印度整体不那么发达,为什么感觉航天技术很发达?
印度一直在努力成为第四个实现登月的国家,在2019年的“月船2号”失败以后,印度又在2020年1月1日宣布启动“月船3号”计划。“月球3号”计划预计将在2021年实施,以便印度成为继美国、俄罗斯与我国之后,第四个登陆月球的国家。事实上,印度的经济还很不发达,人均GDP在2000美元左右,整体工业实力也不强,但印度的航天技术能够排在世界前5名。主要原因有三点:第一,印度经济不发达,但经济总量很大;第二,印度一直有一个世界强国梦想;第三,印度在建国以后,学习苏联模式,对军工业与航空航天等重点领域投入很大。
1.印度经济不发达,但经济总量很大。以2018年为例,印度人均GDP只有不到2000美元,GDP总量却有2.73万亿美元,并连续5年取得了7%以上的高速增长。航天计划动辄就是几百亿美元的投入,能够支撑得起的国家并不多。严格地讲,航天技术与科学技术水平有关,更与经济总体实力有关。尽管印度经济不发达,但总体经济实力不弱,有钱投资到航天领域。
2.印度有世界强国的梦想。航天业就是一个烧钱的产业,并且短期内看不到任何盈利的可能性。除了有雄心成为世界强国的国家,其他国家都不会以政府的形式大量投资航天业。即使是美国,在冷战结束以后,也大幅度减少了对航天业的投入。印度一直想要成为世界强国,所以不计余力的在航天业上加大投入。
3.印度学习苏联模式,重点发展航天业。印度建国之初,在政治制度上学习西方国家,却在经济发展模式上学习的苏联。早在1960年代,印度就开始发展航天业。早在1962年,印度就成立了国家空间研究委员会这个专门的航天机构。等到了1962年,印度就发射了第一枚探空火箭。等到了1980年,印度发射了第一颗人造卫星。
4.印度航天领域发展现状。观察室为何认为印度航天技术发展能够排在世界前五名?主要原因在于,印度在航天领域确实却得了一系列成就。例如,印度建立了一个区域卫星导航系统IRNSS,共计有7颗卫星组成,能够在印度本土及周边1500千米范围内进行导航与定位。此外,印度达万航空中心在2017年4月实现了“一箭104星”,虽然有101颗卫星都是纳米卫星,但这种向太空撒大豆的行为也具备一定的技术含量。
感觉印度经济不那么发达,为什么航天技术却很发达?
目前世界上的航天技术,美国是第一档,中、欧、日、俄是第二档,印度算第三档,剩下的韩国、朝鲜、伊朗、以色列算入门。其它的就没有讨论的资格了。也就是说,在世界上只要能发射卫星,就能排进前十名。然而世界上有200多个国家。印度跟那190多个国家相比当然是很发达的了,但是跟第一第二档的航天强国相比,差得就有点远了。
印度作为一个大国,有足够的人力财力物力去做一些小国做不到的事情。如果能够把资源集中到某些特定行业,就能干更大的事。虽然印度的GDP很虚,但印度的财政收入仍然能排在全世界的15名以内。再加上印度的自然指数排名世界第12。在资金和技术上都算是有一定的本钱了。
这时候,如果有外界扶持,加上资源的集中投入,是可以在某些领域做到比自身国力更高的程度的。实际上发展中国家在个别领域做到特别好的,除了我们中国自己(其实国外不把我们当发展中国家的),更经典的案例恐怕要算巴西的航空工业。但是这种“特别发达”的领域本身是无本之木、无源之水。外国技术抽走,国家资金不足的时候自然就会拉跨。正因为如此,现在巴西的航空工业就明显后继乏力了。
就拿印度最先进的GSLV MK3来说,这种代表了印度航天最高水平的火箭是什么水平呢?LEO运力8~10吨(不同的资料说法不同),GTO运力4吨(实际打过3.2吨,2020年发射的GSAT 30通信卫星重3.357吨,用欧洲的阿丽亚娜5发射,可见实际运力目前还要打折扣)。往上看,在第二梯队中吊车尾的是俄罗斯,安加拉A5的GTO运力6.6吨。往下看,韩、朝、以、伊的GTO运力都是0,LEO运力大概都在几百公斤的级别上。所以,GSLV属于“入流”。打神舟号是够的,打东方红4号不够,打嫦娥3号也不够。但是在世界上足以称得上“先进”了。正因为如此,印度对这种火箭寄予厚望。例如印度的深空探测和载人航天计划都仰仗这种火箭。
前面说过,印度的财政收入在世界上排15名左右,自然指数排名12名,但他们的航天水平显然是超过自身国力和科技水平的。怎么做到的?
首先是投资,印度空间研究组织2019年的预算是1400亿卢比,折合20亿美元。而中国的航天预算也不过就是20~40亿美元。
其次是技术引进。我们知道印度的固体火箭是美国引进的,常温液体火箭是法国引进的,低温火箭来自俄罗斯和欧洲技术引进的。印度的下一代火箭也是在此基础上更换发动机形成,而新一代的煤氧发动机又是和乌克兰联合研制,目前发动机还在乌克兰。
技术引进没所谓,问题是掌握了多少。中国航天也引进了不少俄罗斯的技术,但吃透了就是自己的。然而,印度在这方面做得并不好。
印度的固体火箭一度被吹得比中国还强,比如推力更大,直径更大等。然而看看固体火箭最核心的两大指标:比冲和干质比(装填系数)。印度直到2020年也达不到我国上世纪八十年代第一代固体弹道导弹(早期HTPB燃料和钢制弹体)的水平。甚至于目前我国的民营航天企业使用的固体火箭比冲都比印度最强的GSLV MK3高10%左右。可以说印度自从70年代引进技术之后基本没有什么进步。这也就是为什么印度的烈火3、5用比洲际导弹更大更重的弹体,也只能达到中程导弹的投掷能力的根本原因。
印度从法国引进的VIKAS发动机是和我国长征系列和东风5号的主发动机YF-20系列一样的肼基燃料,推力相当,性能指标还略高一筹。按理说靠这种发动机堆一个东风5号出来毫无困难,甚至搞个缩小版东风4号的级别,也比现在的烈火5号要靠谱。不要小看液体燃料导弹,东风4号排空燃料之后至少还能跨区机动,而烈火5号的重量显然是没有机动能力的,井基发射投掷能力又太弱,实在是不上不下。印度人实际上也意识到了这一点,他们就研制过一种构型高度复杂,固体液体发动机混合的苏利亚洲际导弹。然而最后还是黄掉了。原因何在呢?
GSLV MK3的发展历程或许能让我们一窥端倪。我们已知在GLSV mk3身上的一项重大突破就是两台Vikas的并联。十年前我也很困惑,双机并联有那么困难吗?后来才发现,印度的“大地”导弹就是用两台C75防空导弹的发动机并联的(2020年9月份大地导弹的一次发射还被陆军战略司令部说成是历史性突破)。那么如果问题不在“并联”上,就只能在发动机本身上了。可以合理怀疑:印度生产的Vikas发动机的某些关键部件可能还掌握在法国手里;发动机的控制规律和结构受力可能印度还没有掌握;印度制造的发动机推力和控制的一致性可能存在问题等等。总之,印度大概率的并没有完全吃透这种发动机。
低温上面级发动机面上的指标比我们的YF75D还要好得多,而且自称是印度自主研制的。但是事实如何我们就不清楚了,看火箭的发射频率低下以及运力打折的情况看。技术上最不成熟的低温发动机性能拉跨或者受制于人的可能性还是很大的。也有可能是像印度的金牌火箭PSLV那样通过长期改进逐步提高性能。
新一代的煤氧发动机直面性能也很高,但是按照计划对GSLV mk3进行换发之后的性能也拉跨得让人起疑。最终能搞成什么样还是拭目以待吧。