从深空探测大国迈向行星科学强国

兴衰互鉴：苏联深空探测的衰落与美国行星科学的繁荣

本文第一部分主要谈论美国的情况，美国不仅是经历了两次深空探测热潮的深空探测大国，更是当仁不让的深空探测强国和行星科学强国。深空探测的第一次热潮在 20 世纪 60—70 代，即通常所称的美苏争霸时期。第一次深空探测热潮退去时，美国取得全面胜利，而先期领先的苏联则从此一蹶不振。第二次热潮从 20 世纪 90 年代中期至今，美国全面引领，欧盟与日本稳步发展，中国正在崛起，印度、以色列等新兴国家陆续加入，而苏联的主要继承者俄罗斯至今仍未复兴。两个深空探测大国，一兴一衰，能够给其他志在发展深空探测的国家带来什么启示？

第一次热潮前期，苏联在行星探测上取得了辉煌成就。俄罗斯民族最早把对太空的痴迷从神话转向科学，拥有悠长的民众基础。1883 年，齐奥尔科夫斯基 就提出了火箭发动机推力公式，点燃了民众对于星际旅行的科幻热情。20 世纪 20—30 年代，在飞机技术的带动下，苏联兴起了一次航空航天热潮，相关的技术实验室、研究所、学院、学会建立起来，各种行星研究俱乐部也纷纷出现。科罗廖夫领导的喷气装置研究业余爱好者小组（GRID）研制的首枚 2．4 米小型火箭 1933 年发射成功，但这次热潮最终因被斯大林镇压而结束。20 世纪 40 年代中期，随着纳粹德国的崩溃，苏联和美国均得到了德国的 V2 火箭技术，几乎站在了同一起跑线上。然而美国更重视人才，美国把著名科学家冯 · 布劳恩等 100 多位关键的 V2 火箭相关科技人员招募到美国工作。苏联则把 V2 火箭制造硬件设施全部移到了苏联，重新建立了 V2 生产线。硬件设备的引入使得苏联在美苏太空竞争短期内处于明显优势，而人才的引入使得美国后劲十足。

20 世纪 50 年代末，科罗廖夫团队提出人造地球卫星计划，并于 1957 年 10 月发射成功，人类从此进入太空时代。几个月后，著名空间物理学家范艾伦领导研制的美国“Explore 1”卫星发现了空间中的辐射带。该辐射带以范艾伦的名字命名，也让他成为历史上唯一获得克拉福德奖（四年颁发一次，有人称其为“地球科学诺贝尔奖”）的空间物理学家。事实上，苏联卫星率先记录到了辐射带存在的证据，但被认为是仪器问题而错失了这一伟大发现。这一著名事件成为美苏深空探测思路分歧的象征。今天看来，美苏争霸分出胜负的最关键因素正是在于美国从一开始就确立了“科学引领”的思路。

进入到 20 世纪 60 年代，科罗廖夫领衔的探测工程团队大放异彩，而他本人也成为历史上最伟大的火箭工程师。除了月球探测，苏联还在金星、火星、彗星探测上取得了压倒性的优势，实现了 10 多项“首次”。比如：1961 年探测器到达金星，1962 年探测器到达火星，1966 年探测器着陆金星，1971 年实现火星表面成像，1975 年实现金星表面成像等。尤其是在金星探测方面，面对 90 倍于地球的大气压，400 多摄氏度的高温，人类迄今仅有的 8 次金星表面成功着陆全部由苏联完成。但是，取得这么多“首次”的深空探测大国何以走向衰落？深空探测历史专家、爱尔兰学者哈维对比苏联和美国，归纳了 4 点原因：① 工业整体水平与太空竞赛的要求不匹配，过多的探测任务导致了高失败率；②政治环境不稳定，组织架构混乱，过度内部斗争等导致稀缺资源被滥用，国家经济不堪重负；③管理体制封闭，缺乏有影响力的学术和非学术宣传平台，科学成果未能在国际学界和公众渠道宣传，导致深空探测成果被大大低估；④国家经济持续下滑，不能给探测和研究提供经费保障，人才外流到其他国家。除此之外，我们还思考了另外一个更重要的原因：苏联的举国体制确实是计划性强，效率很高，这是能够前期领先的重要原因；但是，到了后期，如果没有科学引领，就削弱了深空探测的必要性、能动性和先进性，最终导致苏联落后于美国。

随着苏联的衰落，美苏争霸时期走向尾声。20世纪 80 年代，美国里根政府考虑中止或取消所有的行星研究与深空探测计划，“挑战者号”航天飞机的爆炸也给公众心理蒙上长久的阴影。与苏联境遇不同的是，美国的行星科学教育体系已经相当完备，在美国亚利桑那大学之后，哈佛大学、耶鲁大学、麻省理工学院等几十所顶尖大学都已建立“行星科学系”或者在地球科学系的基础上建立“地球与行星科学系”。在充足的教育经费支持下，借助积累下的行星科学数据和月壤样品，美国培养出了大批行星科学人才。尽管没有新的探测计划，行星科学研究却依然蓬勃发展起来。有标志性的是月球与行星科学会议（The Lunar and Planetary Science Conference），该会议自 1970 年创办，参会人数逐年增多，至今从未间断，2019 年已达到约 3 000 人的规模。到 20 世纪 90 年代中期，美国国家航空航天局（NASA）改变了国家顶层设计的思路，提出“更快、更好、更经济”的标准，向科学家开放申请探测研究计划，从而掀起了第二次深空探测热潮。前期培养出的行星科学家在这一次热潮中扮演了主角，他们联合工程师共同提出科学目标和探测方案，到美国国家航空航天局参加竞争和遴选。事实上，鲜有项目能同时满足三“更”，由前沿科学家组成的专家组评审时往往是科学目标的创新性优先，兼顾三“更”。美国的行星科学家也有烦恼：学科发展过于迅猛，子学科和研究领域划分趋向精细化；主流学术期刊种类繁多，每期动辄上千页的规模；主流学术会议规模庞大，相关主题在各分会场平行进行；绝大部分人只能做个专家，成为通才已经不太可能。这门新兴的学科未来如何发展，青年人才如何培养，在美国也是一直被热议的话题。

如果说第一次热潮的主题是探测竞赛，比的是谁先跑得最快，那么第二次热潮的主题应是科学竞赛，比的是谁先看得最深。人们已经不满足于到行星表面看一看，而是看向时间的深处——研究行星的演化历史，看向空间的深处——研究行星的内部结构，看向人类的深处——研究生命起源和寻找地外生命。而流失了行星科学人才的俄罗斯很难再加入竞赛，其低迷的经济形势也很难从全世界吸引人才。