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神一般的印度太空探索(图)

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印度 “曼加里安”号 $7300万 NASA MAVEN号火星探测器 $6.79亿 波音商用飞机$7600万印度修建孟买大桥$3.4亿印度空间研究组织当地时间11月5日下午发射了“曼加里安”号火星飞船,该项目经费仅为7300万美元,成为外界关注的最大焦点。

印度的第一枚火箭很小,仅重数公斤,一只手可以轻松拿起。

聪明的印度工程师用牛车拉卫星,让世界至今震惊。

2008年印度成功发射月球探测器“月船1号”,图为“月船1号”的测试现场。

ISRO主席Radhakrishnan在“曼加里安”号发射的当天发表讲话。

50年前,印度人用自行车将其第一枚火箭运到发射场;32年前,印度人用牛车拉着其第一个卫星进行信号测试;今天,印度人仅用了15个月和一架波音飞机的钱就发射了火星探测器,如果这次最终成功,印度将是全球第四、亚洲第一个发射火星探测器的国家。

神奇的印度人是如何用土方法、低成本弄出高科技的?可以说,他们将“物尽其用”的理念发挥到了极致。在未来,这种理念或将逐渐被世界接受,印度式的太空探索模式也可能为自己在全球市场中赢得更大份额。

11月5日下午,印度极轨卫星运载火箭发射升空,将“曼加里安”号火星探测器送入地球轨道。“曼加里安”号火星探测器体积相当于一台大型冰柜大小,全重为1.35吨,印度科学家希望通过“曼加里安”飞船获得关于火星大气的相关数据,比如甲烷气体分布等。

不管最终能否获得火星信息,如果“曼加里安”号在明年9月成功抵达火星轨道,这本身就是一个胜利:意味着印度将成为亚洲第一个、世界第四个成功进行火星探测的国家。此前,全球超过一半的火星探测器都夭折在半路。

而对于印度空间研究组织(ISRO)来说,似乎真正的成功在于造价低廉,颇具成本效益。据悉,“曼加里安”号成本只有7300万美元,相比之下,波音公司最便宜的商用飞机也要7600万美元。

美国航空航天局(NASA)预计在本月18日发射一个和“曼加里安”号类似的火星卫星MAVEN号,MAVEN号至少已经准备了5年,耗资高达6.79亿美元。

半岛电视台评论称“这次任务的成本效益成为最大的关注点,几乎掩盖了其他任何方面”。

印度“曼加里安”号工程2012年8月才正式通过批准,ISRO在正式批准前三个月才开始搭建整体构架,探测器最终在今年8月完工。从制定到研制只用了短短15个月的时间,让外界怀疑这是“最具野心但也最危险的太空任务”。

ISRO 设计探测器先绕地球6~7周,以获得足够的动能,挣脱地球引力,奔向火星。印度Tata基础研究所天文学及天体物理学研究中心科学家Mayank N. Vahia称,此举可以节省燃料。这样算下来,印度把每克物质送上太空只要1000卢比(合16.2美元),不到NASA的十分之一。

原因

为什么印度能够低成本、短时间弄出高科技?秘诀之一是印度工程师工资低,其次ISRO工程的几个核心原则也大可说明问题:尽最大可能采用现有成熟技术;最大限度地减少物理模型的数量;尽可能完善试验,优化测试;科研人员、工程师连轴转。

1 人工便宜

美国莱斯空间研究所负责人大卫·亚历山大称,有不少理由可以让印度的航天更便宜。基本上可以归结为便宜的零部件和廉价的人工。

相比美国,印度工程师的工资要低很多。根据美国劳工统计局的数据,美国一名航空工程师的平均年薪是10.5万美元,而一项对印度航空业工程师收入的统计则显示,比较高端的印度航空工程师年收入不足2万美元。

而电子工程师的差距则更大,美国电子工程师平均年薪超过12万美元,印度则只有不到1.2万美元。

尽管这些数据都只是大概的平均数(考虑到汇率等换算因素,实际数字总在波动),但也能说明大概的差异。可以说,印度工程师的收入只有美国工程师的十分之一到五分之一。

2 工程师连轴转

为了节约成本,加快进度,ISRO的工程师不仅工资比美国的同行低得多,他们还得轮班昼夜工作。

“我们将严格遵循时间表做到极致,这有效地防止了成本超支,因而从总理去年8月1日宣布工程开始到卫星发射,只用了15个月,”在接受《福布斯》杂志采访时,ISRO主席Radhakrishnan称,“在欧洲,即便是太空科学家每周也只工作35个小时。而在我们这里,每天工作18小时很正常。在卫星发射期间,大部分科学家每天要工作20小时。有效利用时间,让我们成本更低,更有效率。”

3 设备简单

美国莱斯空间研究所负责人亚历山大称,印度显然把其主要目标定在登上火星,所以探测器只搭载了“相对简单”、没那么贵的仪器。

“印度人想知道的问题是:探测器能行吗?是否可以抵达预定火星轨道?”亚历山大说,“那就意味着,即便任务失败了,他们依然能有所收获。”

更离奇的是,ISRO的设备总是无休止地回收,修修补补,重新利用:这次搭载火星探测器的火箭就是1993年首次使用的一个运载火箭改装而来的。

4 少用实体模型

印度的探测器很大程度上依赖软件模拟测试,“曼加里安”号航天器只做一个物理实体模型,ISRO在月球探测器“月船一号”上做实验,然后将结果运用在“曼加里安”号上。

而NASA和欧洲航天局通常要先后做三个实体模型。ISRO都用软件模拟测试替代物理实体测试,只做出最后的实体模型。

实际上,并不是NASA不用软件模型测试,只是ISRO更依赖软件测试。

5技术保守

此外,ISRO还依赖已有的成熟技术,不怕其陈旧。ISRO主席Radhakrishnan称:“我们采用成熟的技术,拿运载火箭来说,我们的技术是上世纪70年代和法国合作中学到的,此后,我们用印度的材料造了120个这样的发动机。每一次成功的发射,都是基于先前被证明的成熟技术。”

问题 创新乏力增大危险几率

本月11日,“曼加里安”号发射后不到一周,在其第四次轨道提升时,由于火箭推进器故障,导致动力不足,使探测器未能达到预计的10万公里高度。尽管后来排除了故障,但依然引发外界质疑。

实际上,ISRO节俭办大事的做法的确增大了危险几率,印度先前几次失败的太空任务也足可见一斑。

此外,印度空间探索项目仍存其他挑战,包括需要进口零部件,以及缺少外太空监控系统,后者意味着,一旦卫星接近火星,印度必须依赖美国对其进行监控。

同时,ISRO作出紧凑的时间表几乎总是神圣不可侵犯。这些原则(选择已有成熟技术、严格的时间表)也让工程师没有尝试其他新方法的机会。

“我们不允许有人造出一个完整的新火箭,”ISRO主席Radhakrishnan称,这是ISRO行动迅速且高效要付出的代价。

或许只有“曼加里安”号明年顺利抵达火星轨道,才能给这些质疑声一个回答。

争议 民众贫穷“廉价工程”也奢侈?

尽管印度如此廉价地发射了火星探测器,让很多国家大跌眼镜,但在印度国内,一个古老的争议仍在继续(对印度搞航天业的批评由来已久,早在1979年,就 有争论要不要用吃饭钱把一片金属扔上天),这个争议就是在印度这样一个仍遭受饥饿、贫穷,公共服务落后的国家,发射火星探测器是不是还嫌太奢侈?

实际上,“曼加里安”号发射当天晚上,印度社会活动人士Mander悲哀地称,从睡在自己床上的儿子到一公里外睡在路边的孩子的距离,突然比印度到火星 的距离还大。在新德里工作的经济学家 Jean Drèze称,火星计划是“印度精英们妄想谋求超级大国地位的一部分”。

面对长期以来这种质疑上,印度当局的回答一直是,空间项目探索对日常生活有实际用处。

“对印度这样的国家来说,这不是奢侈,而是必需,” 印度一家名为Earth2Orbit的私人太空探索公司联合创始人及行政总裁Susmita Mohanty称。她坚称,印度发射的卫星已经应用于从广播电视到天气预报灾害管理各个领域。

与火星计划的730万美元相比,印度今年给三分之二的国民发放食品补贴,总额高达200亿美元;此外还在农村就业计划上花费53亿美元。

而在2010年,孟买修建一个跨度3英里、双向八车道的大桥,就花费3.4亿美元;一个设计高度是自由女神像两倍的政客雕塑预计耗资3亿美元。

相比之下,印度“曼加里安”号花纳税人的钱实在不算多:ISRO每年预算只有7亿美元,大概是印度GDP的0.038%,而“曼加里安”号的花费更是只占到GDP的0.0039%。

影响 回报丰厚 印度或引领未来

实际上,尽管在太空探索上的研发投入很难精确计算其经济影响,但对过去数年的研究发现,太空探索的回报颇丰,常常达到投入的7~9倍。甚至许多收获也无 法用货币量化。在“曼加里安”号发射当天的新闻发布会上,ISRO主席称,印度过去几年发展的气象卫星技术,已经能精确预告天气,从龙卷风中挽救了成千上 万条生命。更无法量化的是,这些太空技术的成功,点燃了人们的想象之火,激励人们对未来更乐观更自信,促使人们仰望星空,制定更长远目标。

而在21世纪,各国都在寻找低成本、高质量的太空探索方式,许多国家都对ISRO的做法十分感兴趣,尝试将其成熟的方法借鉴过来为己所用。同时,ISRO也已成为NASA和欧洲航天局的重要合作伙伴。

一旦印度“曼加里安”号成功,就可能让印度在未来成为低成本太空探索的领军之国,为印度带来滚滚生意。

路透社报道称,印度有实力用其价格低廉的技术,在全球太空探索市场中获得更多份额。全球空间探索市场存在很多机遇和风险,根据美国卫星工业协会的数据,2012年,这个市场中人造卫星业产值达1895亿美元。

“考虑到ISRO的太空探索实力,如果一切顺利,印度可能至少获得四分之一的太空探索市场份额,在未来10~20年中,份额甚至还可能更多。”Earth2Orbit私人太空探索公司总裁Mohanty说。

摇摇晃晃,印度人要上火星了

第一枚火箭自行车来运 1963年

ISRO从成立之初就有节俭办科技的传统。1963年11月21日,印度第一枚火箭在顿巴(Thumba)郊区发射,宣告印度现代太空时代来临。随后的许多年间,这个顿巴赤道火箭发射站诞生了维克拉姆沙罗白航天中心(VSSC)和印度空间研究组织(ISRO)。

你大概不会想到这第一枚火箭竟然是用自行车载到发射场的。这支火箭很小,仅重数公斤,一只手可以轻松拿起,和今天动辄近百米,重达几百吨的火箭不可同日而语。

第一颗卫星牛车拉 1981年

1981年,印度测试第一颗卫星“苹果”号的照片更是令全世界至今捧腹大笑,照片中,一个闪闪发光的卫星放在一个仿佛吱吱作响的牛车上,旁边站着一群衣衫不整的工程师……

许多批评人士认为这张图是一个著名的象征:印度人的太空高科技和普遍赤贫是不可分割的。印度官员也一度试图在网上删除这张照片。

然而,上世纪80年代初,印度并非没有汽车才用牛车拉卫星,事实上,这是一种典型的被称作Jugaad的印度式思维,即最大限度发挥创造力,利用现有的有限资源做到物尽其用。

“我们不觉得这张照片有什么大惊小怪的,”1992年,时任ISRO发言人的Krishnamurthi接受英国《卫报》采访时称,“当然,我们不是非 得用牛车,我们有装了软垫的空调运输卡车,但卡车的金属壁反射信号,影响卫星天线。然后突然有人提议用牛车,木头做的,结果一切非常顺利。”

另外,聪明的印度工程师还改变牛车,装上橡皮轮以减少震动,而通常的牛车都是木制车轮。

只剩一年半了才开始干活 2008年

2008年印度成功发射月球探测器“月船1号”。这项工程在2003年宣布启动,ISRO的合作伙伴欧洲人和美国人都有月球探测器的实战经验,他们惊奇地发现,ISRO在距离发射日期不到18个月的时候,印度人竟然不慌不忙,刚刚开始准备切割金属。

而探测器最终在2008年11月准时发射,绕月飞行了312天,完成了大部分既定目标。ISRO的合作伙伴发现他们的仪器都运行完好,暗自惊叹ISRO的办事策略。

实现太空“逆袭”? 2013年

2013年11月,印度仅用了15个月和一架波音飞机的钱就发射了火星探测器“曼加里安”号。

如果该探测器顺利抵达火星并展开工作,印度或将完成一次漂亮的太空“逆袭”,成为亚洲第一个、世界第四个成功进行火星探测的国家。

在印度,有一个专门的词汇用来表示在有限的资源下解决问题:Jugaad。Jugaad形容用创造力让现有的东西发挥效能,或者用有限的资源创造出新的东西来。

Jugaad越来越成为一种管理技术,随着印度的“节俭工程”(frugal engineering)达到极致,Jugaad理念也逐渐在全世界范围内变得可接受。

正是在这个理念下,印度人不仅在太空探索领域有着惊人的成本效益,而在日常生活中,Jugaad理念更被演绎得淋漓尽致。

最便宜汽车

2009年,印度塔塔集团推出了一款售价仅2000美元(约合1.4万元人民币)的全球最便宜汽车Nano,旨在引起“世界汽车的又一次革命”的汽车。虽然“能省就省”,不被许多专家看好,但Nano仍在印度市场“一车风行”,获得青睐。

最廉价平板

2012年11月,印度一家公司发布了一款平板Aakash 2,这种号称全球最便宜的平板电脑以每部20美元的补贴价向学生出售。Aakash 2由 印度政府和私营公司共同开发,加拿大公司制造。Aakash 2搭载谷歌安卓4.0处理系统,触摸屏尺寸为7英寸,电池续航时间为3小时。

最便宜房子

2011年,印度塔塔集团开发出一种廉价组装房,售价约720美元,可在一周内组装完成并投入使用。这种廉价组装房主要配件包括房门、窗户和屋顶,组装 完成后占地大约20平方米,墙壁等材料采用椰子纤维和黄麻。房屋使用寿命20年,售价32000卢比(约合人民币4650元)。

据悉,这种房子除了有占地20平米的“普通版”,还包括占地30平米的“加大版”,增加一片放置在屋顶的太阳能电池板和一个阳台。

“时钟感应”

印度人还发明了一种叫“时钟感应”的东西,这是一种用普通闹钟改装而来的检测器,可以轻松测出温度、气压、脉搏、氧饱和度、呼吸率、血糖等指标。“时钟 感应”造价低廉,其零部件很容易在印度找到。指示也简单,红色表示病人应该立即去医院,黄色表示需要预约医生了,绿色表示身体健康。

水陆两用自行车

印度比哈尔邦交通条件落后,每年到雨季时,道路经常被水淹。一个名为塞杜拉的大叔于是发明了这款水陆两用车。

这款自行车在陆地上骑起来,和普通自行车没有任何区别,只是外形看起来怪了一点,不过更厉害的是它在水中的表演,将车子周围的四个箱子放下来,然后蹬上 脚踏板就可以进水了,车下的螺旋桨可以借助排水的力量推动车子前进。就算车子后边坐两个人,也可以不怎么费力地在水中骑行。原理很简单:四只箱子起到了漂 浮的作用,减少了水的阻力,而螺旋桨则随着脚蹬,推动车子在水中前行。 

最“土”冰箱

印度西部古吉拉特邦的一名普通制陶工经过两年的试验,发明了一种不用电的“土冰箱”。 

这种冰箱完全用粘土制成,“土冰箱”的上部有一个能装20升水的水箱,底部也有一个小一点的水箱,中间是一个隔离的储物室。其冷却原理与装有水的陶罐类 似。据发明者介绍,放在“土冰箱”里的蔬菜和水果等能保鲜7天左右,牛奶能保鲜3天,而且食品能保持原汁原味。“土冰箱”的最大优点是不用电,因此不用为 付电费发愁。另一个优点是,可以使用很长时间不用维修。这在印度农村地区很受欢迎。

廉价假肢

印度的一个假肢组织BMVSS称他们造出一种只卖45美元的假肢,相比之下,类似的假肢在美国要价1万美元。数千的印度截肢者在BMVSS接受治疗,装上假肢。这个组织的一个名为“Jaipur Foot”的项目早在1975年就开始实施。

爬树器

在盛产椰子的印度,摘椰子算得上是一门手艺,由于椰子树干笔直而又光溜,徒手爬上去要有相当的技巧,一不小心就有掉下来的危险 。印度发明家 Renganathan仿照爬树人的肢体动作,设计了这个防摔落装置,它利用人体重量,使用杠杆原理增加了与树干的摩擦,使用它,不需要额外用力就能保持 高度不滑下来,再用上肢的力量不断攀登,很快就能到达树顶摘椰子。

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