民族主義上太空:美中兩國仍是最大的「月球玩家」

民族主義上太空:美中兩國仍是最大的「月球玩家」
Photo Credit:Reuters/達志影像
我們想讓你知道的是

中國登月在美蘇都沒有軟著陸過的月球背面,有兩種影響,第一,當然是在月球競賽中先行一步,為建立基地做準備,第二,由於美蘇都沒有到過月球背面,中國先到達,也會為潛在的「領土主張」帶來便利。

1月3日,中國探測器嫦娥四號在進入月球軌道4天之後,終於登陸月球背面。這是人類歷史上第一次在月球背面軟著陸,也是中國第一次做到美國(和蘇聯)不曾做過的事。對美國國安界來說,這頗有第二次史普尼克危機(Sputnik crisis)的感覺。

史普尼克危機是指1957年,蘇聯在美國之前搶先成功發射第一顆人造衛星史普尼克號,讓此前一直以為自己處於領先地位的美國大為震驚。美國在戰後第一次有危機感,從此美蘇進行了史無前例的傾舉國之力地投入的太空科技競賽。在50-70年代大約20年内,雙方都產生很多回頭看來有點不可思議的驚人成就。

美蘇為何沒有到月球背面?

可是,美蘇偏偏遺留了月球背面。月球背面這麽神秘,為何美蘇的科學家都沒有派出飛行器登陸呢?

由於地球和月亮之間距離較近,經過潮汐力的長期作用,月球自轉的周期和繞地公轉一致,形成同步自轉(synchronizedrotation)或「潮汐鎖定」(tidallocking)。這樣,在地球上看月球,永遠只能看到月球的一面,即正面或近端(nearside),背面或遠端(farside)是看不到的。而如果在月球上觀察地球,則地球彷彿固定在太空中自轉。

這是幾何學上的限制。要觀察到月亮背面,除非派出飛行器繞到月亮背後。1959年,蘇聯月球三號探測器(Luna3)第一次跑到月球背後拍到照片。這才是人類第一次知道月球背面的秘密。此後蘇聯探測器多次拍到月球背面照片。美國則在1962年首次在月球背面硬著陸。美國阿波羅計劃中,宇航員也多次在高空繞到月球背面拍照。

當年美蘇太空競爭,雙方都取得不小成就。美國率先(及唯一)成功把人類送上月球,邁出「人類的一大步」不在話下;蘇聯則在飛越月球(1959,Luna 1)、航空器硬著陸(1959, Luna 2)、航空器軟著陸(1966,Luna 10)、環繞月球飛行(1966, Luna 10)等都拔得頭籌。可是,雖然在60-70年代兩國進行過總共65次航天器登月,包括6次載人登月,但所有登月地點都在正面。那麽為何沒有在背面的登陸呢?

原因可以推測有幾個。

第一,由於人類觀察月球正面已經數千年歷史,對正面的瞭解遠遠多於背面。航空器在正面登陸自然更容易。

第二,在背面登陸,由於被月球阻擋的幾何限制,無法與地球直接通信,除非有中繼衛星「轉接信號」,否則無人航空器轉到背面之後就和地球失去聯繫,既不能傳回資料,也無法控制,難以軟著陸;載人登陸的話則風險比正面登陸大很多。

第三,當時美蘇為登月競賽傾盡全力,美國對NASA的支出在高峰期已接近GDP的4%。這種程度的對民生意義不太緊密的科技項目的全力投入,恐怕以後都再難一現。這種競賽當然優先考慮最能出成績,最能宣揚「國威」的項目。於是,背面登陸並沒有被重點考慮。

第四,在美國成功把人送上月球之後,嚴重打擊蘇聯的宇航員登月計劃(N1/L3計劃),勝負已分。美國1972年之後就再沒有登月。蘇聯雖然繼續嘗試,但最終也沒有實現,於是在1976年後也停止登月工程。當從月球取得的樣本已經足夠多,即便在研究上,也缺乏進一步登月的必要性。雙方轉移目標,把競爭放在行星探測、航天飛機、太空站等項目。

最後一批登月宇航員之一,也是第一個登上月球的地質學家舒密特(Harrison Schmitt)曾經努力遊說NASA登陸月球背面,也提出過把一顆航空器放在拉格朗日「L2」點作為信號中繼之用。但是NASA最後以風險和資金的原因拒絕了這個建議。可見一斑。

第五,1967年美蘇英三方簽訂《外太空條約》(Outer Space Treaty),規定「各國不得通過主權要求,使用或佔領等方法,以及其他任何措施,把外層空間(包括月球和其他天體)據為己有。」又規定:「禁止在天體建立軍事基地、設施和工事:禁止在天體試驗任何類型的武器以及進行軍事演習。」條約邀請其他國家加入(中國後也加入了)。這樣月球已經缺乏軍事戰略利益。

第六,月球也缺乏經濟利益,移民月球也只是科幻小說的題材。

因此,當時的登月競賽很大程度上是宣揚國威和社會制度優越性所驅動的。當勝負已分,自然就沒有繼續下去的必要了。

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Photo Credit: Reuters/達志影像
中國登月計劃的崛起

美蘇競爭當年,其他國家遠遠落在後面。第三國(日本)航空器在月球硬著陸已經是1990年的事了。

在美蘇之外的國家,中國是策劃月球探索計劃最積極的一個。2003年,中國啓動「嫦娥工程」,計劃在20年内完成「三大步」,即探月、登月、駐月。其中探月部分又分為「三小步」,即繞(繞月飛行)、落(登陸月球)、回(返回地球)。2007年,嫦娥一號繞月成功,2009年硬著陸成功(第五個硬著陸國家)。2013年,嫦娥三號帶上月球車玉兔號,在月球正面登月成功。去(2018)年5月,鵲橋號中繼通訊衛星到了拉格朗日「L2」點,為背面著陸做準備。這次,嫦娥四號帶上玉兔二號,在月球背面登月成功。這都是小三步的「落」的階段。此外,嫦娥五號在2014年繞月後返回地球,可以算是「回」的初期嘗試,儘管真正的「回」應該是著陸月球之後再回來。中國本來打算在2017年用嫦娥五號測試「回」,由於長征五號發射失敗,計劃推遲到今(2019)年12月。

在中國啓動嫦娥工程前後,其他國家也啓動登月計劃,但其進展都遠不如中國。

日本宇航局(JAXA)在2007年發射月亮女神號(SELENE),繞月一年半後硬著陸。這和中國嫦娥一號基本同時。但月亮女神二號還遲遲未發。

印度國家研究組織(ISRO)在2008年發射月船一號(Chandrayaan-1)繞月,繞月312天之後失去聯絡(但完成大部分計劃的實驗)。從月船一號發射的月球撞擊器在2008年11月撞擊月球,印度成為第四個在月球硬著陸的國家,這次撞擊也發現月球有水冰。但此後,印度的登月計劃沒有大進展。準備在月球軟著陸的月船二號本來計劃在2018年發射,數次拖延後定在本年2月發射,能否成功尚未知。

最值得一提的是美國「重返月球」的計劃。小布希(George W. Bush)在2005年提出星座計劃(Constellation Program),準備在2020年之前帶人「重返月球」,在月球上建立根據地,作為人類遠征火星的中繼點。美國選擇的目標區域在月球極區,2009年月球觀測和傳感衛星撞擊月球成功,證實水的存在。

可能有人以為,美國在幾十年前已經登上月球,重返月球並不是一個問題。但事實證明,當一個龐大的計劃中斷了這麽多年,要重拾並非想象中那麽容易,而且美國並非要重複以往的技術。美國提出設計新的獵戶座太空船(Orion),比以前更大、更安全、更先進,最重要的是可以重複使用;新的月面著陸器牽牛星號(Altair),以及新的運載火箭戰神一號和戰神五號(Ares I & V)。整套系統用以取代(當時)將要退役航天飛機系統。

但設計的難度超出預期,最關鍵是2008年,美國發生金融危機,奧巴馬(Barack Obama)又上臺。奧巴馬以工程「超支、進度落後、缺乏創新」為名而取消計劃,三大塊中只有獵戶座計劃保留下來。2014年獵戶座首次試驗成功。但航天飛機退役後,美國到現在依然依賴俄羅斯的發射系統把宇航員送上太空。

在捨棄登月計劃的同時,奧巴馬又提出了更加遠大的計劃,把人類送上火星(以及研究小行星)。以科學進步的觀點,火星為目標當然比重返月球更有吸引力,畢竟登月在幾十年前已經做過了。奧巴馬的計劃看似順理成章,當時也博得一定掌聲(當然也有很多人反對)。

然而,奧巴馬把太空科技競賽依然看作科技、制度和形象的比拼,而忽視了新時代,太空競賽的意義已經完全不同。它已經成為商業、工業、軍事戰略的比拼,是實實在在的國家利益。從這個意義上說,不先重返月球,而追求漫長的火星登陸,完全錯判了形勢。

正是在這10年,美國沒有一次月球著陸,反而被中國後來居上佔了先。當然,以美國的科技實力,在月球背面登陸沒有根本性的科技障礙,但這不意味這件事是輕而易舉的,也要至少需要幾年時間準備。因此,中國確實有理由高興。

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Photo Credit:AP/達志影像
民族主義時期的新月球競賽

經過幾十年的科技進步,月球不再是一個毫無價值的荒蕪之地。在21世紀,在月球上建立永久性的人類基地(即殖民月球)的條件已經具備。機器人技術的發展更讓月球殖民地花費降低(不需這麽多人力)。在月球建立基地可以作為科研用途(觀察站或前往火星的中轉站)、商業用途(開發礦產)、甚至軍事用途。

月球有豐富的能源和礦產。月球背面有大量氦-3同位素。這種同位素即不會輻射,理論上又可以作為核聚合反應的能源。中國嫦娥計劃的一期首席科學家歐陽自遠,多次提及中國登月的目標之一就是在月球上挖氦-3礦。中國在月球背面登陸的原因之一也在於考察氦-3的分佈。由於月球沒有空氣,陽光不經散射和吸收就到達表面,太陽能資源比地球上豐富得多。月球也上有豐富的稀有金屬,比如鈦、稀土等。此外,同樣由於沒有空氣,月球上也有很多隕石,隕石中含有很多貴金屬(比如鉑)。

月球的軍事價值大概有兩種。一個是主動的。其實在冷戰時期,美國就有考慮在月球背面進行核試驗,最後權衡利弊下才放棄。美蘇都有在月球上建立導彈基地的構想,只是技術問題而作罷。2013年,嫦娥三號登月後,中國科工委相關專家就透露:「探月的最終目的是在月球上建立永久性基地,未來可以在月球上建武器試驗場、軍用火箭燃料庫和導彈發射基地,打擊地球上敵對的軍事目標。」一種是被動的,原先在月球建立基地被設想用於偵察和警戒作用,但這種功用已經被地球軌道衛星所取代。可是與軌道衛星相比,月球上的基地較難受到襲擊和干擾,於是仍有備用的價值。

世界上主要大國都對月球摩拳擦掌。印度、日本、歐洲和俄羅斯都有在這幾年派出無人登月器的登月計劃,也有在20-30年代左右送人到月球的計劃。

當然,以科技能力、金錢、時機、戰略意志等因素綜合而論,最大的月球玩家還是美國和中國。

特朗普(Donald Trump)上任後第一份預算案已經廢除奧巴馬時期的「小行星構想」,把奧巴馬用於地球環保研究的錢都撥歸太空研究。副總統彭斯(Mike Pence)也是主張重返月球、組建太空軍、以及把「美國優先」原則應用在太空的積極分子。

2017年6月,彭斯在NASA發表講話,讚揚了特朗普把「民族主義帶上太空」之舉。在彭斯等人的推動下,2017年12月,特朗普簽署《白宮空間政策第一號》,重新把「重返月球」作為NASA的重點(但也不放棄火星計劃)。在2018年3月,特朗普又宣佈要組建太空軍,時任國防部長馬提斯(James Mattis)並不積極,可是現任代理國防部長夏納翰(Pat Shanahan)就是組建太空軍的負責人。在太空軍計劃中,月球是重要的一環。夏納翰的上任,可望進一步推進美國的月球計劃。

2018年9月,NASA發表報告,計劃在2019年發射小型商用登陸器,2022年發射中型的登陸機械人,2023年進行宇航員繞月飛行,2026年在月球與地球之間,建成一個名為「Gateway」的繞月球運行的太空站,可以和「獵戶座太空船」對接,以方便進一步來往月球;最遲在2020年後半期,派宇航員重返月球。

美國發展月球計劃的特點是官方與商業公司合作。2018年11月29日,NASA宣佈了9間合作夥伴,NASA主席在推特上說,重返月球的時間會比想象中更快。美國的民間企業也大力發展商用月球飛行。SpaceX在2018年9月已經讓一名日本億萬富翁預定了繞月飛行的機票,計劃最早在2023年成行,SpaceX執行長馬斯克(Elon Musk)揚言在2025年要建立月球基地。貝索斯(Jeff Bezos)成立的藍色起源(Blue Origin)則在規劃月球殖民計劃。這些行動可能比官方的計劃還要快。

很可能在10-15年内,人類在月球建立永久基地就會成真。中美爭霸擴大到月球並非虛言。

嫦娥四號登月之後,美國媒體都做大幅報導,總體而言主流媒體大都讚揚中國的成就。這令幾乎同時發生的美國NASA公開新視野號(New Horizons)成功捕捉到了地球40億英里外冰冷世界「終極遠境」(Ultima Thule)照片相形見絀。儘管從科學成就而言,新視野號的發現比月球背面登陸大得多。

但在國安戰略網站,中國即將殖民月球的評論也不絕於耳。在國安界看來,中國登月在美蘇都沒有軟著陸過的月球背面,有兩種影響,第一,當然是在月球競賽中先行一步,為建立基地做準備,第二,由於美蘇都沒有到過月球背面,中國先到達,也會為潛在的「領土主張」帶來便利。兩者結合,中國在月球權力的分配上會大大提升話語權。

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Photo Credit: NASA, Public Domain
總結

如果單從科技而言,嫦娥四號對中國而言是一個里程碑,但放在太空探索歷史,只是一個有價值的成就。中國登陸意義更多地體現在戰略上,因為月球的商業利用已經見到曙光,外太空戰爭更漸成現實。這是與上世紀50-70年代,美蘇爭霸太空時期非常不同之處。

責任編輯:羅元祺
核稿編輯:翁世航

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