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印度太空探索频现"神迹" 用牛运输卫星震惊世界

http://www.kexue.com 2013-11-18 12:07:32 信息时报  发表评论


印度“曼加里安”号项目经费仅为7300万美元,成为外界关注的最大焦点

  50年前,印度人用自行车将其第一枚火箭运到发射场;32年前,印度人用牛车拉着其第一个卫星进行信号测试;今天,印度人仅用了15个月和一架波音飞机的钱就发射了火星探测器,如果这次最终成功,印度将是全球第四、亚洲第一个发射火星探测器的国家。

  神奇的印度人是如何用土方法、低成本弄出高科技的?可以说,他们将“物尽其用”的理念发挥到了极致。在未来,这种理念或将逐渐被世界接受,印度式的太空探索模式也可能为自己在全球市场中赢得更大份额。

  11月5日下午,印度极轨卫星运载火箭发射升空,将“曼加里安”号火星探测器送入地球轨道。“曼加里安”号火星探测器体积相当于一台大型冰柜大小,全重为1.35吨,印度科学家希望通过“曼加里安”飞船获得关于火星大气的相关数据,比如甲烷气体分布等。

  不管最终能否获得火星信息,如果“曼加里安”号在明年9月成功抵达火星轨道,这本身就是一个胜利:意味着印度将成为亚洲第一个、世界第四个成功进行火星探测的国家。此前,全球超过一半的火星探测器都夭折在半路。

  而对于印度空间研究组织(ISRO)来说,似乎真正的成功在于造价低廉,颇具成本效益。据悉,“曼加里安”号成本只有7300万美元,相比之下,波音公司最便宜的商用飞机也要7600万美元。

  而美国航空航天局(NASA)预计在本月18日发射一个和“曼加里安”号类似的火星卫星MAVEN号,MAVEN号至少已经准备了5年,耗资高达6.79亿美元。

  半岛电视台评论称“这次任务的成本效益成为最大的关注点,几乎掩盖了其他任何方面”。

  印度“曼加里安”号工程2012年8月才正式通过批准,ISRO在正式批准前三个月才开始搭建整体构架,探测器最终在今年8月完工。从制定到研制只用了短短15个月的时间,让外界怀疑这是“最具野心但也最危险的太空任务”。

  ISRO 设计探测器先绕地球6~7周,以获得足够的动能,挣脱地球引力,奔向火星。印度Tata基础研究所天文学及天体物理学研究中心科学家Mayank N. Vahia称,此举可以节省燃料。这样算下来,印度把每克物质送上太空只要1000卢比(合16.2美元),不到NASA的十分之一。


印度的第一枚火箭很小,仅重数公斤,一只手可以轻松拿起

  原因

  为什么印度能够低成本、短时间弄出高科技?秘诀之一是印度工程师工资低,其次ISRO工程的几个核心原则也大可说明问题:尽最大可能采用现有成熟技术;最大限度地减少物理模型的数量;尽可能完善试验,优化测试;科研人员、工程师连轴转。

  1 人工便宜

  美国莱斯空间研究所负责人大卫·亚历山大称,有不少理由可以让印度的航天更便宜。基本上可以归结为便宜的零部件和廉价的人工。

  相比美国,印度工程师的工资要低很多。根据美国劳工统计局的数据,美国一名航空工程师的平均年薪是10.5万美元,而一项对印度航空业工程师收入的统计则显示,比较高端的印度航空工程师年收入不足2万美元。

  而电子工程师的差距则更大,美国电子工程师平均年薪超过12万美元,印度则只有不到1.2万美元。

  尽管这些数据都只是大概的平均数(考虑到汇率等换算因素,实际数字总在波动),但也能说明大概的差异。可以说,印度工程师的收入只有美国工程师的十分之一到五分之一。

  2 工程师连轴转

  为了节约成本,加快进度,ISRO的工程师不仅工资比美国的同行低得多,他们还得轮班昼夜工作。

  “我们将严格遵循时间表做到极致,这有效地防止了成本超支,因而从总理去年8月1日宣布工程开始到卫星发射,只用了15个月,”在接受《福布斯》杂志采访时,ISRO主席Radhakrishnan称,“在欧洲,即便是太空科学家每周也只工作35个小时。而在我们这里,每天工作18小时很正常。在卫星发射期间,大部分科学家每天要工作20小时。有效利用时间,让我们成本更低,更有效率。”

  3 设备简单

  美国莱斯空间研究所负责人亚历山大称,印度显然把其主要目标定在登上火星,所以探测器只搭载了“相对简单”、没那么贵的仪器。

  “印度人想知道的问题是:探测器能行吗?是否可以抵达预定火星轨道?”亚历山大说,“那就意味着,即便任务失败了,他们依然能有所收获。”

  更离奇的是,ISRO的设备总是无休止地回收,修修补补,重新利用:这次搭载火星探测器的火箭就是1993年首次使用的一个运载火箭改装而来的。


聪明的印度工程师用牛车拉卫星,让世界至今震惊

  4 少用实体模型

  印度的探测器很大程度上依赖软件模拟测试,“曼加里安”号航天器只做一个物理实体模型,ISRO在月球探测器“月船一号”上做实验,然后将结果运用在“曼加里安”号上。

  而NASA和欧洲航天局通常要先后做三个实体模型。ISRO都用软件模拟测试替代物理实体测试,只做出最后的实体模型。

  实际上,并不是NASA不用软件模型测试,只是ISRO更依赖软件测试。

  5 技术保守

  此外,ISRO还依赖已有的成熟技术,不怕其陈旧。ISRO主席Radhakrishnan称:“我们采用成熟的技术,拿运载火箭来说,我们的技术是上世纪70年代和法国合作中学到的,此后,我们用印度的材料造了120个这样的发动机。每一次成功的发射,都是基于先前被证明的成熟技术。”

  问题 创新乏力增大危险几率

  本月11日,“曼加里安”号发射后不到一周,在其第四次轨道提升时,由于火箭推进器故障,导致动力不足,使探测器未能达到预计的10万公里高度。尽管后来排除了故障,但依然引发外界质疑。

  实际上,ISRO节俭办大事的做法的确增大了危险几率,印度先前几次失败的太空任务也足可见一斑。

  此外,印度空间探索项目仍存其他挑战,包括需要进口零部件,以及缺少外太空监控系统,后者意味着,一旦卫星接近火星,印度必须依赖美国对其进行监控。

  同时,ISRO作出紧凑的时间表几乎总是神圣不可侵犯。这些原则(选择已有成熟技术、严格的时间表)也让工程师没有尝试其他新方法的机会。

  “我们不允许有人造出一个完整的新火箭,”ISRO主席Radhakrishnan称,这是ISRO行动迅速且高效要付出的代价。

  或许只有“曼加里安”号明年顺利抵达火星轨道,才能给这些质疑声一个回答。


2008年印度成功发射月球探测器“月船1号”

  争议 民众贫穷“廉价工程”也奢侈?

  尽管印度如此廉价地发射了火星探测器,让很多国家大跌眼镜,但在印度国内,一个古老的争议仍在继续(对印度搞航天业的批评由来已久,早在1979年,就 有争论要不要用吃饭钱把一片金属扔上天),这个争议就是在印度这样一个仍遭受饥饿、贫穷,公共服务落后的国家,发射火星探测器是不是还嫌太奢侈?

  实际上,“曼加里安”号发射当天晚上,印度社会活动人士Mander悲哀地称,从睡在自己床上的儿子到一公里外睡在路边的孩子的距离,突然比印度到火星 的距离还大。在新德里工作的经济学家 Jean Drèze称,火星计划是“印度精英们妄想谋求超级大国地位的一部分”。

  面对长期以来这种质疑上,印度当局的回答一直是,空间项目探索对日常生活有实际用处。

  “对印度这样的国家来说,这不是奢侈,而是必需,” 印度一家名为Earth2Orbit的私人太空探索公司联合创始人及行政总裁Susmita Mohanty称。她坚称,印度发射的卫星已经应用于从广播电视到天气预报灾害管理各个领域。

  与火星计划的730万美元相比,印度今年给三分之二的国民发放食品补贴,总额高达200亿美元;此外还在农村就业计划上花费53亿美元。

  而在2010年,孟买修建一个跨度3英里、双向八车道的大桥,就花费3.4亿美元;一个设计高度是自由女神像两倍的政客雕塑预计耗资3亿美元。

  相比之下,印度“曼加里安”号花纳税人的钱实在不算多:ISRO每年预算只有7亿美元,大概是印度GDP的0.038%,而“曼加里安”号的花费更是只占到GDP的0.0039%。

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