天問一號成功登陸火星 美中進入新一輪太空競賽

北京街頭一家商場的大屏幕正在播放中國官媒報導中國火星探測器天問一號成功登陸火星的視頻。 (2021年5月15日)

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天問一號成功登陸火星 美中進入新一輪太空競賽


中國火星探測器天問一號成功登陸火星後,其所搭載的火星車祝融號已於週六(5月22日)駛出登陸器,展開其長達3個月的地表探勘任務。如果一切順利,中國的航天科技將一舉完成火星“環繞、著陸、巡視”,也就是俗稱的“繞、落、巡”創舉。專家說,這代表中國的航天科技已經急起直追世界第一強的美國,但其太空實力未來也可能帶來軍事威脅的隱憂。

隨著天問一號成功登陸火星,中國自2016年以來籌劃的火星探測任務已經逐步跨過各個階段的關卡:包括去年7月長征五號火箭發射升空,成功將所搭載的天問一號探測器送入太空。之後,天問一號經大半年的飛行,於今年2月順利進入火星軌道環繞。

接著,天問一號於5月15日進入火星的大氣層,並於七分鐘內,將其航行速度從時速約2萬公里煞車減速到零,以順利軟著陸在火星的烏托邦平原。當時,因為天問一號的訊號需時18分鐘才能傳回3億公里遠的地球,所以,工程師無法在這七分鐘內即時操控,必須由登陸航行器自主降落,也因此,這登陸過程被視為“恐怖的七分鐘”。

天問一號登陸後,其環繞器於5月17日進入中繼通信軌道,為火星車祝融號建立穩定的中繼通信鏈路,並於5月19日成功傳回第一張火星照片。而火星車祝融號則於週六(5月22日)順利駛出登陸器,未來3個月,要在地表移動進行五大探勘任務,包括,火星形貌與地質構造特徵、地表土壤特徵與水冰分佈、地表物質組成、火星大氣電離層及表面氣候與環境特徵、火星物理場與內部結構等。

至此,中國已經達成“繞、落、巡”三步一塊走的前兩步。

落後美國45年

據美國太空總署(NASA)轄下噴射推進實驗室(JPL)的工程師劉登凱表示,中國目前相當於達到了美國海盜號(Viking)於1975年定點登陸火星的成就,這代表中國航天技術的一大躍進,也是一個重要的開端。但相較於美國,還是整整落後了45年。

美國太空總署(NASA)轄下噴射推進實驗室(JPL)工程師劉登凱(照片提供:劉登凱)

劉登凱提出,中國並非完全從零開始自主研發火星登陸技術。他對美國之音說:“對中國來講,這應當是一個大的突破。但是,我不覺得它沒有拿到美國的一些數據,因為像Viking(海盜號)的話,它這數據很多是公開的,軌道(數據)是公開的......第二個的話,美國下降成功真的是在1975年就已經做(到)了,從這個角度來看的話,中國的(太空)技術還是比美國落後45年。”

美國太空總署(NASA)轄下噴射推進實驗室(JPL)工程師劉登凱(照片提供:劉登凱)

劉登凱說,美國NASA是民間機構,基於人類科學研究的進展,大部分的數據都會公開,包括自1960年代以來每一次的火星探勘任務,不論其成敗與否,都會公諸於世人之前。

另外,多次參與過美國火星任務的劉登凱說,光就他所任職的JPL就有18個太空項目,火星只是其中一項,此外,還有木星衛星歐羅巴(Europa)和其他行星等大型研究計劃。因此,美國整體的太空實力,應該不是現階段的中國可以較量的。

中國戰勝火星的詛咒

中國科學院上海天文台教授葛健在接受美國之音採訪時表示,美國的太空技術雖然還是比中國先進,但各國的科學發展本來就有互相學習之處。中國當然參考了美國的數據,甚至在登陸器的方案也從美國所實驗過的三個方案中,也就是彈射式、反推式和吊車式中,採用了反推式的方案。

但他也說,天問一號能成功登陸火星,很多關鍵的數據和技術,包括理想的降落地點,都是中國自主研發出來的,在技術上已經追趕上了美國。尤其是蘇聯、日本和其他歐洲等國多次嘗試登陸火星都在“火星的詛咒”下,敗下陣來,從沒像中國這麼成功過。

中國科學院上海天文台教授葛健(照片提供:葛健)

葛健說: “降落到火星本來就是個里程碑。那麼,中國'繞'和'落'已經實現了,就已經突破了任何的歷史的紀錄。然後,如果那個'巡'能夠再開展(完成)的話,那麼,這個確實是中國突破了以前的三種安排、一次性完成,這個還是很了不起的一個(成就),盡快趕上(美國)。”

未來3個月內,火星車祝融號若順利完成火星的巡視探勘任務,那麼,中國的太空技術相當於達到了美國1997年的水準。當年,美國透過拓荒者號(Pathfinder)登陸器將全球第一輛火星車旅居者號(Sojourner)送上火星,進行了3個月的地表探勘。

自1997年以來,美國幾乎每兩年就會進行一次火星探勘任務。最近一次的毅力號(Perseverance)探測器已於今年2月登陸火星,除了火星車、還搭載了一輛耗資八千萬美元打造、名為機智號(Ingenuity)的無人直升機,並於4月成功起飛,為人類首次實現飛行器在其他星球的受控飛行。

中國加入火星探勘行列

火星是太陽系中和地球環境最相似的行星,了解火星對研究地球早期歷史和生命起源本來就極具重要價值,尤其在火星上發現水後,科學家對於改造火星成為人類可居住的星球更是興致勃勃,因此,美中兩國科學家,包括劉登凱和葛健,都樂見中國加入火星探勘的行列,尤其天問一號的登陸處據推測是古海洋所在地,可能潛藏豐富的物質,各界無不希望中國能有新的科學發現。

研究地球2.0的葛健表示,祝融號所攜帶的儀器中有兩大利器,分別是次表層探測雷達和極光分析儀,前者可以分析地下深及100米的結構,不管是水、冰、甚至黃金或鑽石成分。後者則可以取樣地下樣本,做初步的有機物或化學元素分析。再加上,祝融號的降落地點不同於美國前幾次的探勘範圍,屆時,很可能挖掘到更多美國所沒能找到的新科學發現。例如,若找到核元素、水冰等材料,可以解決在火星上核能發電或提供氧氣的問題。對此,葛健表示,這將為中國未來打算在火星建立基地或人類未來移民火星等計劃提供更多的可能性。

隨著天問一號成功登陸火星,美、中兩大強權也進入新一輪的太空和國力的競賽。除了潛在的科學進展令人期待外,軍事專家說,中國的航天科技也代表其軍事實力的大躍進,可能從傳統式的地面二度空間作戰,自此有能力發動三度空間的太空戰。

中國的太空戰實力

台灣中正大學戰略暨國際事務研究所兼任助理教授林穎佑(照片提供:林穎佑)

位於台灣中部嘉義縣的中正大學戰略暨國際事務研究所兼任助理教授林穎佑向美國之音表示:“天問某些程度上面代表了它(中國)火箭的科技能力,如果你能夠把火箭運送到火星的話,代表你的洲際飛彈能力其實是有一些可以去做一個類比的。而且,它(中國)的一個通訊跟傳遞訊號,像它可以傳回火星照片,它未來不管間諜衛星,還是其他的一些(位於)低軌道或高軌道(的衛星),就代表它的傳輸能力是可以建立起來的。”

林穎佑說,過去十年,中國非常重視太空技術,將其視為未來軍事戰略的製高點,並體現在四大軍事實力上,包括北斗衛星等太空科技所帶來的導彈等武器導航能力、部隊和作戰區位的定位能力、資通訊和同步定時的精準作戰指揮能力等,都有助於中國提高聯合作戰的實力。

雖然中國大力投資尖端科技,但林穎佑觀察,多年前,中國的月球車玉兔號因機械故障無法移動。近期又有長征四、五號火箭載體或殘骸失控墜落於甘肅或印度洋,這些都證明中國有其發展的盲點,也就是,基礎工業恐還有待提升。因此,林穎佑說,中國在飛彈導航、定位和資通訊等面向的真正實力到底有多強,還須持續觀察。

林穎佑說:“尖端科技上面的軟體硬體(中國)可以達到,可是在這些基礎工業沒有辦法去支持的話,就會發生一些故障或是意外,這個在分秒必爭,或者是牽一發動全身的一個太空的環境裡面,是不容許這樣的錯誤的。”

太空作戰多頭馬車?

林穎佑說,相較於美國已有專責的太空軍,俄羅斯也已組成太空部隊,但中國在太空相關的作戰研發還分散在總裝備部等不同單位。其中,火箭基地的管理竟然不隸屬火箭軍,這很可能說明,解放軍的組織管理仍呈多頭馬車,未來恐有待整合。另外,太空發展非常燒錢,他說,目前中國似乎遵循毛澤東名言“敵人有的,我們要有,敵人沒有的,我們也要有”的原則在發展,因此,未來也可能面臨重新評估和調整。

綜觀中國目前在外太空的發展,除了正在月球背面探勘的嫦娥四號,從月球帶回樣本的嫦娥五號,正在繞行火星的天問一號和開始巡視任務的祝融號火星車外,中國也正在建設天宮號太空站,預期於2023年前在太空完成組建,併計劃營運十年以上。屆時,美俄所合作營運的國際太空站若於2024年如期退役後,中國將一支獨秀,成為全球唯一在距離地球約只有300多公里的低軌道設有太空站的國家。

對此,劉登凱認為,中國若將每90分鐘就會繞行地球一圈的太空站兼作軍事用途,那麼,當它抵達美國上空時,恐讓美國覺得芒刺在背。

劉登凱說:“飛彈如果是從中國打到美國的話要一段時間。在太空站上面的話,如果對美國產生威脅的話,那麼,它是90分鐘圍繞地球一轉,這應該是很快就可以對美國本土有很大的威脅。”