2016 (1)
2019 (2)
| 雜談中國太空科技和先進國家的差距 |
2012/07/08 00:01:03瀏覽460｜回應1｜推薦1
昨天（七月一日）晚上年代電視播出沈春華的「從台灣看全球」的節目，談的是中國大陸“上九天”同時又“下深海”的故事。這個談話性節目突然驚現國軍空軍上校宋兆文，因此立刻引起YST的興趣，另外一位特別來賓好像是「亞太防務」（一家台灣出版的軍事雜誌）的總編輯鄭繼文，顯然話題的重點圍繞軍事。
台灣方面的專家們在評論中國大陸的科技尤其是軍事科技的時候時或多或少都會扭曲一些事實、一定設計做出負面的評論或者用負面的角度去觀察大陸以此來彰顯自己的政治正確。這段訪問引起我一些感想，今天我們就來談談高科技，特別是軍事科技，中的一些常識，不光是分析台灣的評論，也順便看看美國華人說些什麼，內容有點隨興，故曰雜談。
（一）台灣人看大陸的太空科技
在這場討論「神舟九號」與「蛟龍號」的科學壯舉中，主持人沈春華沒有什麼科技背景所以說不上話，兩位特別來賓宋兆文與鄭繼文也是泛泛之談沒有什麼深入的見解，只不過鄭繼文的政治顧慮比較少、出現的笑話比較少而已。
宋兆文因為是軍人出身，反共教育非常徹底，他受到政治正確的壓力肯定比較大必須做出負面的評論來彰顯敵我意識，導致他的評論過度扭曲科學。 由於處境尷尬，過去在評論殲-20隱形戰機的時候宋兆文就出過不少笑話，這次也不例外。但是宋兆文這種言論在台灣是比較受歡迎的也容易傳播，所以值得我們討論。
航空與航天是兩回事，宋兆文與鄭繼文對航天的知識相對比較少，他們能談的話題其實並不多。中國大陸航天科技的位置明顯排在美俄之後，位居世界老三，而且跟老大美國與老二俄國屬於同一梯隊，把所有其他國家（包括歐日等昔日列強）遠遠拋在後面，他們屬於第二或第三梯隊。宋兆文對此不甘心但又不得不承認，挖空心思想把大陸排除第一梯隊，這是他的痛苦，也是很多台灣人的痛苦。
想想看，既要強調中國科技遠遠落後美國，又要製造中國嚴重威脅世界和平，這分寸拿捏是非常困難的，宋兆文沒有這個功力，包打聽的鄭繼文也沒有，就連打著美國史丹福大學國際政治中心學術招牌的薛理泰也不可能說得清。
為了台灣的“安全”，宋兆文唯一能努力的方向就是盡量強調大陸在航天上的特技與美俄相差很遠，但是由於缺乏相關知識，無論是宋兆文還是鄭繼文都無法做到這一點。於是一個很容易犯也很通俗的錯誤就發生了，那就是用時間來判定中國大陸的航天科技落後美俄至少四、五十年。
宋兆文果然就在節目中流露出這種膚淺的論調，他指出前蘇聯在1961年就把全世界第一個太空人加加林送入太空並且成功返回，美國在1969年就把太空人送到月球並且成功返回，所以中國大陸的科技成就雖然表面光鮮亮麗其實落後美國與俄國至少四、五十年。這個論調絕大部分的台灣人非常愛聽，使他們從心裏感覺安慰與安全。
數字固然會說話，但是數字有時候也是最大的謊言，上面這一段就是最佳的例子。YST從四個方向說明中國太空科技的成就與領先。
1. 太空艙的返回方式
「神舟九號」所展示的是科學與技術的硬實力，這個科技跟前蘇聯在1961年發射第一個太空人和美國在1969年登陸月球所展示的科技是不相等的。譬如絕大多數的讀者都不知道為了爭奪“第一個太空人”的光榮頭銜，在不能做出足夠安全防護的情形下，加加林返回地球是採取高空跳傘的方式，這是非常、非常、非常危險的，為了國家的光榮蘇聯軍人義無反顧勇敢接受挑戰。加加林能夠成功返回地球全靠過人的身體素質，這種返回方式能跟「神舟九號」相提並論嗎？
「神舟九號」是先用減速傘將下降速度降到每秒十米，然後在返回艙距離地面一公尺的時候啟動反推火箭將速度下降到每秒一米，一個非常安全的撞擊速度。這個科技即使美國在1969年的探月旅行也是沒有的，因為美國的太空船是從海面收回，不需要精確控制返回艙的下降速度。
反推火箭的準確點火不是一件簡單的事。由於硬體只能用一次，所以返回艙的反推火箭系統不能預先測試，這就對生產工藝必須提出高度要求和對成品有充足信心。
中國科技落後美俄四、五十年從何說起？
宋兆文嘲笑「神舟九號」返回艙在接觸地面時的翻滾，這也是個膚淺的笑話，就像嘲笑空降兵著陸時在地上打個滾一樣，其實這是減緩撞擊最簡單 和最有效的方式。
2. 太空艙返回地球的落點
中國大陸有一樣技術到目前為止仍然是領先世界的，那就是預測衛星和太空船返回地球的落點，遠比俄國和美國準確。大陸的這項技術是在研發返回式衛星的過程中不斷優化而練就的。中國通常落點可以控制在數公里以內，這是非常了不起的，美國和俄國的誤差經常超過數百公里，早期的時候甚至超過一千公里。美國對落點巨大的誤差並不再乎，它有強大的海軍艦隊遍佈海洋，美國海軍在一千公里方圓內搜救太空艙完全沒有問題。太空艙是防水不會沉沒的，即使泡在海水中三、五天也無所謂，美國海軍有足夠的時間找到它並且安全回收。
如果你看過早期美國回收太空船的巨大陣仗就知道這個過程完全不是大陸在內蒙古準備的 那七架直昇機和數十輛越野汽車可以相提並論的。在太空梭出現以前，美國每次回收太空船是在預定的降落區至少出動一個航空母艦戰鬥群，在後備降落區也至少準備一個航空母艦戰鬥群，這種陣仗沒有任何其他國家能夠支付得起。美國有能力擺出這麼大的回收陣仗也必須擺出這麼大的回收陣仗，因為在那個年代美國必需在海面回收而且沒有能力準確控制降落的地點。
準確估計太空艙的降落地點是非常重要的技術，而且不是讀者想像的這麼簡單。YST記得多年前有一枚俄國過期的衛星由於失去動力無法維持軌道遲早一定會跌落大氣層，由於衛星攜帶了核子發電裝置所以有核污染的危險引發各國恐慌，因為萬一掉到大都會區肯定會造成污染，健康訴訟就不得了了。每個國家都在緊張地估算這枚衛星還會運行多久、什麼時候會進入大氣層、最終會掉到哪裏．．．等等 ，這可不是簡單的算術。
猜猜看，那國的科學家計算得最準？
你猜對了，就是中國。中國科學家計算落點在加拿大某處，誤差大概是兩、三百公里（時間太久數字可能有出入，請網友補充）。美國和俄國的估計都差了幾千公里，基本上沒有任何意義。
3. 太空船的通訊
「神舟九號」所展示的通訊能力非常令人滿意，無論是聲音或畫面都非常清晰，這不是早期美國和前蘇聯能辦到的。通訊是太空科技重要的衡量標準，所謂中國科技落後美俄四、五十年完全不是事實。
4. 太空艙的防熱
宋兆文譏笑「神舟九號」返回艙的表面被燒得焦黑証明大陸的科技不如美國，這也是非常錯誤的。
宋兆文一定知道中國大陸的航天科學是錢學森從無到有一手建立的，當年錢學森在北京成立力學研究所時吸收了中國最優秀的學生，這批人才素質之高在全世界都是很難找到的。宋兆文可能不知道的是飛行器高速飛行在空氣中產生的「熱障」問題是錢學森提出和解決的，是他加州理工學院的博士論文，也是空氣阻力產生熱效應的經典論文。錢學森在飛行器熱的傳導方面是基礎理論的奠基者，今天大陸的航天科學家大部分不是錢學森的徒弟就是徒孫，中國大陸的航天科學基礎非常紮實，熱效應的問題研究之透徹絕不輸任何國家。
任何金屬表面經過空氣阻力沒有不燒黑的，問題是大陸科學家不會讓它燒穿、也不會讓熱量滲透到太空艙，這就夠了，不需要更好。要知道，神州飛船都是一次性使用的，只需要保証一次使用的安全性，再高就是浪費，沒有任何意義。宋兆文不懂工程。
美國的太空梭是重覆使用的，所以工程的要求完全不同，造成價格非常高昂，導致成本不合算，遠不如一次性使用的飛船。當初美國的衛星製造大廠休斯公司的總裁就極力反對太空梭但是遭到NASA否決，二十年後美國終於不勝負荷而放棄太空梭，但是當年阿波羅計畫的科學家和工程師都已經解散了，短期內美國沒有能力恢復只好委託俄國的聯盟號擔負太空站的運補工作，俄國也藉機大敲美國的竹槓，這是美國的恥辱，証明當初休斯公司總裁的判斷是正確的，但是這個錯誤政策所造成的損失豈只是錢財，也包括生命，十四名太空人的生命。
為了重複使用，美國太空梭在熱障問題最關鍵的部份（黑色）表面都貼上特殊防熱的陶瓷片，所以太空梭返回後機體表面很漂亮、沒有燒焦的痕跡。不幸的是，美國的太空梭在哥倫比亞號的飛行中出現問題。哥倫比亞號1981年４月首飛，初期一切正常，但是在執行第二十八次任務時發生嚴重問題。2003年01月16日，哥倫比亞號在發射後發現有部分陶瓷片脫落，暴露的部分在軌道運行時被觀測到，但是脫落的陶瓷片不可能在太空中修復而太空梭也不可能16天以後不返回地球，所以只能企求返回時有好運氣。可惜天不從人願，2003年02月01日，哥倫比亞號返回大氣層，在德州二十萬英尺的高空和12,500英里的時速（18.3馬赫）下，由於缺少陶瓷片的保護，空氣阻力產生的高溫燒穿了太空船造成整個太空梭的解體，七名太空人（包括兩名女性）全部犧牲，距離預定降落佛羅里達州的甘迺迪太空中心只有十六分鐘。這個事件是太空探險的經典悲劇，是工程設計與工業製造造成的悲劇，也是百分之百可以避免的工程錯誤。
宋兆文的評論是外行話和錯誤的引導，宋兆文嘲笑「神舟九號」的缺點其實正是大陸科學家的優點，那就是實事求是、只求完成任務、不求花俏的宣傳、而且既要達成目標又不要多花冤枉錢，這是工程師最可貴的工作態度。美國工程師通常做不到這一點，因為美國人認為複雜的東西就是好東西。美國人嘲笑蘇聯聯盟號的原始（primitive），但是沒有想到聯盟號強調的是安全可靠。
我們用美國最新的隱形戰機F-35作例子。F-35的問題很多，進程一再拖延，遲遲不能交付美軍和盟軍使用，造成訂單削減。 F-35 問題的主要原因就是設計太過複雜，尤其很多軟體的複雜是沒有必要的，造成系統整合的巨大困難和成本的不斷上升，最終威脅到成品的生存。任何重大的科技研發項目絕不能有「政府沒有選擇所以錢可以敞著花」的心態。優秀的科學家和工程師必須在花費上做出嚴格的控制，這樣才能保証工程能夠如期進行和任務能夠如期完成。像「神舟九號」這種一次性使用的東西，安全是唯一必要的考量，完成任務後好不好看根本不重要。
（二）美國華人看大陸的太空科技
這一節我們討論美國華人學者薛理泰的一篇文章：
薛理泰的論述和看法基本上和宋兆文非常類似，也就是根據中美航天的發展時間判定中國的航天科技落後美國至少四十年，因為美國在1969年就已經成功登陸月球。薛理泰另外有一篇文章標題就是「中國航天技術比美國40年前的還落後」。在第一節我們已經對此分析，說明這是一種非常膚淺和廉價的說法，不是事實。這一節，我們進一步討論薛理泰在上面這篇文章中所指出的四個方面的差距。
薛理泰認為中美航天技術上的差距主要體現在四個方面：大推力運載火箭、空間站、航天飛機和衛星。讀者可以詳細閱讀它的內容。
YST不知道薛理泰的學術背景，但是根據他曾經在香港明報月刊任職和現在是美國史丹福大學國際安全和合作中心研究員來看，他應該是研究國際政治的專家，沒有理工科的背景。薛理泰討論科技的問題只能在表面打轉，他看不到重點和竅門。
1. 大推力運載火箭
薛理泰列出數據說明目前中國火箭的運載能力只有美國的一半，他認為大推力運載火箭是中國發展航天科技的瓶頸。這個看法是錯誤的，而且很快就會被印証。火箭的發展是以實際應用的需要為指導原則，工程師都是斤斤計較的，特別是搞航天的，沒有任何工程師會用牛刀來殺雞，中國一直不發展大推力火箭不是不能而是沒有這個需要。
火箭發動機和航空發動機困難的重點不同。中國由於長久的戰亂耽誤了科學與工業的發展，在材料科學上比較落後，所以發展航空發動機就特別困難，因為航空發動機要求耐用。但是火箭發動機是一次性使用的東西，使用的時間通常頂多只有幾百秒，中國在材料上沒有困難。火箭最難的部分是控制，中國科學家在這方面特別優秀，尤其是各種振動的控制（vibration damping）除了理論更有一部分是經驗，屬於不傳之祕。
想想看，錢學森在美國最後的研究就是控制學並且於1954年出版了【工程控制論】。這本書是控制理論的先驅，錢的老師馮．卡門對這本書讚不絕口。中國的科技也許在別的方面落後，但是有關控制技術無論是理論還是實踐絕不在任何國家之下。
九０年代中國大陸為澳洲發射美國製造的衛星，美國全程監看整個過程，當運載火箭最後釋放衛星時衛星進入軌道的精確度之高得到美國科學家和工程師一致的稱讚。中國的控制技術是有歷史的，功力不是今天才練成的。
中國在發展太空站和登陸月球的時候，大推力運載火箭一定會按時出場的，絕不可能構成研發的瓶頸。
2. 空間站
中國建立空間站（台灣稱太空站）根本不存在任何問題，中國沒有發展空間站只不過時間未到，這是優先的順序問題，不是能力問題。優先順序是由國家的經濟決定，跟科技能力無關。
YST個人比較喜歡中國的研發態度，那就是有長遠的計畫，一切依據中國的經濟訂出優先的順序，而不是像美國為了與蘇聯競爭在六０年代和七０年代瘋狂發展和瘋狂燒錢，然後競爭結束後看不到應用就立刻停了經費並解散工作人員，登月計畫和太空站都是如此。
今天美國準備在2020年終止太空站，因為它想不出要在這個太空站做什麼。
如果有一天中國在自己的太空站玩出什麼新花樣，一旦刺激了美國，美國國會一定立刻撥巨款重建太空站和中國競爭。
3. 航天飛機
航天飛機根本是一個錯誤的工程項目，在第一節我們就清楚說明了。薛理泰用美國的思路和發展來評論中國的科技研發遇到瓶頸真是可笑。
中國人非常務實，絕不會為這種花俏的東西浪費大量銀子。當然中國需要感謝美國，在空間科技的研發上美國先驅所走的冤枉路足以作為後來者學習的例子，尤其是出了人命的慘痛例子更是令中國嚴肅思考並引以為鑑。
4. 衛星
美國在衛星的數量和質量上都優於中國，但是這個差距是非常有限的，換句話說，在可見的、很短的未來就會被中國趕上。
衛星基本上就只有三種：偵查、通訊和導航。中國唯一沒有的就是導航衛星，其他都不缺，性能也接近。
北斗導航衛星已經覆蓋亞洲而且開始運作，今年年底以前將正式運作，精度也會進一步提高。2020年北斗導航衛星將覆蓋全球，精度在民用部分至少和GPS一樣或更好，成為美國GPS的競爭者。「北斗」除了定位和給時的基本功能，還具有短訊通訊的能力，這項功能是美國GPS系統所沒有的。短訊通訊在軍事上特別有用。
在通訊衛星上，美國首先推出三軸穩定（body stablized）的衛星，因此有資格號稱首先進入高功率（high power）衛星，但是中國的三軸穩定衛星幾年後也研發出來了。
美國又號稱它的通訊衛星轉發器（transponder）是K波段，中國衛星的轉發器是C波段，美國衛星能夠攜帶更多的訊息。沒過幾年，中國的衛星轉發器也是K波段。
美國號稱它的通訊衛星全壽命可以高達15年，沒多久，中國的通訊衛星也可以做到15年全壽命。但是後來中國和美國都發覺這樣比壽命長不是什麼好事，因為電子技術進步得很快、壽命短一點可以早一點發射改良的酬載（payload），經濟效果反而更好。
至於偵查衛星屬於國防機密，沒人敢談。YST不認為薛理泰知道任何有關偵查衛星的內情，因為美國衛星的保密層級非常高，只有極少數圈內人能進入，薛理泰不可能通過。所以真正知道的人不敢談，敢公開談的都在胡說。薛理泰如果堅持美國偵查衛星的技術遙遙領先中國，是中國不可能趕上的，YST也不能辯駁。
YST只能說偵查衛星上所攜帶的感應器和各種訊號處理的技巧，無論是紅外線、照相、雷達等等，美國有的中國都有，美國具備的訊號處理技巧中國都具備，譬如科技含量最高的就是合成孔徑雷達成像（SAR image）美國有衛星具備這個能力，中國同樣也有。
5. 打一場高技術局部戰爭
至於薛理泰在文章中說，「論及軍事用途，則中國各種應用衛星的質量和數量遠遜於美國，打一場高技術局部戰爭的能力高下立判。」就更是胡說八道了，連美國國防部長都不敢這麼說。
想想看，美國如果真這麼認為早就收拾金正日了，那會拖到現在還畏首畏尾的。果然印證了二鬼子在面對自己同胞時通常比大鬼子更高傲、膨脹和盛氣凌人。
6. 美國真的無需擔憂中國的航天科技嗎？
最後讓我們評論薛理泰文章最後的結論：「中、美兩國航天技術仍然存在不少的差距；美國對中國航天技術現況及其今後在軍事上的應用，無須過分擔憂。」
薛理泰認為美國無須過分擔憂。這是四平八穩的外交說法，因為加上了「過分」這個鬆散的、可以自由定義的形容詞，所以說了等於沒說。薛理泰心裏真正的意思其實就是美國根本不需要擔憂。
美國需不需要擔憂是個人主觀的判斷，因人而異，沒有什麼意義。
真正有意義的問題是：美國有沒有擔憂中國的航天科技？
答案顯然是肯定的，這才是有趣的事。我們用三個例子來說明。
例子一：
1983年，美國牽頭組織「國際空間站」，總共邀請俄羅斯、歐洲太空局成員、日本、加拿大、巴西等16個國家參加研發工作，但是刻意排除了中國。中國曾經提出參與國際空間站的建設，但是遭到美國的拒絕。
想想看，既然俄羅斯在裏面，所以「共產國家」不可能是美國拒絕的原因。
連巴西都加入研究團隊了，「是否能做出貢獻」也不可能是美國拒絕的原因。
那麼真正的原因是什麼呢？
唯一可能的原因就是美國不願意讓中國藉著這個機會學習太空技術。
為什麼美國不願意讓中國藉機學習呢？
因為美國認定中國是潛在的主要對手，美國擔憂中國會迅速累積航天科技最終造成對美國的威脅，美國對此並不隱瞞。
美國人多精明啊！觀察敏銳又細緻，是有功力的高手。YST再舉一個簡單的例子說明美國的精明。有一年中國發射衛星的密度相當高，立刻引起美國的高度關注，因為快速發射衛星的能力是非常重要的軍事能力。美國心想這個能力可以成為緊急支援國際太空站的主要備份力量，這是非常有價值的，不過這樣一來就不得不讓中國加入「國際空間站」的研發了。美國思前想後，最後決定還是不要讓中國參加。呵呵呵！
例子二：
「神舟五號」成功後，中國第一位太空人楊利偉訪問美國休士頓太空中心，美國的接待非常冷淡。
面對中國航天完美完成第一步和隨後展開雄心勃勃的第二步，美國的酸味和戒心已經全寫在臉上了，在史丹福大學從事國際安全研究的大學者薛理泰看不見嗎？
例子三 ：
九０年代，澳洲堅持由中國發射它購買的美國衛星，因為中國收取的發射費用遠比美國和法國低。美國無奈之下就派出陸戰隊士兵二十四小時全程看守這個衛星，絕不允許中國科學家和工程師接近，美國士兵如臨大敵、寸步不離直到發射。中國想偷點技術門都沒有。
我們不禁要問：是美國對中國航天科技的潛力看走眼了呢？還是薛理泰的判斷有問題？
薛理泰的這篇文章是文科生談科技，全是道聽途說和七拼八湊的合成品，作者本身不具備任何分析和判斷的能力，文章中四個重要的推論依據都是錯的，文章結論的看法也和美國事實上所採取的態度正好相反。
（三）結論
1.國際政治是軟科學，可以胡亂說，基本上有沒有份量看說話者的身份；科技的評估是硬科學，不可以胡亂說，即使是哈佛大學的教授也不行。
2.中國的航天科技目前落後美國與俄國不假，但是差距絕沒有40年，有些地方中國甚至領先。
3.今天美國對中國航天科技迅速又全面的發展感到憂心，美國不但判斷正確而且很早就採取了非常嚴密的防範措施，這就是先見之明，美國太精明了。從美國國家利益的角度來看，美國處處對中國提防和設置種種障礙的行為是正確的和正常的，一點兒都不過份，美國如果不這樣做才是傻瓜。
4.中國人講究因勢利導和水到渠成，科技發展就正是如此。所謂落後xx年是外行話，大家笑笑就是。
5.YST認為目前中國的「水」已經到了（錢、人才和國際環境都已經到位），「渠成」就在未來的十年，你我都可以見証。
6.所謂水到渠成可不是空話，未來十年將是中國科技收穫最輝煌的井噴時期。神舟、神光、神龍、神算等等一一開花結果、隱形戰機升空、“蛟龍”潛入深海、綠色能源開發、深海資源開發、航空母艦研發進入高速檔、十二五期間要完成“百箭百星”（也就是每年至少發射二十顆衛星叫西方國家瞠目結舌）．．．．，我們等著看一場接一場的連台好戲。
7.YST最高興看到的就是三名在「天宮」中的太空人和三名在七千米深海的潛海人互相問候和道賀，沒有任何科技展示比這個更高調的了！這是中華民族的光榮，誰都不能把它從我們的心中偷走。
8.YST對中國科技的發展充滿信心。讓我們看一眼北京太空中心一排排坐在電腦前的科學家和工程師，他們大多數是二十幾歲和三十幾歲的年輕人，他們勤奮的精神、從容的態度、說話的自信和眼中散發的熱情非常令我感動，他們就是中國的未來和希望。
�X�B: 雜談中國太空科技和先進國家的差距 - YST2000 的網誌 - udn部落格 http://blog.udn.com/YST2000/6608490#ixzz1zzGwfpv1
