钱学森论载人航天

来源: 临江独流于 2016-08-02 19:45:29 [档案] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读：次 (23149 bytes)

作者：黄志澄

我国成功发射“神舟八号”并完成与“天宫一号”交会对接，标志着我国载人航天进入了一个新阶段。2011年12月11日，是我国航天事业的奠基人钱学森先生诞生一百周年。在这个时刻，重温钱学森对未来载人航天技术的展望，对我国载人航天的发展，将有十分重要的意义。

要认真总结世界载人航天的经验教训

    众所周知，钱老是赞同我国载人航天是以发展载人飞船起步的，并也是由他首先提议将载人飞船列为天地往返运输系统的一个方案，与其它方案作比较研究的。他也十分关心我国载人飞船工程的进展。1996年2月27日，他在给王永志总师的信中写道：“921工程远比我从前参加过的航天任务复杂得多，而且也关系到中国人民和中华人民共和国的威望，只能成功。不可失败！”钱老接着说：“严格说来，我可以讲的只此一句话：因为我早已离开航天技术，已转宏观科技与社会问题。”由此，钱老对载人航天的工程目标和方案，从此再没有提出更具体的意见了。

    回忆起1987年到1992年，在参加了我国载人航天论证期间，我曾直接聆听过钱老对我国发展载人航天的许多意见，现将已公开部分汇总在下面与大家共享。

    首先，钱老要求我们在认证工作开始时要认真总结世界载人航天的经验教训。早在1987年1月5日，钱学森同志在一次会议上对我国发展载人航天发表了重要讲话，其主要内容如下：

    航天技术已经远远不只是一个技术问题，也不仅仅是一个科学技术问题。这么样的一个国家规模的、复杂的事情，我们决不能把它作为一个单纯的技术问题来考虑。

   刚才两位同志的报告，对世界各国发展航天技术的历史做了分析，我认为都很好。早在三十年代就有许多人在考虑这个问题，半个世纪以来，各国所走的道路并不一样。当时他们是领先的。但也没有经验，是实践教育了他们，因此，我们分析这些国家走过的道路，总结经验非常重要。这个经验不仅是科学技术的，还有政治、经济、军事、国际形势，以至于它本国内人民的思想意识。总结到什么程度呢？我想就是要能够说清问题：苏联、美国、日本为什么这样搞？西欧，法国、英国、西德为什么这样搞？要弄清楚他们什么做对了，什么做得不对。这本身就是一门学问，叫“航天技术学”。

   今天，科技人员考虑问题不能只限于科学技术本身，要跳出这个范围，考虑整个政治、经济、军事、外交形势，以至于意识形态问题。我们国家的航天技术究竟怎么搞？要靠“航天技术学”。

    要对广大的干部和人民做认真的宣传和教育，倒不是说要发布什么消息，说明年我们如何如何搞，而是要说清楚我们社会主义中国为什么要发展航天技术，这从一般的道理上讲完全可以说得通。或者说用马列主义、毛泽东思想来讲清楚，或者说可以用历史唯物主义来讲清楚。从前我说过，人类的发展从陆地到海洋、大气层，后来又到天上，这是历史发展的必然。然后，也可以讲讲，人要巡视大地，要飞，要飞一个距离，假设这个距离比较短，要求的速度也不高，就用不着我们说的这套技术，假设飞的距离很远，要求的速度很高的话，就自然要涉及到航空航天技术。

    举简单的例子讲，用飞机飞，要不断地耗燃料，若打一颗卫星的话，除了送上去那一段要用燃料，以后它就在天上跑，长远地跑，不费燃料。要考虑这方面的技术上，要发展，就自然到了要发展“空天飞机”（以及所谓“东方快车”）等系统了。到天上去，怎样提高经济效益？一方面可以通过维修延长卫星寿命；另一方面就要考虑采用往返工具的问题。一公斤的质量以第一宇宙速度运动，其动能是7472大卡。大约也就是一公斤煤炭燃烧放出的能量，可见也不是了不起的能量。如何设计一种天地往返系统，使其效益比现有的高得多，这是我们要做的事情。第一最好能往返，现在我们还要用一次使用运载工具，这是过渡的，将来希望要能多次使用。道理很简单。不要用了一次就扔掉嘛，太浪费，第二，要想提高效益，就要利用空气中的氧气。

    在结束了921工程的的论证以后，我认真的总结了钱学森的发展载人航天的思想，给钱老写了封信，并附上了我写的一些有关文章。钱老在1993年7月23日给我写了回信。他在信中写道：“昨在《科技导报》1993年7期又见您的《发展载人航天的经验教训》，所谈六点我都同意。”事实上这些意见，都是在进行载人航天的论证过程中，专家们经过反复讨论，共同总结出来的，也曾多次征求过钱老的意见。我们在这篇文章中提出的经验教训是：人与自动化系统的结合，是开发空间资源的必由之路；发展载人航天既要考虑国家的威望，又要有明确的科学试验、技术发展和应用的目的；必须高度重视载人航天系统的可靠性和安全性；降低空间运输系统的运输费用和提高其使用性能，已成为有效地开发空间资源的重要前提；国际合作已成为载人航天发展的必然趋势；必须发展先进大的型工程管理技术。

载人航天要把眼光放远一点

1986年我国载人航天的发展进入了一个新的阶段，那年，中央批准了四位老专家建议的发展我国高技术的863计划。这个计划决定在航天领域要开展我国载人航天的论证。

    当时，我正好接受了一院一部的任务，调查航天飞机的气动问题。秋天，我参加了由中国宇航学会在宜昌召开的航天飞机研讨会。在会上我见到了大学里比我高一班的钱振业同志，听他介绍了关于我国发展飞船的设想。1987年元旦一过，我就应邀参加了863计划航天领域的情报分析会。就在这个会议上，钱老发表了前述的关于航天技术学的讲话。春节后，我在沈阳601所关于空天飞机的研讨会上，突然接到领导的电话，要我立即赶到北京京西宾馆参加全国863计划的会议。

    到宾馆报到后，我大吃一惊，当时只是一个研究室主任的我，居然被任命为航天领域专家委员会委员。专家委员会由屠善澄担任首席科学家，委员有顾诵芬、王永志、李志广、胡文瑞、朱毅麟和我。正在我心中忐忑不安的时候，晚上王寿云领着钱老和朱光亚，到各位代表的房间来看望大家。一进我的房间，钱学森对我说：“我们是老熟人了，这次任务可不轻啊！”朱光亚更意味深长的对我说：“你是带领章的，那就好办了。”

    后来，王寿云告诉我，上级要我单位推荐专家，单位报的名单中列在第一位的是张涵信，第二位的是我。朱光亚看了名单后，表示这两个人都不认识，要钱老来定。钱老说：“这两位我都熟，张涵信还是让他好好读书，论证工作还是由老黄来。”钱老一锤定音，从此改变了我后半生的命运。

    我在专家委员会的主要任务是协助首席科学家处理日常事务和负责技术班子的工作。科技委给屠善澄和我安排了一个办公室，离钱老的办公室很近。1988年，有机会听到钱老在一次重要会议上的讲话，这个讲话后来以《总结“两弹一星”工作的经验是有现实意义的》为题，发表在国防工业出版社在1989年出版的《回顾与展望，新中国的国防科技工业》的书中。在这个讲话中他指出：

    关于卫星技术。这是我国五六十年代的尖端技术之一。经过这些年的努力，我们已经完全掌握了这套技术。我认为这种技术在今天是大有作为的，它可以使我们国家一下子跳过所谓发达国家100多年所走过的，现在看来并不十分高明的路子，达到现代化水平。譬如说通信技术现代化问题，如果将通信卫星和光纤通信结合使用，那我们就可以一下子达到现在的国际水平。又如，要搞规划计划，当然要对国家的各种资源作调查研究，有时还要监视事态的发展。这些方面的工作，难道还有比用卫星技术更有效的吗？还有我们国家的教育问题是严重的，教育手段也很落后。现在完全可以通过卫星进行电化教育，把国家一级教师“送到”每个偏远村镇的学校，“亲自”给学生上课。为什么不把卫星变成教育工具呢？至于气象、水文方面的应用就更不用说了。总而言之，我们已经掌握了卫星技术，而且可以为社会主义初级阶段的现代化建设作出很大的贡献。

    高技术航天领域的跟踪怎么办？我觉得要把眼光放远一点，看到21世纪中叶去。如果把眼光放得更远一些，看到21世纪中叶，到那个时候，我们要要干的，就比现在想的要高得多。是什么？是真正的空天飞机，就是从地面水平起飞又水平降落的运载系统。即使到21世纪初，我们的国力恐怕也干不起这件事，没那么多钱。这个问题当然难极了，因为实际上要造25倍音速的飞机。美国人曾经有个雄心勃勃的计划，打算头一个样机要在1993年搞出来。不过，美国的科学家担心办不到。因为这里面的问题复杂极了，仅就材料来说，那里面所需的材料全都是新的。发动机动力系统和机体系统怎么结合？也是全新的问题。其它问题还多着呢？所以在卫星技术直接为国民经济、为社会主义建设服务这个主战场外，我们应该抓的，就是瞄准21世纪中叶真正的高技术，做预先研究工作。而这个项目的预研是很不容易的，要搞三五十年才行。这样，到下世纪中叶，我们在空天飞机技术的某些方面，也许能达到世界先进水平，也许就有资格加入国际合作了。总之，我们千万不可目光短浅，拚死拚活，花了国家大量人力、物力，到21世纪初，搞出个像今天美国和苏联都在搞的什么“航天飞机”，效率很低，那将是远远落后于下世纪世界先进水平的东西，或者说人家要淘汰的东西，那我们就无法向人民交代了。

    钱老这个讲话的精神是航天技术的重点是发展应用卫星和卫星应用，而高技术主要是预先研究。当时，我对钱老的讲话并没有真正理解，几年以后，才有了新的认识。

人送上天，到底干什么？

航天领域专家委员会在1989年8月完成了综合论证报告的初稿。这份初稿提出的目标是“在于2010年或稍后建立一个由空间站利用系统，载人空间站，大型运载火箭、天地往返运输系统、发射场与返回场，测控通信网和航天系统组成的初步配套的载人空间站工程大系统。”在这基础上，专家委员会提出了我国载人航天的发展分为准备阶段、初期试验配套阶段和应用试验开发阶段的三阶段发展的总体发展蓝图。对于天地往返运输系统，专家委员会提出以飞船起步，而长远目标建议瞄准两级入轨水平起降的空天飞机。

    1989年8月12日上午，屠善澄同志向钱老汇报了863-2的论证工作情况。钱老发表了重要意见。意见的主要部分已发表在宇航出版社最近出版的《钱学森的航天岁月》一书中。下面是钱老的主要意见：

    我要提一点在不同层次的意见，即跟国家经济、政治结合在一起考虑的意见。

    1986年3月，四位老专家出于对高技术的重视和爱国之心，向邓小平同志写信，提出了建议。这一建议得到小平同志的支持，充分体现了科学技术是第一生产力这一正确方针。我认为那时候863-2计划的讨论，受到了当时载人航天过热空气的一些影响，从科技发展趋势和预见问题考虑得不够。这样的大问题，目光短浅不行，要考虑世界政治、政治结构，下世纪的发展是什么趋向。1986年美苏两国科技界对载人航天再思考的讨论也处于尚在深入过程中。而且在我们国内，由于赵紫阳同志的一系列错误导向，国内情况已出现许多混乱，我们恐怕还不具备必要的环境对国外的经验教训进行深刻的总结。中央[1986]24号文件给你们出的题目就是这个题目（指载人航天），你们是根据题目做载人航天的文章。我认为航天技术发展要结合世界形势，从更高层次来考虑。当时给予你们出的这个题目固然有当时的背景，但究竟对不对？现在要根据新的形势重新考虑。

    将来人上天这个事情，比民航飞机要复杂得多，没有国际合作是不行的，哪个国家自己也干不起。美国人财力上已碰到很多问题，它的对手苏联困难比美国还要厉害。我想美、苏在载人航天方面都会搞不下去的，财政上承受不了。他们这种情况和教训，应引起我们的注意和思考。我们穷得多，再模仿他们走过的道路，恐怕是不行的，国力不相称，这是大问题，要研究。

    专家委员会（组）研究了用飞船把人送上天的问题。人送上天，到底干什么？不清楚。美、苏是为了政治竞赛。比国威，实际上没有什么用处。对苏联“暴风雪”号航天飞机上天，萨格捷也夫就很不以为然。人上天到底对国家起什么作用？空间生产可以干些什么？划得来，划不来？这个问题我也觉得没有搞清楚。我的看法是这些大问题要研究。国家决策部门听了你们的意见后，对原来中发[1986]24号文件讲的载人航天，应有一个新的看法。因为我们展望世界有了新的认识，应出一个新的文件。这是国家最高决策。在50年代要搞两弹是国家最高决策，那也不是我们这些科技工作者能定的，而是中央定的。

    我国的航天技术可以发挥很大的作用，不是航天部没事了。搞得好了，可以大大促进社会主义建设，在提高国力方面领先于世界。因为他们没有从这个政治高度来考虑，这个问题可以说是在21世纪决定胜负的关键问题。从国家来看，我们应抓这件事，其郊果应是震惊世界。我的这些想法也不是来自我个人。据说IBM搞了一个大学，卫星通信大学，没有校园，却可以双向讨论，用的是航天技术的办法。这方面的例子太多了。再如自然灾害，我们国家自然灾害一年损失几十个亿，如果用航天技术减少一半损失就不得了。今天就不多谈这方面的事情了。

   （屠善澄同志问：假如人要上天，飞船作为第一步，钱老意见怎么样？）假设要人上天，第一步可以是这样。

    最后钱老再一次表明：如果说要搞载人，那么用简单办法走一段路，保持发言权，也是可以的。要考虑国际合作。

    根据钱老的意见，专家委员会对载人航天的意义与作用进行了两年多的深入论证，并由屠善澄于1992年1月8日，向中央专委作了汇报。报告指出：“发展我国适度规模的载人航天能力，将使我国在21世纪初在世界载人航天领域占有一席之地，将使我国在未来多极的世界格局中，在政治、经济、军事、科学和技术诸方面有较大的主动性。”中央专委肯定了汇报，并决定组织进行载人飞船工程的技术可行性论证。

对21世纪载人航天技术的展望

从1992年1月至9月，我协助王永志同志完成了921工程的论证，在当年9月21日得到中央的批准。在工程上马后，我又奉命对飞船后我国载人航天的下一步发展进行论证。

    钱老在1993年7月23日给我的信中，展望了未来载人航天要的创新技术：

    我认为人们尤其应该重视遥现技术和遥操作技术，以大大节约人长期在天上“受罪”的巨大代价。我希望我国的航天事业能后来居上，胜人一筹！

   航天事业的又一重大发展是空天飞机，尤其是把它作为用半小时即可横跨2万公里的民航工具。所以空天飞机是21世纪的重大成就。但此项技术工作规模和难度空前，耗资达千亿美元以上。今天世界上无论任何国家都无法独家承受此负担，只有国际合作才行。请看，就是将费100亿美元的超导超级质子反质子对撞机（SSC）也是多国共建的，我国将参加，贡献1亿多美元的设备。因此我请您研究以下工作设想：

    1．继续跟踪国外有关空天飞机的发展动态。

    2．研究各种可能的方案，进行国际共同开发空天飞机。

    3．我国作为国际合作的开发者，该如何作准备，也就是争取参加国的资格，人家需要我们。我们能参加SSC，就因为我们通过北京正负电子对撞机工作，使人看到我国的科技力量和加工生产能力。

   21世纪的中国人一定要在空天飞机上显一显身手，一件国家大事。

    在这封信中，钱老提出了三个未来载人航天的发展方向：

    第一，为了实现更便宜、更安全和更灵活的载人航天飞行，钱老建议在我国研制成功载人飞船后，应将航天运输系统的目标，瞄准空天飞机。钱学森在1962年出版的《星际航行概论》一书中，就提出了使用吸气式发动机的概念。他提出了用一架装有喷气发动机的大飞机,作为第一级运载工具，用一架装有火箭发动机的飞机,作为第二级。关于吸气式发动机他提出要“以涡轮喷气发动机起飞，当高度超过10千米及飞行速度达到两倍声速以上时再把冲压发动机开动，继续爬高和加速，直到极限，然后第二级火箭脱离第一级起飞。”1990年12月28日致朱光亚的信中指出：“近见美国好几期都有关于高超声速飞机的报导乃至空天飞机研制的报导，美国是主力，其它好几个国家也在搞。看来这是21世纪的航空航天技术。”

    第二，钱老强调要发展遥现技术和遥操作技术。钱老认为，人与自动化系统的优化结合，包括采用遥作学的技术，使人在地面更好地参与空间科学实验活动，将是未来航天系统的发展方向。他在1993年8月23日给朱光亚的信中建议将英语中的“teleoperation”译成“遥作”，“telescience”译成“遥作学”或“遥作技术”。对于遥作及遥作技术的意义，他在这封信中说：

    回想历史，人们总是想用机器代替人干活，最早是人力、畜力驱动的机床，然后是机器能力的机床，后又有数控机床。再进一步就发展机器人；后来因为机器人太苯，所以开发智能机器人。但就是智能机器人的智能也是有限的，还要操作人在现场管理、调节。但一人管多台机器人，操作人要眼看四方，跑前跑后，十分紧张，一秒也不能休息。日本工厂在机器人生产线上的操作工人据说只能干两三年就退入另外工作，太累受不了。

    解决这一问题的方法和途径就是遥作技术，操作人不在现场，可以安安静静，舒舒服服地管好机器人生产线。这是人·机结合概念的扩展；机不只是计算机，还有智能机器人。

   这才是遥作技术的革命意义！遥作技术要应用于一切生产。遥操作空间站上的工作只是其中之一而已。

    第三，钱老认为国际合作已成为发展载人航天的必然趋势。为了节省投资，加速发展和减少风险，各个国家在载人航天领域愈来愈多地开展各种形式的国际合作。1988年3月10日钱老在致朱光亚的信中指出：“我看根据现在世界形势，今后航天技术将是国际间合作——矛盾——竞争——合作的格局。所以我们的专家们要懂得点政治和经济，不能搞纯技术观点。”在钱老给我的信中，明确指出了只有我们在技术上有所创新，掌握某些别人并不掌握的技术，才能在平等、互利的原则下开展国际合作。

    钱老是一位从社会发展的高度思考问题的高屋建瓴的航天科学家，他对未来载人航天技术的展望，自有它的独到和深远之处，可供大家进一步的思考。