印度火星探測器“曼加里安”成功入軌后的一些思考

印度火星探測器“曼加里安”成功入軌后的一些思考

50年前，印度人用自行車將其第一枚火箭運到發射場；32年前，印度人用牛車拉著其第一顆衛星進行信號測試；如今，印度人僅用了15個月的研制周期和一架波音737客機的價錢（成本僅7000萬美元）就成功發射了其第一個火星探測器—“曼加里安”（Mangalyaan）。2014年9月24日，經過近300天的航行，“曼加里安”成功進入火星軌道。

1 可圈可點的印度航天

國無防不立，民無兵不安。作為一個國家、一個民族最重要的是兩件事，一個是發展問題，一個是安全問題。而國防是人類社會發展與安全必需的產物，它關系到國家和民族的生死存亡。漫漫歷史長河中，無數國家的興衰史向我們詮釋了“國防乃立國之本”這樣的真理，國防開支在各國年度國內生產總值（GDP）中的比例也從側面說明各國對“戰爭既是政治的延續”的理解。像印度這樣有著強烈民族自尊心，地緣優勢明顯的國家，只要好好發展理應成為南亞次大陸的最強國。然而其拖沓緩慢的國防工業似乎架空了印度人民的“強國夢”，反復強調的裝備自主化也成為了空話和笑柄。從研究了幾十年還不能定型的“光輝”輕型戰機，反復修改的“阿瓊”坦克，到萬國造的拼圖版“德里級”驅逐艦，都是投入如馬里亞納海溝般深，期盼如珠穆朗瑪峰般高，失望如太平洋般大。然而就在這種大環境下，印度的航天工業卻目的明確，發展有序，執行高效，圍繞商業火箭發射和遙感、通信兩大衛星應用，初步建成指控、研發、商業運營的體系化結構。

印度的空間計劃起步于20世紀60年代，被譽為印度“太空之父”的沙羅白博士是一位有遠見的領導人，他看到了空間技術促進國家發展的巨大潛力，并預期空間技術將在國家發展和解決印度民眾實際問題上發揮重要作用。在其與國會和政府的努力爭取游說下，印度于1962年成立了專職航天機構—國家空間研究委員會。

在印度航天事業早期，盡管蘇聯給予了大量技術援助，但由于缺少必要的工業配套基礎，起步階段異常艱辛。20世紀70年代，印度準備制造該國第一顆衛星時，不得不在沒有金屬干擾的露天場地測試衛星裝置，而那些裝置由農戶家的牛拉著木頭車，以非常原始的方式運到測試場地。

而后憑著艱苦卓絕的精神和對蘇聯技術的學習、吸收，1975年借助蘇聯的宇宙－3（Cosmos－3）運載火箭，印度的第一顆人造衛星“阿里亞哈塔”（Aryabhata）從蘇聯的火箭發射場成功發射。此后，印度開始逐步掌握了衛星設計、研制、測控等方面的技術。1980年7月18日，印度使用自行研制的運載火箭，在本國發射場成功地將一顆試驗衛星送入軌道，印度由此成為世界上第8個能獨立發射衛星的國家。2001年10月，印度用“極地衛星運載火箭”（PSLV）把3顆衛星送入軌道。2004年9月，印度的第二代“地球同步衛星運載火箭”（GSLV）將一顆1.95t的教育衛星送入地球上空3.6×104km的軌道。繼美國、俄羅斯、中國、法國和日本之后，成為第6個具備使用超低溫發動機發射對地同步衛星能力的國家。

印度早期用牛車拉衛星（左），自行車馱火箭

2007年是印度航天發展的分水嶺。如果說2007年前印度的航天事業是穩步發展，那么2007年后印度的航天則開始跑步前進。據印度空間研究組織（ISRO）數據顯示，印度第11個5年計劃（2007－2012年）共涉及70個太空項目，項目數量接近上一個5年計劃的3倍。2007年1月，印度發射并回收了首個返回式太空艙，為實現載人航天邁出了重要一步。2008年4月，印度空間研究組織用一枚自行研制的極地衛星運載火箭－C9成功搭載10顆衛星上天，創下了印度航天史紀錄。2008年11月，印度首個月球探測器月船－1（Chandrayaan－1）所攜帶的撞擊探測器成功撞月，使印度成為繼美、俄和歐洲聯盟之后，第4個國旗圖案出現在月表的國家。

印度還致力于研制更強大的運載火箭，這個期間經歷了從小推力火箭到大推力火箭、從固體推進劑火箭到液體推進劑火箭、從無發射能力到能滿足本國衛星發射需求的過程，并逐步實現探月計劃目標，進軍國際商業衛星發射市場。目前，印度已研制成功4種運載火箭，它們是“衛星運載火箭”（SLV－3）、“大推力衛星運載火箭”（ASLV）、“極軌衛星運載火箭”和“地球同步衛星運載火箭”。其中，“衛星運載火箭”和“大推力衛星運載火箭”已分別于1983年和1994年先后退役，“極地衛星運載火箭”和“地球同步衛星運載火箭”是印度在用的主力運載火箭，“極地衛星運載火箭”能把1.2t的有效載荷送入太陽同步軌道，費用只有歐美火箭的1/2。2001年首發的“地球同步衛星運載火箭”運載能力與歐洲阿里安－4（Ariane－4）相當。

與高效穩定的航天運載火箭形成巨大反差的是軍用彈道導彈的屢屢失敗。印度目前研制的彈道導彈主要為“烈火”系列，下屬型號眾多，然而整個“烈火”系列的試射次數加起來也不過20次，甚至大名鼎鼎的“布拉莫斯”試射次數也不過10次左右，任何一款“東風”導彈的試射次數都比他們總和還多，而且只有60%的成功概率，被軍事愛好者們戲稱為“布朗彈”。

也就是說，印度的導彈只解決了有無問題，好壞問題完全談不上，戰斗力是象征性的。運載火箭和彈道導彈本是同源，世界上大部分國家都是優先發展軍事技術再向民用領域轉化。而印度反其道而行之，走了一條“民轉軍”的路線，“烈火”導彈目前有5個型號，共2個系列，烈火－1、2、4是一個系列，計劃中的烈火－6也是這個系列，技術來源于“衛星運載火箭”；烈火－3、5是一個系列，技術來源于“極地衛星運載火箭”。我們可以清楚地看到，印度的導彈技術來源于本國航天運載火箭的技術轉化而非單獨發展，而軍用導彈諸如火箭發動機輕質殼體、柔性可控噴管、點火控制系統等諸多獨特技術，也不是簡單照搬民用火箭就能行得通的。

衛星有效載荷技術和衛星應用也是印度航天部門大力投入的方向。由于經濟不發達，因此印度便把有限的資金主要用于對國民經濟有重要價值和推動作用的遙感衛星和通信衛星上。當局認為，印度的主要實際問題是人口多，文盲比例大，災害頻繁，資源開發落后，要改變這些必須首先發展這2種衛星。從20世紀70年代起，印度采取“雙邊”政策，一方面買國外通信衛星，另一方面自己研制衛星，從而使自己的通信衛星迅速達到了較高的水平。

印度首個月球探測器—月船－1 印度運載火箭“家族”

有了大推力火箭的保證和載荷技術的保障，印度空間研究組織的目光放的更加長遠，印度政府和科學界有志于在深空探索領域領跑亞洲。2011年底，印度宣布了自己的火星探測計劃。2012年8月印度獨立日當天，印度總理辛格親自宣布將發射火星探測器。此后15個月內，印度一反“拖沓”的常態，以“不可思議”的速度完成了火星探測器的建造。2013年11月5日當地時間14：38，印度火星探測器“曼加里安”在運載火箭載荷不足的情況下順利從印度東海岸斯里赫里格達島航天基地發射升空，并比原計劃提前了3～5年。火星探測并非印度太空計劃的終點。印度國家科學院2014年4月發布的報告顯示，2013－2014財年，印度將完成11次發射任務，2016年前后，印度計劃發射完全自主研發的月船－2月球探測器，用自主探測器對月球進行實地勘察。

2 “節儉創新”與“多快好省”精神

看到印度航天取得如此之多的成就，也許有人會好奇，武器裝備研制中拖沓、緩慢的“傳統”到哪去了。印度航天和軍兵種武器研制一樣也是白手起家，早期奉行“拿來主義”，得到了蘇聯、美國、歐洲甚至日本的大量幫助。然而經過40余年的發展，印度航天似乎沒有重蹈“阿瓊”、“光輝”的覆轍，如今“多快好省”的現狀不僅讓其擺脫了被外界廣為詬病“國產武器”研制拖沓、質量低劣的帽子，而且得于火箭性能穩定（僅限“極地衛星運載火箭”）、具備“一箭多星”的技術和超低的衛星發射成本，使其在商業衛星發射市場也占據了一席地位。《不顧諸神—現代印度的奇怪崛起》一書帶有戲謔味道的指出，航天和選舉都是印度現代社會兩個高效率的典范。美國著名的航空航天雜志《航空周刊與空間科技》（AWST）也曾以封面故事聚焦印度在“緊縮預算”下取得的太空成就。

2013年年底發射的印度首枚火星探測器“曼加里安”便是印度航天“多快好省”的典范，它不僅比原計劃提前了3～5年完成，最吸引眼球的是只花費了7500萬美元（約合4.55億元人民幣）。就在其升空幾天后，美國航空航天局（NASA）發射的“火星大氣與揮發物演變”（MAVEN）探測器也踏上火星征程，該探測器花費5年時間，共耗資6.71億美元。印度空間研究組織負責人K ·拉達克里希南（K. Radhakrishnan）接受采訪時說，“我們是在用一種與眾不同的低成本創新方式來完成一項非常復雜的任務。但是，這次任務在技術上是經過合理構思和設計的。”

“曼加里安”成功升空后，印度媒體一片歡騰。航天事業是提振民族自信心、自豪感的大事，印度人為此興奮一些、多歡呼幾聲，實屬正常。不過同是歡呼，也是外行呼熱鬧，內行呼門道。一些冷靜、專業的印度媒體和個人，對本國傳媒所鼓噪的“印度已成為亞洲第一個成功發射火星探測器國家”不以為然，認為言之過早。這并非沒有道理：火星探測任務十分復雜，失敗率相當高，迄今世界上51次探測活動，真正成功的不過21次，成功率還不足50%。由于采用圍繞地球軌道逐步加速再進入地火轉移軌道飛向火星的航線，“曼加里安”較此前各國所發射的火星探測器飛抵目標所需的時間更長。

“內行”們所真正慶幸的是“Jugaad”理念與印度航天的完美融合，將其打造成“花小錢辦大事”的典范。“Jugadd”這個印地語詞匯由高科技創新理論家納威·拉德約首先提出，簡單地說，其指的是“利用緊張的資源勉強解決問題”，用以描述即在資金、技術、設備存在較多缺口的情況下，用具備節儉、彈性和集思廣益的創造性方法完成使命。在商業環境下，它意味著資源有限、手頭拮據的窘境反向刺激產生以成本為第一要素的創新，創造出即使收入一般的顧客也能承受的樸實無華、質量可靠、功能健全的產品。而如今“曼加里安”的成功發射成了“Jugadd”理念最輝煌的體現。

按照印度官方、航天部門的介紹，印度火星探測計劃2012年啟動，耗資45億盧比，約合7000多萬美元，連同配套工程，投入不過1億美元左右。要知道，16年前的日本“希望”火星探測工程，尚且花費了當時幣值條件下的1.32億美元，美國2011年啟動的好奇號火星探測計劃，預算更高達25億美元之多。“曼加里安”與之相比，說是個零頭毫不為過。

價格低廉的運載火箭是“曼加里安”能夠如此省錢的重要原因之一。印度把1g載荷送入太空的費用為16.20美元，不到美國航空航天局的1/10；印度發射1顆衛星的成本只有7662萬美元，而1顆同樣的衛星在美國發射的成本將高達3.02億美元。

準備裝入運載火箭整流罩的“曼加里安”火星探測器

在探測器建模仿真階段，印度空間研究組織的基本原則是盡量運用現有的成熟技術，減少實體模型的數量。不像歐洲和美國的同行，印度空間研究組織的預算很少，不能反復地試驗和建模。美國航空航天局和歐洲航天局（ESA）往往會制作3個實體模型，而印度空間研究組織都用軟件來模擬，得到最優解后才制作最后的模型。這種原則雖使印度工程師失去了嘗試新方法的機會，但也降低了風險，提高了成效。

在其他國家空間項目預算成本中，科學家和工程師的薪酬占有很大比重，而印度把人力成本控制在了預算的15%以下。一方面，參加此次印度探測火星任務的工程研制人員總共約2500人，團隊規模有限，人員也較年輕，平均年齡27歲；另一方面，印度工程師的工資較低，一個中層人員的年薪約為12萬元人民幣左右，一名美國航空工程師平均年收入為10萬美元，差距之大可見一斑。

在軌道設計上，由于缺少大推力火箭，印度只好進行所謂的“節儉創新”。探測器先繞地球軌道飛行近1個月，經過7次軌道提升后（第4次軌道提升由于火箭推進器故障,導致動力不足），探測器于2013年12月1日正式進入火星轉移軌道，而晚其2周發射的“火星大氣與揮發物演變”采用低地球軌道（LEO）運載能力25t的宇宙神－5（Atlas－5）重型火箭搭載，直接奔向火星，省去了環繞地球加速的步驟。

此次任務中，“曼加里安”搭載的科學載荷數量從最初的33個減少到5個，質量僅為15kg。盡管“曼加里安”上面搭載的科學載荷數目和技術含量都差強人意，但如此低成本的總價在維護了大國“尊嚴”的同時，最大可能地平衡了發展航天與保障民生之間的矛盾，而且節省出來的資金可以用來支撐未來航天計劃的開展。

印度人在“節儉式創新”方面是天生的行家，這種創新不限于太空，它已經融入印度經濟、社會與生活當中，越來越多的“世界上最便宜”的標簽便是最好的佐證。按照巴格拉等印度知名人士的說法，“Jugaad”理念倘能在全球范圍內獲得公認的成功和尊重，對印度的意義，甚至要遠大于火星探測成敗本身。

3 一個無法回避的選擇題

廁所與航天，一個是解決人之所急，民生問題；一個是直入九霄，匯集人類的最頂尖才智的“高大上”事業。如今，這兩個不在同一層級的事物隨著“曼加里安”的升空捏合到了一起。蓋廁所發展民生還是為了大國榮譽而探索太空，不僅成為了媒體爭執的熱點，也在深深地困擾著印度政府和國民。

上天賜給印度人民優厚的自然條件卻并沒有改變國家貧窮的面目。據世界銀行的一份報告顯示，印度32.7%的人口生活在國際公認的極端貧困線以下，即每天生活費不足1.25美元，這個比例高于30年前的22%。這個全球第二人口數量的國家擁有全世界1/3的貧困人口，還有50%的人用不上廁所。

然而，就在這個連廁所都能成為稀缺物品的國度確有鴻鵠之志。其于2013年年底成功發射了本國第一顆火星探測器“曼加里安”并順利進入火星環繞軌道，使其成為亞洲首顆火星探測器，也使印度成為亞洲首個具備獨立探火能力的國家。

在印度官方看來，發射火星探測器是印度航天乃至本國發展史上具有“史詩般的光榮”的事件，航天領域的成就是展示印度不斷增長的綜合國力的最佳方式，印度優先發展航天科技與本國民生并未脫節，大多數空間項目的科技成果正在積極作用于民眾與社會。比如，2013年10月登錄奧里薩邦的14年來最強颶風“費林”僅造成44人喪生，而幾乎同樣的颶風在1999年奪走了超過10000人的生命，這要歸功于印度擁有的氣象衛星能夠及時跟蹤颶風動向，讓政府部門有充足的時間疏散民眾并實施應急方案。

實際上，印度投資航天并非是“只投入，不產出”，聰明的印度人不做賠本買賣。自2007年首度進入國際商用衛星發射市場以來，印度廉價的火箭發射技術被證明具有一定的競爭力。印度已經提出，要在未來20年內將其在全球商用衛星發射市場的份額提高到25%。多份研究報告顯示，過去幾年中，印度航天項目的綜合收益率達700%～900%。

印度空間研究組織負責人K ·拉達克里希南表示，民生與科技發展是個老話題，結合印度目前的國情來看，在太空上的大手筆的確看起來是浪費錢，但大多數航天項目能夠幫助人們更好地溝通、測繪、氣象觀測或提高國家軍事能力。（探索火星）根本不是一個搞錯了優先任務的事情。他解釋說，印度必須啟動火星計劃，因為這個星球與地球關系是如此密切。以目前來看，探索火星有3個“機會之窗”，分別是在2013年、2016年和2018年，印度科學家必須抓住2013年這個機會。

然而，“火星大國夢”在印度國內并不只有歡迎的呼聲，在印度普通百姓眼中，這是政府責任的本末倒置，火星探測不過是印度精英階層追求超級大國地位的妄想之舉。一個無法養活所有國民的國家，如何能用這么一大筆錢執行火星任務，印度空間研究組織的工作人員又如何能通過勘探索火星拯救印度的公共衛生。就在2013年印度總理辛格宣布火星計劃的同一周，印度6億人口遭遇了世界上最嚴重的斷電。

印度國內的批評人士同樣尖銳的指出，在印度還有數億人口掙扎在絕對貧困線之下，2/5的兒童營養不良，1/2的人用不上廁所。在這樣的背景下耗巨資發射火星探測器的決定實屬“不當”，這些錢更應用來加強基礎設施，例如解決公共衛生、飲水安全和供電問題。

國外媒體也多對印度發射火星探測器的意義保持懷疑。英國《經濟學人》稱，對美國而言，“曼加里安”的造價或許是“便宜”，但并不意味著這是一筆小錢。航天科技巨大的投入和相對緩慢的投資回報一直是所有國家面對的問題，美國就因經費問題而放棄了航天飛機項目，如今只能依靠俄羅斯的飛船前往“國際空間站”。

“印度火星探測完全是為了聲望。”阿聯酋《國民報》發表社論稱，“一個洋蔥價格上漲就能讓數百萬家庭生活預算緊張的國家，能承擔得起造價45億盧比的火星任務嗎？它能不這么做嗎？”

而英國《經濟學家》的報道則更帶英式幽默：“現在正是排燈節期間，印度到處砰砰聲不斷。據估計，印度人1年花在煙花上的錢超過8億美元。但是，從宇宙的角度講，它們都還沒離開地球。而1枚7000多萬美元的火箭即將沖入太空，這是多么令人激動啊”，“這枚火箭不是用來爆炸的，雖然在2010年12月科學家們不得不引爆一枚發射后失控的火箭。此次這枚火箭是用來向火星發射探測器的。”

面對國內外眾多批評人士拋來的“民主”難題，“節儉創新”的印度科技工作者們依然振振有詞：“如果不敢懷有偉大夢想，那我們就只能做伐木人和提水工。今天的印度太大了，不能只生活在高科技的邊緣。”

4 結束語

不管“曼加里安”后續的探測活動能否成功展開，它都應該成為印度航天史上應該銘記的事件。歷時15個月、造價僅7000多萬美元的探測器證明了印度在太空科技領域“節儉創新”的實力，向世界傳達著印度崛起的信號，同時也告訴我們這樣的事實：低頭關注大地，只會讓你錯過美麗的星空。

劉嘉寧/文