在嫦娥四號實現(xiàn)人類首次在月球背面的軟著陸、開始對這一片神秘的位置世界進行科學(xué)探測的同時，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)沒有國界，通過國際交流產(chǎn)生新的科學(xué)成果，共同推進人類對自然界的認識，是國際科學(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)域的國際合作與交流有時并沒有那么順暢。
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。
但實際上，在類似于嫦娥四號這種以科學(xué)探測為目的的航天計劃中，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。
如果把航天探測比作出一趟遠門觀察風(fēng)景，那么工程師的任務(wù)就是設(shè)計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。而科學(xué)家們?nèi)蝿?wù)則是根據(jù)相機傳回的照片，看看這片風(fēng)景中是否有以前沒有見過的景致，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)探測航天任務(wù)中，前文所說的“車”就是火箭、探測器平臺，“相機”就是進行各種科學(xué)探測的有效載荷，而航天器發(fā)射前的軌道設(shè)計和飛行過程中的測控，則發(fā)揮了計劃路線和導(dǎo)航的作用。同時，科學(xué)探測的有效載荷能帶給科學(xué)家們的，遠非一張照片那么簡單直觀的信息，而是利用不同波段信號和不同探測手段所獲取的綜合信息。
以嫦娥四號及月兔二號為例，它們搭載的科學(xué)載荷有地形地貌相機、射電頻譜儀、中子及輻射劑量探測儀、測月雷達、紅外成像儀等一批科學(xué)探測載荷，既能獲得關(guān)于月球的地形地貌和空間環(huán)境的探測數(shù)據(jù)，又能以月球為基地遙望更遙遠太空中的天體。
對于科學(xué)家們來說，通過國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際工作組共同聚焦研究一個問題。同時，探測器所獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)也一般可以通過互聯(lián)網(wǎng)或其他途徑自由分發(fā)，只要在發(fā)表時注明數(shù)據(jù)來源，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)有效載荷的探測原理與大致設(shè)計方案也可以通過論文向同行介紹，但具體到工程師們所負責(zé)的科學(xué)載荷的設(shè)計制造細節(jié)，一般都是保密信息的范疇。
筆者讀博的研究所數(shù)年前從美國引進回國一位研究太陽風(fēng)的老師。他在美國工作時，所在的課題組承擔(dān)了STEREO衛(wèi)星的PLASTIC儀器的定標工作。這臺儀器所觀測到的太陽風(fēng)的成分和物理參數(shù)信息，目前已經(jīng)可以通過NASA的CADWeb數(shù)據(jù)庫或其他互聯(lián)網(wǎng)途徑隨時隨地下載到。然而，因為這位老師不是美國公民、沒有安全許可，每當學(xué)術(shù)會議討論到需要保密的硬件方面的問題時，他就不得不按照要求離開會場。
無獨有偶，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的噴氣動力實驗室時，必須佩戴寫有'escort'（陪同）字樣的標牌。這意味著它在實驗室里活動時不能單獨行動，必須有實驗室工作人員陪同。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、火箭等航天產(chǎn)品的具體技術(shù)信息則更是需要嚴格保密的內(nèi)容。
一個懂得高中物理知識的中學(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，一個相關(guān)專業(yè)的本科生可能就能夠比較細致的給出理論方案，但這些東西變成真正能夠上天的火箭、衛(wèi)星，需要投入進行大量試驗，不斷積累經(jīng)驗、優(yōu)化設(shè)計。
在極度復(fù)雜、充滿不確定性的航天領(lǐng)域，很多之前無法預(yù)想到的問題甚至要通過一次失敗的任務(wù)才能暴露出來。因此，任何成熟技術(shù)的背后必定是巨量的人力、物力、財力的投入。而一旦這些技術(shù)被泄露出去，對方不需要這些投入就可以與領(lǐng)先者在一定程度上達到同一水準。
同時，由于航天活動與國家安全千絲萬縷的聯(lián)系，敏感信息的泄露還有可能使敵方能夠有針對性的設(shè)計打擊破壞己方系統(tǒng)的方案。因此，各個國家才會將與航天工程有關(guān)的信息列入敏感保密信息的行列。而對于科學(xué)知識來說，即便以現(xiàn)實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)和信息很難在短時間內(nèi)影響到技術(shù)利益甚至國家安全。
然而，某些國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進行科學(xué)交流的別國科學(xué)家個個都是潛在的間諜，給本來無需保密的科學(xué)交流設(shè)置障礙。
落點數(shù)據(jù)不等于軌道數(shù)據(jù)，測準軌道絕非易事
據(jù)香港《文匯報》報道，在嫦娥四號任務(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表示，經(jīng)過磋商后，向美方提供了嫦娥四號的落月時間地點，美方同時向中方提供了環(huán)繞月球飛行的美國月球勘測軌道器(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)位置在嫦娥四號著陸過程中進行成像，來對揚起的月球表面的塵土進行觀測，但會在月底對嫦娥四號的著陸地點進行成像。這幾條報道的內(nèi)容看起來似乎存在沖突，令人困惑。筆者不是新聞工作者，無法自行求證《文匯報》的報道是否屬實。但筆者希望能在下面的篇幅中對一些關(guān)鍵的知識點進行解讀，方便各位讀者自辯。
首先，落點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，落點信息就是計劃在什么時間到達什么地方，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又能躲開擁堵的快捷路線，和對地圖導(dǎo)航APP性能的考驗一樣，能否在諸多約束條件的限制下，求解動力學(xué)方程，迭代獲得軌道設(shè)計的最優(yōu)解，也是航天任務(wù)中的一項重點和難點。這通常需要航天科技人員具備相當?shù)能壍涝O(shè)計優(yōu)化技巧與經(jīng)驗，投入辛勤的腦力勞動，也需要強大的計算機計算能力支撐。
同時，作為人類歷史上第一艘在月球背面著陸的航天器，嫦娥四號的飛行也將為軌道設(shè)計的有效性提供驗證。如果某一機構(gòu)拿到這個中國付出了資源、承擔(dān)了風(fēng)險而獲得并驗證的軌道數(shù)據(jù)后，相信以此為起點設(shè)計屬于他們的登陸月背任務(wù)，將會更容易。
（對于本條微博的第1項內(nèi)容，筆者不予置評；對2項內(nèi)容，則不敢茍同。）
在微博上，一位博主指出（見上圖），嫦娥四號上天之后很快被愛好者們以目視或無線電方式捕獲，嫦娥四號的軌道并非什么秘密。這犯了常識性錯誤。要精準測量這種深空飛行器的軌跡是一件相當復(fù)雜的事情。大家在觀看發(fā)射直播時，有時會聽到“USB雷達跟蹤正?！边@樣的報告，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艿男盘栒{(diào)制到同一個載波上的技術(shù)。
在嫦娥工程實施前，我國已經(jīng)建立了支撐近地軌道載人航天飛行的USB測控網(wǎng)，但這個測控網(wǎng)的測控距離最遠不超過8萬千米，無法支撐嫦娥探月40萬千米的遠距離測控需要。同時，USB技術(shù)本身的局限性，使得其在40萬公里的距離上的測軌誤差將達到100千米。
（佳木斯測控站外景，與小說《三體》中對紅岸基地的描寫頗有幾分相似。這個測控站承擔(dān)了嫦娥四號著陸階段的主要測控任務(wù)。）
在嫦娥飛船奔月的過程中，地面控制人員需要精確獲取其位置信息，對比其實際飛行軌跡與設(shè)計軌道之前的偏差。如果偏差超過一定范圍，就要使用嫦娥飛船自身的發(fā)動機對軌道進行修正。而單獨使用USB的測軌誤差水平難以滿足對嫦娥精準定位的要求，因此科研人員設(shè)計了使用多個既有的天文射電望遠鏡進行VLBI聯(lián)測，綜合VLBI測量和USB測量的信息共同精確確定嫦娥飛船的位置。
在嫦娥一號任務(wù)中，投入使用的是北京、上海、昆明、烏魯木齊的四個大型射電天線。而在嫦娥三號任務(wù)實施時，在我國國土東西兩端新建的佳木斯和喀什深空站也投入了使用，使這個聯(lián)合干涉測量網(wǎng)的功能更加強大。其他航天大國為了支撐深空任務(wù)，也建起了類似的大型測控網(wǎng)。在費盡如此的周折后，科研人員們才能得到真正精確的測量結(jié)果。而愛好者們使用技術(shù)水準有限的設(shè)備和方法測量出的嫦娥四號軌跡，恐怕也只具有“玩玩”的價值了。
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間經(jīng)過指定的地點，一般需要提前相當長的時間定好計劃，設(shè)計節(jié)省燃料的變軌方式。如果在短時間內(nèi)進行幅度較大的軌道機動，可能會消耗無法補充的燃料，縮短探測器的壽命。
顯然，如果能在嫦娥四號落月的瞬間飛臨其上空觀測，將會獲得更有科學(xué)價值的數(shù)據(jù)。然而，美方卻未能實現(xiàn)這一觀測。其背后的原因，既有可能是美方內(nèi)部對是否進行變軌沒有達成一致，也有可能是拿到落點數(shù)據(jù)時已經(jīng)來不及進行燃料消耗可以接受的變軌了。
（佳木斯站的航天工作者。墻上的標語“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，但沒有一個統(tǒng)一而堅定的領(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。）
中國始終敞開國際合作的大門，但絕不會當冤大頭
即便在敏感的航天工程領(lǐng)域，中國也與其他國家展開了豐富的國際合作，嫦娥四號上的三臺科學(xué)儀器就是中方單位與德國、瑞典、荷蘭三國的相關(guān)研究機構(gòu)合作研發(fā)的。但筆者認為，這種合作有著兩個前提。一個是彼此信任理解，既能坦誠的溝通工作，又能照顧彼此的顧慮。按照公開文獻的報道，這三臺國際合作儀器的研發(fā)原則是“對自主技術(shù)擁有知識產(chǎn)權(quán)。合作雙方根據(jù)工作需要對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，在這個過程中兩方均不會把對方的技術(shù)直接占為己有。另一個原則，則是互惠互利，雙方都能從中有所得。對于國外單位來說，能夠和嫦娥四號一起實現(xiàn)人類歷史上的第一次月背登錄，是千載難逢的良機。而對于科學(xué)探測任務(wù)起步相對較晚、底子相對較薄的我國來說，也能通過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。
事實上，在嫦娥四號任務(wù)實施之初，中國航天局就向其他國家航天局發(fā)出了搭載征集函，邀請各個國家提出載荷搭載的建議。同時，嫦娥工程使用的深空探測網(wǎng)目前也通過國際合作，使用了歐洲航天局(ESA)所屬的一些深空測控站以提高覆蓋率和精度。這套測控網(wǎng)在設(shè)計時就考慮了要與NASA、ESA的深空探測網(wǎng)相互兼容，信息接口的設(shè)計符合國際上最新的空間信息傳輸協(xié)議CCSDS的標準，具備進行國際聯(lián)網(wǎng)的能力。國家航天局也已經(jīng)明確表態(tài)，”鵲橋“號中繼衛(wèi)星將會延長工作時間，為其他國家登陸月球背面提供幫助。
正如國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷所說，“無論探月也好、深空也好，都是為探索宇宙奧秘，都是世界各國的共同責(zé)任，尤其航天大國、航天強國更應(yīng)該突出合作，為人類探索宇宙做更多的貢獻。”
中國始終敞開國際合作的大門，但前提是真誠互信、互惠互利。中國人不會當冤大頭，不會在某些國家針對與中國航天合作制定了限制法案，又通過不給正常交流的科學(xué)家批準簽證等“潛規(guī)則”方式給兩國間的科學(xué)交流設(shè)置障礙的情況下，依然”熱情“的向他們靠攏。
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