最近我打算寫本書，把我這幾年在載人深空探測領(lǐng)域讀過的書、想過的問題，系統(tǒng)地總結(jié)整理出來。一方面可以給選修我課程的研究生們留下本教材，另一方面也可以幫助我理清思路，爭取能找對問題以后精準(zhǔn)突破，這樣才能做的更專業(yè)更深入些。因?yàn)橄雽懕就愋偷臅圆蛔杂X地拿起了錢老的《星際航行概論》書再讀一遍。當(dāng)年我讀錢老這本書時(shí)才剛參加工作，一晃過去了20年，此次再讀卻有別樣感受再上心頭.....

《星際航行概論》是根據(jù)錢學(xué)森先生1962年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)講授的“火箭技術(shù)概論”課程的講課綱要和講義整理而成的。在序中錢學(xué)森先生是這樣寫的：寫作這本書想達(dá)到兩個(gè)目的：一是想說明實(shí)現(xiàn)星際航行的各個(gè)技術(shù)問題，從而一方面使投入到這些單個(gè)問題做研究的科學(xué)技術(shù)工作者能了解每一個(gè)問題在全部工作中的意義；而另一方面也是要說明星際航行技術(shù)的高度綜合性，它幾乎包括了所有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成就，像近代力學(xué)、原子能、特種材料、高能燃料、無線電電子學(xué)、計(jì)算技術(shù)、自動控制理論、精密機(jī)械、太空醫(yī)學(xué)等。星際航行的更進(jìn)一步發(fā)展不但將上述這些科學(xué)技術(shù)提出新的、更高的要求，而且還會對另外一些直到現(xiàn)在還未發(fā)生聯(lián)系的學(xué)科，像植物學(xué)、動物學(xué)、生物物理、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、地質(zhì)學(xué)提出研究課題，使這些學(xué)科也得到前所未有的推動力。

第二個(gè)目的是星際航行實(shí)踐的復(fù)雜性和艱巨性。星際航行事業(yè)的每一個(gè)部門，研究、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、發(fā)射、通訊都需要一個(gè)龐大的組織，都需要一支由千萬名科學(xué)家、設(shè)計(jì)師、工程師、技師、技術(shù)員、工人和其他人員組成的隊(duì)伍。這些部門進(jìn)行工作所需要的設(shè)備在質(zhì)上要求最高，在量上也最多；因此，沒有一個(gè)強(qiáng)大和各方面成套的工業(yè)，沒有一支多種學(xué)科和人數(shù)眾多的科學(xué)技術(shù)隊(duì)伍，就不可能設(shè)想全面地開展星際航行工作。自然，星際航行技術(shù)并不神秘，分析起來也不過是一般自然規(guī)律的具體應(yīng)用，星際航行技術(shù)的基礎(chǔ)也還是眾所周知的基礎(chǔ)學(xué)科，如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等。我們要強(qiáng)調(diào)的是：雖不神秘但也不簡單。星際航行是整個(gè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最高水平的集中體現(xiàn)，不是輕而易舉的。

錢老在序中描述的這兩個(gè)目的恰恰揭示了兩個(gè)問題：第一星際航行是科學(xué)問題，包括現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的方方面面，我很驚詫錢老在1962年就提到了太空醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)等有可能在星際航行中的應(yīng)用和發(fā)展，要知道我們2012年在寫作《載人月球基地工程》一書時(shí)才認(rèn)識到這個(gè)問題；第二星際航行是航天工程技術(shù)，毫無疑問星際航行事業(yè)離不開火箭、飛船這些基本的航天飛行器。這20年我在工業(yè)部門工作的經(jīng)歷告訴我，建造這些航天產(chǎn)品確實(shí)算不上神秘，但真是不簡單，且不談具體的技術(shù)方案設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，光是質(zhì)量控制和產(chǎn)品保證方面的要求就已經(jīng)是罄竹難書了。為了將各分系統(tǒng)各單機(jī)產(chǎn)品系統(tǒng)集成起來，錢老當(dāng)年提出成立總體設(shè)計(jì)部，專門從事系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作。因此說星際航行事業(yè)是空間科學(xué)和航天工程技術(shù)的綜合體應(yīng)該一點(diǎn)不為過吧！很驚嘆錢老能在1962年給學(xué)生們講課時(shí)認(rèn)識就到了如此戰(zhàn)略高度。

錢老的第一章講的是星際航行與宇宙航行的基礎(chǔ)，包括齊奧爾科夫斯基公式、恒星世界的宇宙航行、阿克萊公式等。阿克萊公式講的是到其它恒星系以超光速航行時(shí)必須以相對論力學(xué)為基礎(chǔ)來計(jì)算，同時(shí)比較了阿克萊公式和齊奧爾科夫斯基公式計(jì)算出結(jié)果的區(qū)別。錢老同時(shí)指出要實(shí)現(xiàn)到半人馬星座必須依賴超高能的核燃料。而關(guān)于天文各恒星星系的大致概況我應(yīng)該是15年才開始接觸，比錢老整整晚了半個(gè)多世紀(jì)啊......

錢老的第二章講的是火箭發(fā)動機(jī)原理和火箭發(fā)動機(jī)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括固體推進(jìn)劑、液體推進(jìn)劑，液體發(fā)動機(jī)中的擠壓式發(fā)動機(jī)、泵壓式發(fā)動機(jī)，也包括發(fā)動機(jī)的燃燒室試驗(yàn)、輸送調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)、發(fā)動機(jī)試車及試車臺的設(shè)計(jì)，在固體發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)中談到了藥柱設(shè)計(jì)、藥柱工藝、燃燒穩(wěn)定性問題等等。最讓我驚奇地是錢老還提到了固液型發(fā)動機(jī)以及發(fā)動機(jī)推力方向調(diào)節(jié)的方法，比如固體發(fā)動機(jī)不能用液體發(fā)動機(jī)的方法來調(diào)節(jié)推力，可以從燃燒室引出一部分高壓燃?xì)猓綄ΨQ布置的噴管碰撞部分，用斜激波改變噴氣方向。由于沒有燃?xì)舛婕八欧C(jī)構(gòu)，這種方法應(yīng)該是個(gè)質(zhì)量比較輕的設(shè)計(jì)。關(guān)于這一點(diǎn)我還不能確定今天的固體發(fā)動機(jī)在改變推力矢量設(shè)計(jì)上是否還有更好的創(chuàng)意呢？

錢老的第四章講的是運(yùn)載火箭的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括多級火箭的級數(shù)問題、結(jié)構(gòu)重量、結(jié)構(gòu)比，結(jié)構(gòu)重量的組成、結(jié)構(gòu)重量與點(diǎn)火重量的關(guān)系，運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)過程，以及發(fā)射場的布局和系統(tǒng)組成等問題。很難想象當(dāng)年中國還沒有這些東西，錢老是怎么從美國的土星-5火箭設(shè)計(jì)中掌握到這些最基礎(chǔ)最核心的方法？這些基本的理論方法正是指導(dǎo)我國長征系列火箭設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和源泉。

錢老的第五章和第六章講的是運(yùn)載火箭的發(fā)射軌道和星際航行軌道的問題，火箭的發(fā)射軌道中居然考慮了月球火箭的軌道問題，星際航行軌道中居然小推力變軌問題，星體借力飛行問題，更神奇的是還考慮了光帆。想想看我去年介紹的關(guān)于霍金的“突破攝星”計(jì)劃中去半人馬星座的微納航天器用的是什么？就是太陽的光帆啊，利用太陽光壓的原理來實(shí)現(xiàn)星際航行。真是難以想象半個(gè)多世紀(jì)前的錢老當(dāng)時(shí)給學(xué)生們講授光帆時(shí)是個(gè)什么情景？

錢老的第七章是最讓人膜拜的一章，他講授的是原子能火箭發(fā)動機(jī)，也就是我們現(xiàn)在說的核動力火箭，更神奇的是還講了電推進(jìn)火箭的設(shè)計(jì)原理，還有更前瞻的氘火箭發(fā)動機(jī)的問題。我依稀記得是今年有人宣傳電推進(jìn)技術(shù)取得重大突破，那么我們期待的核動力火箭、電火箭還要等到什么時(shí)候呢？

錢老的第八章講的是制導(dǎo)問題，包括了運(yùn)載火箭的迭代制導(dǎo)問題，也包括星際航行到達(dá)火星環(huán)繞軌道的制導(dǎo)精度問題。對于制導(dǎo)的初制導(dǎo)、中制導(dǎo)、末制導(dǎo)問題，制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組成和環(huán)境試驗(yàn)都有所提及。

錢老的第九章講的是星際航行中的通訊問題，包括了星際航行的通信延遲問題、天線的功率問題、星際航行中的噪聲問題、信息率問題、以及對通信設(shè)備、地面接收天線的問題，以及讓人咋目的光波通信問題。而我到目前為止這個(gè)方面都還是空白。

錢老的第十章講的是再入大氣層的問題，包括載人飛船返回地球再入大氣層的軌道問題、鈍頭體軌道和升力式軌道，飛船再入時(shí)的防熱設(shè)計(jì)問題，以及如果去火星時(shí)利用雙曲線軌道的再入問題，以及利用火星大氣減速下降到火星表面的問題。最后一段中錢老提出在飛船的頭部里面用電磁線圈制造一個(gè)磁場，利用磁力線與導(dǎo)電氣體的相互作用把等離子體的熱氣推離飛船頭部，這種新的放熱方法不但可以安全通過大氣層，更可以減少推進(jìn)劑量的要求，從而提高星際航行的效果。我想說的是這個(gè)幾年前好像有人來找我推銷過他的創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)這個(gè)人似乎很得意自己的創(chuàng)新想法，原來這是錢老半個(gè)世紀(jì)前就琢磨過的事情。遺憾地是到現(xiàn)在為止這種防熱方案都沒有實(shí)現(xiàn)過。

錢老的第十一章談的是防輻射問題，包括光子對物質(zhì)的作用、電子對物質(zhì)的作用、中子對物質(zhì)的作用、輻射對人體的作用、輻射劑量、宇宙射線、太陽耀斑、中子的防護(hù)，以及輻射對電子元器件等的破壞作用等等。想想看今天我們的空間環(huán)境和輻射防護(hù)專業(yè)有沒有跑出這個(gè)圈？

錢老的第十二章講的是飛船的設(shè)計(jì)問題，包括失重超重對人的影響、飛船船艙的設(shè)計(jì)要求、星際航行中人的生活條件、氧氣、水分的供給，還居然包含了長旅程中星際飛船的生態(tài)學(xué)系統(tǒng)，還有 飛船防護(hù)微隕石及通過小行星帶的問題，飛船的定向系統(tǒng)問題等。

錢老的第十三章講的是飛船的電源問題，包括利用化學(xué)能、太陽光、原子能、放射性物質(zhì)，化學(xué)電池、太陽光電池，還談到了汽輪發(fā)電機(jī)、熱電偶發(fā)電器、熱電子發(fā)電機(jī)、電磁流體發(fā)電機(jī)等問題。這些問題到目前為止，我還是空白不懂之處啊。

錢老的第十四章講的是星際航行進(jìn)一步發(fā)展的幾個(gè)問題，包括衛(wèi)星式星際航行站，也就是現(xiàn)在大家說的空間站；還包括運(yùn)載火箭的海上發(fā)射，運(yùn)載火箭的回收，飛機(jī)用作運(yùn)載工具的問題，也就是今天大家所說的空射運(yùn)載火箭等問題。看看我們今日的中國航天，又做到了幾個(gè)？

再讀錢老的《星際航行概論》，感慨頗多。我看多了關(guān)于中國航天的成就與未來發(fā)展展望類的文章，有沒有人真的把這些單項(xiàng)技術(shù)跟1962年錢學(xué)森給學(xué)生講課時(shí)的講義比比看？看看在錢老提出的星際航行框架中我們究竟有多少真正的創(chuàng)新和進(jìn)步呢？人無遠(yuǎn)憂必有近慮，我雖是一介草民，但也崇尚求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)，星際航行是門既有科學(xué)又有工程技術(shù)的事業(yè)，哪里容得下半點(diǎn)兒浮躁之氣？

大師畢竟是大師啊，整本書作為中國航天宇航事業(yè)的開山之作，內(nèi)容全面，文中公式和推導(dǎo)過程清晰在目，專業(yè)深度令人敬仰。如果說寫本什么樣的書是我的偶像和目標(biāo)呢？我首推錢學(xué)森的這本《星際航行概論》，即有前瞻性，又有專業(yè)性，經(jīng)得住歷史的檢驗(yàn)、同行的檢驗(yàn)和實(shí)踐的檢驗(yàn)！當(dāng)之無愧的開山之作！同時(shí)書中文字通俗易懂，比起某些高深的博士論文來講，更容易被廣大的讀者接受和學(xué)習(xí)。

可惜事實(shí)上以我的功力是難以寫出大師的這種流芳作品，我也無法像大師那樣駕馭宇航技術(shù)的方方面面，但是我可以在載人深空探測領(lǐng)域把某些問題做得更深入更細(xì)致些，也可以多研究些前瞻的問題和想法。一年多前我創(chuàng)辦本號為星際航行時(shí)，就為錢老的功力深厚所折服所以盜名命之。二十年后再讀錢老的作品更是多了一份理解和敬意。在此真誠地建議各位讀者都認(rèn)真讀讀此書，對照自己，彌補(bǔ)不足。也盼望一年后我們團(tuán)隊(duì)出的書也能有點(diǎn)兒真正的價(jià)值，為中國航天事業(yè)貢獻(xiàn)點(diǎn)兒綿薄之力！

作者：果琳麗，中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部研究員

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