在嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)人類首次在月球背面的軟著陸、開始對(duì)這一片神秘的位置世界進(jìn)行科學(xué)探測(cè)的同時(shí)，中美間在航天領(lǐng)域的恩恩怨怨又再次成為輿論熱議的話題?？茖W(xué)沒有國(guó)界，通過(guò)國(guó)際交流產(chǎn)生新的科學(xué)成果，共同推進(jìn)人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，是國(guó)際科學(xué)界應(yīng)有的學(xué)術(shù)生態(tài)。然而，由于空間科學(xué)的特殊性，在政治和利益因素的作用下，這一學(xué)科領(lǐng)域的國(guó)際合作與交流有時(shí)并沒有那么順暢。

科學(xué)需要交流，工程需要保密

在大眾的印象中，像筆者這樣多讀了幾年書、在研究所或大學(xué)里工作的人，就是“科技人員”了；如果某位科技人員研究的內(nèi)容恰好和地球外面的事情有關(guān)，那多半能和火箭、飛船、衛(wèi)星發(fā)生一些聯(lián)系。

但實(shí)際上，在類似于嫦娥四號(hào)這種以科學(xué)探測(cè)為目的的航天計(jì)劃中，參與的科技人員大概可以按照他們從事的具體工作和所在單位的不同，劃分成工程師和科學(xué)家兩類。而工程師和科學(xué)家們所負(fù)責(zé)的工作雖然緊密聯(lián)系，但卻是不同的。

如果把航天探測(cè)比作出一趟遠(yuǎn)門觀察風(fēng)景，那么工程師的任務(wù)就是設(shè)計(jì)并制造一輛性能足以滿足旅途需求的汽車，給汽車制定合理的行駛路線，保證汽車安全平穩(wěn)的行駛到目的地。如果需要用相機(jī)記錄風(fēng)景，工程師們還要為這趟旅行量身打造能夠拍攝不同種類照片的照相機(jī)。而科學(xué)家們?nèi)蝿?wù)則是根據(jù)相機(jī)傳回的照片，看看這片風(fēng)景中是否有以前沒有見過(guò)的景致，并解釋他們出現(xiàn)的原因，從中產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)。

在科學(xué)探測(cè)航天任務(wù)中，前文所說(shuō)的“車”就是火箭、探測(cè)器平臺(tái)，“相機(jī)”就是進(jìn)行各種科學(xué)探測(cè)的有效載荷，而航天器發(fā)射前的軌道設(shè)計(jì)和飛行過(guò)程中的測(cè)控，則發(fā)揮了計(jì)劃路線和導(dǎo)航的作用。同時(shí)，科學(xué)探測(cè)的有效載荷能帶給科學(xué)家們的，遠(yuǎn)非一張照片那么簡(jiǎn)單直觀的信息，而是利用不同波段信號(hào)和不同探測(cè)手段所獲取的綜合信息。

以嫦娥四號(hào)及月兔二號(hào)為例，它們搭載的科學(xué)載荷有地形地貌相機(jī)、射電頻譜儀、中子及輻射劑量探測(cè)儀、測(cè)月雷達(dá)、紅外成像儀等一批科學(xué)探測(cè)載荷，既能獲得關(guān)于月球的地形地貌和空間環(huán)境的探測(cè)數(shù)據(jù)，又能以月球?yàn)榛剡b望更遙遠(yuǎn)太空中的天體。

對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，通過(guò)國(guó)際合作促成新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)是學(xué)界開展研究的慣例，科學(xué)家們既可以在如IAU、COSPAR等國(guó)際學(xué)術(shù)組織的框架下開展合作，也可以自行組織一些國(guó)際工作組共同聚焦研究一個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，探測(cè)器所獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)也一般可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他途徑自由分發(fā)，只要在發(fā)表時(shí)注明數(shù)據(jù)來(lái)源，大都可以隨意使用。

雖然科學(xué)數(shù)據(jù)可以自由使用，產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)的科學(xué)有效載荷的探測(cè)原理與大致設(shè)計(jì)方案也可以通過(guò)論文向同行介紹，但具體到工程師們所負(fù)責(zé)的科學(xué)載荷的設(shè)計(jì)制造細(xì)節(jié)，一般都是保密信息的范疇。

筆者讀博的研究所數(shù)年前從美國(guó)引進(jìn)回國(guó)一位研究太陽(yáng)風(fēng)的老師。他在美國(guó)工作時(shí)，所在的課題組承擔(dān)了STEREO衛(wèi)星的PLASTIC儀器的定標(biāo)工作。這臺(tái)儀器所觀測(cè)到的太陽(yáng)風(fēng)的成分和物理參數(shù)信息，目前已經(jīng)可以通過(guò)NASA的CADWeb數(shù)據(jù)庫(kù)或其他互聯(lián)網(wǎng)途徑隨時(shí)隨地下載到。然而，因?yàn)檫@位老師不是美國(guó)公民、沒有安全許可，每當(dāng)學(xué)術(shù)會(huì)議討論到需要保密的硬件方面的問(wèn)題時(shí)，他就不得不按照要求離開會(huì)場(chǎng)。

無(wú)獨(dú)有偶，研究所的另一位老師也回憶到，他在美工作期間，作為科學(xué)家到訪NASA的噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室時(shí)，必須佩戴寫有'escort'（陪同）字樣的標(biāo)牌。這意味著它在實(shí)驗(yàn)室里活動(dòng)時(shí)不能單獨(dú)行動(dòng)，必須有實(shí)驗(yàn)室工作人員陪同。與科學(xué)相關(guān)、沒有那么敏感的科學(xué)載荷尚且如此，衛(wèi)星平臺(tái)、火箭等航天產(chǎn)品的具體技術(shù)信息則更是需要嚴(yán)格保密的內(nèi)容。

一個(gè)懂得高中物理知識(shí)的中學(xué)生就可以大致敘述出火箭上天、衛(wèi)星入軌的科學(xué)原理，一個(gè)相關(guān)專業(yè)的本科生可能就能夠比較細(xì)致的給出理論方案，但這些東西變成真正能夠上天的火箭、衛(wèi)星，需要投入進(jìn)行大量試驗(yàn)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在極度復(fù)雜、充滿不確定性的航天領(lǐng)域，很多之前無(wú)法預(yù)想到的問(wèn)題甚至要通過(guò)一次失敗的任務(wù)才能暴露出來(lái)。因此，任何成熟技術(shù)的背后必定是巨量的人力、物力、財(cái)力的投入。而一旦這些技術(shù)被泄露出去，對(duì)方不需要這些投入就可以與領(lǐng)先者在一定程度上達(dá)到同一水準(zhǔn)。

同時(shí)，由于航天活動(dòng)與國(guó)家安全千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，敏感信息的泄露還有可能使敵方能夠有針對(duì)性的設(shè)計(jì)打擊破壞己方系統(tǒng)的方案。因此，各個(gè)國(guó)家才會(huì)將與航天工程有關(guān)的信息列入敏感保密信息的行列。而對(duì)于科學(xué)知識(shí)來(lái)說(shuō)，即便以現(xiàn)實(shí)而非理想主義的視角去看，與科學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)和信息很難在短時(shí)間內(nèi)影響到技術(shù)利益甚至國(guó)家安全。

然而，某些國(guó)家的政客們似乎難以分辨清楚科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別，和廣大吃瓜群眾一樣把“搞天”的工程師與科學(xué)家們摻和到一起，迫害妄想式的懷疑來(lái)進(jìn)行科學(xué)交流的別國(guó)科學(xué)家個(gè)個(gè)都是潛在的間諜，給本來(lái)無(wú)需保密的科學(xué)交流設(shè)置障礙。

落點(diǎn)數(shù)據(jù)不等于軌道數(shù)據(jù)，測(cè)準(zhǔn)軌道絕非易事

據(jù)香港《文匯報(bào)》報(bào)道，在嫦娥四號(hào)任務(wù)前，美方向中方索要軌道數(shù)據(jù)被拒絕。而吳偉仁院士近期在接受采訪時(shí)表示，經(jīng)過(guò)磋商后，向美方提供了嫦娥四號(hào)的落月時(shí)間地點(diǎn)，美方同時(shí)向中方提供了環(huán)繞月球飛行的美國(guó)月球勘測(cè)軌道器(LRO)的軌道數(shù)據(jù)。

然而，據(jù)美方最近公布的信息，“由于一些原因”，“月球勘測(cè)軌道器”上搭載的設(shè)備未能調(diào)整好軌道、以最優(yōu)位置在嫦娥四號(hào)著陸過(guò)程中進(jìn)行成像，來(lái)對(duì)揚(yáng)起的月球表面的塵土進(jìn)行觀測(cè)，但會(huì)在月底對(duì)嫦娥四號(hào)的著陸地點(diǎn)進(jìn)行成像。這幾條報(bào)道的內(nèi)容看起來(lái)似乎存在沖突，令人困惑。筆者不是新聞工作者，無(wú)法自行求證《文匯報(bào)》的報(bào)道是否屬實(shí)。但筆者希望能在下面的篇幅中對(duì)一些關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行解讀，方便各位讀者自辯。

首先，落點(diǎn)信息和軌道信息的信息量是不同的。如果仍以開車出游類比，落點(diǎn)信息就是計(jì)劃在什么時(shí)間到達(dá)什么地方，而軌道數(shù)據(jù)則是車輛行走的具體路線。如同能否在復(fù)雜的路網(wǎng)中找到一條既不繞遠(yuǎn)又能躲開擁堵的快捷路線，和對(duì)地圖導(dǎo)航APP性能的考驗(yàn)一樣，能否在諸多約束條件的限制下，求解動(dòng)力學(xué)方程，迭代獲得軌道設(shè)計(jì)的最優(yōu)解，也是航天任務(wù)中的一項(xiàng)重點(diǎn)和難點(diǎn)。這通常需要航天科技人員具備相當(dāng)?shù)能壍涝O(shè)計(jì)優(yōu)化技巧與經(jīng)驗(yàn)，投入辛勤的腦力勞動(dòng)，也需要強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力支撐。

同時(shí)，作為人類歷史上第一艘在月球背面著陸的航天器，嫦娥四號(hào)的飛行也將為軌道設(shè)計(jì)的有效性提供驗(yàn)證。如果某一機(jī)構(gòu)拿到這個(gè)中國(guó)付出了資源、承擔(dān)了風(fēng)險(xiǎn)而獲得并驗(yàn)證的軌道數(shù)據(jù)后，相信以此為起點(diǎn)設(shè)計(jì)屬于他們的登陸月背任務(wù)，將會(huì)更容易。

（對(duì)于本條微博的第1項(xiàng)內(nèi)容，筆者不予置評(píng)；對(duì)2項(xiàng)內(nèi)容，則不敢茍同。）

在微博上，一位博主指出（見上圖），嫦娥四號(hào)上天之后很快被愛好者們以目視或無(wú)線電方式捕獲，嫦娥四號(hào)的軌道并非什么秘密。這犯了常識(shí)性錯(cuò)誤。要精準(zhǔn)測(cè)量這種深空飛行器的軌跡是一件相當(dāng)復(fù)雜的事情。大家在觀看發(fā)射直播時(shí)，有時(shí)會(huì)聽到“USB雷達(dá)跟蹤正?！边@樣的報(bào)告，這里的USB是“統(tǒng)一S波段” （Unified S-Band）的意思，即一種能夠?qū)⒉煌δ艿男盘?hào)調(diào)制到同一個(gè)載波上的技術(shù)。

在嫦娥工程實(shí)施前，我國(guó)已經(jīng)建立了支撐近地軌道載人航天飛行的USB測(cè)控網(wǎng)，但這個(gè)測(cè)控網(wǎng)的測(cè)控距離最遠(yuǎn)不超過(guò)8萬(wàn)千米，無(wú)法支撐嫦娥探月40萬(wàn)千米的遠(yuǎn)距離測(cè)控需要。同時(shí)，USB技術(shù)本身的局限性，使得其在40萬(wàn)公里的距離上的測(cè)軌誤差將達(dá)到100千米。

（佳木斯測(cè)控站外景，與小說(shuō)《三體》中對(duì)紅岸基地的描寫頗有幾分相似。這個(gè)測(cè)控站承擔(dān)了嫦娥四號(hào)著陸階段的主要測(cè)控任務(wù)。）

在嫦娥飛船奔月的過(guò)程中，地面控制人員需要精確獲取其位置信息，對(duì)比其實(shí)際飛行軌跡與設(shè)計(jì)軌道之前的偏差。如果偏差超過(guò)一定范圍，就要使用嫦娥飛船自身的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)軌道進(jìn)行修正。而單獨(dú)使用USB的測(cè)軌誤差水平難以滿足對(duì)嫦娥精準(zhǔn)定位的要求，因此科研人員設(shè)計(jì)了使用多個(gè)既有的天文射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行VLBI聯(lián)測(cè)，綜合VLBI測(cè)量和USB測(cè)量的信息共同精確確定嫦娥飛船的位置。

在嫦娥一號(hào)任務(wù)中，投入使用的是北京、上海、昆明、烏魯木齊的四個(gè)大型射電天線。而在嫦娥三號(hào)任務(wù)實(shí)施時(shí)，在我國(guó)國(guó)土東西兩端新建的佳木斯和喀什深空站也投入了使用，使這個(gè)聯(lián)合干涉測(cè)量網(wǎng)的功能更加強(qiáng)大。其他航天大國(guó)為了支撐深空任務(wù)，也建起了類似的大型測(cè)控網(wǎng)。在費(fèi)盡如此的周折后，科研人員們才能得到真正精確的測(cè)量結(jié)果。而愛好者們使用技術(shù)水準(zhǔn)有限的設(shè)備和方法測(cè)量出的嫦娥四號(hào)軌跡，恐怕也只具有“玩玩”的價(jià)值了。

航天器在太空中的飛行軌跡被限制在其軌道上，如果需要在指定的時(shí)間經(jīng)過(guò)指定的地點(diǎn)，一般需要提前相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間定好計(jì)劃，設(shè)計(jì)節(jié)省燃料的變軌方式。如果在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行幅度較大的軌道機(jī)動(dòng)，可能會(huì)消耗無(wú)法補(bǔ)充的燃料，縮短探測(cè)器的壽命。

顯然，如果能在嫦娥四號(hào)落月的瞬間飛臨其上空觀測(cè)，將會(huì)獲得更有科學(xué)價(jià)值的數(shù)據(jù)。然而，美方卻未能實(shí)現(xiàn)這一觀測(cè)。其背后的原因，既有可能是美方內(nèi)部對(duì)是否進(jìn)行變軌沒有達(dá)成一致，也有可能是拿到落點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)已經(jīng)來(lái)不及進(jìn)行燃料消耗可以接受的變軌了。

（佳木斯站的航天工作者。墻上的標(biāo)語(yǔ)“衛(wèi)星聽我話，我聽黨的話”雖然可能引起一些人不爽和犯酸，但沒有一個(gè)統(tǒng)一而堅(jiān)定的領(lǐng)導(dǎo)，像航天工程這種大型系統(tǒng)工程是難以取得成功的。）

中國(guó)始終敞開國(guó)際合作的大門，但絕不會(huì)當(dāng)冤大頭

即便在敏感的航天工程領(lǐng)域，中國(guó)也與其他國(guó)家展開了豐富的國(guó)際合作，嫦娥四號(hào)上的三臺(tái)科學(xué)儀器就是中方單位與德國(guó)、瑞典、荷蘭三國(guó)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)合作研發(fā)的。但筆者認(rèn)為，這種合作有著兩個(gè)前提。一個(gè)是彼此信任理解，既能坦誠(chéng)的溝通工作，又能照顧彼此的顧慮。按照公開文獻(xiàn)的報(bào)道，這三臺(tái)國(guó)際合作儀器的研發(fā)原則是“對(duì)自主技術(shù)擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。合作雙方根據(jù)工作需要對(duì)存在接口的部分以接口文件的形式予以明確”。

我們大致可以推斷，在這個(gè)過(guò)程中兩方均不會(huì)把對(duì)方的技術(shù)直接占為己有。另一個(gè)原則，則是互惠互利，雙方都能從中有所得。對(duì)于國(guó)外單位來(lái)說(shuō)，能夠和嫦娥四號(hào)一起實(shí)現(xiàn)人類歷史上的第一次月背登錄，是千載難逢的良機(jī)。而對(duì)于科學(xué)探測(cè)任務(wù)起步相對(duì)較晚、底子相對(duì)較薄的我國(guó)來(lái)說(shuō)，也能通過(guò)合作提高我們的儀器研發(fā)水平，從外方那里獲得寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

事實(shí)上，在嫦娥四號(hào)任務(wù)實(shí)施之初，中國(guó)航天局就向其他國(guó)家航天局發(fā)出了搭載征集函，邀請(qǐng)各個(gè)國(guó)家提出載荷搭載的建議。同時(shí)，嫦娥工程使用的深空探測(cè)網(wǎng)目前也通過(guò)國(guó)際合作，使用了歐洲航天局(ESA)所屬的一些深空測(cè)控站以提高覆蓋率和精度。這套測(cè)控網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了要與NASA、ESA的深空探測(cè)網(wǎng)相互兼容，信息接口的設(shè)計(jì)符合國(guó)際上最新的空間信息傳輸協(xié)議CCSDS的標(biāo)準(zhǔn)，具備進(jìn)行國(guó)際聯(lián)網(wǎng)的能力。國(guó)家航天局也已經(jīng)明確表態(tài)，”鵲橋“號(hào)中繼衛(wèi)星將會(huì)延長(zhǎng)工作時(shí)間，為其他國(guó)家登陸月球背面提供幫助。

正如國(guó)家航天局副局長(zhǎng)、探月工程副總指揮吳艷所說(shuō)，“無(wú)論探月也好、深空也好，都是為探索宇宙奧秘，都是世界各國(guó)的共同責(zé)任，尤其航天大國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)更應(yīng)該突出合作，為人類探索宇宙做更多的貢獻(xiàn)?！?/p>

中國(guó)始終敞開國(guó)際合作的大門，但前提是真誠(chéng)互信、互惠互利。中國(guó)人不會(huì)當(dāng)冤大頭，不會(huì)在某些國(guó)家針對(duì)與中國(guó)航天合作制定了限制法案，又通過(guò)不給正常交流的科學(xué)家批準(zhǔn)簽證等“潛規(guī)則”方式給兩國(guó)間的科學(xué)交流設(shè)置障礙的情況下，依然”熱情“的向他們靠攏。