出贡献。

对于日本来说,载人太空开发在亚洲地区的外交和安保政策上也有重要意义,今后有必要积极推进。因此,现在最最需要的是展现一个明确的愿景,让大家都能清晰地看到日本在在轨和月面领域有所作为的未来。

标题图片:日本货运飞船“白鹳”6号与国际空间站成功对接(图片提供:Nasa/Best Image/Aflo)

(*1) ^ 距离地球200万公里以上的太空

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