美登月艙初選：波音黯然落選，眾巨頭皆大歡喜

+ 張雪松

美國重返月球的阿爾忒彌斯登月計劃中，登月火箭SLS研制工作接近尾聲，載人飛船獵戶座（Orion）已經(jīng)等待試飛，連月球軌道門戶站也發(fā)出了PPE和HALO兩個艙段的合同，但打通“最后一公里”的登月艙究竟花落誰家，卻一直懸而未決。

4月30日夜里，美國航空航天局（NASA）正式公布了載人登月著陸器的第一階段中標(biāo)結(jié)果，三份合同分別由藍(lán)色起源為主的“國家隊”，Dynetics公司領(lǐng)導(dǎo)的中小企業(yè)隊以及SpaceX公司獲得，歐美航天巨頭們幾乎皆大歡喜，傳統(tǒng)航空航天巨頭波音公司則意外落選，欲哭無淚。

著陸器競標(biāo)揭曉

NASA官方一直把三段式登月艙作為設(shè)計參考，但今年3月，NASA載人部門主管Doug Loverro提出首次登月可能跳過月球門戶站環(huán)節(jié)，他還暗示NASA對登月艙的要求也有變動，指出要避免選擇從未上天的新概念（暗示門戶站在軌組裝的三段式登月艙），以降低項目風(fēng)險、加快項目進(jìn)度。另外，登月艙招標(biāo)原定去年7月發(fā)布，但資金不足導(dǎo)致推遲到10月，而原定今年1月公布的競標(biāo)結(jié)果也一推再推，都預(yù)示著登月路線會有大的改變。很多人推測，波音公司使用SLS Block 1B發(fā)射的整體式登月艙有望后來居上，然而等到競標(biāo)結(jié)果公布，大家才發(fā)現(xiàn)這些猜測大錯特錯。

阿爾忒彌斯的登月艙競爭包括五個團(tuán)隊：以藍(lán)色起源公司為主，洛克希德馬丁公司、諾斯格羅格魯曼公司和德拉普公司聯(lián)合組成的“國家隊”；波音公司和SpaceX公司各自獨立參賽；航天圈以外鮮為人知的Dynetics公司聯(lián)合一批歐美航天企業(yè)組隊參賽；還有一個連航天圈都很少有人聽說過的Vivace公司。

北京時間五一勞動節(jié)的凌晨，NASA正式公布了阿爾忒彌斯計劃中登月艙第一階段的三家中標(biāo)商，結(jié)果令人感到非常意外：NASA宣布藍(lán)色起源為主的三段式“國家隊”方案，Dynetics為首的單級可拋棄儲箱的中小企業(yè)方案，以及SpaceX公司的單級星艦（Starship）方案中標(biāo)。

登月艙第一階段合同為期10個月，2021年2月進(jìn)行下一輪登月艙評估，并選定2024年第一次任務(wù)的登月艙承包商。登月艙第一階段合同總價值9.67億美元，其中藍(lán)色起源為首的團(tuán)隊拿到了5.79億美元，Dynetics為首的團(tuán)隊獲得了2.53億，而SpaceX公司也收獲了1.35億。鮮為人知的Vivace公司落選毫不奇怪，但航空航天巨頭波音公司名落孫山，就太令人意外了，這可以看作是美國載人航天發(fā)展的一個風(fēng)向標(biāo)。

勝出三家各有所長

NASA官方推出三段式登月艙作為設(shè)計參考，藍(lán)色起源“國家隊”的三段式方案勝出，自然在情理之中。這個“國家隊”可不只是自吹，成員包括財大氣粗的世界首富貝索斯旗下的藍(lán)色起源公司，赫赫有名的軍工巨頭洛馬公司和諾格公司，還有導(dǎo)航控制的老手德拉普公司，可以說云集了美國航天工業(yè)的精英。NASA評估報告指出，“國家隊”的管理非常棒，幾個合作伙伴都有豐富的技術(shù)和管理經(jīng)驗，登月艙的技術(shù)可以接受，性能滿足并超出了NASA的要求。登月艙的轉(zhuǎn)移段由諾格公司的天鵝座飛船推進(jìn)艙改進(jìn)而來，而上升段繼承了大量洛馬公司Orion、飛船的電子和控制等技術(shù)；方案最大的短板反而是藍(lán)源公司下降段的BE-7發(fā)動機(jī)，它雖然性能相當(dāng)不錯，但設(shè)計復(fù)雜技術(shù)難度高，“藍(lán)色月亮”著陸器的進(jìn)度也是一個挑戰(zhàn)。

NASA評估認(rèn)為，三個登月艙方案中最佳的反而是Dynetics領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊，無論是技術(shù)還是管理，Dynetics的登月艙方案都得到非常好的評價。

Denetics方案是單級登月艙，一個低矮的乘員艙加上橫向布置的可拋棄儲箱，對比NASA設(shè)計參考的三段式方案，這樣的簡潔設(shè)計不僅極大地簡化了方案設(shè)計，也具有更好的乘員視野并便于出艙登月。Dynetics方案不僅滿足NASA對登月艙提出的指標(biāo)，性能也超出要求，價格也相當(dāng)合理。當(dāng)然，Dynetics方案也有不足，單級登月艙對結(jié)構(gòu)設(shè)計和推進(jìn)系統(tǒng)都提出了很高的要求，即使Dynetics公司以高超的結(jié)構(gòu)設(shè)計見長，但推進(jìn)系統(tǒng)的技術(shù)和時間風(fēng)險仍然很高。

SpaceX公司的星艦方案，在NASA的評估報告中評價并不高，無論是技術(shù)還是管理都只是可以接受而已。從SpaceX公司公布的概念圖看，登月星艦取消了鴨翼和尾翼等氣動面，也沒有標(biāo)準(zhǔn)版的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)，可以說是為登月專門優(yōu)化設(shè)計的版本。它強(qiáng)大的性能遠(yuǎn)超NASA的要求，但技術(shù)非常復(fù)雜，風(fēng)險很高，考慮到此前獵鷹重型火箭和載人龍飛船項目研制進(jìn)度的布段延期，它的進(jìn)度更不容樂觀。然而，它不僅正在分階段靈活的進(jìn)行技術(shù)驗證，而且價格十分合理，憑借理論上超高的重復(fù)使用能力，將使月球的商業(yè)化大開發(fā)成為可能。

波音落選情理之中

阿爾忒彌斯登月計劃中，SLS火箭和Orion飛船占據(jù)了最重要的份額，各自都花了180億美元，讓人嗔目結(jié)舌之余不得不感慨老牌軍工復(fù)合體的游說能力，但登月艙項目的競標(biāo)上，形勢卻截然不同。

NASA在2020財年預(yù)算申請中，本來要暫停SLS Block 1B火箭的研制，但在掌握撥款權(quán)力的科學(xué)小組委員會主席、參議員謝爾比的壓力下被迫繼續(xù)向波音交“保護(hù)費”。SLS重型火箭項目的超支、超時和過于昂貴，以及星際線載人飛船項目的超支、超時和錯漏百出，讓NASA對波音很難有好印象。據(jù)消息稱，NASA登月艙的第一階段合同本來要選四家公司，直到下一階段才篩選為兩家，但波音公司第一輪就出局，恐怕只能說NASA對波音的印象實在太糟，尤其波音公司在登月艙競標(biāo)中還繼續(xù)“作死”，那不淘汰你淘汰誰呢？

為何說波音“作死”呢？波音提交的方案是經(jīng)典的兩艙式登月艙，和當(dāng)年的阿波羅登月艙一樣，只有上升段和下降段，但為了滿足4人長期月面工作的需求，整個登月艙重量約40噸，必須使用運(yùn)力增強(qiáng)的SLS Block 1B火箭發(fā)射。然而，波音研制SLS Block 1火箭都拖拖拉拉，首次發(fā)射時間至少是2021年的事情了，運(yùn)力強(qiáng)化的Block 1B火箭要使用全新的探索上面級（EUS），全新研制的技術(shù)和時間風(fēng)險都很高，NASA局長早就說過，NASA里沒人相信2024年前波音能搞定SLS Block 1B火箭。另外據(jù)報道，單枚SLS Block 1B火箭的價格將高達(dá)約20億美元。如此一來，波音設(shè)計的大型兩艙式登月艙本來價格就貴，不僅難以在2024年如期發(fā)射，還缺乏進(jìn)一步擴(kuò)展的能力。最要命的是，如果NASA選擇波音公司的登月艙方案，意味著每次登月，都要多打一枚20億美元的SLS Block 1B火箭！波音公司這樣捆綁銷售夾帶私貨，如果NASA不想將來處于被動，干脆從一開始就將波音的登月艙方案踢出局，也就順理成章了。

馬斯克星艦顛覆未來

本次登月艙競標(biāo)，SpaceX公司的星艦也拿到了合同，外界對此爭議很大。星艦雖然看上去很美，但目前研制并不順利，一方面，進(jìn)度大幅度落后于馬斯克鼓吹的時間表；另一方面，今年以來，星艦儲箱測試接二連三的爆炸，更是加深了人們對登月艙合同授予SpaceX公司的懷疑。為什么要向一個前途難測的項目投資1.53億美元呢，難道SpaceX真是NASA的“親兒子”么？

NASA局長吉姆·布里登斯廷對此專門做了解釋，他提到SpaceX公司擅長發(fā)射和測試，以及在失敗后及時改進(jìn)提高：“很多人會對他們的失敗驚詫莫名：我的天哪，他們的星艦又炸了，NASA居然還給他們合同。然而，SpaceX公司對這樣的流程習(xí)以為常，而且非常善于迭代測試和改進(jìn)提高。如果星艦?zāi)塬@得成功，將是一個革命性的成就，不僅極大地降低（發(fā)射）成本和進(jìn)入（空間）成本，而且讓我們一直夢寐以求的商業(yè)太空活動成為現(xiàn)實。我完全相信馬斯克能成功研制出星艦，他就像激光一樣專注。”總而言之，布里登斯廷認(rèn)為星艦是潛力巨大的項目，NASA不應(yīng)該忽略星艦，坐視改變歷史的機(jī)會從手中溜走。

很多人都說情懷不能當(dāng)飯吃，事實證明如果情懷不能當(dāng)飯吃，只是因為你的情懷不夠。馬斯克多年以來孜孜以求的追逐和鼓吹殖民火星的夢想，竭盡全力的追求火箭的重復(fù)使用，他一步一個腳印地把獵鷹九號火箭和獵鷹重型火箭研制成功，實現(xiàn)了火箭一級的垂直降落回收和重復(fù)使用，貨運(yùn)的龍飛船和新一代的載人龍飛船也進(jìn)展順利，這些成功極大地提高了他的信譽(yù)。NASA和局長布里登斯廷對SpaceX公司的高度評價，也是對馬斯克個人情懷和能力的高度肯定，布里登斯廷對星艦的支持，不僅受到SpaceX公司成功業(yè)績尤其是載人龍飛船成功的鼓舞，星艦的潛力和前景也是極大的誘惑。星艦雖然現(xiàn)在還只是一個雛形，但萬一它真能成功，那人類航天工業(yè)恐怕就真要發(fā)生天翻地覆的變化了。