台灣應發射人造衛星以取得長程飛彈之關鍵武器(中) - 何偉的部落格

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台灣應發射人造衛星以取得長程飛彈之關鍵武器(中)

2013/12/04 23:08

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二、中國大陸的太空航天事業飛躍發展值得台灣學習　

(一)全面性的太空發展　　　

經過50多年的發展，中國大陸的航天工業具備了五個能力:

1.進入太空的能力，研製了各式的長征系列運載火箭，遍及高、中、低衛星軌道。長征一號是為發射中國第一顆人造衛星東方紅一號而研製的3級運載火箭。1986年，中國為進入國際衛星發射市場研製長征二號捆綁式火箭，在長征二號丙的基礎上捆綁四個液体助推器，將低軌道的運載能力提高到9200公斤。長征二號捆綁式火箭首次採用助推器捆綁分離技術，大幅提高火箭運載能力，長征3號運載火箭是在長征2號2級火箭上面加了一個以液氫、液氧為推進劑的第3級，所用的液氫液氧發動機可2次啟動，在技術上是當時國際先進水平，是中國火箭技術發展的一個重要里程碑。1984年長征3號成功發射我國第一顆地球同步試驗通信衛星東方紅2號，1985年中國宣布進入國際商業衛星發射市場，1990年首次用長征3號運載火箭將美國休斯公司製造的亞洲1號衛星送入地球同步軌道。此后，長征3號系列不斷增加新成員，如長征3號甲、長征3號乙，主要用於發射地球靜止軌道衛星。長征3號甲火箭是在長征3號的基礎上研製的大型火箭，它的氫氧發動機具有更大的推力，性能也得到很大的提高，地球同步軌道運載能力也從長征3號的1.6噸提高到2.6噸。長征3號乙運載火箭是在長征3號甲和長二捆的基礎上研製的，長征三號乙主要用於發射地球同步軌道的大型衛星，也可進行輕型衛星的一箭多星發射，其地球同步軌道運载能力達到5.1噸，躍入了世界大型火箭行列。長征三號丙運載火箭是一枚三級大型液体捆綁式運載火箭。以長征三號甲作為蕊級，捆綁兩枚液体助推器構成。長征三號丙運載火箭主要用於發射地球同步軌道衛星，其運載能力為3.8噸。它的一子級、助推器和二子級使用偏二甲肼(UDMH)和四氧化二氮(N2O4)作為推進劑，三子級使用效能更高的液氫(LH2)和液氧(LOX)。長征四號乙運載火箭是長征火箭家族中用於發射各種太陽同步軌道和極軌道應用衛星的主要運載工具。在長征四号甲基礎上研製的運载能力更大的三級液体運載火箭，火箭全長45.576米，最大直徑3.35米，運載能力在太陽同步軌道2.2噸。長征四號乙主要用於發射太陽同步軌道的對地觀察應用衛星，1999年5月10日，長征四號乙火箭首次發射，成功地將“風雲1號C”和“實踐5號”衛星送入軌道；長征四號乙火箭共發射6次，將10顆國内外衛星送入預定軌道，其中中國與巴西合作的地球資源衛星均由該火箭發射。中國新一代運載火箭長征五號將於2014年首飛，長征五號火箭也叫「大火箭」，這是一枚全新的火箭，它的首飛將對中國提高運載能力有極大的幫助和躍升。繼“長征三號甲”運載火箭將“嫦娥一號”衛星送入太空后，新一代運載火箭產業化基地在天津經濟技術開發西區開工，由天津生產的新一代“長征五號”預計將於2015年亮相。新一代火箭五大特徵使用120噸液氧煤油發動機和50噸氫氧發動機，無毒、無污染、高性能、低成本和大推力是其五大特徵。新一代運載火箭將實現近地軌道運載能力達到25噸，地球同步軌道運載能力達到14噸。長征6 號運載火箭是中國無毒無污染的新一代運載火箭，有許多新技術是在中國大陸首次使用，研製難度很大。長征七號是正在由中國太空科技集團公司開發的液體燃料運載火箭，預定於2014年首次發射。它是一個中型重型運載火箭，填補重型長征5系列和中小型長征6之間的差距。

2.衛星的製造能力

中國大陸已自行研製發射了100餘顆人造衛星，包括通信、遙感、導航定位、科學實驗衛星等，為各個領域提供服務。

3.載人航天能力

1999年中國發射第一艘無人飛船後，連續發射了神舟2號、神舟3號、神舟4號，接著又發射神舟5號、6號及7號載人飛船，使中國成為世界上第三個掌握載人航天技術的國家。

4.太空探索能力

嫦娥一號及嫦娥二號探月衛星均已成功發射完成任務，接著將於2013年12月2日發射嫦娥三號登月衛星。

5.航天的基礎與保障能力，已經形成了完善的運載火箭和航天器的設計、製造、試驗和測試能力

中國大陸建設了甘肅酒泉、四川西昌和山西太原三個航天發射場和覆蓋廣泛的航天測控網，衛星打上去後要看得見，還要控制它，要按照規定的路線，所以測控網要全局覆蓋。製造太空船與發射火箭的大陸太空工業龍頭中國航天科技集團資產總額人民幣1,300 億元，是大陸第三大國有企業，希望在2015年以前，把中國航天科技集團打造成世界級的航太企業，足以與波音、洛克希德馬丁、雷神或勞斯萊斯等歐美航太業巨擘平起平坐。太空工業已全面邁向商業化，中國航天科技集團將在天津興建面積達五個天安門廣場的火箭組裝工廠，未來將生產新一代的運輸載具，能夠把大陸太空船送上火星。中國航天集團還正在海南島文昌興建面積比天津廠再大一倍的太空中心。海南省是大陸最靠近赤道的省份，在那裡發射衛星可以消耗較少的燃料。未來海南島將逐漸接替甘肅酒泉的發射任務，未來發射火箭在天津組裝完畢後，再從當地深水港運至海南島，因此天津與海南兩處設施是互相搭配的。內蒙古一處新成立的太空中心，將供應太空船使用的太陽電池面板，並將生產潛在商機龐大的「太空酵」。生物學家發現，若將充滿細菌的試管長期暴露在太空輻射下，就能獲得數量極大的轉化細菌，可用於製藥、化妝品與食品工業。內蒙太空中心生物工廠的初期投資就達人民幣50億元，預期數年後可以創造每年人民幣100億元以上的營收。中國航天科技集團還希望從深圳成立的第四座太空基地，每年能帶來同樣100億元的收入。該集團位於深圳與香港的據點，將專攻衛星通訊與金融服務。中國的航天集團打造世界級的企業，綜合前述，天津、海南、內蒙與深港的四座新基地，將搭配北京、上海、西安與成都的四座原有基地，成為中國航天集團的八個支柱(圖1)。

圖1 中國大陸太空發展8大重鎮

(二)嫦娥計畫

中國大陸的探月計畫分為繞落回三步驟，嫦娥1號及嫦娥2號為繞月，正在飛行的嫦娥3號則要登陸月球，嫦娥計畫在政治上的意義是展現中國綜合國力及相關尖端科技，表明有效掌握和利用太空巨大資源、實現科研創新、凝聚民心、增強國家競爭力的決心及行動。。嫦娥奔月成功意味在國際太空探測上，中國佔有一席之地並有發言權。經濟上的意義可帶動通訊、材料、能源、微電腦、遥控技術的提高，月球上特有礦產資源和能源也可補充地球之不足，月球表面具有豐富的太陽能，月球土壤中蘊藏的豐富氚也能提供核融合核能發展的材料。在軍事上的意義表示導彈打衛星和激光摧毀衛星的技術已成熟。運载火箭可以在發射故障時緊急關機，飛船和衛星可以在外太空變軌顯示要在外太空實現軍事用途也非難事。「嫦娥一號」有助於中國建立飛彈防禦計畫。科技上的意義是促進航天技術實現跨越式發展和基礎科學全面發展。月球探測將使宇宙學、比較行星學、月球科學、地球行星科學、空間物理學、材料科學、環境學等全面發展。嫦娥月衛星除了宣揚國威外，最實質上的價值其實是“氦3”能源的開發，氦3是什麼呢？氦3就是氦元素多一顆中子，藉由核融合反應，氦3可以產生大量能源，反應後的產物是氦，相較於目前利用鈾元素的核分裂反應發電，這是一種幾乎是完全無污染的發電方式，這種在地面非常稀有的物質，在月球表面卻是相當的豐富。在石油價格高漲，各種能源漲價之時，這種前瞻性的能源將會掀起新一波各大國的太空競賽。嫦娥一號是中國的首顆繞月人造衛星(圖2)，於2007年10月27日在西昌搭乘長征三號甲火箭順利發射升空，主要探測目標是獲取月球表面的三維立體影像，分析月球表面有用元素的含量和物質類型的分布特點，探測月壤厚度和地球至月亮的空間環境。嫦娥二號是中國的第二顆繞月人造衛星(圖3)，於2010年10月1日在西昌由長征三號丙火箭發射，分別在100×100公里的圓軌道和100×15公里的橢圓軌道進行了高解析度成像和環月探測，完整獲取了7米解析度的月球表面三維影像數據，並完成了對嫦娥三號落月任務預選著陸區虹灣局部區域的達到1.3米的高解析度成像。

2013年嫦娥三號在西昌升空(圖4)，嫦娥三號攜帶月球車將登陸月球(圖5)，探月主要承擔三項任務，月表形貌與地質構造調查；月表物質成分和可利用資源調查；地球等離子體層探測和月基光學天文觀測。這三項任務和百姓生活也是相關的，例如首次在月球上應用的極紫外相機，將對地球等離子体層的整体變化進行監測，反映地球空間環境變化。例如太陽黑斑爆發就會對地球空間環境產生影響，在地球空間軌道上運行著遙感衛星、通訊衛星等應用衛星，這些衛星與人們生活關系密切。1859年曾經發生一次非常強的太陽爆發，地磁的指數變化縮小了三分之二，若再發生此種太陽爆發，所有衛星都將失效，衛星通訊會中斷，依靠GPS来定位的船舶、飛機可能會相撞。航天部門對材料的要求高，所以引領了材料技術的研製。例如太陽能熱水器就應用了航天航天隔熱技術保溫。月球上温度變化很大，要求材料對温度耐受力強，所以一些新型材料也可轉移到民用。此外，月球環境潔淨、微重力、無污染、没有磁場和大氣，適合開展物理和生命科學實驗。月球上特有的礦藏和能源，是對地球資源的重要補充和儲備，對人類社會的可持續發展具有深遠影響。科學考察探明，月球上已知礦物有100多種，其中有5種地球上没有。月岩中還含有大量的鋁、鎂、鈣等，在月壤中氧的含量占到40%，月壤中含有地球少見的氦-3。月球上蘊藏的氦-3約100萬噸到500萬噸，可供人類使用1萬年以上。月球上太陽輻射每年可產生12億千瓦的能量，在月球建太陽能發電站也可成為獲取新能源的途徑。