太空60年回顾与展望:太空强则国运兴

2017年10月06日10:58  来源:人民网-军事频道
 

今年10月4日,人类从事太空活动值得纪念的一个特殊日子。60年前的这一天,苏联成功发射了第一颗人造地球卫星Sputnik,由此开启了人类太空时代的帷幕。60年斗转星移、沧海桑田,太空从曾经充满神话与传奇的“洪荒之地”耀变为今日闪耀奇迹与辉煌的“未来之窗”, 不仅彰显了人类征服与改造自然的伟大力量,也为人类文明进步创造了无穷无尽的可能。

60年历史回顾

60年在人类历史长河中仅仅是短暂瞬间,但人类太空活动却实现了从进入到利用、从无人到载人、从近地到深空的飞跃,深刻改变了人类文明进程,极大地推动了社会进步、经济发展、科技创新与军事变革。依据不同时期世界太空领域发展重点与特征不同,我们大致可将60年太空发展历史划分为太空竞赛、太空信息和太空对抗三个时代。

太空竞赛时代。从1957年到1991年苏联解体,整个冷战期间美、苏两个超级大国展开了激烈太空竞赛,你争我夺、此起彼伏,极大地推动了以军事为核心的太空科技发展。第一颗卫星、第一次载人航天飞行、第一次登月、第一个空间站……,人类太空活动的诸多第一都是在此期间实现的。这期间,太空军事活动以不受限制的战略预警与情报获取为中心,主要服务于核威慑战略,并以1967年《外空条约》签订为标志,确立了太空全球公域的国际地位。1982年,美提出“高边疆战略”,第一次将太空安全与发展提升到国家战略层面,形成集政治、军事、技术、经济为一体的总体战略。1983年,美里根政府推出“星球大战”计划,提出建立多层导弹拦截系统,全面发展太空武器,极大拉动了美国防科技发展,为此后其军事称霸奠定了重要基础。

太空信息时代。1991年爆发的海湾战争是太空军事发展历程上的重要里程碑,全世界见证了太空信息支援下联合作战与精确打击的巨大威力,标志着太空信息时代的来临。应用卫星与卫星应用技术快速发展,不仅让人与人、人与世界的联系与交流变得更为便捷高效,大大缩短了“地球村”的距离,同时也极大推动了信息化战争与信息化社会的快速发展。太空遥感、通信、导航等系统已成为世界不可或缺的重要信息基础设施,作用影响覆盖渗透到人类生活的方方面面。可以说,太空系统提供了无时不在、无所不在的信息服务,已成为信息时代的显著标志之一。

太空对抗时代。进入新世纪,在太空信息时代继续深化拓展的同时,随着太空战略地位的进一步提升,参与太空活动的国家或非政府行为体越来越多,国际太空竞争与对抗愈演愈烈,全球太空安全形势更加严峻,太空对抗的时代特征初现端倪。2001年,美国会发表重量级太空安全评估报告,发出“太空珍珠港”警告,美军创办“施里弗”太空作战演习,专门研讨对抗背景下的太空战略与作战问题;俄罗斯组建独立航天兵,加快发展太空攻防能力。2004年,美军颁布“太空攻防对抗”作战条令,系统阐述了太空攻防对抗的概念、任务、指挥与计划,并开始部署可干扰敌方通信卫星的反卫装备系统,标志着美军太空攻防对抗进入实战化发展阶段。俄罗斯2012年改编组建空天防御部队,2014年进一步成立空天军,将太空对抗纳入军事力量体系改革与重塑。可以说,太空对抗发展难以逆转、势在必行。

太空技术发展展望

当今时代,以人工智能、量子科技、纳米技术为标志的新一轮科技革命蓄势待发,极大推动了太空领域技术创新,孕育或出现了若干具有革命性、标志性意义的太空战略前沿技术,有可能对人类太空活动未来带来广泛而深刻的影响。

先进空天组合推进技术酝酿重大突破,人类有望跨入新的空天飞行时代。近年来,以美国X-37B空天飞机和多种型号的高超声速飞行器为代表,人类已初步实现跨大气层飞行和临近空间高速飞行,尤其是先进火箭基组合循环(RBCC)和涡轮基组合循环(TBCC)推进技术研究取得重要进展,预示人类新的空天飞行时代可能提前到来。

RBCC组合推进技术将火箭发动机、冲压发动机和超燃冲压发动机技术有机组合,取长补短,针对不同飞行条件,优化不同发动机工作时序,将每种发动机性能优势最大化,使整个推进系统具有较高的推重比和比冲,能同时满足加速与巡航飞行要求。TBCC组合推进将涡轮发动机和冲压发动机的工作循环组合在一起,实现变循环工作过程,使飞行器在亚声速、超声速、高超声速等不同飞行条件下都能得到良好动力性能。从长远发展看,以可重复使用TBCC发动机为第一级动力装置、以可重复使用RBCC发动机为第二级动力装置,有可能实现“水平起飞、水平着陆”的新型空天飞行模式,进而从根本上突破现有航空航天飞行界限,使得太空实现与目前陆、海、空一样的经济高效运输方式,由此,人类太空活动面貌将焕然一新。

太空操控技术加速发展,在轨服务与天基对抗即将成为现实。近年来,太空产生和创造价值正在从地面应用的间接方式进一步拓展到在太空获取的直接方式,比如昂贵在轨卫星的加注、维修、升级与营救,废弃卫星清理,太空旅游与制造,太空采矿与能源获取等。这些潜在高价值任务的牵引,加上太空对抗的战略需求,大大推动和促进了太空操控技术发展和在轨服务体系建设。2007年,美国“轨道快车”计划开展了空间机器人在轨服务技术验证,演示了目标航天器在轨加注与模块更换功能,标志着无人自主在轨服务朝实用化迈出了关键一步。2010年,美国军方又提出“凤凰”计划,进一步发展支持太空精细操作的空间多臂协同操作机器人,用于高轨废弃通信卫星天线的再利用。2015年,俄罗斯发射的“宇宙-2504”航天器多次开展了近距离接近目标卫星的在轨试验,被西方军事界认为是在演练天基对抗能力。此外,国际上基于星间可控电磁场的非接触太空操控技术研究也取得重要进展,航天器电磁对接与编队飞行离工程应用近在咫尺,空间碎片非接触离轨、失效航天器非接触涡流消旋也展现了独特应用前景。

上述动向表明:以太空智能自主操控为核心的在轨服务技术正在塑造和改变太空任务形态,正如历史上发展运载火箭、卫星、空间站技术一样,可以预计在轨服务技术也将成为未来太空智能化时代重要标志性技术。可以说,真正意义上的在轨服务与天基对抗已为期不远。

微小卫星与集群航天器技术快速发展,太空安全面临新的变数与挑战。重量500公斤以下的微小卫星近年来技术突飞猛进,应用不断拓展,正在引领未来航天发展方向。单个微小卫星功能有限,但是将一群微小卫星通过编队形成集群,就可以在一定程度上替代甚至超过昂贵大卫星的功能。更为重要的是,与复杂大卫星相比,微小卫星集群快速响应、升级替换、系统重构能力显著增强。有效提高了太空对抗背景下的卫星防护与生存能力。2006年,美国提出发展以“功能分解、结构分离、无线连接、编队飞行”为特征的F6微小卫星,试图以此为基础构造一个灵活、渐进和规模可伸缩的新型空间系统,引起国际上广泛关注。2013年,美军方发布?分散化弹性太空体系 ?白皮书,提出未来美国应转变现有卫星发展模式,以微小卫星和集群航天器为重点,建设功能更单一、规模更小、成本更低、冗余与生存性更好的在轨卫星体系。

微小卫星与集群航天器技术发展,一方面有效降低了现有大卫星系统的易损性,在降低太空系统重量与成本、提升太空系统应用效能等方面具有巨大潜力,有利于维护和增强太空安全;另一方面,大量微小卫星发展部署也会加剧太空频率轨道资源紧缺状况,进一步恶化空间碎片问题,尤其是具有天基机动攻击能力的微小卫星的出现,将使在轨卫星安全面临新的威胁。

太空强则国运兴

60年太空发展历史充分证明:强国必铸强于太空,强军须争胜于太空。今年太空60周年纪念日恰逢中华民族传统中秋佳节,预示着中国航天发展的好兆头。

航天强国既是国家综合国力的集中体现,也是国运昌盛、民族振兴的显著标志,我们要以历史的自觉和世界的眼光来认识和把握建设航天强国的必然性与规律性,以实施军民融合国家战略为抓手,集举国之力全面推进航天强国建设。让我们为中国航天点个赞,为航天强国鼓与呼。(杨乐平 作者单位:国防科技大学太空安全战略研究中心)

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