印度航天技術(shù)飛速發(fā)展的啟示

龐之浩

近些年，印度在運載火箭、通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、月球探測等領域，都取得了巨大成就，在全世界產(chǎn)生了較大影響。

兩大系列火箭

在火箭方面，印度目前主要研制和發(fā)射“極軌衛(wèi)星運載火箭”和“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”?！皹O軌衛(wèi)星運載火箭”為4級半火箭，捆綁了6臺固體助推器，每臺固體助推器都裝有9噸的固體推進劑。其第一級使用固體火箭發(fā)動機，裝有138噸的固體推進劑，是世界上最大固體發(fā)動機之一；第二級裝有41.5噸的液體推進劑；第三級裝有7.6噸固體推進劑-第四級是雙發(fā)動機結(jié)構(gòu)，裝有2.5噸液體推進劑。經(jīng)過多次改進，“極軌衛(wèi)星運載火箭”運載能力已由1噸逐步提高到1.6噸，而且成本只是歐美火箭費用的一半，現(xiàn)已打入國際市場。

2008年4月28日，“極軌衛(wèi)星運載火箭”進行了“一箭十星”的發(fā)射，創(chuàng)下印度航天史上的紀錄，在國際上也不多見。2008年10月22日，該火箭在進行了相應的改進后，還發(fā)射成功印度第一顆月球探測衛(wèi)星。它把捆綁式助推器的長度由10米增加到13.5米，固體推進劑從9噸增加到12噸，火箭總發(fā)射質(zhì)量高達316噸，所以能把1304千克的“月球初航1號”發(fā)射到240千米／24000千米的大橢圓轉(zhuǎn)移軌道，以獲得足夠的速度。

顧名思義，印度“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”用于發(fā)射地球靜止衛(wèi)星。2001年4月和2003年5月，印度先用“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”進行了2次試射，第一次正式發(fā)射是在2004年9月20日，發(fā)射了1950千克的“教育衛(wèi)星”。2006年7月10日，第四枚印度“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”在發(fā)射印度衛(wèi)星－4C時“箭毀星亡”，主要原因是：在起飛后，火箭4臺液體捆綁助推器中的1臺突然失去了推力。經(jīng)過改進，2007年9月2日，“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”成功發(fā)射了與印度衛(wèi)星－4C相同的印度衛(wèi)星－4CR直播衛(wèi)星。

印度“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”包括Mk1、Mk2、Mk3、Mk4幾種型號，其中Mk1，Mk2結(jié)構(gòu)大致相同，是3級半運載火箭，其中前2級是在“極軌衛(wèi)星運載火箭”前2級基礎上改進而來，但捆綁的是4臺液體助推器(每臺裝有40噸的液體推進劑)，第三級則是新采用的低溫級，裝有12.5噸的液氧和液氫，其中MkI的第三級由俄羅斯提供，Mk2的第三級是國產(chǎn)的。其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力分別為2噸(MkI)和2.4噸(Mk2)。

印度目前正在研制大推力地球靜止衛(wèi)星運載火箭-Mk3，它是2級運載火箭，其中第一級采用新的液體火箭發(fā)動機，并捆綁2臺固體助推器(每臺裝有200噸推進劑)，第二級采用性能更高的C25型國產(chǎn)低溫上面級(裝有25噸推進劑)。其地球同步轉(zhuǎn)移軌道的能力將達到4噸級。未來的地球靜止衛(wèi)星運載火箭－Mk4是在Mk3的基礎上捆綁4臺固體助推器，第一級液體火箭發(fā)動機的數(shù)量也有所增加，從而使地球同步轉(zhuǎn)移軌道能力增加到6噸。

2008年7月17日，印度政府批準為第11～16枚“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”飛行任務提供投資，投資總額為128.096億盧比，將在2010～2012年期間執(zhí)行。

兩類應用衛(wèi)星

至今，印度主要研制了“印度衛(wèi)星”和“印度遙感衛(wèi)星”兩類衛(wèi)星，因為它們的實用價值很高。

“印度衛(wèi)星”已先后發(fā)展了四代，其中第一代(即印度衛(wèi)星－I)有4顆，由美國福特公司研制，具有通信和氣象兩種功能，于1982～1990年6月先后由歐美火箭發(fā)射。第二代是按印度衛(wèi)星－1仿造的，一些關鍵部件從國外進口，在上世紀90年代用國外火箭先后發(fā)射了4顆，都是多用途衛(wèi)星。

2000年3月21日升空的印度衛(wèi)星，3B是5顆第三代“印度衛(wèi)星”的第一顆，它攜帶有12臺擴展型C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器、3臺Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和提供S頻段移動衛(wèi)星業(yè)務的有效載荷。與印度衛(wèi)星－2C、2D衛(wèi)星相比，印度衛(wèi)星－3B衛(wèi)星擴展型C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器的行波管功率從10瓦增加到15瓦，Ku頻段的則從20瓦增加到50瓦，可以使用戶能使用更小的地面終端。在此后發(fā)射的印度衛(wèi)星－3C、3A、3E等衛(wèi)星中，只有印度衛(wèi)星－3A是多用途衛(wèi)星。為了確保天氣預報準確，印度已于2002年9月12日發(fā)射了該國首顆專用地球靜止氣象衛(wèi)星。另外，2004年9月20日，印度把自制的第一顆“教育衛(wèi)星”送上天，星上的12臺Ku、C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器專門用于音頻，視頻多媒體、數(shù)字交互式教室教學和多媒體會議，可提供遠程學習及其他教育服務，向全國上百個村莊提供非正式的教育課程。

從2005年起，印度開始發(fā)射第四代“印度衛(wèi)星”，即直播衛(wèi)星，現(xiàn)已發(fā)射了4顆，其中印度衛(wèi)星－4A、4B先后由“阿麗亞娜－5”火箭發(fā)射成功，與它們有一定差異的印度衛(wèi)星－4C在用本國火箭發(fā)射時因火箭故障而失敗。為此，2007年9月2日又用本國的“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”成功發(fā)射了一顆與印度衛(wèi)星－4C一樣的印度衛(wèi)星－4CR。

2005年12月22日成功發(fā)射的印度首顆第四代通信衛(wèi)星暨首顆直播衛(wèi)星——印度衛(wèi)星－4A，裝有24臺轉(zhuǎn)發(fā)器，其中12臺Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器用于直接到戶電視直播，只需用孔徑0.45米的天線就能接收到100～150套衛(wèi)視節(jié)目；另外12臺C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器用于通信和電視傳輸業(yè)務。該衛(wèi)星采用數(shù)字壓縮技術(shù)，1臺Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器能夠播送12個頻道，設計壽命12年。2007年3月11日上天的印度衛(wèi)星－4B與印度衛(wèi)星－4A基本相同。

用本國火箭發(fā)射的印度衛(wèi)星－4C、4CR，每顆衛(wèi)星只攜帶12臺Ku頻段高功率轉(zhuǎn)發(fā)器，是專用電視直播衛(wèi)星，設計壽命為10年。印度之所以用國產(chǎn)火箭發(fā)射它們是為了大大節(jié)約發(fā)射成本，因為用歐洲“阿麗亞娜”火箭發(fā)射，其成本比用印度“地球靜止衛(wèi)星運載火箭”高40％。

“印度遙感衛(wèi)星”陣容也十分強大，共有4個系列，其中印度遙感衛(wèi)星－1是陸地衛(wèi)星類，印度遙感衛(wèi)星－P是專用衛(wèi)星系列，印度遙感衛(wèi)星－2是海洋和氣象衛(wèi)星系列，印度遙感衛(wèi)星－3是雷達衛(wèi)星系列。目前已實施了印度遙感衛(wèi)星－1、P兩個系列，并將開始打造印度遙感衛(wèi)星－2、3系列。

1988年3月17日，印度用蘇聯(lián)火箭發(fā)射了第一顆自制實用型遙感衛(wèi)星——印度遙感衛(wèi)星－1A。該星載有2種共3臺相機，其中1種相機分辨率72米。第二種成像相機有2臺，分辨率36米。與它相同的印度遙感衛(wèi)星－1B于1991年8月29日由蘇聯(lián)火箭送入太空。

1995年12月28日，印度首顆第二代遙感衛(wèi)星——印度遙感衛(wèi)星－1C由俄羅斯火箭送入軌道，與它相同的印度遙感衛(wèi)星－1D于1997年9月29日上天。這2顆第二代“印度遙感衛(wèi)星”平臺的性能指標高于第一代，星上單譜段全色相機空間分

辨率為5.8米，而且其鏡頭垂直軌跡方向±26°可控，因而能縮短重訪周期和進行立體觀測；星上4譜段多光譜相機分辨率分別為23.0米和70.0米，比印度遙感衛(wèi)星-1A、1B增加了短波紅外譜段，用于監(jiān)測植被；星上的寬視場相機有2個譜段，每個譜段總幅寬為810千米，分辨率188米，也用于監(jiān)視植被。所以，第二代“印度遙感衛(wèi)星”能提供更高的空間及光譜分辨率、更大的光譜覆蓋區(qū)和立體圖像，并且重訪頻率高，曾被稱為“皇冠上的寶石”。

為了配合本國火箭的研制，在研制質(zhì)量較大的印度遙感衛(wèi)星－1系列的同時，印度還研制了較輕的印度遙感衛(wèi)星－P系列小型單遙感器衛(wèi)星，以便用“極軌衛(wèi)星運載火箭”發(fā)射。

1994年10月15日，印度遙感衛(wèi)星－P2升空，星上單臺相機的分辨率只有36米。1996年3月21日，印度遙感衛(wèi)星－P3上天。1999年5月25日升空的印度遙感衛(wèi)星－P4(又叫海洋衛(wèi)星－1)用于獲取海洋數(shù)據(jù)。2003年10月17日，印度遙感衛(wèi)星－P6(又叫資源衛(wèi)星－1)入軌。

2005年5月5日發(fā)射的印度遙感衛(wèi)星－P5(又叫制圖衛(wèi)星－1)是印度首顆立體成像衛(wèi)星，使印度遙感衛(wèi)星進入了一個新階段。該星攜帶2臺全色照相機，可提供2.5米分辨率圖像，重訪周期5天。2007年1月10日，印度遙感衛(wèi)星－P7(又叫制圖衛(wèi)星－2)上天，能進行大氣、海洋及氣候觀測。

這些民用遙感衛(wèi)星的研制為印度發(fā)展照相偵察衛(wèi)星打下了基礎。2008年4月28日，印度發(fā)射首顆照相偵察衛(wèi)星——制圖衛(wèi)星－2A，其空間分辨率約為0.7～1米，具有45°斜視能力。

2008年10月22日，印度還發(fā)射了首顆月球探測衛(wèi)星——“月球初航一號”。它運行在100千米高的環(huán)月軌道上，裝有11臺科學探測儀器(印度造5臺，凋外造6臺)。在印度建造的5臺儀器中有2臺很受關注，一臺是分辨率達5米的地形測繪立體相機，它用于對全月面進行高分辨率繪圖；另一臺是月球撞擊探測儀，在“月球初航一號”進入月球軌道后，已被成功釋放并撞擊到月面?，F(xiàn)在，“月球初航一號”傳回了一些高清晰的地球和月球照片。

總之，印度航天發(fā)展大致可分3個階段：第一階段是利用國外的財力與技術(shù)力量，形成本國的航天體系，為后續(xù)發(fā)展打下必要的基礎。第二階段主要側(cè)重于發(fā)展通信衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星以及運載火箭。第三階段是打造新型航天器，如軍用衛(wèi)星、天文衛(wèi)星和月球探測器等，擴大航天應用的范圍。

由此可見，印度航天工業(yè)已取得重大成果，并繼續(xù)飛速發(fā)展，令國際航天界震驚。

經(jīng)驗令人深思

那么，這一與中國國情相類似的發(fā)展中國家成功的秘密是什么呢?通過上述回顧、分析印度航天的發(fā)展歷程，能從中得到一些啟迪。其中不僅包括技術(shù)問題，還有一些管理問題乃至宏觀戰(zhàn)略方面的問題是值得深思的。

聯(lián)合國空間委員會曾經(jīng)指出，開發(fā)空間技術(shù)是發(fā)展中國家接近和趕上發(fā)達國家的一條捷徑。印度政府很早就注意到了這一點，并在發(fā)展中國家里率先發(fā)展起航天工業(yè)。人多地廣、經(jīng)濟落后的印度，其發(fā)展速度如此之快，原因是多方面的：

一是國家重視，把航天擺在優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)領域，并有較多的經(jīng)費支持。

二是由于經(jīng)濟落后，印度政府首先把有限的資金用于對國民經(jīng)濟有重要價值和推動作用的通信衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星上，然后再逐漸擴展。印度認為從這兩種衛(wèi)星應用中所獲得的收益比花在這方面的投資總額要多得多。

三是印度發(fā)展衛(wèi)星業(yè)一開始就明確為印度經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展服務。因此，他們采取了與一些國家“先火箭，后衛(wèi)星”不同的“先衛(wèi)星、后火箭”的航天戰(zhàn)略，目的是通過衛(wèi)星應用先行，使國民經(jīng)濟有關部門切身體會到空間技術(shù)對促進經(jīng)濟、文教和科技等事業(yè)發(fā)展的好處，從而帶動全國各行業(yè)的發(fā)展。

四是廣泛開展國際合作。印度在發(fā)展航天工業(yè)過程中根據(jù)國情選擇了一條既強調(diào)自主精神，又廣泛爭取外援的道路。其航天技術(shù)開始時靠引進，而后逐步轉(zhuǎn)向仿制乃至完全自行研制，并有鮮明的特點，如“印度衛(wèi)星”就是世界上少有的既可通信又能氣象觀測的多用途衛(wèi)星。現(xiàn)在，巴西和韓國等也像印度一樣，按照“租衛(wèi)星→買衛(wèi)星→自行研制外國發(fā)射→自行研制自行發(fā)射”這一過程發(fā)展空間事業(yè)。在衛(wèi)星發(fā)展初期積極開展國際空間合作極為重要，自己不能造的就從國外買，經(jīng)消化，吸收后再自己造。近些年，印度又與美國、以色列、俄羅斯和歐洲航天局開展了多項航天合作，目的是打開市場。例如，2008年12月20日上天的W2M通信衛(wèi)星就是印度和歐洲合作的產(chǎn)物。

五是印度政府鼓勵私營企業(yè)參與，并大量引進外資和外國航天技術(shù)，并且注重消化吸收自行制造的基礎上，已逐步形成了具有民族特色的航天工業(yè)體系。印度空間研究組織還把幾百項航天技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多中小公司，使他們開辟了新天地。

六是重視衛(wèi)星應用。利用應用衛(wèi)星解決實際問題已成為印度航天政策的一大特點。印度現(xiàn)有5個以上的地區(qū)遙感中心負責研究使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以確定礦藏的位置、土壤需要脫鹽的程度和適合播種哪些農(nóng)作物。印度還建立了國家自然資源管理系統(tǒng)，把航天官員與遙感數(shù)據(jù)用戶有機地聯(lián)系在一起。很多印度漁民是按衛(wèi)星數(shù)據(jù)的指導出海打魚的，使沿海漁民的捕撈量成倍增加，通過衛(wèi)星遙感圖像，農(nóng)村打井成功率由原來的50％提高到90％。印度在全國建立了25個村莊資源中心，通過遙感衛(wèi)星向農(nóng)村人口提供具有地區(qū)特性的信息。印度衛(wèi)星通信的地面系統(tǒng)也很發(fā)達，以甚小孔徑終端(VSAT)為例，目前印度已建立了2個國家級的大型VSAT網(wǎng)，其中一個是國家經(jīng)濟信息網(wǎng)，包括2000個以上的VAST站，是繼美國之后的世界第二個大型國家經(jīng)濟信息網(wǎng)，另一個是郵電系統(tǒng)的VSAT公用網(wǎng)，其VSAT站的數(shù)量也多于1000個。衛(wèi)星的應用又進一步增強了印度利用航天技術(shù)解決緊迫問題的決心。

七是打造專用衛(wèi)星。近些年，印度確定了一個“面向?qū)ｎ}”的衛(wèi)星發(fā)展方針，即每項衛(wèi)星計劃都要明確專為國家的某一基礎設施服務，例如教育、衛(wèi)生、減災、扶貧等，同時也要開發(fā)旨在促進科學進步和國際合作的航天計劃。現(xiàn)在，印度已發(fā)射了1顆“教育衛(wèi)星”，今后還將發(fā)射用于監(jiān)測農(nóng)作物收成的“農(nóng)業(yè)星”、用于遠程醫(yī)療的“衛(wèi)生星”等。

八是大力發(fā)展航天產(chǎn)業(yè)化。印度一直積極參與國際航天市場的競爭，例如向國外出售遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)、出租轉(zhuǎn)發(fā)器等。在20世紀90年代，1幅某一特定地區(qū)的普通遙感衛(wèi)星圖像價格為75美元，1幅高清晰度衛(wèi)星圖像價格為1800美元；1幅法國“斯波特”衛(wèi)星的數(shù)字圖像價格為2600美元；1幅美國“陸地衛(wèi)星”的主題圖像(如能顯示礦物分布的圖像)價格達600美元。預測農(nóng)作物生長需購買多張衛(wèi)星圖像，這對發(fā)展中國家來說有一定困難，故需要有低價的衛(wèi)星圖像。比起美國和法國的衛(wèi)星圖像，印度的衛(wèi)星圖像質(zhì)量與其相當，但價格卻低得多，現(xiàn)已成為第三世界國家的熱門貨，就連美國也在大量購買印度遙感衛(wèi)星圖片。

在通信衛(wèi)星市場方面，印度早在1992年就向阿拉伯衛(wèi)星組織出租了印度衛(wèi)星-2A上的10臺轉(zhuǎn)發(fā)器。后來，印度又與國際通信衛(wèi)星組織簽訂協(xié)議，向該組織出租印度衛(wèi)星－2E上的11臺轉(zhuǎn)發(fā)器。國際通信衛(wèi)星組織在10年的租用期內(nèi)，向印度支付1億美元的租金，這是該組織首次向它的成員國租轉(zhuǎn)發(fā)器。從2007年起，印度又開始進軍國際衛(wèi)星發(fā)射市場。

九是航天體系健全。集中統(tǒng)一領導是印度航天發(fā)展的另一條成功經(jīng)驗。印度航天工業(yè)由政府總理領導，下設空間委員會和空間部，空間部下設印度空間研究組織、衛(wèi)星計劃辦公室、國家自然資源管理系統(tǒng)、國家遙感局、國家大氣層雷達監(jiān)測系統(tǒng)和物理研究所。其空間委員會的主席、空間部部長和空間研究組織主席由一人身兼三職，這樣有利于提高辦事效率。

印度空間研究組織是印度最主要的國家航天研究與發(fā)展機構(gòu)，成立于1969年，總部設在班加羅爾，主要研制火箭、衛(wèi)星，并負責組建火箭發(fā)射場和衛(wèi)星跟蹤測控網(wǎng)等。該組織下設8個主要中心，分別負責航天技術(shù)發(fā)展和航天應用研究。經(jīng)過40多年的建設，印度現(xiàn)已形成門類齊全、基礎雄厚的航天工業(yè)體系。

印度航天部門重視綜合協(xié)調(diào)，避免重復建設。例如，他們統(tǒng)一接收國外衛(wèi)星圖像，統(tǒng)一培訓有關人員等，這樣就節(jié)約了大量資金。

在發(fā)展航天工業(yè)的過程中，印度建立起了完善的航天器的地面配套設施，包括遙測跟蹤和指令網(wǎng)絡、衛(wèi)星控制中心、地面站和遙感中心等，形成了規(guī)模龐大的信息數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡，并擁有多個衛(wèi)星地面站。

從上面不難了解印度航天工業(yè)飛速發(fā)展的原因，其成功之路對于很多發(fā)展中國家是有較大啟示的。

責任編輯兆然