中國如何應對馬斯剋星鏈的4.2萬顆衛星?
2021年03月02日11:14

  來源:DeepTech深科技

  1980 年,哈佛大學哲學系博士、芝加哥大學教授艾愷來到中國,對中國儒學家、文學家和思想家梁漱溟先生做了一次採訪。

  艾愷問:“美國技術先進,中國也在學習,但您覺得中國應該向學習美國文化嗎?”

  梁漱溟回答:“文化包含技術,美國文化先進,全世界都在學習美國。”

  所以當馬斯剋星鏈計劃通過 FCC(美國聯邦通信委員會)審批後,人們不禁要問:中國該如何應對馬斯剋星鏈計劃?

  何為星鏈計劃?即馬斯克的 SpaceX 公司,在 2024 年之前要完成 12000 顆衛星的發射,在更長遠的計劃中,SpaceX 將發射 42000 顆衛星。這些衛星將在近地空間連點成線、織線成網。如果把地球比作籃球,那麼星鏈就像是裝籃球的網兜。

  馬斯剋星鏈計劃的目的是為全球偏遠地區提供快速無線網絡。SpaceX 星鏈用於商用沒問題,但是有人擔心星鏈如果用於軍事,可以幹擾地面接收器,也可以對其他國家實施監控,還可以增加美國遠程軍事控制力 —— 這將加強美國軍事控制力量,對他國造成威脅。

 圖 | 近地衛星(來源:Pixabay)
 圖 | 近地衛星(來源:Pixabay)

  中、美一個是發展中國家,一個是發達國家,無論在經濟實力上還是在科學技術上,仍有一定差距。中國在載人航天、中大型火箭技術的發展上取得了一系列矚目成就,但在火箭與運載器的回收複用等前沿技術上,與國際先進水平還存在著 “代差”。馬斯剋星鏈計劃代表著以 SpaceX 為代表的美國商業航天企業,在低成本進入太空的道路上,走在了包括中國在內的世界各國前面。

  如何看待星鏈計劃:民航企業的目的、影響和意義

  二戰期間,德國於 1942 年成功發射了世界上第一枚火箭,航天先驅們探索宇宙的理論第一次變成現實。人類探索太空的序幕,在二戰之後正式拉開,隨著美蘇爭霸,航空航天技術的發展速度像是坐上了火箭,衛星通訊技術也因此得以飛速發展並造福人類。

  最初國家層面出錢出力組隊研發衛星和火箭,是個人或民企,不具備發展航空航天的實力,舉個例子,一次登月所耗資金,相當於兩艘航母的花費。隨著生產力的發展,加大加深對太空的探索勢在必行,民營企業的加入也是大勢所趨,那麼該如何看到太空探索這件事呢?又該如何看待民航企業的發展呢?

 圖 | 火箭發射(來源:Pixabay)
 圖 | 火箭發射(來源:Pixabay)

  九州雲箭創始合夥人劉洋說:“整個人類的發展離不開資源,而任何一個星球的資源都是有限的,通過開展深空探測活動來探索拓展空間資源的可能性和可行性,是人類生產力發展到一定階段後必然會去做的事情。”

  不過,不同文化語境下的人們對探索太空的認識不一樣,比如在美國,大多數人覺得對星空的仰望和探索是再正常不過的事;有的人就認為,馬斯克就是個瘋子,SpaceX 的星鏈計劃如果成功,可能會增加更多太空垃圾,影響以後的衛星發射。在中國,有人覺得踏上星辰大海的征途是時代所驅,有人則認為航天技術耗資巨大,不如把錢用於發展實業。

  對星鏈這樣一個民企的技術發展計劃來說,不同的人有不同的看法。藍天翼說:“與其說中國如何應對馬斯剋星鏈計劃,不如說在中國文化土壤下,能否出現一家像 SpaceX 這樣具有競爭力的企業?這才是我們該考慮的問題。”

  關於星鏈計劃可能帶來的變革和影響,藍天翼表示:“大家擔心星鏈計劃成功後,美國在通訊技術方面遠超他國,在軍事上對其他國家造成威脅,這樣的擔心為時過早。星鏈計劃是否能夠如期完成尚未可知,就算成功了,也並不意味著就會造成軍事威脅,畢竟星鏈計劃不是為軍事而生的,如何星鏈通訊效果好,美國軍方可能會找 SpaceX 合作。”

  藍天翼還表示:“另外一個擔心是,太空垃圾增多,這是有可能的,衛星越多太空垃圾可能也越多,但是不能因為太空垃圾就不去發射衛星,就像不能因為車禍的存在就禁止車輛上路,因噎廢食是不對的。”

  針對如何解決過多數量的衛星可能導致太空垃圾增多這一問題,藍天翼也發表了自己的看法:“就像車輛有必須遵守的交通規則,天上的衛星只要按照一定規則運行,既要能夠保證安全,又不影響其他衛星的情況下運行,多發衛星不是不可以。但現在還沒有國際化的太空規則。星鏈計劃如果完成,意味著將來 SpaceX 所在的美國在太空管製規則的製定上有更多的話語權,畢竟他們發射的衛星多、經驗也多。這也並不意味著近地太空和深空將會處於美國的控制下,只能說在將來製定太空管製規則時,美國作為話語權最大的一方,可能有一定傾向性,傾向於利美國發展的太空規則。”

  所以,藍天翼的看法大致如下:“如果星鏈計劃實施完成,SpaceX 可能為全球提供衛星通訊,本質上講這是一件好事。馬斯剋星鏈計劃的目的之一是為偏遠地區提供網絡通訊,不必擔心星鏈計劃對我們通信造成影響。如何定位偏遠地區是個問題,美國的偏遠地區跟我們對的偏遠地區的理解不同,美國基建通信站大約有 30 萬個,而中國的通訊信號站的數量是美國的幾倍,我們 5G 技術更為先進。”

 圖 | SpaceX 衛星(來源:Pixabay)
 圖 | SpaceX 衛星(來源:Pixabay)

  劉洋則認為:“馬斯克的星鏈衛星發射效率較高,得益於其獵鷹火箭較強的運載能力和較高的發射性價比。美國的 SpaceX 的獵鷹系列運載火箭就是通過格柵舵控制 + 發動機多次啟動深度變推力技術成功實現了一子級的回收和複用。”

  美國在航天技術上遠超他國,SpaceX 的星鏈計劃衛星數目眾多、覆蓋全球,代表著美國民航企業的實力也不容小覷。SpaceX 星鏈計劃的開展,客觀上必然會刺激世界各國共同加速對近地資源、太空資源的開發以及對深空資源更大力的探索。這才是星鏈計劃的真正深遠影響。

  中國應做的不是擔心星鏈計劃的影響,而是除了發展 “國家隊” 航天技術,還應立足本土,發展民航企業。即便先進中國航天技術跟美國存在 “代差,” 中國民航的技術還追不上不上 SpaceX 的步伐,千里之行始於足下,航天技術發展和太空探索本就是一場長期賽跑,但只要中國能夠立足當下,找準定位。

  正如藍天翼所言:“我們應正視和美國在技術上、內容上及資本上的差距,‘國家隊’應發揮優勢,繼續保持精進;民航企業應該找準定位,與‘國家隊’差異化發展,發揮優勢,專注自我發展。相信航天技術的進步,最終會造福全人類。”

  中國太空探索之路:學習、取勢、合作

  人類賴以生存的地球現在面臨許多極端環境和挑戰,資源也總有枯竭的一天,航空航天探索技術的發展是人類必然的選擇。

圖 | 宇宙星系(來源:Pixabay)
圖 | 宇宙星系(來源:Pixabay)

  這一天對於人類來說可能還很遙遠,但對於整個宇宙來說卻很短暫。正如許多航空航天科學家所認為的那樣:人類不可能永遠生活在地球上。發展航空航天技術長期來說,就是為人類的未來考慮。今天的發展決定明天的模樣。美國技術先進,我們應該學習,但是我們不能 “依葫蘆畫瓢”,而是應該創造性地學習 SpaceX。

  學習:增加中低軌中國衛星容量,做好航天航空技術儲備

  談及中國航空航天技術的發展,九州雲箭劉洋說:“中國航天長期自力更生,自主創新的發展模式,民航也是在這樣的土壤下成長起來的。”

  藍天翼說:“我們首先應確立發展的理念和價值。SpaceX 作為美國航空航天企業,是在美國這片文化土壤上發展起來的。而美國有美國的文化土壤,中國有中國的文化土壤。”

  面對美國在航空航天行業超前的發展,中國既要腳踏實地,又要仰望星空,‘國家隊’的發展循序漸進、步步向前;同時中國民航企業也要抓住時機,立足當下,努力發展。

  中國正在大力引導尖端技術、基礎科技、細分產業的發展,這其中包括以 5G 星座互聯網為初期目標的政策引導,在這一方向上,低成本高效發射產業鏈的發展和技術進步是必備基礎。目前中國國在可重複使用運載火箭的研製工作中已取得了一些進展,2019 年長征二號丙運載火箭成功進行了 “格柵舵分離體落區安全控制技術” 試驗,使中國成為繼美國之後第二個掌握柵格舵控制技術的國家。

  但除了控制技術外,目前真正製約中國可回收運載火箭發展的瓶頸是液體火箭發動機。從眼下來看,液體火箭的回收嚴重依賴於發動機技術,實現垂直回收需要火箭發動機具備三次以上的啟動能力和大範圍連續變推力的技術。

  “而放眼深空,在對其他星球探測開發的過程中,更離不開運載器多次點火、更大範圍的推力調節、長期在軌、推進劑補充等先進技術的發展,如果中大型運載器的主動力能夠滿足這些要求,將大幅提升我國可重複使用運載火箭技術的發展和進步,從而支撐我國更高效地和平利用太空資源。” 劉洋如是說。

  “國家隊” 也好,航天民企也好,明確航空航天技術的發展是一條長遠道路,只有突破瓶頸,才能獲得長足發展。中國應盡快研發液體火箭發動機,以滿足一次多量的衛星發射需求,以掌握廢棄衛星的回收技術。爭取多發近地衛星,以掌握更多太空探測主動權。

  針對如何學習,劉洋也給出了自己的建議:“中國商業航天領域目前所有嚐試發射的入軌級運載火箭均為固體火箭,而商業固體火箭的運載能力不足以支援星座衛星批量化入軌發射的需求,因此對於中國商業航天的發展而言,要想抓住各國星座衛星的這波發展機遇,應當加速低成本中型可回收液體運載火箭的研發和試驗,爭取早日形成有效競爭力,與體製內商業發射一起,助推中國近地資源的大力開發。”

  取勢:發展深空及外星殖民航天器技術,建立包圍優勢

  當人們擔心星鏈計劃成功後用於軍事,將對別國造成威脅。對此,藍天翼說:“萬物皆相圍而生,地球被宇宙圍,宇宙被造物圍,最終造物又被芸芸眾生圍。馬斯剋星鏈計劃所發射的衛星,皆在近地軌道,對此中國可以發展高軌衛星和深空探測器,取得 ‘勢’上的優勢。”

  以探索距離為標準,太空探索分近地太空探索。馬斯剋星鏈計劃所發射的衛星,大部分在距離地面 550 公里的低軌道上運行,有 4000 個在離地 1200 公里的高軌道上運行。對此,除了多發近地衛星之外。更好的做法是發展深空及外星殖民航天器技術,建立包圍優勢。

  人類對太空的探索以地球為基點,由近到遠,先是月球,以月球為中轉站,再到近地行星,再到更深遠的太空。目前人類探索最多的近地行星是火星。馬斯克的移民計劃也以火星為目標,這也是馬斯剋星鏈計劃的目的之一,不僅用星鏈為地球提供通信網絡,也可能利用星鏈計劃為火星移民提供服務。

圖 | 天問一號探測器成功實施近火製動進入火星停泊軌道(來源:中國航天局)
圖 | 天問一號探測器成功實施近火製動進入火星停泊軌道(來源:中國航天局)

 

  對此,中國可以大力發展深空探測,在 “勢” 上取得優勢。在高軌衛星發射和深空探測上,中國也取得了很大進步。比如後者:中國發射的火星探測器天問一號,在北京時間 2 月 24 日 6 時 29 分,成功進入火星停泊軌道。這是一個良好的開始。在深空探測上,中國民營企業也取得了一些列階段性的成果,例如固體火箭入軌、液體火箭發動機研製成功、發動機批產能力等方面。

  關於民航深空探測技術的發展,劉洋說:“深空探測火箭發動機有幾項關鍵需求:具備長期在軌能力、更多次啟動、更大的啟動間隔、更深度的推力調節能力(低至 10% 以下)、更好地與人員生命維持系統及太空設施結合,在這些方面都獲得了初步解決方案。相信在未來我國深空探測的腳印中,會看到民營航天創業者灑下的汗水。”

  合作:“國家隊” 和民營航天多樣化發展、多方位合作

  整體來說,中國民營航天還處於初步發展階段,距離真正實現商業化還有較遠距離。

  談及原因,劉洋說:“一方面因為國內民航企業自身的產品還沒有達到較強的市場競爭力(性能、價格、可靠性等),另一方面因為市場化的載荷需求也還沒有真正爆發出來。”

  對此,藍天翼表示:“目前,民營航企還處於初期發展階段,國內大部分民營航天企業都是壓力重重的狀態。民營航企若想成功走下去,甚至中國想出一家像 SpaceX 一樣的企業,除了技術的發展,還必須考慮商業化問題。希望民營航天的發展不僅能夠探測星空,還能夠真正造福人類,為人們現實的生活提供便利,這方面,可能需要國家在這一方面做一些政策引導和支援。”

  對於國家隊和民營航天如何合作,劉洋也給出了自己的意見,“ 鼓勵發展深耕細分關鍵領域的民營航天企業,將技術與創新做紮實,並加強引導國家隊與民營航天企業的全面合作,在關鍵領域實現快速追趕和彎道超車的有效方式。而民航企業的創新成果將提升中國航天在世界的整體競爭力。”

  說到底,太空探索和星際移民是需要全人類共同面臨的問題,也許有一天,地球人類會像科幻小說中所描述的那樣,在地球上建立起核電站和地下城,人類帶著地球去流浪;或者人類移民到火星、深太空某星球以謀求人類文明繼續發展。

  航天航空的發展停留在國家的層面,並且將長期停留在國家層面。中美存在文化差異,但並不妨礙兩國發展各自航天技術為人類做貢獻。正如梁漱溟對艾愷說:“宇宙是個變化流行,一點也不能停住,我們置身其中,要瞭解要探尋。” 面對星鏈計劃,中國應當敬重也應當發奮,秉持為人類造福,秉持對宇宙的敬畏,紮實做好航空航天技術,走好探索宇宙的每一步,才能獲得長足發展。

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