[分析] 地球很危险(上)/(下) 美国缠斗中国的“火星竞赛”

楼主: laptic (无明)   2021-06-15 18:29:09
标题: 地球很危险(上):美国缠斗中国的“火星竞赛”
文章来源: (须有正确连结)
https://global.udn.com/global_vision/story/8663/5498902
2021/06/15 徐子轩
https://uc.udn.com.tw/photo/2021/05/31/1/12535061.jpg
经过漫长的航行与等待,今年5月中国的祝融探查车终于顺利降落在火星的乌托邦平原,
成为第六个到达火星轨道(依次为美国、前苏联、欧洲、印度、阿拉伯联合酋长国)与第
二个安全登陆火星(美国)的国家。图为被困火星的麦特戴蒙。图/《绝地救援》剧照
经过漫长的航行与等待,今年5月中国的祝融探查车终于顺利降落在火星的乌托邦平原,
成为第六个到达火星轨道(依次为美国、前苏联、欧洲、印度、阿拉伯联合酋长国)与第
二个安全登陆火星(美国)的国家。接下来的三个月里,祝融探查车将蒐集与分析当地气
候、磁场、地质等资料,并探索永久冻土与地下冰层的可能性。
对照起2020年公开的火星探索任务,可看出大国的此起彼落。美国NASA的毅力号(Perse-
verance)火星探查车在今年2月登陆火星,目前仍在执行任务。但欧洲太空总署(ESA)
和俄罗斯航天国家集团公司(Roscosmos)合作的第二次ExoMars,因为系统测试问题以及
新冠疫情肆虐,延迟到2022年。
另一个成功的大国,就是中国的天问一号。本次登陆的成功绝非偶然,而是长期研究与测
试的结果。早在2011年,中国的萤火一号探测器搭载于俄国的Fobos-Grunt太空船,企图
进入火星轨道进行观测任务,但由于失去联系,太空船与探测器被迫坠毁,中国也开始独
立探索火星的计画。
跟着,中国以月球为目标,像是2013年嫦娥三号成功着陆月球、2020年嫦娥五号回收月球
岩石与尘土样本,这些都奠定天问一号的基础。在萤火一号10年后,中国累积了丰富的经
验与技术,开始探索火星,展现出直追美国的太空雄心。究竟在天问一号的成功里程碑之
后,中国是否可能超越美国、成为太空竞赛的第一强国?而在近期一系列太空科技角力中
,“中俄”对抗“欧美”的新竞合关系,又将左右哪些航太计画?
中美争锋的火星任务
目前在火星上进行探索的,除了中国的祝融号,就是三个月前到达耶泽罗陨石坑(Jeze-
ro crater)的毅力号,双方距离大约2千5百公里。比较起规格,毅力号重达1吨,由核能
驱动,预计作业至少一年以上;祝融号较小,只有240公斤,由太阳能供电,预计作业三
个月。
为了探索火星,火星探查车要有全景和立体成像的高级相机、环境动力学的分析传感器、
分析岩石元素的超级相机等,这方面毅力号的配备等级胜过祝融号。毅力号更携带创新号
(Ingenuity)直升机,是人类第一次在火星上启动的空拍机。创新号主要由AI操作,同
样靠太阳能运作,迄今已有六次飞行,负责蒐集地面图像再传回地球。
由于双方目的不尽相同,所以配备也有不同。毅力号不只是要探索火星的地质与气候等方
面,还要准备收集岩石样本,将来送回地球。若成真等于是人类史上首次从火星升空,进
入火星轨道,再接上回归地球的太空船,目前NASA还在计画阶段,可能会跟欧洲太空总署
(ESA)合作,预计2030年以后才有可能达到。
祝融号虽然没有蒐集岩石的机能,但中国也有相似计画,天问一号只是开幕表演,北京希
望在2030年将火星物质样本运回地球,美中双方较劲意味浓厚。对火星岩石与尘土进行详
细的研究,是为了寻找生命迹象以及气候变化的线索,了解火星如何从一颗温暖潮湿的星
球,变成今日的寒冷荒漠,能给予人类启示。
为了更进一步了解火星,毅力号又启动两项首创性实验。一是配备有紫外线拉曼光谱仪的
SHERLOC,扫描环境中的有机物和化学物,分析是否曾有生物居住,同时也携带太空服材
料,检验是否可抵御火星的恶劣环境。
另一实验为配备名叫MOXIE的仪器,主要功能在于制氧。它可吸入火星的二氧化碳,然后
排出氧气,现在的制氧率为每小时5.4克以上,可供太空人10分钟呼吸。除了呼吸用氧气
,MOXIE也能制造液态氧,做为未来在火星探索的机器推进燃料。
此外,探索水资源或许是火星计画的重中之重。火星两极已发现有水冰,意味着可利用让
生物呼吸、也可提供燃料,更是将来建立殖民地的关键。在这方面,祝融号配备一种双频
探地雷达系统,可穿透地面深达100公尺,观测地下结构,毅力号也有类似雷达,但只能
穿透地面约10公尺。
《沃尔夫修正案》的断决:太空议题可能美中合作吗?
由于火星任务旷日废时,且所费不赀,能够成功着陆更是凤毛麟角。祝融号有强大雷达功
能,国际科学界都希望能共享在火星上获得的数据与样本,包括部分NASA科学家在内的美
国科学界、拜登的一些顾问,也不断鼓吹美中恢复合作的重要,强调如果美国将中国拒之
门外,就会失去全球领袖的地位。
之所以得出这类结论,是因为支持合作的人士认为,隔离中国会导致无法得知其资讯,对
美国国家安全反而有害。再者,若拒绝与中国合作,可能会拖累美国的科学发展,也会损
及美国的多边主义形象,当世界区分两边阵营,必然会有国家加入中国一方,美国将失去
潜在的伙伴。
同时,和中国交往越深,越能建立起所谓的制衡机制,也就是让中国遵守国际规范或是与
美国的协定。当美中双方在太空领域合作,自然就能减轻竞争所带来的紧张,如此一来,
中国就会如其白皮书内强调的和平利用太空资源与发展。因此,美国必须评估甚至放弃过
时的《沃尔夫修正案》(Wolf Amendment),与中国重新合作。
所谓《沃尔夫修正案》是在欧巴马政府时期订下的法案,国会立法限制了NASA等科学机构
与中国官员互动,通常需要获得FBI的特别许可并向国会报备,这是因为担心美中联合研
究,可能让中国得以趁机盗取智财权和敏感军事技术。之后历届国会传承了精神,并加上
禁止与有侵犯人权纪录的中国官员往来,使双方互动更加困难。
尽管批评沃尔夫修正案的声音不小,但国会的态度仍然坚决,而上任不久的拜登政府,其
太空政策似乎和前任也没有太大变化。
正在等候NASA副署长提名通过、也是美国第二位女性太空人的梅尔罗伊(Pamela Melroy
),面对参议员询问时表示,她虽不反对与中国对话,但中国在追赶美国的太空优势,因
此仍支持沃尔夫修正案。
更有甚者,现任NASA署长尼尔森(Bill Nelson)在面对中国的火星任务成功后,做了有
趣的反应。尼尔森一方面恭喜中国取得成就,表示美国和世界都在期待祝融号的探测成果
,另一方面则特别以此警告国会,美国正面临来自中国的严峻挑战,若不提供足够经费,
升级基础设施和其他关键计划,可能将落后中国。
再加上川普时期的遗产,如太空部队、阿提米丝(Artemis)计画等,并未人亡政息,拜
登政府仍继续发展。曾任NASA代理参谋长、现为高级顾问的拉尔(Bhavya Lal)表示,她
并不期望中国会与美国就阿提米丝计画合作,反倒是应该持续与俄国的关系,显示出美国
的策略还是以中国为主要对手,且趋向于零和竞争。
因为华府很清楚的知道,太空竞赛本质上是关于哪种政治体制对世界更具吸引力。当年苏
联首先发射人造卫星,世界都会以它为师,在极大恐惧下,艾森豪总统创建NASA,带领美
国追赶超车。现在中国的技术能力不容小觑,且在全球经济中拥有庞大影响力,这种地位
非苏联所及,也就更难援引前例和中国在太空合作。
最后要知道,就2020-21年的火星任务观之,虽然中国本次展示的技术远不如美国,但对
美中来说,这只是长远计画的一部分:“在未来十年里,除了将继续探索火星、甚至金星
,最主要的战场还是在月球,双方将尽全力比拼,看谁能先将人送上月球、谁能先在月球
建立持久的人类基地,都是吸引世人的焦点。”
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地球很危险(下):火星之前...谁能抢先“重返月球”?
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美国为首的“阿提米丝计画”
五月中,欧洲太空总署(ESA)宣布了一项名为月光(moonlight)的太空计画。顾名思义
,这是以月球为主而展开的工程设施与服务,包括在月球周围建立可供通讯与导航的卫星
系统,一国若想探索月球,可以使用ESA的卫星服务,如此便可降低成本与空间,甚至能
让私营企业运用在游戏等程式获利。
此外,ESA业已投入NASA的阿提米丝计画(Artemis program),目标即是在2024年重返月
球。ESA将为猎户座(Orion)太空船提供服务舱,储存探索所需的氧气、饮用水、推进剂
等;AIR BUS则被选为ESA的大型后勤着陆器(EL3)的供应商,EL3未来会放置在月球上,
作为各种任务的支援角色。
不久后,韩国在五月底成为阿提米丝的伙伴,成为第10个成员。根据双方协议,韩国的探
路者月球探测器(KPLO)将在明年搭乘SpaceX的猎鹰九号火箭升空,美国会提供配备高解
析相机、望远镜和感应器的ShadowCam,以获取月球阴影区域的图像,确定是否有水。
美国也表示会支援韩国建立自己的全球导航卫星系统,在2035年发射七个卫星,形成所谓
的KPS。KPS将与现有的GPS 共同运作,提高整个朝鲜半岛的测量精准度,这些举措表示韩
国正在努力成为一个太空国家,除了与美国技术合作,更决定遵守美国立下的太空规则。
中俄的月球科研站
另一方面,与阿提米丝绝缘的中国以及意向不明的俄国,也有自己的动作。俄国预定今年
10月发射Luna 25登陆器,离上次登月的Luna 24已经是45年前的事,现在主要目标是研究
月球南极的土壤成分,探查地表或地表以下可能存在的水冰,之后还有一连串行动,包括
将样本送回地球。
同样在未来十年间,中国有更大的规划。继成功回收月球样本的嫦娥5号后,北京还有嫦
娥6到8号准备发射,以探索水资源为优先。目前中国以俄国为重要伙伴,利用俄国丰富的
太空知识和经验,俄国也能利用中国资金探索太空,像是嫦娥7号可能和Luna 26互相提供
载荷,有益于双方的月球任务。
更重要的是,中国宣示将与俄国共同建立国际月球科研站(ILRS),让人类可以在月球上
长期居留。中国预计2030年后在月球南极动工,也邀请ESA等各国太空组织加入,与阿提
米丝的大本营(Base Camp)互别苗头。这些月球基地不单只是为了探索,更要尝试提取
当地资源,进行下一阶段的星际旅行与殖民。
月球如此忙碌而拥挤,从地球通往月球的路亦是不惶多让。中国在四月底发射天宫号模组
化太空站的第一部分-也就是天和号核心舱进入低空地球轨道,主要是为提供将来太空人
入住后的维生系统,以及太空站的导航和动力系统,接下来还有梦天与问天两个实验室模
组会在明年发射,与天和号共组。
由于美国国会立法控制与中国的太空交流,像是国际武器贸易条例(ITAR)就限制两国之
间技术往来,也迫使中国不得进入国际空间站(ISS)。迄今已有19国太空人进入ISS,虽
然有让中国参与的声音,但在美国压力下,其他国家无法扭转,为避免成“星际孤儿”,
北京决定自己建太空站。
无独有偶,近年来俄国在地球上与美国越闹越僵、双方渐行渐远。过去美俄之所以还能在
太空合作,很大原因是美国太空人必须搭乘俄国联盟号(Soyuz)太空船进入ISS,但基于
国安和成本等考量,如今NASA选择SpaceX作为升空伙伴,俄国的太空财源顿时削减不少。
NASA建议以互换座位的方式,也就是让俄国太空人搭乘SpaceX的天龙号(Crew Dragon)
,换取美国太空人搭乘联盟号,使两国都可以免费进入ISS。目前据传双方已透过美企
Axiom Space牵线,达成一次互换协议,但有些技术(或者政治)问题考量,俄国太空人
可能要到明年才会搭乘天龙号。
俄国更在意的是,当更多的美企-如波音的星际航线(Starliner)正式运作,与美国的合
作关系即将终止。再加上ISS使用年限已超过原本预期的15年,许多部份已老旧不堪,俄
国也考虑到2024年后撤出ISS,在2025年发射自己的第一个太空站模组,2030年正式运作
,是否成真,仍待观察。
在地球之外:太空规范可能建立吗?
俄中都有动作,美国当然早有ISS退役后的备案。川普当政时,NASA在阿提米丝计画里提
出建造月球门户(lunar gateway)太空站,到了拜登时代,最新进展是NASA将偕同Spa-
ceX于2024年发打门户的首块模组,接着和欧洲、日本、加拿大合作,打造一个小于ISS的
新太空站。
综上所述不难明白,随着越来越多国家投入星际事业,未来十年将面临宇宙大航海时代。
当美中俄竞争越趋激烈,为避免不必要的冲突,制定太空规范似是不可或缺之举,但规范
要如何建立,却有相当难度。
众所皆知,美国和中国、俄国在太空事务上,有着一些歧见,主要围绕在资源开发和布置
武器。就前者而言,美国很早就认为国际太空条约(OST)走到尽头,所以希望缔结新条
约,进行太空探索和资源开发,俄国基本支持重新谈判,但企图冻结开发资源。
当美国通过太空法,允许私营企业进行星际开发,又启动阿提米丝计画,用双边协定架空
OST,让俄国等国批评华府意图绕过国际法,想建立以美国为中心的新习惯法。中国的态
度比较暧昧,一方面批评美国拉帮结派,一方面却不反对开发太空资源,表示尊重OST,
按照自己的步调前进。
就后者来说,俄国和中国等曾提出防止太空军备竞赛(PAROS)的条约草案,规定缔约国
不得将携带武器的物体送入轨道、不得在任何天体上设置武器等。但美国等国认为武器的
定义太宽松,比如轨道上的卫星可用于攻击,且该案不包括地面武器,如陆基导弹,同样
可对卫星造成威胁。
除了PAROS草案外,俄中也向联合国大会连年提交决议案,大都是以不在太空放置武器为
主题,获得绝大多数国家赞成,反对的则是美英法等大国,和饱受俄国侵略的乌克兰和乔
治亚等。欧盟更提出限制地面武器的方案,与俄中分庭抗礼,但这种方案等于限制长程导
弹,美俄中当然不会同意。
坦白说,地球上的口舌争执,不会对宇宙大航海时代有什么实质影响,能够进入太空的国
家均非等闲之辈,必然会用自己的方式找到出路。真正构成危机的,是美国与中国的对立
日深,从地球延续到太空。
过去中国奉行韬光养晦,由于羽翼未丰,并未构成美国的主要目标。随着第五代班子掌权
,习政权开始显露威胁性,像是官员将开发太空资源和中华民族伟大复兴挂勾,赋予神圣
的战略意义,也有首席科学家将月亮与火星比为钓鱼岛和黄岩岛,不去的话别人就会占领
,等于把国际法的先占原则带入太空。
就华府看来,这些观点显然是对近代清朝史的直觉反应,北京要把在南海的修正主义行为
复制到太空,与中国官方宣称和平利用太空大相迳庭。太阳系虽大,可以容纳两大国、甚
至十几二十国,但若没有规范依循,在习政权的科技强国梦下,民族主义者的雄心更加踌
躇满志,总会有冲突的一天。

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