中国如何应对马斯克星链的4.2万颗卫星?业内专家:增加中低轨中国卫星容量|独家专访

2021-03-01 17:12:08 DeepTech深科技

1980年,哈佛大学哲学系博士、芝加哥大学教授艾恺来到中国,对中国儒学家、文学家和思想家梁漱溟先生做了一次采访。

艾恺问:“美国技术先进,中国也在学习,但您觉得中国应该向学习美国文化吗?”

梁漱溟回答:“文化包含技术,美国文化先进,全世界都在学习美国。”

所以当马斯克星链计划通过 FCC(美国联邦通信委员会)审批后,人们不禁要问:中国该如何应对马斯克星链计划?

何为星链计划?即马斯克的 SpaceX 公司,在2024年之前要完成12000颗卫星的发射,在更长远的计划中,SpaceX 将发射42000颗卫星。这些卫星将在近地空间连点成线、织线成网。如果把地球比作篮球,那么星链就像是装篮球的网兜。

马斯克星链计划的目的是为全球偏远地区提供快速无线网络。SpaceX 星链用于商用没问题,但是有人担心星链如果用于军事,可以干扰地面接收器,也可以对其他国家实施监控,还可以增加美国远程军事控制力 —— 这将加强美国军事控制力量,对他国造成威胁。

图 | 近地卫星(来源:Pixabay)

中、美一个是发展中国家,一个是发达国家,无论在经济实力上还是在科学技术上,仍有一定差距。中国在载人航天、中大型火箭技术的发展上取得了一系列瞩目成就,但在火箭与运载器的回收复用等前沿技术上,与国际先进水平还存在着 “代差”。马斯克星链计划代表着以 SpaceX 为代表的美国商业航天企业,在低成本进入太空的道路上,走在了包括中国在内的世界各国前面。

如何看待星链计划:民航企业的目的、影响和意义

二战期间,德国于1942年成功发射了世界上第一枚火箭,航天先驱们探索宇宙的理论第一次变成现实。人类探索太空的序幕,在二战之后正式拉开,随着美苏争霸,航空航天技术的发展速度像是坐上了火箭,卫星通讯技术也因此得以飞速发展并造福人类。

最初国家层面出钱出力组队研发卫星和火箭,是个人或民企,不具备发展航空航天的实力,举个例子,一次登月所耗资金,相当于两艘航母的花费。随着生产力的发展,加大加深对太空的探索势在必行,民营企业的加入也是大势所趋,那么该如何看到太空探索这件事呢?又该如何看待民航企业的发展呢?

图 | 火箭发射(来源:Pixabay)

九州云箭创始合伙人刘洋说:“整个人类的发展离不开资源,而任何一个星球的资源都是有限的,通过开展深空探测活动来探索拓展空间资源的可能性和可行性,是人类生产力发展到一定阶段后必然会去做的事情。”

不过,不同文化语境下的人们对探索太空的认识不一样,比如在美国,大多数人觉得对星空的仰望和探索是再正常不过的事;有的人就认为,马斯克就是个疯子,SpaceX 的星链计划如果成功,可能会增加更多太空垃圾,影响以后的卫星发射。在中国,有人觉得踏上星辰大海的征途是时代所驱,有人则认为航天技术耗资巨大,不如把钱用于发展实业。

对星链这样一个民企的技术发展计划来说,不同的人有不同的看法。蓝天翼说:“与其说中国如何应对马斯克星链计划,不如说在中国文化土壤下,能否出现一家像 SpaceX 这样具有竞争力的企业?这才是我们应该考虑的问题。”

关于星链计划可能带来的变革和影响,蓝天翼表示:“大家担心星链计划成功后,美国在通讯技术方面远超他国,在军事上对其他国家造成威胁,这样的担心为时过早。星链计划是否能够如期完成尚未可知,就算成功了,也并不意味着就会造成军事威胁,毕竟星链计划不是为军事而生的,如何星链通讯效果好,美国军方可能会找 SpaceX 合作。”

蓝天翼还表示:“另外一个担心是,太空垃圾增多,这是有可能的,卫星越多太空垃圾可能也越多,但是不能因为太空垃圾就不去发射卫星,就像不能因为车祸的存在就禁止车辆上路,因噎废食是不对的。”

针对如何解决过多数量的卫星可能导致太空垃圾增多这一问题,蓝天翼也发表了自己的看法:“就像车辆有必须遵守的交通规则,天上的卫星只要按照一定规则运行,既要能够保证安全,又不影响其他卫星的情况下运行,多发卫星不是不可以。但现在还没有国际化的太空规则。星链计划如果完成,意味着将来 SpaceX 所在的美国在太空管制规则的制定上有更多的话语权,毕竟他们发射的卫星多、经验也多。这也并不意味着近地太空和深空将会处于美国的控制下,只能说在将来制定太空管制规则时,美国作为话语权最大的一方,可能有一定倾向性,倾向于利美国发展的太空规则。”

所以,蓝天翼的看法大致如下:“如果星链计划实施完成,SpaceX 可能为全球提供卫星通讯,本质上讲这是一件好事。马斯克星链计划的目的之一是为偏远地区提供网络通讯,不必担心星链计划对我们通信造成影响。如何定位偏远地区是个问题,美国的偏远地区跟我们对的偏远地区的理解不同,美国基建通信站大约有30万个,而中国的通讯信号站的数量是美国的几倍,我们5G 技术更为先进。”

图 | SpaceX 卫星(来源:Pixabay)

刘洋则认为:“马斯克的星链卫星发射效率较高,得益于其猎鹰火箭较强的运载能力和较高的发射性价比。美国的 SpaceX 的猎鹰系列运载火箭就是通过格栅舵控制 + 发动机多次启动深度变推力技术成功实现了一子级的回收和复用。”

美国在航天技术上远超他国,SpaceX 的星链计划卫星数目众多、覆盖全球,代表着美国民航企业的实力也不容小觑。SpaceX 星链计划的开展,客观上必然会刺激世界各国共同加速对近地资源、太空资源的开发以及对深空资源更大力的探索。这才是星链计划的真正深远影响。

中国应做的不是担心星链计划的影响,而是除了发展 “国家队” 航天技术,还应立足本土,发展民航企业。即便先进中国航天技术跟美国存在 “代差,” 中国民航的技术还追不上 SpaceX 的步伐,千里之行始于足下,航天技术发展和太空探索本就是一场长期赛跑,但只要中国能够立足当下,找准定位。

正如蓝天翼所言:“我们应正视和美国在技术上、内容上及资本上的差距,‘国家队’应发挥优势,继续保持精进;民航企业应该找准定位,与‘国家队’差异化发展,发挥优势,专注自我发展。相信航天技术的进步,最终会造福全人类。”

中国太空探索之路:学习、取势、合作

人类赖以生存的地球现在面临许多极端环境和挑战,资源也总有枯竭的一天,航空航天探索技术的发展是人类必然的选择。

图 | 宇宙星系(来源:Pixabay)

这一天对于人类来说可能还很遥远,但对于整个宇宙来说却很短暂。正如许多航空航天科学家所认为的那样:人类不可能永远生活在地球上。发展航空航天技术长期来说,就是为人类的未来考虑。今天的发展决定明天的模样。美国技术先进,我们应该学习,但是我们不能 “依葫芦画瓢”,而是应该创造性地学习 SpaceX。

学习:增加中低轨中国卫星容量,做好航天航空技术储备

谈及中国航空航天技术的发展,九州云箭刘洋说:“中国航天长期自力更生,自主创新的发展模式,民航也是在这样的土壤下成长起来的。”

蓝天翼说:“我们首先应确立发展的理念和价值。SpaceX 作为美国航空航天企业,是在美国这片文化土壤上发展起来的。而美国有美国的文化土壤,中国有中国的文化土壤。”

面对美国在航空航天行业超前的发展,中国既要脚踏实地,又要仰望星空,‘国家队’的发展循序渐进、步步向前;同时中国民航企业也要抓住时机,立足当下,努力发展。

中国正在大力引导尖端技术、基础科技、细分产业的发展,这其中包括以5G 星座互联网为初期目标的政策引导,在这一方向上,低成本高效发射产业链的发展和技术进步是必备基础。目前中国国在可重复使用运载火箭的研制工作中已取得了一些进展,2019年长征二号丙运载火箭成功进行了 "格栅舵分离体落区安全控制技术" 试验,使中国成为继美国之后第二个掌握栅格舵控制技术的国家。

但除了控制技术外,目前真正制约中国可回收运载火箭发展的瓶颈是液体火箭发动机。从眼下来看,液体火箭的回收严重依赖于发动机技术,实现垂直回收需要火箭发动机具备三次以上的启动能力和大范围连续变推力的技术。

“而放眼深空,在对其他星球探测开发的过程中,更离不开运载器多次点火、更大范围的推力调节、长期在轨、推进剂补充等先进技术的发展,如果中大型运载器的主动力能够满足这些要求,将大幅提升我国可重复使用运载火箭技术的发展和进步,从而支撑我国更高效地和平利用太空资源。” 刘洋如是说。

“国家队” 也好,航天民企也好,明确航空航天技术的发展是一条长远道路,只有突破瓶颈,才能获得长足发展。中国应尽快研发液体火箭发动机,以满足一次多量的卫星发射需求,以掌握废弃卫星的回收技术。争取多发近地卫星,以掌握更多太空探测主动权。

针对如何学习,刘洋也给出了自己的建议:“中国商业航天领域目前所有尝试发射的入轨级运载火箭均为固体火箭,而商业固体火箭的运载能力不足以支持星座卫星批量化入轨发射的需求,因此对于中国商业航天的发展而言,要想抓住各国星座卫星的这波发展机遇,应当加速低成本中型可回收液体运载火箭的研发和试验,争取早日形成有效竞争力,与体制内商业发射一起,助推中国近地资源的大力开发。”

取势:发展深空及外星殖民航天器技术,建立包围优势

当人们担心星链计划成功后用于军事,将对别国造成威胁。对此,蓝天翼说:“万物皆相围而生,地球被宇宙围,宇宙被造物围,最终造物又被芸芸众生围。马斯克星链计划所发射的卫星,皆在近地轨道,对此中国可以发展高轨卫星和深空探测器,取得 ‘势’上的优势。”

以探索距离为标准,太空探索分近地太空探索。马斯克星链计划所发射的卫星,大部分在距离地面550公里的低轨道上运行,有4000个在离地1200公里的高轨道上运行。对此,除了多发近地卫星之外。更好的做法是发展深空及外星殖民航天器技术,建立包围优势。

人类对太空的探索以地球为基点,由近到远,先是月球,以月球为中转站,再到近地行星,再到更深远的太空。目前人类探索最多的近地行星是火星。马斯克的移民计划也以火星为目标,这也是马斯克星链计划的目的之一,不仅用星链为地球提供通信网络,也可能利用星链计划为火星移民提供服务。

图 | 天问一号探测器成功实施近火制动进入火星停泊轨道(来源:中国航天局)

对此,中国可以大力发展深空探测,在 “势” 上取得优势。在高轨卫星发射和深空探测上,中国也取得了很大进步。比如后者:中国发射的火星探测器天问一号,在北京时间2月24日6时29分,成功进入火星停泊轨道。这是一个良好的开始。在深空探测上,中国民营企业也取得了一些列阶段性的成果,例如固体火箭入轨、液体火箭发动机研制成功、发动机批产能力等方面。

关于民航深空探测技术的发展,刘洋说:“深空探测火箭发动机有几项关键需求:具备长期在轨能力、更多次启动、更大的启动间隔、更深度的推力调节能力(低至10% 以下)、更好地与人员生命维持系统及太空设施结合,在这些方面都获得了初步解决方案。相信在未来我国深空探测的脚印中,会看到民营航天创业者洒下的汗水。”

合作:“国家队” 和民营航天多样化发展、多方位合作

整体来说,中国民营航天还处于初步发展阶段,距离真正实现商业化还有较远距离。

谈及原因,刘洋说:“一方面因为国内民航企业自身的产品还没有达到较强的市场竞争力(性能、价格、可靠性等),另一方面因为市场化的载荷需求也还没有真正爆发出来。”

对此,蓝天翼表示:“目前,民营航企还处于初期发展阶段,国内大部分民营航天企业都是压力重重的状态。民营航企若想成功走下去,甚至中国想出一家像 SpaceX 一样的企业,除了技术的发展,还必须考虑商业化问题。希望民营航天的发展不仅能够探测星空,还能够真正造福人类,为人们现实的生活提供便利,这方面,可能需要国家在这一方面做一些政策引导和支持。”

对于国家队和民营航天如何合作,刘洋也给出了自己的意见,“ 鼓励发展深耕细分关键领域的民营航天企业,将技术与创新做扎实,并加强引导国家队与民营航天企业的全面合作,在关键领域实现快速追赶和弯道超车的有效方式。而民航企业的创新成果将提升中国航天在世界的整体竞争力。”

说到底,太空探索和星际移民是需要全人类共同面临的问题,也许有一天,地球人类会像科幻小说中所描述的那样,在地球上建立起核电站和地下城,人类带着地球去流浪;或者人类移民到火星、深太空某星球以谋求人类文明继续发展。

航天航空的发展停留在国家的层面,并且将长期停留在国家层面。中美存在文化差异,但并不妨碍两国发展各自航天技术为人类做贡献。正如梁漱溟对艾恺说:“宇宙是个变化流行,一点也不能停住,我们置身其中,要了解要探寻。” 面对星链计划,中国应当敬重也应当发奋,秉持为人类造福,秉持对宇宙的敬畏,扎实做好航空航天技术,走好探索宇宙的每一步,才能获得长足发展。

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