本書從科學技術與社會互相影響的視角,評述了航空航天的過去、現在和未來;論述了空天一體化是歷史發展的必然;介紹了空天軍事化和商業化的進展;詳細地解讀了近年來媒體關注的世界及我國在航空航天領域的熱點,包括現代飛機、無人機、近太空飛行器、先進導彈、高超聲速飛行器、重型運載火箭、衛星、航天飛機、空天飛機和火星飛行器的發展動向;重點探討了太空安全、太空探索、太空經濟和太空創業的現狀和前景。
黃志澄老師是我國著名的空氣動力學專家、航天技術專家、技術評論家。《空天大視野》一書是黃老多年的博客文章精選編撰成書。黃老借由這本書為廣大空天迷、軍事迷、科技迷撥開大空天時代的迷霧,幫助大家明辨真偽。
黃志澄,我國著名空氣動力學專家、航天技術專家、技術評論家。1937年出生于江蘇無錫,1958年畢業于北京航空學院(現北京航空航天大學)。長期從事空氣動力學、航天發展戰略研究,為我國大型試驗基地建設、載人航天方案論證、新型航天器研制做出了重要貢獻。近十年來從事科學、技術與社會(STS)等宏觀科學領域研究。著作有《高超聲速飛行器空氣動力學》、《航天科技與社會第四次浪潮》等。
一、直面大空天時代 / 1
1. 大空天與大視野 / 1
2. 航空與航天和而不同 / 2
3. 空天技術大融合 / 4
4. 空天一體與新軍事變革 / 6
5. 從制空權到制天權 / 8
6. 回眸航空商業化 / 10
7. 迎接空天經濟時代 / 12
二、從天空到空天 / 15
1. 人類對飛行的初探索 / 15
2. 萊特兄弟為何成功 / 17
3. 軍用飛機成為戰爭之神 / 19
4. 導彈催生時代風云 / 20
5. 冷戰時代的太空對抗 / 22
6. 擊落衛星:437計劃揭秘 / 24
7. 理性看待美國阿波羅登月 / 26
8. 阿姆斯特朗的光芒與代價 / 28
9. 3D打印開啟太空制造新時代 / 30
10. 美俄會合作再建新空間站嗎? / 32
三、天空新印象 / 34
1. 讓人類飛得更高、更快、更遠 / 34
2. 國外發展新一代戰斗機的啟示 / 36
3. F-22:一個并不美麗的神話 / 38
4. F-22首戰敘利亞的目的何在 / 40
5. 殲-15 PK 蘇-33 / 42
6. 美軍為何研發遠程打擊轟炸機? / 44
7. 馬航MH370的技術反思 / 46
8. 超聲速客機何日重現 / 48
9. 現代工業皇冠上的明珠 / 50
四、展望無人機 / 52
1. 無人機的崛起 / 52
2. 捕獲無人機與導航戰 / 54
3. X-47B開啟無人艦載機時代 / 56
4. 無人戰機引發空戰大變革 / 58
5. 從潛射無人機看"海底惡魔" / 60
6. 火星無人機何時首飛 / 62
7. 從科幻走向現實的火星直升機 / 64
8. 中國在小型無人機方面的優勢 / 66
五、挺進近太空 / 68
1. 近太空飛行器到底指的是什么? / 68
2. 飛艇的東山再起 / 70
3. 混合型飛艇的發展前景 / 72
4. 巨型飛艇呼喚王者歸來 / 74
5. 美國軍用浮空器的復興之路 / 76
6. 大陽能飛機潛力無限 / 77
六、導彈風云錄 / 80
1. 馬島戰爭凸顯導彈威力 / 80
2. 愛國者大戰飛毛腿 / 82
3. 戰斧是美軍的打擊武器 / 84
4. 從核威懾到核訛詐 / 86
5. 朝鮮何時會有洲際導彈 / 88
6. 白楊-M的彈頭之謎 / 90
7. 為什么美軍特別關注東風-21D? / 92
8. S-400導彈先進在哪里? / 93
9. 美國部署亞洲反導意欲何為? / 95
10. 評美國欲在韓部署"薩德" / 97
七、高超聲速屏障 / 99
1. 人類何時突破高超聲速屏障? / 99
2. 高超聲速是美軍擺的迷魂陣嗎? / 101
3. 美軍X-51A并未達到預期 / 103
4. 誤將可能性當成實際 / 104
5. 美國調整高超聲速技術路線 / 106
6. HTV-2飛行試驗為何失敗? / 108
7. 秘而不宣的AHW / 110
8. 前景難測的HSSW 導彈 / 112
9. SR-72在忽悠誰? / 114
10. 盤點美國高超聲速武器計劃 / 116
11. 高超聲速大博弈 / 118
八、衛星大變革 / 121
1. 手機衛星引領個人衛星時代 / 121
2. 北斗導航衛星系統的機遇和挑戰 / 122
3. 北斗產業化引領中國太空經濟 / 124
4. 宇宙中有同情心的美仙女 / 126
5. 我國衛星遙感邁上新臺階 / 128
6. 馬航MH370呼喚衛星大變革 / 130
7. 建設全球衛星互聯網 / 132
8. 讓衛星起死回生的"鳳凰計劃" / 134
九、運載火箭再創輝煌 / 137
1. 從土星5號火箭說起 / 137
2. 美國再造巨型火箭 / 138
3. 紀念DC-X飛行試驗20周年 / 140
4. 質子-M事故的背后 / 142
5. 安加拉A5 重振俄航天雄風 / 144
6. 印度向載人航天邁出步 / 146
7. 日本Epsilon的警示 / 148
8. 美軍要用戰機發射小衛星 / 150
十、航天飛機浴血重生 / 152
1. 航天飛機的榮光和悲情 / 152
2."哥倫比亞"號黑色啟示 / 153
3. 美國為何發展小型軍用航天飛機? / 155
4. X-37B在監視"天宮一號"嗎? / 157
5. X-37B的啟示 / 159
6. 空天飛機與航天飛機有何不同? / 161
7. 追夢者:美國新一代航天飛機 / 163
8. 重復使用火箭飛機XS-1計劃 / 165
9."佩刀"為空天飛機提供新動力 / 167
十一、太空創業潮 / 169
1. SpaceX要在太空挑戰誰? / 169
2. 從童謠中飛出的"龍"飛船 / 171
3. 馬斯克的成功并非走運 / 173
4. 美國加速航天運輸商業化 / 174
5. 美國商業載人飛船呼之欲出 / 176
6. Skybox 創業模式或許更適合中國 / 178
7. 哥本哈根亞軌道的故事 / 180
8. 魂系火星的夫婦 / 182
9. 如何看待"安塔瑞斯"爆炸事故? / 184
10. 太空旅游創新亦須保安全 / 186
11. 商業空間站并非神話 / 188
12. 迎接全球太空創業潮 / 190
十二、火星交響曲 / 193
1. 好奇是人類探索火星的動力 / 193
2."好奇"號的恐怖七分鐘 / 195
3. 載人飛船安全降落火星是難關 / 197
4. 面臨EDL技術的嚴峻挑戰 / 199
5. 給印度火星探測點個贊 / 200
6."2020火星車"將為載人任務開路 / 202
7. NASA精心打造"獵戶座"飛船 / 204
8."火星一號"靠譜嗎? / 207
9. 捕獲小行星是不是異想天開? / 208
10. 美國選擇小行星為新目的地 / 210
11. 美國載人火星計劃進退兩難 / 212
十三、戰爭幽靈在游蕩 / 215
1. 中美之間必有一戰嗎? / 215
2. 離岸控制:美國候選的對華軍事戰略 / 217
3. 從利比亞看美國軍事戰略的新動向 / 218
4. 硅片能打敗鋼鐵嗎? / 220
5. 釣魚島:狹路相逢勇者勝 / 222
6. 黃巖島對峙的啟示 / 224
7. 強化南海的戰略地位 / 226
8. 從"震網"病毒看無接觸戰爭 / 227
9. 美軍的"舒特"殺手 / 229
10. 創新是美國"新抵消戰略"的核心 / 231
11. 透過美國新武器預研的迷霧 / 233
12. 美國軍工復合體與中國威脅論 / 235
十四、爭奪終極高地 / 238
1. 太空武器化正在走來 / 238
2. 美俄衛星是否故意相撞? / 240
3. 太空從軍事化到武器化 / 241
4. 太空威懾是新的威懾手段 / 243
5. 美軍堅持太空優先 / 245
6. 從激光武器怕霧霾說起 / 247
7. 電磁炮是理想的太空武器嗎? / 249
8. 核動力空天母艦是真是假? / 251
9. 美空軍重筑太空籬笆 / 253
10. 美軍編織監視太空的天羅地網 / 255
11. 美媒為何要炒作中國反衛星試驗? / 256
12. 徘徊在十字路口的美國軍事航天 / 258
十五、大師之瞻 / 261
1. 錢學森關于優先發展導彈的建議 / 261
2. 要認真總結國外的經驗教訓 / 263
3. 把眼光放遠一點 / 265
4. 錢學森對載人航天技術的展望 / 267
5. 魯迅早已回答了錢學森之問 / 269
十六、空天的人文視野 / 272
1. 人類為什么要探索太空? / 272
2. 探索外星人到底有什么意義? / 274
3. 移民外星能拯救人類嗎? / 275
4. 第四次浪潮是太空時代 / 277
5. 魅力來自科幻與人文的交融 / 280
6. 從宇宙飛船經濟理論到太空經濟學 / 281
7. 工程師的社會責任 / 283
8. 建立星球整體文化 / 285
十七、走向空天強國 / 288
1. 科學決策的輝煌成果 / 288
2. 載人航天必須走創新之路 / 290
3."嫦娥三號"領跑人類探月新階段 / 292
4. 繼往開來,再創輝煌 / 294
選自 第十五章 大師之瞻——"錢學森關于優先發展導彈的建議"
從1992年1月至9月,我協助王永志同志完成了921工程的論證,在當年9月21日得到中央的批準。在工程上馬后,我又奉命對飛船后我國載人航天的下一步發展進行論證。
錢老在1993年7月23日給我的信中,展望了未來載人航天要的創新技術:
我認為人們尤其應該重視遙現技術和遙操作技術,以大大節約人長期在天上"受罪"的巨大代價。我希望我國的航天事業能后來居上,勝人一籌!
航天事業的又一重大發展是空天飛機,尤其是把它作為用半小時即可橫跨2萬公里的民航工具。所以空天飛機是21世紀的重大成就。但此項技術工作規模和難度空前,耗資達千億美元以上。今天世界上無論任何國家都無法獨家承受此負擔,只有國際合作才行。請看,就是將費100億美元的超導超級質子反質子對撞機(SSC)也是多國共建的,我國將參加,貢獻1億多美元的設備。因此我請您研究以下工作設想:
1.繼續跟蹤國外有關空天飛機的發展動態。
2.研究各種可能的方案,進行國際共同開發空天飛機。
3.我國作為國際合作的開發者,該如何作準備,也就是爭取參加國的資格,人家需要我們。我們能參加SSC,就因為我們通過北京正負電子對撞機工作,使人看到我國的科技力量和加工生產能力。
21世紀的中國人一定要在空天飛機上顯一顯身手,一件國家大事。
在這封信中,錢老提出了三個未來載人航天的發展方向:
及時,為了實現更便宜、更安全和更靈活的載人航天飛行,錢老建議在我國研制成功載人飛船后,應將航天運輸系統的目標,瞄準空天飛機。錢學森在1962年出版的《星際航行概論》一書中,就提出了使用吸氣式發動機的概念。他提出了用一架裝有噴氣發動機的大飛機,作為及時級運載工具,用一架裝有火箭發動機的飛機,作為第二級。關于吸氣式發動機他提出要"以渦輪噴氣發動機起飛,當高度超過10千米及飛行速度達到兩倍聲速以上時再把沖壓發動機開動,繼續爬高和加速,直到極限,然后第二級火箭脫離及時級起飛。"1990年12月28日致朱光亞的信中指出:"近見美國好幾期都有關于高超聲速飛機的報導乃至空天飛機研制的報導,美國是主力,其它好幾個國家也在搞。看來這是21世紀的航空航天技術。"
第二,錢老強調要發展遙現技術和遙操作技術。錢老認為,人與自動化系統的優化結合,包括采用遙作學的技術,使人在地面更好地參與空間科學實驗活動,將是未來航天系統的發展方向。他在1993年8月23日給朱光亞的信中建議將英語中的"teleoperation"譯成"遙作","telescience"譯成"遙作學"或"遙作技術"。對于遙作及遙作技術的意義,他在這封信中說:
回想歷史,人們總是想用機器代替人干活,最早是人力、畜力驅動的機床,然后是機器能力的機床,后又有數控機床。再進一步就發展機器人;后來因為機器人太苯,所以開發智能機器人。但就是智能機器人的智能也是有限的,還要操作人在現場管理、調節。但一人管多臺機器人,操作人要眼看四方,跑前跑后,十分緊張,一秒也不能休息。日本工廠在機器人生產線上的操作工人據說只能干兩三年就退入另外工作,太累受不了。
解決這一問題的方法和途徑就是遙作技術,操作人不在現場,可以安安靜靜,舒舒服服地管好機器人生產線。這是人·機結合概念的擴展;機不只是計算機,還有智能機器人。
這才是遙作技術的革命意義!遙作技術要應用于一切生產。遙操作空間站上的工作只是其中之一而已。
第三,錢老認為國際合作已成為發展載人航天的必然趨勢。為了節省投資,加速發展和減少風險,各個國家在載人航天領域愈來愈多地開展各種形式的國際合作。1988年3月10日錢老在致朱光亞的信中指出:"我看根據現在世界形勢,今后航天技術將是國際間合作—矛盾—競爭—合作的格局。所以我們的專家們要懂得點政治和經濟,不能搞純技術觀點。"在錢老給我的信中,明確指出了只有我們在技術上有所創新,掌握某些別人并不掌握的技術,才能在平等、互利的原則下開展國際合作。
錢老是一位從社會發展的高度思考問題的高屋建瓴的航天科學家,他對未來載人航天技術的展望,自有它的獨到和深遠之處,可供大家進一步的思考。
選自及時章 直面大空天時代——"大空天與大視野"
當今這個時代是一個互聯網時代,也是一個大數據時代,一個大科學時代;更是一個大空天時代,一個大視野時代。
互聯網的發展開啟了大數據時代,這里的"大",說的是數量無限大。有了大數據,就有了大科學,這里的"大",說的是"可能性"無限大。大空天時代,不僅有大數據和大科學,而且其空間無限大,因此,帶來了無限大的視野。
空天是航空航天的簡稱,在英語中,航空對應的詞是Aviation,航天對應的詞是Space,航空航天對應的詞是Aerospace。視野就是眼界。隨著時代的前進,人類正在不斷開闊眼界,使人類從天空到太空的認識,有了嶄新的視野。
登高望遠。近年來,在空天領域發生的新聞,常常成為媒體的熱點。它們異常復雜,涉及政治、技術、軍事與經濟等各個方面。由于經過選擇和炒作,這些新聞讓人們感覺撲朔迷離。為了正確分析這些事件,首先要去偽存真,還原事件的真相。在這基礎上,還必須擴大視野,才能透過現象,看清本質;才能把握現在,展望未來。
首先,要從空天一體化的角度去觀察。一般認為距地球表面100公里以下的空間為"空",100公里以上的空間為"天",但兩者間并沒有的分界線。空天一體化是航空航天技術發展的必然趨勢,是由現代高新技術發展引發的重大變革。由于航空的動力是吸氣式發動機,而火箭的動力是火箭發動機,因此,在航空和航天在各自發展的初期,有著并不相同的發展途徑,但20世紀后半葉,兩者逐漸融合,成為一體。由于歷史原因,我國的大學和科研部門,大多將航空和航天分開,長期以來,兩個部門形成了自己獨特的文化和視野。因此,只有消除壁壘,才能帶來對空天的全新和全局的認識。
其次,要從全球化的角度去觀察。由于互聯網的興起,全球各地的聯系不斷增強,國與國之間在政治、經濟、貿易相互依存,出現了視全球為一個整體的發展趨勢。當今,出現了反恐、氣候變化和疫情等全球現象,它們不再是一個國家能單獨解決的問題。空天技術有助于解決全球問題。另一方面,隨著空天技術的進步,其活動的領域不擴大,為了到達新的目標,國際合作已成為空天領域發展的大趨勢。為此,我們就不能閉關自守,閉門造車,要走出去,要請進來。只有用全球化的的目光去認識問題,才能看到一個不同的世界。
再次,我們要空天科技與社會的相互關系去觀察。科學、技術與社會(Science,Technology and Society,STS)是一門研究科學、技術與社會相互關系的規律及其應用的學科。其宗旨是發揮科技的積極作用,克服科技的負面影響,使科技真正成為人類的福祉。在STS視野中,空天技術是一把雙刃劍。它既可促進空天的商業化,為人類社會帶來繁榮與進步;但它也必然會引起空天的軍事化和武器化,使人類社會再度面臨戰爭的威脅。
,我們不僅要擴大視野的空間尺度,還要擴大視野的時間尺度,這就是回顧歷史和展望未來。我們相信,對歷史的回望,不僅可以揭示事物發展發展的因果關系,提供深刻的經驗教訓,因而有助于清醒地認識未來發展道路。
探索太空,既是為了擴大人類的活動空間,也是為了更好地去保護人類賴于生存的地球。當前地球面臨嚴重的生態危機,沙塵、霧霾、核輻射、工業污染、資源過度消耗、物種加速滅絕等;此外,地球上還充滿資源掠奪、恐怖活動、地區沖突和戰爭頻發。如果不懂得珍惜自己的家園,人類怎么有資格去踏上另一個星球呢?
"欲窮千里目,更上一層樓。"(王之渙:《登鸛雀樓》)登高不僅能遠望,還可呼吸新鮮空氣,純潔心靈。讓我們敞開胸懷,在空天大視野中,自由地呼吸,盡情地思索吧!
媒體評論
黃志澄老師兼有科技與文藝之長,著作有別人所不能及的特點。
——前上海出版協會主席、著名文學評論家 江曾培
《空天大視野》是近年來難得看到的一本好書,對于公眾理解科技、特別是航天科技,是一大貢獻;對于促進STS事業的發展有重要意義。
——中國社會科學院STS中心主任 殷登祥
黃志澄老師從大學畢業后長期跟隨錢學森等老一輩航天航空科學家從事空氣動力學研究試驗工作,發表過多篇有關再入飛行器、高超聲速飛行器、超聲速飛機等空氣動力學的論文。1987年后開始從事航天發展戰略研究,并參加了中國社會科學院STS研究中心的研究工作。因此,這本書是作者近60年工作的結晶,對空天技術在軍事上的應用,航天商業化和商業航天的發展,太空安全和太空治理,以及分析太空探索的前景和其社會價值,都很有參考價值。
——航天11院 劉榮建