中俄火星探测合作内幕

工作的泽列内伊院士在接受《凤凰周刊》记者采访时感叹道，“虽然预算增加了近26%，但仍然处于较低水平。各项计划将拖延10到25年。”

按照该航天计划，目前俄罗斯的预算只与印度持平。可仅火星一项计划就将花费250亿至350亿美元，而俄罗斯航天系统去年的全部预算只有6.6亿美元。美国2011年则投入了190亿美元，并且每年将追加4.5亿至7亿美元。

截至2011年11月，俄罗斯第一艘无人飞船“快帆”号项目已进入样机测试阶段，需要大量资金。但泽列内伊院士却很无奈：“由于美国航天飞机的提前退役，俄罗斯承担了比原计划更重的任务。俄航天预算本已捉襟见肘，却又不得不挪出大部分资金负担起本应是美国承担的给养任务，维持国际空间站正常运行。”

中俄协作在技术和资金上互补

中国航天也面临着同样的资金短缺问题。2011年lO月，航空业有关专家曾向外界透露，中国载人航天20年投入350亿元人民币，平均每年不到3亿美元，而美国每年涉及载人项目的先期预算达22.87亿美元。相比于载人航天这样的重点项目，刚刚起步的火星计划预算并不充裕。

因此，依靠中俄两国协作发展，火星计划才能弥补预算吃紧带来的损失。不过，此次中国“萤火一号”火星探测器选择搭乘俄罗斯火箭，并非只为节省资金，缺乏空间科学技术必备基础则是促使“萤火一号”“借船出海”的另一个大瓶颈因素。据了解，中国推进火星计划需要面对大推力运载火箭、深空测控以及深空探测器研发等三大技术难题，“至今，中国在这几个领域尚未完全突破。”泽列内伊院士说。

中国火箭的运载能力在俄、欧、美、日之后，排名第五。目前承担中国航天项目主要发射任务的是“长征二号”和“长征三号”系列火箭，运载能力最大的“长征三号乙”增强型只能达到地球同步转移轨道5.5吨的水平。由于探月工程的“嫦娥”一号及二号卫星需要进入月球轨道，才启用长征三号系列火箭。目前两颗卫星总量均未超过4吨。

要求故障“零容忍”的国家航天项目，大多采用长征系类基础改进型号长征2F火箭，其最大近地轨道运载能力在10-13.5吨之间。缺少大推力火箭及现有有效荷载不足，使得目前中国空间站与载人项目的航天器设计重量均在8吨以下，但航天器质量决定搭载仪器的制造工艺与种类，从而影响科考质量。

而飞往火星，除解决火箭载荷能力以外，还需要应对深空测控难题。中国地面测控站，境内设有15座，海外4座，陆基飞行控制中心4座以及6艘远望系列测控船，基本满足目前的近地及绕月飞行任务。但现有测控站配备的天线，抛物面直径不超过18米。

美国国家航天总署工程师詹金斯曾表示：“天线直径小，功率过低，将无法直接向火星探测器发出指令。”目前，美国航天测控网拥有两个控制中心，8个深空测控站，天线直径从36米到70米，可测控土星至太阳系外延的空间探测器。俄罗斯则在乌苏里斯克、叶夫帕托里亚及熊湖设有7个深空测控站。

十年间，中国在近地空间测控上积累了大量的经验，但深空测控水平却远落后于欧美国家。泽列内伊院士认为，“想要短时间内提高深空测控水平，借鉴国际经验是必经之路，中俄在技术和资金上可以实现互补。”

同时间赛跑的中俄火星探测器

2009年5月28日，国内某次航空展上，上海航天局不大的展台上立起一个长宽各75厘米、高60厘米的1：1卫星模型。一位满头金发、身材瘦削的俄罗斯小伙子驻足良久。“中国的火星探测器开发十分迅速。”这位来自拉沃契金科研生产联合体（Lavochkin）的工程师保尔金仔细阅读了展牌上的介绍后，匆匆离开展会，飞往香港国际机场。此时，香港理工大学正在为“福布斯一土壤”研制的行星表土准备系统接受现场热力分析测试。

“中俄两国的火星探测器从一开始就在同时间赛跑。”法国一家宇航公司驻京办事处的工作人员告诉本刊记者，“中国人先和俄方签署了推动探月工作的合同，然后才加入火星计划。”

实际上，这项合作由俄罗斯联邦航天局率先递来橄榄枝。早在2005年，随《2006年至2015年俄罗斯联邦航天计划》一同获批的还有一份有关俄罗斯10年火星探测规划，旨在促成2009年前后对距火星最近的一颗卫星“火卫一”（Phobos）发射无人探测器，并在其表面着陆。通过提取“火卫一”表层土壤分析火星土壤成分，为日后火星探测及登陆火星做前期准备。探测器以目的行星及探测任务命名，称为“火卫一土壤”。（英文发音译为“福布斯一土壤”）

原计划由俄罗斯联邦航天局与俄国科学院太空研究所组织科研开发，由拉沃契金科研生产联合体负责生产。由于预算不足，计划实施一年后，俄罗斯不得不邀请香港理工大学、美国行星学会、美国喷气推进实验室及保加利亚科学院等部门合作参与火星探测器研发任务。

急于获取探月技术的中国于2005年9月同俄方草签一系列推动月球探索工作的合同，并制定了2007-2009年太空开发领域开展合作的计划。随后的六个月中，航天科技集团八院、测通所和中科院空间中心的专家分别代表卫星系统、测控系统和应用系统从探测器方案、测控系统方案和应用系统方案三方面对联合探月工程进行了初期调研，并连带考察火星探测可行性。

2007年3月27日，在国家主席胡锦涛访问莫斯科期间，双方签订《中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星一火卫一合作的协议》。自此，中国火星计划正式走上正轨，俄罗斯“福布斯一土壤”探测计划也得以顺利实施。佩尔米诺夫上将在协议签署后感慨道：“以前从俄罗斯购买航天技术的中国，如今成为了俄罗斯不分高下的对等合作伙伴。”

“萤火一号”研制时间低于23个月

“俄方在很多方面为我们提供了帮助，但同时也设置一些障碍，首先就是研制时间过短。”中俄联合火星探测副总设计师陈昌亚在“萤火一号”出厂参展后，曾向外界表达了他的担忧。

由于不具备深空发射及测控能力，中方选择以搭载方式同俄方的“福布斯一土壤”探测器捆绑发射。这意味着，一切计划均要听从俄方安排。泽列内伊院士告诉本刊记者，“深空探测器依据种类不同，一般需要五到八年的研发测试周期，以确保在深空极端条件下各部件运行正常。”

而实际上，从2007年初两国签订协议起到俄方最初预订的2009年发射期，总共不到两年。这期间，留给陈昌亚的团队的研发时间则更短。协议签署两个月后，中俄联合火星探测计划工作组才正式成立。由于工作组希望按“十—五”民用航天计划程序申请立项，直至2007年下半年火星探测工程才得以立项。虽然2009年6月“萤火一号”顺利出厂，但据俄方专家分析，“萤火一号”的实际研发时间可能低于对外公布的23个月。

不仅时间安排要和俄方保持一致，轨道设计也必须交由俄方完成。虽然国际通行的火星探测轨道一般选择火星赤道作为运行轨道，但俄方需要在释放“萤火一号”后，择机三次变轨降落火卫一表面。此时，火星赤道是联合火星探测的最佳轨道方案，但对于“萤火一号”而言，则可能是灾难性的。

美国国家航天总署工程师詹金斯就表示，进入火星赤道轨道后，“萤火一号”将要在“长火影”地带飞行8.8个小时。由于采取太阳能供电，在没有太阳光照射的火影地带，探测器将在零下200℃至260℃中进入休眠状态。一旦无法从低温状态中唤醒“萤火一号”，探测任务将彻底失败。

俄罗斯原定在2009年10月前完成发射，而当中国为“萤火一号”不断缩短工期的同时，俄罗斯单方面宣布发射推迟至两年后进-行。随后，中俄联合探测火星计划首席科学家吴季在北京的年终工作会议上报告了俄方推迟发射的具体原因。报告指出，俄罗斯的测控系统仍然存些问题，无法保证探测器与地面联系百分之百稳定，需后续调试。

同时，“萤火一号”的实验项目最终确定为探测火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星地形、地貌和沙尘暴以及探测火星赤道区重力场。但受制于“天顶-2SB”有效荷载，飞船只能携带四种实验仪器。

“萤火一号”理赔前景不乐观

这次事故中，保险赔偿—直是中俄双方避讳的话题。在“福布斯一土壤”与地面失去联系后不久，俄罗斯保险中心董事会副主席维亚切斯拉夫·沙巴林曾对媒体透露俄罗斯为“福布斯一土壤”分别在俄罗斯和国际市场投保12亿卢布，涵盖所有种类的风险。不过他也谨慎指出，火星探测器仍在监控之下，结果仍有待观察。

在欧洲航天局宣布放弃联络“福布斯一土壤”之后，俄媒体有关保险赔付的消息再次石沉大海。有俄航天专家分析称，对于总造价近50亿卢布的探测器而言，一份价值仅12亿卢布的保单，不足以应对火星探测的主要风险。

随着航天技术商业化程度不断加深，国际航天保险业已经形成险种齐全、流程规范、独立运作的成熟行业市场。依照惯例，无论商用还是非商用项目，该市场具备为单次发射提供高达10亿美元的承保能力。俄罗斯联邦航天局内部十分看重保密工作，长期以来排斥为非商用项目投保。由于航天保险项目自身风险、费率、专业化程度等方面的“三高”特征使俄国内保险业无力自行消化。而为获得国际保险支持，投保人需要在国际保险宣讲会上对承保人阐述尽可能多的技术细节和解决方案。这也揭示出了俄罗斯航天求保的尴尬处境。

据俄罗斯能源火箭航天集团工程师介绍，由于“格洛纳斯”卫星项目多次发射任务失败，造成近25亿卢布的损失。2010年后，为航天器争取国际保险已经成为俄业内约定俗成的补救措施。为给俄联邦航天局争取更多保险预算，分管国防工业的谢尔盖·伊万诺夫副总理曾多次向国家杜马提交报告，而在航天系统内部会议上伊万诺夫也多次发表讲话，以期劝说经费紧张的航天局为国家航天器发射投保。

在业内被称为“航天器可靠性睛雨表”的国际航天保险对于俄罗斯而言将是柄双刃剑。实际上，在中国长征系列火箭国际保险费率不断下降的同时，俄罗斯、乌克兰及美国合资成立的全球第一家海洋发射平台公司——海射公司（SEALAUNCH）因为多次发射延误及失败，已无法承担巨额发射保险费用，宣布破产。

2011年年初，俄方曾通过俄罗斯保险中心，为“进步M-12M”号货运飞船支付总价30亿卢布的保险。飞船失事后，虽然保单让俄联邦航天局挽回部分损失，但俄媒在随后透露了多家保险公司要求追加俄航天项目保险费用，甚至有欧洲保险企业宣布放弃承保俄罗斯一些商业发射保险项目。

涉及此次火星探测项目，据能源火箭航天集团的一位工程师向《风凰周刊》记者介绍，历来成功率不到40%，国际承保人担当火星任务全险还未有先例。据他介绍，此次出事以来，—直困扰俄航天局的其实并非发射失败带来的损失，而是航天器坠落大气层对居民造成的损害赔偿。“一旦涉及人员伤亡，巨额赔付金和消极的政治影响将给俄罗斯航天带来沉重的打击。”

此前，俄联邦航天局对外发布消息称，包括火星探测器在内20多个航天部件在坠入大气层后总重不会超过200公斤，但碎片将散落在高人口密度地区，包括俄南部、美国、中国、印度在内的多个城市都有可能受到威胁。虽然俄罗斯有成功遥控“和平号”空间站精确坠入太平洋的案例，但俄工程师认为，由于联系中断、非受控原件过多，将导致难以精确计算此次火星探测器坠落轨道。

对于“萤火一号”而言，理赔前景并不乐观。在本刊记者多方求证下，中国大陆航天部门以及中国航天保险联合体多个成员均以涉及国家机密为由拒绝透露更多保险细节。自1996年中国经历多次火箭发射失利后，中国航天—度不被国际航天保险市场接受。为此，国务院曾指示组织成立中国航天保险联合体及卫星保险基金。国内多家中资财产保险和再保险公司，以中国人民保险公司为联合体主席单位，为中国航天各重大项目提供保险融资保障。

据俄航天保险专家估计，中国航天保险联合体具备“千亿美元的承保实力”。该联合体曾为“风云一号C”气象卫星承保。可是，据俄罗斯航天专家分析，由于此次火星任务采用了“天顶-2SB”发射方案，中俄双方获得火箭发射保险的可能性极小。即使获得保险，中方从“萤火一号”上能够下载的运行数据不超过5%。搭载发射中，缺乏数据支持将对理赔裁定极为不利。

未来火星探测计划悬而未决

“相对于中国的‘萤火一号’，俄罗斯的火星探测器准备时间要长得多。”法国某位资深航天工程师向《凤凰周刊》透露，虽然“福布斯一土壤”探测器是苏联解体后俄罗斯发射的第一颗深空探测器，但二十年间探测器的研发工作从未间断，投入总量不止3亿美元。而中国最早的火星探测器不过是2002年北航汽车工程系丁水汀小组仿制美国宇航局推进实验室的“火星漫游者”生产的模型机，前后投入不到20万元人民币。

而且，两年延期对于“萤火一号”并非好事。一般深空探测器的部件均有固定的使用寿命。此次“萤火一号”涉及使用寿命为两年，其中一年用于发射探测，一年用于回收。“在今年进入发射期时，‘萤火一号’的大部分固件必须重新配置测试，事故风险也将提高。”该工程师表示。

此外，由于预算控制，高风险的“萤火一号”并未能像嫦娥系列卫星一样生产研制备用整星。泽列内伊院士指出，中国首次设计制造深空探测器，在借鉴俄罗斯经验的基础上同时简化探测项目，小吨位的探测器在短时间内完成研发并非不可能。同时，中方并不担负深空测控系统的测试与运行工作。同时，由于俄罗斯二十年后重启火星探测计划，又担负中国首个探测器的发射任务，加之俄国舆论对航天系统资源浪费现象颇有微词，“各个系统对待火星探测项目都更为谨慎。”

尽管推迟两年，重新调整测控系统，在“福布斯一土壤”升空后24小时内，地面测控中心还是与之失去联系。据泽列内伊院士介绍，即使经过充足准备，由于深空运行环境变量过多，仍然难保万无一失。近50年来，人类发射的火星探测器超过30艘，总成功率不到40%。

带着中俄两国火星计划的希望的“福布斯一土壤”与“萤火一号”悬在近地轨道上等待坠入大气的命运。一同悬而未决的，还有中俄联合火星探测计划。

早在2010年，俄罗斯尚在对探测器进行调试时，中国科学院院士、嫦娥工程总指挥叶培建就曾透露中国独立开展火星探测的可能性。2011年11月，中国陆续发布“长征5号”大推力系列火箭的试射时间以及中国境内在建的35米和64米级别的深空探测站等信息，暗示官方正大力推进深空探测关键技术的研发工作。有专家认为，自主发射将给中国的火星探测器研发带来更充裕的时间。

俄罗斯则在面对舆论质疑一个月后重振旗鼓。2011年12月，俄能源火箭航天集团总裁谢瓦斯基亚诺夫在联邦委员会上再次提出月球火星探测四步发展计划。汲取“福布斯一土壤”发射经验后，俄罗斯也将为境内深空探测网注入新资金用以更新设备。

目前，俄境内乌苏里斯克、叶夫帕托里亚及熊湖的3座天线直径32米和64米的接收站，一座25米级的发送站和三座64米及70米级收发两用站将得以升级，探测范围与测控能力或比原来提升50%。谢瓦斯基亚诺夫乐观的估计，凭借丰富的空间站经验和太空操作技术，“俄罗斯很有可能在美国登月前再制造一次轰动。”

两国舆论对重提中俄合作保持谨慎

然而，在大力宣扬太空探索计划的同时，两国主流舆论对待重提中俄合作依然小心谨慎。俄太空战略分析专家认为，国际形势改变后，俄罗斯的航天合作日趋多元化。出于自身国防利益考虑，日后同中国的合作也在作出调整。

与此同时，虽然中国航天普遍为世人看好，但自主发展依然艰辛。“不同于以往来自国际社会技术封锁的压力”，多年参与中俄航天技术合作的俄罗斯宇航专家保尔金告诉《凤凰周刊》，“来自各自航天系统内部的问题，可能会带来比以往更难克服的障碍。”

与中国航天系统合作密切的俄航天部门就透露，中国航天部门曾在载人航天关键技术上争夺俄罗斯技术员。此外，由于目前各国主要投入的探月工程耗资巨大，独立开发的火星计划各部门更是面临“僧多肉少”的窘况。

早在“萤火一号”启动伊始，中国多家科研机构争先正名。中国科学院空间科学与应用研究中心抢先发布“空间科学与应用研究中心最早提出中俄联合探测火星计划的设想”的信息，由北航系统发起的火星探测器研发项目最终则由上海航天局接管。

在中俄联合火星探测器变轨失利后的一周内，中国“天官一号”与“神州八号”飞船实现两次成功对接。据保尔金介绍，他的许多同事通过网络看到了中国“完美的对接技术”。在他看来，中俄航天合作相得益彰，火星计划只是一小部分，大家应该看到中俄十年里航天技术的迅猛发展。采访结束前，保尔金递给记者一张中俄宇航员进入训练舱的照片，笑着说：“他们穿戴打扮，举手投足毫无分别，就像亲兄弟一般。”

泽列内伊院士则对中国航天科技飞跃式的发展表现出隐忧。“航天科技飞速发展足以令一个民族引以为傲，美国和俄罗斯都体验过航天带来的激情，中国也一样。但成熟安全的技术本身需要长期的积累。虽然我相信人类一定会登上火星，而一旦脱离这一科学行为的合理性，它将毫无意义。以登上某个星球体验某种感觉为目的而花费巨额代价，作为科学家而言，是难以赞同的。”他表示，如果将来一国的民族情绪因卫星火箭的成败而起伏，将会给社会带来极大的风险。

火星探测合作前景是否如保尔金预料的那般乐观？航天是否在重走大跃进的路？中俄两国航天合作前景仍不明朗。但随着中国快速介入外太空，美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度、巴西等国都开始加紧推行本国太空战略。火星已经成为继登月之后，太空资源争夺中的新高地。

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