李會超：中國始終敞開國際合作的大門 但絕不會當冤大頭
【文/觀察者專欄作者 李會超】
在嫦娥四號實現人類首次在月球背面的軟着陸、開始對這一片神秘的位置世界進行科學探測的同時，中美間在航天領域的恩恩怨怨又再次成為輿論熱議的話題。科學沒有國界，通過國際交流產生新的科學成果，共同推進人類對自然界的認識，是國際科學界應有的學術生態。然而，由於空間科學的特殊性，在政治和利益因素的作用下，這一學科領域的國際合作與交流有時並沒有那麼順暢。
科學需要交流，工程需要保密
在大眾的印象中，像筆者這樣多讀了幾年書、在研究所或大學裏工作的人，就是“科技人員”了；如果某位科技人員研究的內容恰好和地球外面的事情有關，那多半能和火箭、飛船、衞星發生一些聯繫。但實際上，在類似於嫦娥四號這種以科學探測為目的的航天計劃中，參與的科技人員大概可以按照他們從事的具體工作和所在單位的不同，劃分成工程師和科學家兩類。而工程師和科學家們所負責的工作雖然緊密聯繫，但卻是不同的。
如果把航天探測比作出一趟遠門觀察風景，那麼工程師的任務就是設計並製造一輛性能足以滿足旅途需求的汽車，給汽車制定合理的行駛路線，保證汽車安全平穩的行駛到目的地。如果需要用相機記錄風景，工程師們還要為這趟旅行量身打造能夠拍攝不同種類照片的照相機。而科學家們任務則是根據相機傳回的照片，看看這片風景中是否有以前沒有見過的景緻，並解釋他們出現的原因，從中產生新的發現。
在科學探測航天任務中，前文所説的“車”就是火箭、探測器平台，“相機”就是進行各種科學探測的有效載荷，而航天器發射前的軌道設計和飛行過程中的測控，則發揮了計劃路線和導航的作用。同時，科學探測的有效載荷能帶給科學家們的，遠非一張照片那麼簡單直觀的信息，而是利用不同波段信號和不同探測手段所獲取的綜合信息。以嫦娥四號及月兔二號為例，它們搭載的科學載荷有地形地貌相機、射電頻譜儀、中子及輻射劑量探測儀、測月雷達、紅外成像儀等一批科學探測載荷，既能獲得關於月球的地形地貌和空間環境的探測數據，又能以月球為基地遙望更遙遠太空中的天體。
對於科學家們來説，通過國際合作促成新的科學發現已經是學界開展研究的慣例，科學家們既可以在如IAU、COSPAR等國際學術組織的框架下開展合作，也可以自行組織一些國際工作組共同聚焦研究一個問題。同時，探測器所獲取的科學數據也一般可以通過互聯網或其他途徑自由分發，只要在發表時註明數據來源，大都可以隨意使用。
雖然科學數據可以自由使用，產生這些數據的科學有效載荷的探測原理與大致設計方案也可以通過論文向同行介紹，但具體到工程師們所負責的科學載荷的設計製造細節，一般都是保密信息的範疇。筆者讀博的研究所數年前從美國引進回國一位研究太陽風的老師。他在美國工作時，所在的課題組承擔了STEREO衞星的PLASTIC儀器的定標工作。這台儀器所觀測到的太陽風的成分和物理參數信息，目前已經可以通過NASA的CADWeb數據庫或其他互聯網途徑隨時隨地下載到。然而，因為這位老師不是美國公民、沒有安全許可，每當學術會議討論到需要保密的硬件方面的問題時，他就不得不按照要求離開會場。無獨有偶，研究所的另一位老師也回憶到，他在美工作期間，作為科學家到訪NASA的噴氣動力實驗室時，必須佩戴寫有"escort"（陪同）字樣的標牌。這意味着他在實驗室裏活動時不能單獨行動，必須有實驗室工作人員陪同。與科學相關、沒有那麼敏感的科學載荷尚且如此，衞星平台、火箭等航天產品的具體技術信息則更是需要嚴格保密的內容。
一個懂得高中物理知識的中學生就可以大致敍述出火箭上天、衞星入軌的科學原理，一個相關專業的本科生可能就能夠比較細緻的給出理論方案，但這些東西變成真正能夠上天的火箭、衞星，需要投入進行大量試驗，不斷積累經驗、優化設計。在極度複雜、充滿不確定性的航天領域，很多之前無法預想到的問題甚至要通過一次失敗的任務才能暴露出來。因此，任何成熟技術的背後必定是巨量的人力、物力、財力的投入。而一旦這些技術被泄露出去，對方不需要這些投入就可以與領先者在一定程度上達到同一水準。同時，由於航天活動與國家安全千絲萬縷的聯繫，敏感信息的泄露還有可能使敵方能夠有針對性的設計打擊破壞己方系統的方案。因此，各個國家才會將與航天工程有關的信息列入敏感保密信息的行列。而對於科學知識來説，即便以現實而非理想主義的視角去看，與科學有關的數據、發現和信息很難在短時間內影響到技術利益甚至國家安全。
然而，某些國家的政客們似乎難以分辨清楚科學與技術的區別，和廣大吃瓜羣眾一樣把“搞天”的工程師與科學家們摻和到一起，迫害妄想式的懷疑來進行科學交流的別國科學家個個都是潛在的間諜，給本來無需保密的科學交流設置障礙。
落點數據不等於軌道數據，測準軌道絕非易事
據香港《文匯報》報道，在嫦娥四號任務前，美方向中方索要軌道數據被拒絕。而吳偉仁院士近期在接受採訪時表示，經過磋商後，向美方提供了嫦娥四號的落月時間地點，美方同時向中方提供了環繞月球飛行的美國月球勘測軌道器(LRO)的軌道數據。然而，據美方最近公佈的信息，“由於一些原因”，“月球勘測軌道器”上搭載的設備未能調整好軌道、以最優位置在嫦娥四號着陸過程中進行成像，來對揚起的月球表面的塵土進行觀測，但會在月底對嫦娥四號的着陸地點進行成像。這幾條報道的內容看起來似乎存在衝突，令人困惑。筆者不是新聞工作者，無法自行求證《文匯報》的報道是否屬實。但筆者希望能在下面的篇幅中對一些關鍵的知識點進行解讀，方便各位讀者自辨。
首先，落點信息和軌道信息的信息量是不同的。如果仍以開車出遊類比，落點信息就是計劃在什麼時間到達什麼地方，而軌道數據則是車輛行走的具體路線。如同能否在複雜的路網中找到一條既不繞遠又能躲開擁堵的快捷路線，和對地圖導航APP性能的考驗一樣，能否在諸多約束條件的限制下，求解動力學方程，迭代獲得軌道設計的最優解，也是航天任務中的一項重點和難點。這通常需要航天科技人員具備相當的軌道設計優化技巧與經驗，投入辛勤的腦力勞動，也需要強大的計算機計算能力支撐。同時，作為人類歷史上第一艘在月球背面着陸的航天器，嫦娥四號的飛行也將為軌道設計的有效性提供驗證。如果某一機構拿到這個中國付出了資源、承擔了風險而獲得並驗證的軌道數據後，相信以此為起點設計屬於他們的登陸月背任務，將會更容易。
（對於本條微博的第1項內容，筆者不予置評；對2項內容，則不敢苟同。）
在微博上，一位博主指出（見上圖），嫦娥四號上天之後很快被愛好者們以目視或無線電方式捕獲，嫦娥四號的軌道並非什麼秘密。這犯了常識性錯誤。要精準測量這種深空飛行器的軌跡是一件相當複雜的事情。大家在觀看發射直播時，有時會聽到“USB雷達跟蹤正常”這樣的報告，這裏的USB是“統一S波段” （Unified S-Band）的意思，即一種能夠將不同功能的信號調製到同一個載波上的技術。在嫦娥工程實施前，我國已經建立了支撐近地軌道載人航天飛行的USB測控網，但這個測控網的測控距離最遠不超過8萬千米，無法支撐嫦娥探月40萬千米的遠距離測控需要。同時，USB技術本身的侷限性，使得其在40萬公里的距離上的測軌誤差將達到100千米。
（佳木斯測控站外景，與小説《三體》中對紅岸基地的描寫頗有幾分相似。這個測控站承擔了嫦娥四號着陸階段的主要測控任務。）
在嫦娥飛船奔月的過程中，地面控制人員需要精確獲取其位置信息，對比其實際飛行軌跡與設計軌道之前的偏差。如果偏差超過一定範圍，就要使用嫦娥飛船自身的發動機對軌道進行修正。而單獨使用USB的測軌誤差水平難以滿足對嫦娥精準定位的要求，因此科研人員設計了使用多個既有的天文射電望遠鏡進行VLBI聯測，綜合VLBI測量和USB測量的信息共同精確確定嫦娥飛船的位置。在嫦娥一號任務中，投入使用的是北京、上海、昆明、烏魯木齊的四個大型射電天線。而在嫦娥三號任務實施時，在我國國土東西兩端新建的佳木斯和喀什深空站也投入了使用，使這個聯合干涉測量網的功能更加強大。其他航天大國為了支撐深空任務，也建起了類似的大型測控網。在費盡如此的周折後，科研人員們才能得到真正精確的測量結果。而愛好者們使用技術水準有限的設備和方法測量出的嫦娥四號軌跡，恐怕也只具有“玩玩”的價值了。
航天器在太空中的飛行軌跡被限制在其軌道上，如果需要在指定的時間經過指定的地點，一般需要提前相當長的時間定好計劃，設計節省燃料的變軌方式。如果在短時間內進行幅度較大的軌道機動，可能會消耗無法補充的燃料，縮短探測器的壽命。顯然，如果能在嫦娥四號落月的瞬間飛臨其上空觀測，將會獲得更有科學價值的數據。然而，美方卻未能實現這一觀測。其背後的原因，既有可能是美方內部對是否進行變軌沒有達成一致，也有可能是拿到落點數據時已經來不及進行燃料消耗可以接受的變軌了。
（佳木斯站的航天工作者。牆上的標語“衞星聽我話，我聽黨的話”雖然可能引起一些人不爽和犯酸，但沒有一個統一而堅定的領導，像航天工程這種大型系統工程是難以取得成功的。）
中國始終敞開國際合作的大門，但絕不會當冤大頭
即便在敏感的航天工程領域，中國也與其他國家展開了豐富的國際合作，嫦娥四號上的三台科學儀器就是中方單位與德國、瑞典、荷蘭三國的相關研究機構合作研發的。但筆者認為，這種合作有着兩個前提。一個是彼此信任理解，既能坦誠的溝通工作，又能照顧彼此的顧慮。按照公開文獻的報道，這三台國際合作儀器的研發原則是“對自主技術擁有知識產權。合作雙方根據工作需要對存在接口的部分以接口文件的形式予以明確”。我們大致可以推斷，在這個過程中兩方均不會把對方的技術直接佔為己有。另一個原則，則是互惠互利，雙方都能從中有所得。對於國外單位來説，能夠和嫦娥四號一起實現人類歷史上的第一次月背登錄，是千載難逢的良機。而對於科學探測任務起步相對較晚、底子相對較薄的我國來説，也能通過合作提高我們的儀器研發水平，從外方那裏獲得寶貴的經驗。
事實上，在嫦娥四號任務實施之初，中國航天局就向其他國家航天局發出了搭載徵集函，邀請各個國家提出載荷搭載的建議。同時，嫦娥工程使用的深空探測網目前也通過國際合作，使用了歐洲航天局(ESA)所屬的一些深空測控站以提高覆蓋率和精度。這套測控網在設計時就考慮了要與NASA、ESA的深空探測網相互兼容，信息接口的設計符合國際上最新的空間信息傳輸協議CCSDS的標準，具備進行國際聯網的能力。國家航天局也已經明確表態，”鵲橋“號中繼衞星將會延長工作時間，為其他國家登陸月球背面提供幫助。
正如國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳豔所説，“無論探月也好、深空也好，都是為探索宇宙奧秘，都是世界各國的共同責任，尤其航天大國、航天強國更應該突出合作，為人類探索宇宙做更多的貢獻。”中國始終敞開國際合作的大門，但前提是真誠互信、互惠互利。中國人不會當冤大頭，不會在某些國家針對與中國航天合作制定了限制法案，又通過不給正常交流的科學家批准簽證等“潛規則”方式給兩國間的科學交流設置障礙的情況下，依然”熱情“的向他們靠攏。
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