地月軌道站：“跳板”還是“短板”？

文/鐘毅

▲美國(guó)宇航局要想建設(shè)這樣規(guī)模的月球站，就不能操之過(guò)急

前文中已經(jīng)說(shuō)到，獵戶座飛船為了登陸火星和返回地球裝備了高水平的熱防護(hù)系統(tǒng)，而前往月球的登月飛船卻不需要這樣的系統(tǒng)，因此可以為登月研制一種更輕的飛船。那么在這兩種飛船的使用上就存在一個(gè)過(guò)渡。這個(gè)過(guò)渡的位置就在美國(guó)宇航局提出的地月軌道空間站上。然而這卻是整個(gè)計(jì)劃最大的缺陷所在。

“地月軌道站”聽上去很美

地月軌道空間站建立起來(lái)以后，首先要把登月飛船發(fā)射過(guò)去和它對(duì)接，然后再發(fā)射獵戶座飛船與它對(duì)接，航天員從“獵戶座”進(jìn)入空間站再進(jìn)入登月飛船。從月球上返回之后要再次進(jìn)入地月軌道空間站完成反向的換乘。

這個(gè)想法聽上去很美，但是依然存在一個(gè)問(wèn)題：地月軌道空間站能不能供人類長(zhǎng)期生存？地月軌道空間站部署在地月之間的第二拉格朗日點(diǎn)上，這個(gè)地方早就離開了地球大氣層，必須靠自身的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)宇宙射線的防護(hù)。美國(guó)宇航局雖然對(duì)人類長(zhǎng)期太空生存做了一定的研究，但還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)真正的載人飛行，連動(dòng)物飛行都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)，而宇宙輻射對(duì)人體健康的影響并不是很容易就能監(jiān)測(cè)出來(lái)，可能需要進(jìn)行幾個(gè)月甚至幾年的太空飛行才能夠得到結(jié)論。按照生命科學(xué)研究的一般流程，即使第一個(gè)地月軌道空間站已經(jīng)在太空中飛行了，那么要想得到這樣的結(jié)論，到2024年的時(shí)間夠不夠用都是不一定的。

這個(gè)問(wèn)題不但影響著美國(guó)宇航局，也影響著國(guó)際合作。目前俄羅斯和歐洲都已經(jīng)明確表示，愿意加入美國(guó)的地月軌道空間站計(jì)劃。這三方在國(guó)際空間站的研制當(dāng)中合作愉快，形成了相當(dāng)良好的協(xié)作模式，科學(xué)家和航天員們之間還建立起了深厚的友誼。

▲美國(guó)宇航局針對(duì)地月軌道空間站，曾經(jīng)提出過(guò)不少設(shè)想

▲這是美國(guó)宇航局最初設(shè)想的地月軌道空間站，規(guī)模比較大

然而這種友誼并不屬于政客們。圍繞著聯(lián)盟飛船的票價(jià)多少錢一張的問(wèn)題，圍繞著2024年之后，美國(guó)和俄羅斯是不是還要繼續(xù)維持國(guó)際空間站的問(wèn)題，兩國(guó)政府一直處在不太愉快的狀態(tài)當(dāng)中。特朗普還一直被民主黨人以“通俄門”的理由調(diào)查和指責(zé)，這必將成為美俄新一輪航天合作的重大障礙。

俄羅斯倒是有足夠的產(chǎn)能來(lái)為地月空間站建設(shè)艙段。但是，一方面俄羅斯完全沒(méi)有建設(shè)超過(guò)地球軌道載人航天設(shè)施和飛船的經(jīng)驗(yàn)，另一方面，俄羅斯如今的航天制造隊(duì)伍素質(zhì)下降嚴(yán)重，已經(jīng)發(fā)生了很多匪夷所思的故障，甚至發(fā)生了飛船漏氣的事故，至今也沒(méi)有拿出一個(gè)令人信服的合理解釋。而且就算俄羅斯能夠拿出足夠的產(chǎn)能和質(zhì)量來(lái)幫助美國(guó)建設(shè)地月軌道空間站，錢依然是需要美國(guó)人拿出來(lái)的。這不就變成了美國(guó)出錢讓俄羅斯航天工業(yè)復(fù)興嗎？這不又成了一個(gè)“通俄門”？以特朗普的政治立場(chǎng)，他如何能接受這種事？又如何向自己的選民交代呢？

歐空局對(duì)于國(guó)際空間站計(jì)劃的參與，更多地采取了一種優(yōu)雅而從容的態(tài)度。雖然承擔(dān)了部分實(shí)驗(yàn)艙和貨運(yùn)飛船的研制和運(yùn)行，但節(jié)奏都不算快，而且成本不低。如果把一張緊迫的時(shí)間表甩到歐洲人面前，歐盟和歐空局為了相關(guān)費(fèi)用、產(chǎn)能、分工之間的爭(zhēng)吵就會(huì)消耗至少一整年的時(shí)間，最后還未必愿意接受美國(guó)人的安排。

國(guó)際空間站的另一個(gè)重要合作伙伴，或者說(shuō)有足夠預(yù)算的伙伴，就是日本。5月28日，特朗普在訪問(wèn)日本期間，雖然沒(méi)有談成貿(mào)易協(xié)定，卻成功地要求日本正式加入地月軌道空間站計(jì)劃。日本研制的筑波艙是國(guó)際空間站上最大的艙段，日本也擁有研制國(guó)際空間站貨運(yùn)飛船的能力。

但問(wèn)題還是宇宙射線，無(wú)論歐洲還是日本都不擁有超越低軌道載人航天器的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和能力，他們還要等美國(guó)提出有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，消化吸收、形成設(shè)計(jì)之后還要經(jīng)過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，才能夠投入試運(yùn)行。當(dāng)然，歐洲和日本或許可以把艙段對(duì)接在國(guó)際空間站上，做氣密性、生存性、操作性等方面的實(shí)驗(yàn)，然而抗輻射能力在國(guó)際空間站的軌道上是驗(yàn)證不出來(lái)的。

“縮水”后的方案

▲美國(guó)宇航局一直在開發(fā)不同的月球資源利用技術(shù)，搞了不少原理樣機(jī)

既然外國(guó)合作對(duì)象都靠不住，美國(guó)宇航局還有一種選擇，就是大量投資，完全讓美國(guó)企業(yè)來(lái)制造地月軌道空間站。能夠承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)的美國(guó)企業(yè)只有兩家，一家是洛克希德·馬丁公司，一家是波音公司。諾斯羅普-格魯曼公司雖然有志于航天，但并不具備載人航天器的研發(fā)制造能力。在國(guó)際空間站的研制中，波音和洛·馬這兩家企業(yè)就各自承擔(dān)了不少艙段的制造。

然而我們還是要說(shuō)，這件事情是給錢就能解決的嗎？不但要有錢，還要有合適的人來(lái)從事這項(xiàng)工作。世界上有能力承擔(dān)載人航天科研任務(wù)的團(tuán)隊(duì)數(shù)量非常稀少，波音和洛·馬公司哪怕立刻得到足夠的經(jīng)費(fèi)，也未必能招到合適的工程技術(shù)人員——他們要經(jīng)歷不算太短的培養(yǎng)期和成熟期。所謂十年樹木百年樹人，哪怕從其他行業(yè)挖來(lái)高水平的機(jī)械電子和相關(guān)行業(yè)工程師，讓他們從零開始接觸載人航天技術(shù)，要在5年之內(nèi)徹底掌握技能并且把空間站造出來(lái)，也實(shí)在不太現(xiàn)實(shí)。況且這還不是那種有“和平號(hào)”空間站可以抄襲的低軌道空間站。

▲勞拉空間公司獲得了為地月軌道空間站研制電力和推進(jìn)艙的合同，然而這看上去就是用衛(wèi)星平臺(tái)改造的

▲畢格羅宇航公司的充氣式空間站這次未能進(jìn)入美國(guó)宇航局的名單，看來(lái)是進(jìn)度趕不及

也許正是因?yàn)檫@些困難，美國(guó)工業(yè)界在地月軌道空間站建設(shè)上的焦急程度好像比美國(guó)宇航局還要高一些。美國(guó)宇航局也認(rèn)識(shí)到了問(wèn)題的嚴(yán)重性。地月軌道空間站項(xiàng)目剛剛提出來(lái)的時(shí)候，是一個(gè)龐大的空間基礎(chǔ)設(shè)施，規(guī)模比國(guó)際空間站看上去一點(diǎn)都不小。但在2018年年底，美國(guó)宇航局拿出了一個(gè)縮水方案。初期設(shè)計(jì)中的絕大多數(shù)艙段都被砍掉了，只剩下了一個(gè)推進(jìn)艙和一個(gè)小型化的應(yīng)用艙。應(yīng)用艙上裝有接口，可以對(duì)接獵戶座飛船，也可以為空間站以后的擴(kuò)展提供條件。

面對(duì)這如此之多的糾結(jié)，美國(guó)宇航局似乎打算先定一個(gè)小目標(biāo)。5月24日，麥克薩爾公司——也就是勞拉空間公司新母公司——拿到了地月軌道空間站的第一個(gè)艙段合同，也就是電力和推進(jìn)艙。這項(xiàng)合同的授予多少有點(diǎn)詭異。勞拉公司以擅長(zhǎng)制造地球靜止軌道通信衛(wèi)星而聞名，幾乎從未涉及載人航天活動(dòng)。勞拉空間公司的前身也只不過(guò)是為阿波羅工程研制過(guò)中控室而已。一個(gè)毫無(wú)基礎(chǔ)的公司能直接研制空間站的艙段嗎？雖然說(shuō)勞拉公司正在努力尋求業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，美國(guó)宇航局這樣做是不是心太大了呢？一方面，這未必沒(méi)有美國(guó)政府扶持和拯救勞拉空間公司的意圖在其中；另一方面，電力和推進(jìn)艙并不需要載人，不需要考慮前文所述的宇宙射線防護(hù)等復(fù)雜問(wèn)題。這個(gè)艙的主要工作是為整個(gè)空間站發(fā)電，并且用離子推進(jìn)器來(lái)實(shí)施軌道機(jī)動(dòng)和保持。這是勞拉在通信衛(wèi)星上已經(jīng)有所實(shí)踐的，加以努力完全可以跨過(guò)技術(shù)門檻。至于更加困難的其他艙段，就留給其他公司去爭(zhēng)奪吧。

但在這里，我們還是要強(qiáng)調(diào)一下錢的問(wèn)題。據(jù)說(shuō)勞拉公司獲得的這項(xiàng)合同價(jià)值3.75億美元。而且這并不是前述16億美元中的項(xiàng)目，不能按照80%+20%的模式運(yùn)行，美國(guó)宇航局要真金白銀地掏出3.75億美元來(lái)。按照航天項(xiàng)目的傳統(tǒng)，費(fèi)用不超支是不可能的。加上發(fā)射費(fèi)用，電力和推進(jìn)艙最后入軌的總花費(fèi)能不超過(guò)10億美元就算是節(jié)約了。