巴西首顆衛(wèi)星的曲折上天路

文/李嵩

巴西國土面積廣袤，位居南半球國家之首，礦產(chǎn)、土地、森林和水力資源十分豐富，尤其是覆蓋巴西國土面積40%的亞馬遜雨林，更是讓巴西的自然環(huán)境得天獨厚。但也正是由于有大面積交通斷絕、人跡罕至的原始雨林存在，巴西對自然資源的勘探與保護(hù)始終處于有心無力的境況之中，屢禁不絕的盜采盜伐使“地球之肺”遭到了嚴(yán)重的破壞。為了加強對自然資源的監(jiān)測與保護(hù)，巴西政府謀劃了很多的方法，尤其是對航天技術(shù)邊利用邊開發(fā)的基本國策，使巴西走出了一條有別于其他國家的航天技術(shù)發(fā)展之路。這一點在巴西發(fā)射國產(chǎn)首顆應(yīng)用衛(wèi)星項目上，體現(xiàn)得尤為明顯。

起步：技術(shù)合作

巴西是最早開始進(jìn)行航天技術(shù)規(guī)劃與研究的南半球國家之一。1961年，巴西就成立了由總統(tǒng)直接領(lǐng)導(dǎo)的國家航天活動委員會，專司負(fù)責(zé)制定航天發(fā)展規(guī)劃，目標(biāo)是利用航天活動發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)與文化。最初負(fù)責(zé)巴西航天計劃具體實施的是兩個部門——國家空間研究所和航空部下屬的航空航天技術(shù)中心。

▲ 巴西國家空間研究所大門

▲ 巴西國家空間研究院的衛(wèi)星地面接收天線

隨著20 世紀(jì)60 年代中后期巴西經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，巴西航天部門開始利用來自歐美的技術(shù)援助與有限的預(yù)算來開展本國的航天活動。在位于東北部的海港城市納塔爾，巴西建成了國內(nèi)第一個火箭發(fā)射場。在60 年代中期，以美國宇航局為首的歐美研究機構(gòu)在這里興建了雷達(dá)遙測設(shè)備，并累計發(fā)射了數(shù)百枚探空火箭用來對赤道地區(qū)的高空大氣情況進(jìn)行測量與研究。后來法國又在這里興建了大型跟蹤遙測設(shè)施，作為庫魯發(fā)射場的遙測站點使用。通過這樣的技術(shù)合作方式，巴西積累了探空火箭的研制與使用經(jīng)驗，并發(fā)展出了本國的Sonda 系列探空火箭。從60 年代末到80 年代初，巴西相繼研發(fā)了4 個系列的Sonda探空火箭，最大射高從75 千米提高到了1000 千米，巴西由此逐漸掌握了小型全固體火箭的研制經(jīng)驗。這樣的做法也同樣被應(yīng)用到了衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域。

尷尬：有星無箭

巴西在1968 年制定了本國的衛(wèi)星遙感應(yīng)用計劃，利用從歐美國家購買的遙感數(shù)據(jù)結(jié)合本國的實地勘探與測量數(shù)據(jù)開始了衛(wèi)星遙感相關(guān)領(lǐng)域的研究，并在歐美國家的技術(shù)支持下于1973 年在庫亞巴市建立了國內(nèi)首個地面衛(wèi)星數(shù)據(jù)跟蹤與接收站，接收美國遙感衛(wèi)星與歐洲氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，還建立了專門的衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中心以及遍布各主要城市的數(shù)據(jù)分發(fā)中心，并很快形成了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用體系。使用這些信息的用戶不僅限于本國的政府與研究部門，巴西的銀行也可以直接使用直觀的遙感數(shù)據(jù)來核查貸款是否確實用在核準(zhǔn)的國土開發(fā)項目上。

作為南美的地區(qū)性大國，經(jīng)由巴西接收處理的遙感與氣象信息也被銷售到周邊國家，用于地質(zhì)災(zāi)害與氣象預(yù)報等方面。良好的衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢給了巴西政府在航天技術(shù)領(lǐng)域繼續(xù)投入的信心。巴西政府一方面加大力度派遣更多的專業(yè)技術(shù)人員到歐美國家學(xué)習(xí)實踐，另一方面開始嘗試用國產(chǎn)產(chǎn)品代替昂貴的歐美衛(wèi)星地面設(shè)備。經(jīng)過10 年的技術(shù)與實踐積累，加上持續(xù)向好的經(jīng)濟(jì)形勢，巴西政府在1978 年推出了一份雄心勃勃的國產(chǎn)遙感衛(wèi)星應(yīng)用計劃，要在80年代建立全面擺脫西方技術(shù)束縛的國產(chǎn)衛(wèi)星遙感應(yīng)用系統(tǒng)，其中的重頭戲是用國產(chǎn)運載火箭發(fā)射國產(chǎn)衛(wèi)星。

▲ 巴西在20 世紀(jì)80 年代開發(fā)的Sonda IV 運載火箭

▲ 巴西第三枚VLS 火箭在發(fā)射前進(jìn)行最后檢測時發(fā)生爆炸，導(dǎo)致發(fā)射平臺倒塌

▲ 測試中的VLS 火箭

按照計劃，巴西建立遍布全國的近千個無人資源監(jiān)測站點，這些監(jiān)測站由太陽能供電，將對全國的森林、礦產(chǎn)、水力進(jìn)行監(jiān)測，并通過天線把采集到的數(shù)據(jù)實時發(fā)給低軌道上的數(shù)據(jù)采集衛(wèi)星，數(shù)據(jù)采集衛(wèi)星接收到這些數(shù)據(jù)后再轉(zhuǎn)發(fā)到地面站，完成“地-天-地”的數(shù)據(jù)采集-集中-轉(zhuǎn)發(fā)-處理過程。在兩顆數(shù)據(jù)采集衛(wèi)星之后，還要分別發(fā)射1 顆對地觀測衛(wèi)星和1顆氣象衛(wèi)星，搭建覆蓋大半個拉丁美洲的完整的天地遙感系統(tǒng)。這套計劃完全是從需求牽引出發(fā)，以產(chǎn)業(yè)化發(fā)展為目標(biāo)。有別于其他航天國家從試驗衛(wèi)星開始逐步拓展應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展路線，巴西政府一開始便鼓勵國內(nèi)民用企業(yè)參與到項目開發(fā)與應(yīng)用中來。但是這一美好愿景被巴西極高的外債負(fù)債率以及高通脹打擊得體無完膚，巴西在80 年代出現(xiàn)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)衰退，在航天技術(shù)領(lǐng)域的投入基本歸零，尤其是負(fù)責(zé)本國衛(wèi)星發(fā)射的VLS 火箭項目，更是遭到了幾乎毀滅性的打擊，只有由歐美國家援助的國產(chǎn)衛(wèi)星研制項目還能夠緩慢地推進(jìn)。

1987 年，在法國的幫助下，巴西國家空間研究所的衛(wèi)星總裝測試大樓竣工。第二年，巴西自行研制的第一代數(shù)據(jù)采集衛(wèi)星SCD-1 在這里設(shè)計定型。衛(wèi)星全重115 千克，采用小衛(wèi)星常用的自旋穩(wěn)定，主要設(shè)備就是一架旋轉(zhuǎn)反射鏡，用來在傾斜的近地圓形軌道上收集和轉(zhuǎn)發(fā)地面數(shù)據(jù)。由于本國運載火箭的研制進(jìn)度已經(jīng)嚴(yán)重滯后，無法滿足SCD-1 衛(wèi)星的發(fā)射需求,所以新上臺的民選政府開始尋求從國際發(fā)射市場上來獲得發(fā)射資源。

▲ 落榜的蘇聯(lián)“宇宙-C”火箭

無奈：借箭發(fā)射

為了贏得這顆衛(wèi)星的發(fā)射合同，美國和蘇聯(lián)在1990 年開始了激烈的競爭。美國參加競標(biāo)的是軌道科學(xué)公司的“飛馬座”火箭。這是一款少見的空射型火箭，采用三級固體構(gòu)型，由B-52 轟炸機運載到空中實施發(fā)射，所以“飛馬座”上裝有一副在其他火箭上看不到的單三角翼?！帮w馬座”只能在美國本土發(fā)射，近地軌道運載能力400 千克，之前僅有兩次發(fā)射記錄，但美國政府提出了幫助巴西送航天員上天的優(yōu)惠條件。蘇聯(lián)參加競標(biāo)的是“宇宙-C”火箭，技術(shù)源自于成熟可靠的洲際彈道導(dǎo)彈，近地軌道載荷為800 千克。急需外匯的蘇聯(lián)政府不但承諾可以在巴西自己的發(fā)射場自主發(fā)射，并且還可以轉(zhuǎn)讓一直讓巴西航天部門眼饞的運載火箭技術(shù)，尤其是液體燃料火箭發(fā)動機技術(shù)，不可謂不貼心。特別是發(fā)射價格，還要比美國人低得多。

經(jīng)過反復(fù)權(quán)衡，地緣政治因素最終壓過了經(jīng)濟(jì)因素，巴西政府選擇與美國軌道科學(xué)公司簽署“飛馬座”火箭的發(fā)射合同，美國人則答應(yīng)加入自己的一部分載荷來分?jǐn)偘l(fā)射費用。1993 年2 月9 日，一 架B-52 轟 炸機在美國佛羅里達(dá)州的軍用機場起飛，在13.3 千米的高空投放了“飛馬座”火箭。之后一級火箭點火開始爬升，最終將巴西SCD-1 衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道。經(jīng)過坎坷的發(fā)展之路，巴西的首顆衛(wèi)星終于成為地球軌道上眾多人造地球衛(wèi)星中的一員。而使用探空火箭技術(shù)改進(jìn)而來的VLS 火箭在經(jīng)歷了屢敗屢戰(zhàn)之后，至今依然沒有完成一次成功的發(fā)射。作為南美最強國家的巴西，只能目送以色列、伊朗、朝鮮、韓國等國家相繼邁過用本國火箭成功發(fā)射本國衛(wèi)星的技術(shù)門檻，而自己仍在門外徘徊。

▲ 巴西SCD-1 衛(wèi)星