“航天日”背后的宇宙拓荒雄心

据中国政府网消息，国务院已于3月8日批复同意：自2016年起，将每年4月24日设立为“中国航天日”。

早在2009年的政协第十一届全国委员会上，全国政协委员，一院党委原书记梁小虹就首次提出了《关于设立“中华航天节”的提案》。梁小虹委员曾在接受媒体采访时说，中国作为航天大国之一，应该设立“航天日”，这不是航天人自己的节日，而是全国人民的节日。通过这一节日的设立，向全民普及科学知识，形成崇尚科学、崇尚创新、崇尚探索的社会风气，尤其激发广大青少年对自然科学的探索和求知，激起他们科学探索的热情。

今年是中国航天事业发展60周年。1956年5月，中国组建了国防部导弹管理局和导弹研究院。同年10月8日，中国第一个导弹研究机构——国防部第五研究院（钱学森任院长）正式宣布成立。这一历史性的纪念日，标志着中国有了自己的导弹与航天事业。中国政府决定在这一历史性年份设立“航天日”，其承前启后的里程碑意义显而易见。

“中国航天日”最终确定为每年的4月24日，则是因为在1970年的这一天，“长征一号”火箭将中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”送入太空，拉开了中华民族进军太空的序幕。放眼世界，苏联/俄罗斯、德国等国家早就有自己的“航天日”（称谓略有不同），中国作为航天大国之一，设立“航天日”等于是从国家层面上，向全国人民和全世界正式宣示：发展航天事业已经成为中国最重要的国家战略之一。

新一轮井喷

随着“航天日”正式设立，中国航天在2016年也将迎来新一轮井喷。其中最受瞩目的项目当属新一代运载火箭“长征七号”和“长征五号”将先后首飞，以及“天宫二号”空间实验室与“天舟一号”货运飞船的首次对接。

即将首飞的“长征五号”是现阶段中国最强大的火箭。该火箭采用液氧煤油发动机，具有无毒无污染、低成本、高可靠等特点，并首次突破了中国现役运载火箭芯级直径3.35米的限制，其直径达到了5米。运载火箭的长细比是有一定限制的，不可能把火箭做的过于细长，为了能够最大程度提高运载能力，在火箭吨位逐渐增大的同时，扩大它的直径，就成为提高火箭运载能力的重要途径。但这在技术上也并不容易，过大的直径会导致火箭在发射段阻力激增，并带来一系列结构问题。由此看来，“长征五号”5米的大直径无疑是具有突破意义的。

“长征五号”在2015年已经成功完成芯一级、芯二级动力系统试车，随后转入海南发射场合练。其也将使得中国运载火箭跻身世界火箭第一集团。目前第一集团的运载能力都是20吨级的，中国目前的最大运载能力只能达到10吨级，“长征五号”的近地轨道运载能力为25吨，与美国的“宇宙神”5、“德尔塔”4，欧洲的“阿里安”5，以及俄罗斯的“质子”M属同一级别。

虽然“长征七号”没有“长征五号”那么大，但该火箭应该才是中国航天未来的主力火箭。“长征七号”采用两级半构型，火箭的直径和此前的“长征二号”保持一致，仍然是3.35米。与“长征五号”一样，“长征七号”也将在全新的海南文昌发射场发射。作为一款中型運载火箭，“长征七号”的近地轨道运载能力可以达到13吨，比现役最强的“长征三号乙”稍多一点，发射性价比也更高，因此未来将承担包括“天舟一号”货运飞船在内的中国大部分空间载荷的发射，并逐渐取代现役的“长征二号”、“长征三号”和“长征四号”。

在载人航天板块，“天宫二号”空间实验室将于2016年与中国首艘货运飞船“天舟一号”完成对接，并验证空间站的在轨燃料补给技术——这也是中国载人航天必须过的一道坎儿。载人航天器大多是在比较低的轨道运行，受地球引力影响，需要经常进行轨道保持，这就需要启动微型发动机来提供额外的推力，从而对冲引力影响。但航天器本身自带的推进剂是有限的，载人空间站长期在轨，必须由货运飞船定期为它补充推进剂才能始终保持在预设轨道运行。

奥尼尔的宇宙岛

经过数十年积淀与发展，在强大综合国力与科技实力的支撑下，中国航天正以让外界侧目的“火箭速度”跻身“航天超级大国”行列。从近年来的项目规划来看，中国不仅可以集中力量重点完成某一项重大航天任务，其同时进行多个重大项目的多任务管理与实施能力业已形成。在这个星球上除了美俄两国，恐怕也只有中国具备在航天这样的资本技术双密集型产业内，齐头并举、全面发力的底气与雄心。

然而，航天对现在的中国人来说又能带来什么？历史上，从1957年苏联发射第一颗人造卫星以来，美苏两国在这项事业上投入的巨量资金和相关资源，似乎并未获得足以让人满意的经济回报。“现实主义者”批评政府为了虚无缥缈的尊严毫无节制耗费国家财富，更有学者指出苏联在航天竞赛中的严重透支正是导致其最终崩溃的原因之一，就仿佛是“和平”号空间站吹响了红色帝国覆灭的挽歌。

真的是这样吗？

实际上，虽然冷战时期的太空竞赛并未给人类生活带来直接且颠覆性的变化，但人类其实自航天事业发展伊始就认识到了太空巨大的潜在利用价值——绝不仅仅是侦察卫星、弹道导弹和核战争。

早在1926年，苏联航天先驱齐奥尔科夫斯基就设想将来的某一天，当地球资源枯竭或遇到重大灾害时，人类可以在地球周围的宇宙空间建立居民点。他设想太空中的失重环境可以用自旋产生人工重力，可以通过人工控制的方法使室内的温度湿度达到适合于植物生长，从而建立一个人造的地球。

齐奥尔科夫斯基的梦想在上世纪70年代第一次被当做一个可操作的计划被认真讨论。1977年，美国普林斯顿大学教授杰拉尔德·奥尼尔出版了《高边疆：人类的太空城》一书，全面阐述了三种人工“宇宙岛”设计方案。其中的“奥尼尔3号岛”是规模最大的太空城，它采用伞状结构。人类居住的“伞把”是两个直径6 500米、长3 200米的巨大圆筒。在这个大圆筒内可以居住1 000多万人，有效居住面积达1300平方千米，相当于半个瑞士。两个“伞把”用传动带连到一起，以每分钟一转的速度旋转，从而产生人工重力。

“伞把”里面是真正的“人工地球”。山丘、树木、花草、河流等自然环境一应俱全。奥尼尔把“伞架”边缘设计成农业舱室，通过温度控制可以在不同的舱室分别制造出春夏秋冬。太空城里的农业生产面积达到400平方千米，这里的粮食作物郁郁葱葱，瓜果蔬菜一应俱全，奶牛成群，猪羊满圈，小鸟欢唱，昆虫飞翔……

为了尽可能不依赖地球支援，每座太空城都建有自己的工业体系，可以独立生产钢铁、水泥、玻璃、火箭燃料等。工业原料主要来自月球和一些小行星，科学家分析了月球岩石标本之后，发现月球岩石中含有丰富的铝、铁、钛、硅、氧等元素。太空城的建筑材料有95%可以从月球找到。月球的引力比地球小的多，物体脱离地球须达到11200米/秒的速度，而脱离月球只需要2400米/秒就够了。把同样重的材料送到太空，从月球出发比从地球出发可节省95%的能量。

除利用月球资源建立的“太空重化工业”外，人类还可以利用失重环境在太空城研制各种高精尖材料与仪器。太空城的中軸部分没有离心力，是一个失重区域，这里的工厂可以生产出在地球无法生产的东西。比如冶炼很难熔化的金属，提炼纯净的大块晶体，加工滚圆的轴承，制造轻得能浮在水面的泡沫钢，细得用放大镜才能看到的金属丝，薄得透明的金属膜……

按照奥尼尔的设想，在建太空城之前应该先开发月球，利用月球上的资源建造太空城。他估计，利用新的开采技术，只要派150人上月球，每年就可以开采100多万吨矿石。将矿石用电磁炮抛射到空间冶炼厂，通过太阳能加热、冶炼，加工成铝材、玻璃等各种建筑材料和构件。然后再派出一批机器人“民工”，到轨道上去进行无与伦比的高空作业，装配建造太空城市。

太空产业的战略价值

虽然奥尼尔的太空城梦想最终因政府决策及过于超前的技术需求没能付诸现实，但人类还是在太空农业、太空制药、太空冶金等领域取得了诸多成就。它们有些已经在渗透着我们的生活，还有一些则为人类最终能够移民太空、实现奥尼尔的梦想奠定基础。

人类从1970年起开始进行太空育种，至今已经对水稻、小麦、玉米、高粱、棉花、西瓜等数十类作物400多个品种进行太空育种，成果喜人。如苏联就在“礼炮”和“和平”号空间站上多次进行过植物栽培的长期实验。仅在“和平”号上就培育出了上百种植物，多种植物已经历从播种、发芽、开花到结种的全部生长过程。在太空培育的水稻、小麦种子拿到地球播种，在同样条件下，不仅生长期缩短，平均亩产也比普通地球种子高20%，且蛋白质含量增加8%至20%。可以说太空农业蕴藏着极大的商机，且正在加速向产业化方向发展。

正如奥尼尔设想的“宇宙岛”那样，太空有着微重力、超洁净、高真空、深冷、辐射性强的特殊环境，发展太空工业，可以精炼或制造出在纯度、形状、强度、寿命上有极高品质的工业产品，这是地球上的传统工业难以匹敌的。因此，太空是获取工业新材料、新生物制品的理想生产基地。苏联航天员曾在“和平”号空间站上完成了14500次有关工业产品生产的科学试验：美国宇航局也已列出几十种有能力在太空生产的产品，未来10年空间民用工业项目的年度收入不容小觑。

太空制药方面，人类可以将有治疗作用的微生物菌种搭乘到宇宙空间，在太空特殊环境下，菌种发生遗传形状变异，返回后再经地面筛选出良性菌种，培育出可以产生特殊疗效的太空药品。

此外，太空还为人类从根本上解决自身的能源困境提供了可能。比如有“超黄金”之称的氦3，只要核聚变技术发展成熟，100吨氦3提供的能源就够全世界用一年，而氦3在月球上的储量高达300万吨。航天技术的发展将使类似月球氦3，或者奥尼尔设想中的月球矿石这样的资源开发成为可能。考虑到当前各国的地缘政治冲突大多由资源因素引起（如各国在中东及南中国海的博弈），因此，那些率先拥有太空资源开发能力的国家，无疑将在大国对抗与全球竞争中拥有更多筹码。

马斯克革命

如果说太空农业与太空工业对于普通人还略显陌生的话，进入21世纪的第二个10年，一位疯狂的梦想家正在颠覆宇宙拓荒的传统模式，成为“摇滚明星”般的新一代太空产业领航者。

传统上，即便在“自由”的美国，各大私营航空航天企业也基本都是在给美国宇航局打工。政府主导了几乎所有航天发射与科研项目，企业以承包商身份赚取政府拨出的项目预算，按照政府提出的具体要求研发产品或提供服务。也就是说，从本质上讲，美国航天业的“国营性质”与俄罗斯和中国没什么不同，这是由航天业的超高风险、超高投入，以及几乎看不到任何短期商业回报的特点决定的。站在企业角度，即便某个“疯子”老板为了“太空理想主义”甘愿承受失败风险，不在乎投入巨额资金，最后还是无法给股东们解释这样的投入到底能带来什么，或者什么时候能带来。

埃隆·马斯克就是这样的“疯子”老板，而且他相信自己能赚到钱。

当马斯克的SpaceX公司研制出其第一款火箭“猎鹰”1号时，他们几乎没用到什么专利技术。马斯克手下的科学家们不在乎，只要火箭能飞就行。这简直就是一枚攒出来的火箭——在SpaceX，任何追求高效及省钱的办法都会被追捧。

2010年5月，马斯克在公司网站主页上发表了一篇文章，题为《为什么美国可以击败中国：SpaceX公司费用内幕》。他在文章中提到《航空周刊》刚刊登的一篇报道，“中国长城公司承认他们无法与SpaceX在价格上竞争”。“猎鹰”9号火箭当时的标准发射费用为5 400万美元，联合发射联盟（ULA）平均每次发射则需要高达4.35亿美元，欧洲阿里安公司和美俄联合的国际发射服务公司的报价也不低；即使是相对廉价的中国长城公司“长征三号乙”运载火箭，单次发射费用也达到6000万美元以上。

不仅如此，马斯克认为SpaceX的发射价格还可以进一步下降——已经成功完成回收试验的“猎鹰”9号火箭将可以重复使用。按照马斯克的说法“除非有人发明了一种可以重复使用的火箭，否则人类将永远局限在地球上，你可以拥有一辆很便宜但是很稳定的汽车，这个规则也适用于火箭。”

面对巨大的经济利益，美国宇航局的态度也从最初的怀疑转为支持，政府逐渐看到了民营资本开发宇宙的潜力——这可以在保持国家航天竞争力的同时，节省不少政府预算。宇航局开放了“阿波罗”计划的部分技术资料，还允许SpaceX使用测试台架。美国空军也给他们提供了试验场地。美国宇航局甚至计划在所有航天飞机退役后，将依赖像SpaceX这样的私营公司将物资送入国际空间站，以打破俄羅斯飞船的垄断地位。

除了承包美国宇航局的太空运输业务外，马斯克对于普通民众的太空旅游也给予厚望。SpaceX的第二代载人“龙”飞船可以搭载7名乘客，每位乘客的票价仅需2000万美元，而俄罗斯为“联盟”号飞船船票的报价已经涨到了7000万美元。马斯克未来甚至还准备把普通人送上火星。

计划比美国宇航局的类似计划在时间节点上激进得多，这至少表明了民间资本对于太空探索的急迫欲望，其背后自然有现实的利益驱动，而非一位“太空钢铁侠”的疯狂梦想：同时，SpaceX敢于涉足登陆火星这样的超高投入与超高风险项目，也足以证明私营企业绝不仅仅只能参与近地轨道的中小型太空项目。

可以毫不夸张的说，在马斯克等人的推动下，人类正在迎来航天事业从国家主导向民间资本与公众生活全面渗透的黎明，且新模式未来很可能成为推动人类全面向太空进军的源动力。恐怕也只有这样，航天大发现才能改变原有的精英属性，成就整个人类社会的文明飞跃。

航天大发现

短视者的逻辑往往极具迷惑性，而其潜在危害也更大。对于中国这样的航天后发国家来说，信奉“航天烧钱无用论”很可能意味着错失民族崛起的新一轮机遇。回望人类数千年文明史，探索未知一直是人类作为智慧生物的原始本能，甚至是人类文明前进的源动力。正如第一位太空游客，美国富商丹尼斯·蒂托所说：“太空探索是人类的又一次地理大发现，这个过程同开发美国西部、澳大利亚以及海洋开拓都是一样的。”

的确，15至16世纪的航海大发现不仅带来了文明质的飞跃，率先参与这场勇敢者游戏的欧洲也迅速走出中世纪的愚昧与黑暗，不仅对东方文明实现反超，更是制定了延续至今的世界近现代文明标准。然而值得注意的是，无论麦哲伦还是哥伦布，他们并未给欧洲直接带来香料和黄金，其个人命运也堪称悲剧。但如果没有他们向未知大陆和海洋扬帆远航，人类文明又如何进化到我们今天这般繁荣，甚至过度成熟的状态。

从这个角度看，对宇宙的探索很可能为人类文明继航海大发现后注入新的活力，并带来新一轮飞跃。那些率先投入这项事业并在宇宙中领跑的国家和民族，不仅将占据未来太空商业开发、星际移民、宇宙资源攫取，以及防务安全等各领域的制高点，更有机会在航天大发现时代拥有文明领导力和话语权。同时必须指出的是，在国家地缘政治博弈及武装力量竞赛中，除了传统的陆权、海权、空权与电磁权外，制天权概念随着航天大发现的进展也迅速浮出水面，在大国之间的下一场战争中，缺乏制天权能力的国家几乎丧失了取胜的可能。

如果把1957年“斯普特尼克”1号卫星飞上太空作为航天大发现的起点，到今天埃隆·马斯克和理查德·布兰森所开启的私人商业太空事业爆发，人类对宇宙的探索已经走过了最初的原始积累阶段，文明从地球时代迈入宇宙时代的曙光初现。

而这，恐怕才是中国设立“航天日”背后真正的战略远见。

责任编辑：王鑫邦

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