人類航天下一步

曹然

NASA宇航員對(duì)國(guó)際空間站的一個(gè)太陽能電池陣列進(jìn)行維護(hù)。圖/IC

“中美是在進(jìn)行太空競(jìng)賽嗎？”

“是的?！北葼枴つ釥柹敛华q豫地回答。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月23日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）新任局長(zhǎng)首次接受眾議院質(zhì)詢，試圖通過強(qiáng)調(diào)“中國(guó)威脅”獲取國(guó)會(huì)預(yù)算支持。

此前一周，中國(guó)成功發(fā)射神舟十二號(hào)載人飛船，將3名航天員送入中國(guó)空間站天和核心艙。按照計(jì)劃，問天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙會(huì)在明年發(fā)射升空，進(jìn)一步擴(kuò)大空間站。

尼爾森雖然祝賀神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射成功，但同時(shí)主張永久性排斥中國(guó)參與美國(guó)、俄羅斯、歐洲、日本合作的國(guó)際空間站，而美國(guó)應(yīng)以盡快“重返月球”為基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)載人登陸火星的遠(yuǎn)期目標(biāo)，保持太空優(yōu)勢(shì)。

過去20年間，在完成登月項(xiàng)目“阿波羅計(jì)劃”、航天飛機(jī)、近地軌道空間站和哈勃望遠(yuǎn)鏡等項(xiàng)目之后，NASA一直在規(guī)劃尼爾森提及的目標(biāo)。小布什政府計(jì)劃2020年前“重返月球”，奧巴馬政府則提出不通過月球直接于2030年登陸火星，特朗普政府的“阿爾忒彌斯”計(jì)劃則回歸小布什方案，只是將期限推遲到2024年。

拜登政府上臺(tái)后，向國(guó)會(huì)提交了超過200億美元的NASA新預(yù)算案，增幅為6.6%。但尼爾森深知這幾乎是不可能完成的任務(wù)。一些眾議員則警告尼爾森，即使他強(qiáng)調(diào)與中國(guó)存在“太空競(jìng)賽”且有新總統(tǒng)力挺，NASA想獲得百億美元的載人航天新增預(yù)算還是“十分困難”。

“NASA一直在向近地軌道和月球之外的空間探索邁進(jìn)，但這將是長(zhǎng)期的問題。”資深航天專家、美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)教授羅格·漢德伯格對(duì)《中國(guó)新聞周刊》介紹，“太空的危險(xiǎn)導(dǎo)致當(dāng)前研究的一系列困難，輻射、微重力等因素使遠(yuǎn)距太空旅行極其危險(xiǎn)，但目前人類還沒有解決方案?！?/p>

奧巴馬政府時(shí)期的NASA局長(zhǎng)博爾登指出，目前大多數(shù)人都已經(jīng)意識(shí)到，美國(guó)如期實(shí)現(xiàn)登月計(jì)劃沒戲。他對(duì)《中國(guó)新聞周刊》預(yù)測(cè)，如果一切順利，NASA將用數(shù)十年時(shí)間讓人類重返月球，然后再登上火星，但“不能設(shè)定一個(gè)確切的期限”。

空間站與登月項(xiàng)目“二選一”

按尼爾森的說法，100億美元新增預(yù)算，將全部用于繼續(xù)推行特朗普政府時(shí)期的登月計(jì)劃，以尋求在未來十余年內(nèi)實(shí)現(xiàn)“年年載人登月”。但在漢德伯格看來，尼爾森只是想保障NASA正常預(yù)算不被進(jìn)一步削減，而非真的要增加資金投入。其根本原因是，冷戰(zhàn)之后，“除火星外，國(guó)會(huì)不會(huì)為NASA傳統(tǒng)的空間項(xiàng)目提供額外資金，特別是近地軌道和月球項(xiàng)目”。

近地軌道和月球項(xiàng)目均始于冷戰(zhàn)時(shí)期。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星;不到半年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾組建NASA。1961年4月，蘇聯(lián)航天員加加林進(jìn)入太空;一個(gè)月后，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪在國(guó)會(huì)承諾“將在十年內(nèi)登月”。此后直到上世紀(jì)80年代末，美國(guó)每一份主要太空政策文件都將“保持航天領(lǐng)導(dǎo)地位”作為首要目標(biāo)。

NASA最初只計(jì)劃將人類送上脫離近地軌道的月球軌道，但在肯尼迪的指示下將目標(biāo)定為“登上月球”。原定計(jì)劃的下一步任務(wù)是建立近地軌道空間站和月球基地，并通過可以反復(fù)使用的航天飛機(jī)連接地球與太空，以保證宇航員在外太空能夠長(zhǎng)期停留，并前往更遙遠(yuǎn)的星球。

目標(biāo)雖然宏大，但預(yù)算與周期是模糊的?？夏岬闲嫉窃鲁兄Z時(shí)，NASA尚未制訂登月計(jì)劃。尼克松政府決定開啟航天飛機(jī)項(xiàng)目時(shí)，同樣沒有給出明確方案。啟動(dòng)相對(duì)較晚的近地軌道空間站項(xiàng)目給出的成本評(píng)估是80億美元，后來國(guó)會(huì)意識(shí)到，這既沒有考慮發(fā)射成本，也忽略了每年超30億美元的運(yùn)營(yíng)成本。

太空競(jìng)賽緩和后，NASA的預(yù)算一砍再砍。1966年，NASA的預(yù)算占聯(lián)邦預(yù)算的4.5%，到1975年下降到1%，近些年則下降到0.5%。不過，NASA堅(jiān)持保留以空間站為代表的近地球軌道任務(wù)及以登月為代表的月球任務(wù)。如博爾登所言，研發(fā)一旦暫停，不僅會(huì)被后發(fā)國(guó)家超越，也難以基于此實(shí)現(xiàn)火星任務(wù)目標(biāo)。但本世紀(jì)以來，NASA在近地軌道空間站與登月任務(wù)間，只能“二選一”。

NASA一直試圖給出一系列理由，證明近地軌道和月球探索對(duì)美國(guó)社會(huì)有實(shí)際價(jià)值。上世紀(jì)90年代任NASA局長(zhǎng)的丹·戈?duì)柖”缓罄^者譽(yù)為“NASA最偉大的管理者之一”，他首先強(qiáng)調(diào)空間站項(xiàng)目可以助力美國(guó)科研，特別是“解決骨質(zhì)疏松等人類衰老問題”。另一個(gè)重要的科研領(lǐng)域是材料科學(xué)，NASA一度宣稱空間站是太陽能電池的潛在生產(chǎn)地。

到2020年底，各國(guó)宇航員已經(jīng)在國(guó)際空間站進(jìn)行了3000多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，但前述兩個(gè)目標(biāo)最終沒有實(shí)現(xiàn)，航天器被證明未必是合適的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。專家指出，太空實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)是進(jìn)行需要零重力環(huán)境的研究，但零重力并不存在，地球軌道上的任何物體在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部都有微重力最低的位置。那些為太空競(jìng)賽設(shè)計(jì)的航天器，其微重力最低的位置無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

此外，即使在空間站，人類活動(dòng)的空間也很狹小，不論是宇航員還是維持宇航員生活所需的系統(tǒng)設(shè)備，都會(huì)制造破壞精密實(shí)驗(yàn)的振動(dòng)。而改造空間站，將實(shí)驗(yàn)與人類及干擾設(shè)備隔離，又得需要一筆昂貴的成本。尋找暗物質(zhì)粒子的阿爾法磁譜儀（AMS-02）最初設(shè)計(jì)成本為3300萬美元，當(dāng)NASA決定將其安裝在空間站外后，其最終成本突破了20億美元。

2019年到2020年，因?yàn)榘柗ù抛V儀的冷卻器損壞，三名宇航員在空間站外進(jìn)行了四次、總計(jì)25個(gè)小時(shí)的太空行走，才完成了“自哈勃望遠(yuǎn)鏡以來最復(fù)雜的修復(fù)工程”。

博爾登對(duì)《中國(guó)新聞周刊》回憶稱，自己任內(nèi)最大的科研成績(jī)來自對(duì)太空飛行技術(shù)的推廣，“今天，很多航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)都是NASA研究的成果，我相信這對(duì)美國(guó)和世界各地的商業(yè)航空工業(yè)會(huì)作出巨大貢獻(xiàn)?！钡窃谒蝺?nèi)，美國(guó)航天飛機(jī)于2011年全部退役，美國(guó)航天員此后都搭載俄羅斯航天飛機(jī)前往空間站。