李會超：登月，光靠砸錢就能搞定嗎？

【SpaceX的“重型獵鷹”日前首飛成功，且不論“重型獵鷹”的處女航離美國復興登月的榮光還有多遠，至少引起了許多中國網友的關注和羨慕，不少人焦急於中國航天預算的不足，認為配不上中國經濟達到的高度。這種説法也許有道理，但未必全面，登月這件事，光靠砸錢就能搞定嗎？】

網上最近又有流傳施一公教授在一篇演講中表達的他對中國科技實力的看法：我們上天攬月、下海捉鱉，高鐵網通達全國的成就，實際是經濟實力決定的，不是科技實力決定的。當他向一位瑞典知名教授説到“我們國家登月已經實現了，你們在哪？”，瑞典教授的回答是：“施教授，如果我們有你們中國的經濟體量，我們能把五百個人送到月球上並安全回來。”

近些年來，施一公教授在推動中國科學界的變革方面做了很多有益的工作。然而，在月球探測的問題上，他和這位瑞典教授對幾個基本事實的認識可能存在着誤區：中國的探月工程目前正處在無人探測器繞、落、回的第二步，即無人探測器在月球着陸。雖然對載人登月的預先研究已經開始，但何時將中國宇航員送上月球仍沒有確定的時間表。綜合國力、經濟體量和科技實力都處於全球頂尖位置的美國，在上世紀堪稱奇蹟的阿波羅登月計劃中，總共也只將12名宇航員送上了月球並安全返回。對於這個擁有371位諾貝爾獎的國家來説，阿波羅登月計劃被視為國家科技實力的象徵之一，甚至有人認為阿波羅計劃定義了屬於美國的二十世紀。進入二十一世紀後，布什政府曾雄心勃勃的提出重返月球的計劃，但幾經起落後至今尚未實現。

對於登月來説，沒錢是萬萬不能的。在阿波羅計劃中，NASA截至1973年總共投入了254億美元。按照購買力折算成2016年的幣值，則高達2060億美元。當時，NASA的預算一度佔到了聯邦總財政預算的4.5%左右，而阿波羅計劃幾乎花掉了NASA從國會要來的所有經費。而在美國2017財年預算中，NASA的支出佔聯邦總預算的比例已經下降到0.47%。充足的經費消除了科技人員的後顧之憂，使它們只需將精力投入在解決技術問題上。

然而對於登月這種規模浩大的系統工程，錢卻不是萬能的。

上世紀大部分時間中，人類的航天技術實際是在美國和蘇聯你追我趕的競爭中向前發展的。在阿波羅計劃開展的同時，蘇聯試圖將宇航員送上月球。然而，蘇聯的登月計劃卻遭受了失敗。在美國和蘇聯的對比中，我們也許可以發現一些登月成功必需的要素。

首先，是國家意志的迅速統一和有效執行。在蘇聯將人類第一位宇航員加加林送上太空後，以總統肯尼迪為首的美國決策層意識到自己在航天技術上已經被蘇聯領先太多，如果不盡快追趕將錯失重要的戰略機遇。他在國情諮文裏指出：“我們必須在空間領域發揮領導作用。作為一個新興的偉大事業，我們的許多成就將影響到我們在地球上的未來。”實際上，在1957年蘇聯先於美國成功發射人造衞星後，美國國內一直處於是否將大量資源投入到航天技術發展上的爭論中。而再一次的落敗讓美國人像珍珠港遭襲後那樣迅速的結束了爭論，開始行動。

從加加林進入太空那天算起，3天后，肯尼迪在白宮着急有關部門負責人開會，商討對策。20天后，副總統約翰遜在一次內部會議上協調民主、共和兩黨在登月問題上達成一致。23天后，NASA和其他有關部門拿出了阿波羅計劃的初步設想。42天后，肯尼迪在國情諮文中提出了阿波羅計劃，並將送宇航員登上月球作為計劃唯一和最終的目標，所有的前續工作都圍繞這一目標開展。反觀蘇聯，由於領導人對登月這種暫時沒有軍事價值的太空活動的態度搖擺不定，在美國開展阿波羅計劃三年後才確定要進行載人登月飛行。

蘇聯航天界的兩位領軍人物——科羅廖夫和格魯什科在登月的技術方案上存在的巨大的分歧，即便在最高領導人的調停下也無法合作。格魯什科領導下的航天設計局有着對登月成功至關重要的大型火箭設計經驗，卻始終未參與到登月工程中來。而在美國，對於登月的具體實施方案，航天技術的祖師爺級人物馮·布勞恩提出了直接登月方案。而在之後的論證中，大部分研究人員和研究機構都傾向於支持一位資淺工程師提出的月球軌道對接方案，認為這種方案比馮·布勞恩的方案更加有效。雖然直接登月方案的否定將給馮·布勞恩個人和他執掌的馬歇爾飛行中心造成損失，但他最終還是支持了月球軌道對接方案，並領導馬歇爾中心全力投入到阿波羅計劃中來，與蘇聯同行間的相互掣肘形成了鮮明對比。

其次，完成載人登月也需要完整而雄厚的技術基礎。完成登月任務，需要材料、冶金、機械、化工、電子信息、精密遙感測控等諸多技術學科的協作。如果只精於某一個學科而在其他領域落後太多，很難取得登月的成功。以蘇聯為例，最終扼殺蘇聯登月計劃的，是其N1火箭四次試射的全部失敗。對於這種大推力火箭，美國的土星-5號火箭採用的是研發大推力發動機，以少量發動機產生較大推力的實現途徑。在第一級僅適用了5台F-1液氧-煤油發動機，就實現了高達120噸的LEO軌道運載能力，至今尚未有超越者。而蘇聯的N1火箭則在第一級並聯了多達30台推力較小的NK-15發動機。如此眾多發動機一起工作，火箭被設計的異常複雜，可靠性嚴重降低。一台發動機出現的故障會迅速引發連鎖反應，使得整個火箭系統崩潰。

實際上，具備大型火箭設計經驗的格魯什科一開始就意識到了這個問題，並希望使用當時蘇聯已有的大推力偏二甲肼-四氧化二氮發動機。但科羅廖夫拒絕使用這些有毒的燃料，而蘇聯又沒有足夠的技術力量在短期內研發大推力液氧-煤油發動機。蘇聯的信息產業無法為發動機的仿真設計提供足夠的計算資源，石化工業無法為火箭提煉出高品質的煤油。在技術短板的制約下，不得不霸王硬上弓式的採取了不合理的方案。可以説，正是美國已有的科技實力，才使登月成為可能。

此外，美國在全球的影響力和軍事存在也為阿波羅計劃的開展提供了保障。阿波羅飛船選擇了遠離美國本土的太平洋中部作為着陸場，採取海上着陸的方式返回。這樣做是為了避開大西洋可能出現的惡劣天氣和較大的風浪對飛船返回的影響。打撈飛船的任務是由美國海軍的海空力量完成的。如果美國沒有一支藍水海軍，阿波羅飛船的回收可能還會遇到障礙。在阿波羅飛船的飛行過程中，美國的“深空網絡”測控網持續不斷為飛船的通信和測控提供服務，這個網絡由澳大利亞、西班牙和美國本土的三個站點組成。如果沒有美國在全球的影響力，這類站點的連續穩定運行就難免受到政治因素干擾。

在美國，那些和航天技術沒有直接關聯的學科與研究領域，也間接的從阿波羅計劃中獲益。短時間內不能產生明顯經濟效益的基礎研究，如生物、物理、天文、地球科學等，經費基本都要依賴政府投入。由於阿波羅計劃讓決策者看到了科技發展帶來的巨大政治收益和在國家安全中的中的地位，美國聯邦政府對基礎研究的投入在阿波羅計劃開展的同時增加了6倍多。阿波羅飛船飛控計算機對電路小型化的要求，集成電路技術在阿波羅計劃大量訂貨的刺激下開始了蓬勃的發展。據統計，在1963年，阿波羅計劃的訂貨佔到了全美集成電路出貨量的60%，為後來美國在計算機產業的領先打下了基礎。

總結一下，除了錢外，登月需要國家意志的迅速統一和有效執行，需要國傢俱備雄厚的技術基礎和儲備，需要國家的全球影響力，而這些就是一個國家硬實力和軟實力的集中體現。那位瑞典教授也許還會假設，如果瑞典擁有中國在以上方面的實力，可以送更多人上月球云云。但這個世界不相信如果，只相信現實。歐洲的航天活動是在多國共同參與的歐洲空間局（ESA）組織下進行的，瑞典也是ESA成員國之一。ESA成員國GDP之和已經和中國可比，又大都是老牌工業強國，但至今太空中也沒有ESA的載人飛船出現。歐洲宇航員要想上天，只能搭乘俄羅斯或美國（航天飛機未退役時）的載具。

在當今世界，“先到達、先佔有；先開發、先利用；先登月、先得益”仍為不爭的事實。今日的太空正如15-16世紀大航海、大發現時代的海洋，而月球是最容易開發利用的處女地。中國人越早登上月球，就能在百年的時間尺度上為我們的後代爭取越多的發展空間。當我們面對廣袤無垠的海洋固步自封，錯失大航海時代後，得到的是近代被侵略和掠奪的屈辱。面對另一個戰略機遇期，我們不能讓這樣的悲劇重演。

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