時論廣場》賀天宮 跨出地球搖籃(葉家興)
圖爲中國太空人聶海勝(中)、劉伯明(左)和湯洪波進行交會對接訓練。他們在訓練時都使用中文介面與操作手冊,未來其外國太空人登上天宮太空站,勢必也得學習中文才能順利工作。(圖/新華社)
自從2000年人類進入國際太空站(International Space Station)開始,已經有19個國家的太空人和訪客跨出地球「搖籃」,然而華夏子民並不在其中。終於在上週,3名大陸航天員一如計劃的預期,精準進入中國人自主研發的天宮號太空站,準備進行爲期3個月的各項實驗任務。
「搖籃」一詞來自「太空航天之父」喬爾科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)。他在1911年的一封信上寫道:「地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠生活在搖籃中。」(Earth is the cradle of humanity but one cannot live in the cradle forever.)出生在帝俄時期的他,幼年因病喪失聽力,無法進入正規學校。但他卻以自學方式,獨立推導出影響深遠的火箭方程式。由此,他計算出火箭進入地球軌道的逃逸速度是每秒8公里,只要使用適當燃料的多級火箭就可以達到這個速度。
以中學數學教師爲職業的喬爾科夫斯基終身寫下500多個作品。然而,直到1935年去世時,他的理論都還在紙上談兵階段。一直處在戰火漫天的人類,還無法利用他的理論展開太空探索。
二戰後的和平時代,給了人類太空航行探索的契機。1957年蘇聯成功發射人造衛星,1960年代的阿波羅載人登月計劃,1980年代的挑戰者號太空梭都成功開拓了人類對外太空探索的觸角。然而1986年的爆炸災難打亂了進程,直到1998年,人類才成功建立地球同步軌道上的國際太空站。而被美國法律禁絕的中國太空合作參與,也終於在蓄積多年科研與經濟實力之後,得以在上週進駐自主開發、長期運行的天宮太空站。
在疫情期間,人們連2周的隔離都感到痛苦。3位航天員的任務卻要在無重力的天宮號太空艙停留3個月,包括吃喝拉撒睡的基本活動。除了驗證「再生式生命保障」系統、完成太空實驗的各項任務之外,他們還有機會嘗試120種脫水真空的中國食物,有機會利用Wi-Fi與家人溝通,以及測試其他前瞻的黑科技。
問題是,航太科技的投入與產出之間,符合經濟效益嗎?
事實上,在真空、輻射、微重力環境下進行的材料提存、金屬冶煉、製藥育種等實驗研究,都有助於人類在科學領域的重大突破。過去航太科技的研發,也有不少已實現應用在食衣住行等方面。例如氣墊運動鞋、太陽眼鏡、紙尿褲、記憶海綿、微波爐、條形碼,甚至醫院的ICU重症監護系統,也是在早期載人航太發展過程中,基於對太空人的健康監測而發展出來的。
以量化來說,阿波羅計劃11年間投入的255億美元,後來創造出了幾千億美元的民用市場產值。而幾年前中國的研究也計算出,每1元航天科技的投入,大約可以在未來創造7元的民生產出!
隨着人造衛星、太空運輸工具、太空站的發展愈來愈完備,外太空資源的開發將日益擴大。然而貌似無窮盡的新資源,終究要回到經濟分析的成本考慮,包括意外造成生命財產損失的風險管理。此外,外太空的無重力狀態或可以製造出新的產品,但由於一開始的龐大固定成本,先行者會否形成獨佔?又如負的外部性(如廢棄人造衛星等太空設備可能撞上地球)會否造成市場失靈?
太空合作的初始階段雖然由各地政府主導,但要能具有長期可持續性的價值釋放,絕無可能脫離經濟法則。美國已有亞馬遜、特斯拉等私人企業投入太空探勘的市場。假以時日,一旦中國天宮太空站成功長期運行,必然也會有些技術向民用市場轉化,或開放民間參與。這將是人類「同球一命」、共同發展的全球公共財。
「太空航天之父」喬爾科夫斯基一定會欣慰他離世不到100年,知識遺產已經爲人類帶來可喜的成績。當然,此刻的成績仍顯初步階段。如他所說:「人類現在還軟弱,但已經改造了地球表面。幾百萬年後他們可以改變地球表面、海洋和大氣,像掌控地球一樣掌控氣候和太陽系。他們會穿越我們的星系,到達其他恆星尋找新的能源,來代替我們已經老化的太陽。」
然而,要達到星際移民的長遠目標,人類必須放棄破壞性的算計與殺戮,開誠佈公展開航太合作,纔有可能共同跨出地球的搖籃。期待中國天宮號未來有更多不同種族、國籍的人們進駐,爲實現喬爾科夫斯基的大膽預言而共同努力!