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李会超:中国始终敞开国际合作的大门 但绝不会当冤大头
关键字: 探月中外合作会惠互利中美关系落点数据不等于轨道数据,测准轨道绝非易事
据香港《文汇报》报道,在嫦娥四号任务前,美方向中方索要轨道数据被拒绝。而吴伟仁院士近期在接受采访时表示,经过磋商后,向美方提供了嫦娥四号的落月时间地点,美方同时向中方提供了环绕月球飞行的美国月球勘测轨道器(LRO)的轨道数据。然而,据美方最近公布的信息,“由于一些原因”,“月球勘测轨道器”上搭载的设备未能调整好轨道、以最优位置在嫦娥四号着陆过程中进行成像,来对扬起的月球表面的尘土进行观测,但会在月底对嫦娥四号的着陆地点进行成像。这几条报道的内容看起来似乎存在冲突,令人困惑。笔者不是新闻工作者,无法自行求证《文汇报》的报道是否属实。但笔者希望能在下面的篇幅中对一些关键的知识点进行解读,方便各位读者自辨。
首先,落点信息和轨道信息的信息量是不同的。如果仍以开车出游类比,落点信息就是计划在什么时间到达什么地方,而轨道数据则是车辆行走的具体路线。如同能否在复杂的路网中找到一条既不绕远又能躲开拥堵的快捷路线,和对地图导航APP性能的考验一样,能否在诸多约束条件的限制下,求解动力学方程,迭代获得轨道设计的最优解,也是航天任务中的一项重点和难点。这通常需要航天科技人员具备相当的轨道设计优化技巧与经验,投入辛勤的脑力劳动,也需要强大的计算机计算能力支撑。同时,作为人类历史上第一艘在月球背面着陆的航天器,嫦娥四号的飞行也将为轨道设计的有效性提供验证。如果某一机构拿到这个中国付出了资源、承担了风险而获得并验证的轨道数据后,相信以此为起点设计属于他们的登陆月背任务,将会更容易。
(对于本条微博的第1项内容,笔者不予置评;对2项内容,则不敢苟同。)
在微博上,一位博主指出(见上图),嫦娥四号上天之后很快被爱好者们以目视或无线电方式捕获,嫦娥四号的轨道并非什么秘密。这犯了常识性错误。要精准测量这种深空飞行器的轨迹是一件相当复杂的事情。大家在观看发射直播时,有时会听到“USB雷达跟踪正常”这样的报告,这里的USB是“统一S波段” (Unified S-Band)的意思,即一种能够将不同功能的信号调制到同一个载波上的技术。在嫦娥工程实施前,我国已经建立了支撑近地轨道载人航天飞行的USB测控网,但这个测控网的测控距离最远不超过8万千米,无法支撑嫦娥探月40万千米的远距离测控需要。同时,USB技术本身的局限性,使得其在40万公里的距离上的测轨误差将达到100千米。
(佳木斯测控站外景,与小说《三体》中对红岸基地的描写颇有几分相似。这个测控站承担了嫦娥四号着陆阶段的主要测控任务。)
在嫦娥飞船奔月的过程中,地面控制人员需要精确获取其位置信息,对比其实际飞行轨迹与设计轨道之前的偏差。如果偏差超过一定范围,就要使用嫦娥飞船自身的发动机对轨道进行修正。而单独使用USB的测轨误差水平难以满足对嫦娥精准定位的要求,因此科研人员设计了使用多个既有的天文射电望远镜进行VLBI联测,综合VLBI测量和USB测量的信息共同精确确定嫦娥飞船的位置。在嫦娥一号任务中,投入使用的是北京、上海、昆明、乌鲁木齐的四个大型射电天线。而在嫦娥三号任务实施时,在我国国土东西两端新建的佳木斯和喀什深空站也投入了使用,使这个联合干涉测量网的功能更加强大。其他航天大国为了支撑深空任务,也建起了类似的大型测控网。在费尽如此的周折后,科研人员们才能得到真正精确的测量结果。而爱好者们使用技术水准有限的设备和方法测量出的嫦娥四号轨迹,恐怕也只具有“玩玩”的价值了。
航天器在太空中的飞行轨迹被限制在其轨道上,如果需要在指定的时间经过指定的地点,一般需要提前相当长的时间定好计划,设计节省燃料的变轨方式。如果在短时间内进行幅度较大的轨道机动,可能会消耗无法补充的燃料,缩短探测器的寿命。显然,如果能在嫦娥四号落月的瞬间飞临其上空观测,将会获得更有科学价值的数据。然而,美方却未能实现这一观测。其背后的原因,既有可能是美方内部对是否进行变轨没有达成一致,也有可能是拿到落点数据时已经来不及进行燃料消耗可以接受的变轨了。
(佳木斯站的航天工作者。墙上的标语“卫星听我话,我听党的话”虽然可能引起一些人不爽和犯酸,但没有一个统一而坚定的领导,像航天工程这种大型系统工程是难以取得成功的。)
中国始终敞开国际合作的大门,但绝不会当冤大头
即便在敏感的航天工程领域,中国也与其他国家展开了丰富的国际合作,嫦娥四号上的三台科学仪器就是中方单位与德国、瑞典、荷兰三国的相关研究机构合作研发的。但笔者认为,这种合作有着两个前提。一个是彼此信任理解,既能坦诚的沟通工作,又能照顾彼此的顾虑。按照公开文献的报道,这三台国际合作仪器的研发原则是“对自主技术拥有知识产权。合作双方根据工作需要对存在接口的部分以接口文件的形式予以明确”。我们大致可以推断,在这个过程中两方均不会把对方的技术直接占为己有。另一个原则,则是互惠互利,双方都能从中有所得。对于国外单位来说,能够和嫦娥四号一起实现人类历史上的第一次月背登录,是千载难逢的良机。而对于科学探测任务起步相对较晚、底子相对较薄的我国来说,也能通过合作提高我们的仪器研发水平,从外方那里获得宝贵的经验。
事实上,在嫦娥四号任务实施之初,中国航天局就向其他国家航天局发出了搭载征集函,邀请各个国家提出载荷搭载的建议。同时,嫦娥工程使用的深空探测网目前也通过国际合作,使用了欧洲航天局(ESA)所属的一些深空测控站以提高覆盖率和精度。这套测控网在设计时就考虑了要与NASA、ESA的深空探测网相互兼容,信息接口的设计符合国际上最新的空间信息传输协议CCSDS的标准,具备进行国际联网的能力。国家航天局也已经明确表态,”鹊桥“号中继卫星将会延长工作时间,为其他国家登陆月球背面提供帮助。
正如国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳所说,“无论探月也好、深空也好,都是为探索宇宙奥秘,都是世界各国的共同责任,尤其航天大国、航天强国更应该突出合作,为人类探索宇宙做更多的贡献。”中国始终敞开国际合作的大门,但前提是真诚互信、互惠互利。中国人不会当冤大头,不会在某些国家针对与中国航天合作制定了限制法案,又通过不给正常交流的科学家批准签证等“潜规则”方式给两国间的科学交流设置障碍的情况下,依然”热情“的向他们靠拢。
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- 责任编辑:程小康
- 最后更新: 2019-01-25 08:50:17
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