失落的“阿爾忒彌斯”計(jì)劃

曹載濟(jì)

美國國家航空航天局（NASA）重返月球的計(jì)劃，和其名字“阿爾忒彌斯”一樣命途多舛。原計(jì)劃2021年上半年發(fā)射，一年后，燃料泄漏、排放管線故障依然難以解決。

希臘神話中，月神阿爾忒彌斯是太陽神阿波羅的姐姐，戀情飽受阿波羅阻撓，最終只能與變?yōu)椤矮C戶座”的愛人遙遙相望。而攜帶著“獵戶座”飛船、屢次“跳票”的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”，還是活在半個(gè)世紀(jì)前“阿波羅計(jì)劃”奪目光環(huán)的陰影里。

阿爾忒彌斯命途多舛

“阿爾忒彌斯計(jì)劃”卡在了進(jìn)度條的第一步。一鼓作氣，再而衰，三而竭?！鞍栠瘡浰?號(hào)”遠(yuǎn)不止三次宣布延期發(fā)射。

2019年，NASA正式宣布實(shí)施“阿爾忒彌斯計(jì)劃”，目標(biāo)是在2024年前將美國宇航員送上月球，2028年前于月球表面建立永久基地，為登陸火星和深空探測任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

當(dāng)時(shí)的特朗普政府雄心勃勃，明確表示2024年前，一名男性和一名女性將會(huì)登上月球。這個(gè)震驚世界的計(jì)劃，實(shí)際打亂了正確的步驟：先派遣探測器、機(jī)器人，再送人登月。白宮迫使NASA調(diào)整優(yōu)先順序，造成了計(jì)劃難產(chǎn)。

月球是“永久性存在”，不會(huì)“跑路”。載人登月匆忙上馬，只會(huì)增加復(fù)雜性和成本，收益少得可憐。即使登月成功，一男一女肯定沒法像機(jī)器人那樣，建造庇護(hù)所，維護(hù)水源，制造氧氣和火箭燃料，鋪設(shè)月面軌道。他們來回至少花費(fèi)300億美元，卻沒法給后續(xù)的登月事業(yè)提供基礎(chǔ)設(shè)施。

白宮一年的擔(dān)保資金就要16億美元，還只是花銷的“小頭”。業(yè)內(nèi)人士判斷，一旦特朗普沒能連任總統(tǒng)，下屆政府必然取消這項(xiàng)燒錢計(jì)劃。然而，2021年2月，拜登政府決定支持NASA將“阿爾忒彌斯計(jì)劃”進(jìn)行到底。

就在“阿爾忒彌斯計(jì)劃”又一次宣布延期發(fā)射的同時(shí)，中國空間站上神舟十四號(hào)航天員開啟問天實(shí)驗(yàn)艙艙門，完成全部既定任務(wù)。按照計(jì)劃，2030年代前，中國將實(shí)現(xiàn)航天員登月。

太空競賽隱喻著，一旦對(duì)手有更先進(jìn)的技術(shù)，那么一定有更優(yōu)越的思想內(nèi)涵。2030年“大限將至”，美國不得不將“阿爾忒彌斯計(jì)劃”的實(shí)現(xiàn)日期劃定在2028年甚至2024年。

政府操之過急，NASA也不是很靠譜。美國政府問責(zé)局發(fā)現(xiàn)，NASA和太空發(fā)射系統(tǒng)主要承包商波音公司，“低估了核心發(fā)動(dòng)機(jī)級(jí)段制造和裝配的復(fù)雜性”。

而外包的私人企業(yè)麻煩不斷。本來，純粹出于商業(yè)利益進(jìn)入太空的藍(lán)色起源、Space X、畢格羅航宇、維珍銀河等公司，推動(dòng)了低成本、高效率、實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的“新太空”運(yùn)動(dòng)，但政府和社會(huì)資本合作的“PPP”模式，卻被連綿不斷的法律訴訟掣肘。一個(gè)訴訟，隨隨便便就要耗去7個(gè)月時(shí)間。

NASA在2020年與藍(lán)色起源、Space X以及另外一家公司簽訂了價(jià)值9.67億美元的合同，資助三者開發(fā)“阿爾忒彌斯計(jì)劃”的月球著陸器。NASA最終選擇了Space X，導(dǎo)致藍(lán)色起源大為不滿，一邊上告，一邊公開批評(píng)Space X下一代“星艦”極其復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)太高。訴訟期間，NASA暫停了與Space X的合作。

“阿爾忒彌斯1號(hào)”的進(jìn)度，隨時(shí)可能陷入停滯。

最強(qiáng)大火箭整裝待發(fā)

21世紀(jì)“新太空競賽”，被幾方拖后腿的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”，似乎難以超越“阿波羅計(jì)劃”的鋒芒。1968—1972年，美國完成了9次載人登月任務(wù)，6次成功著陸，共12位宇航員登陸月球。

20世紀(jì)70年代，美國本應(yīng)擴(kuò)大載人登月的成果，繼續(xù)探索火星或無垠的宇宙。不過，這類說法更像是太空愛好者的愿望。對(duì)于上世紀(jì)七八十年代的美國總統(tǒng)而言，優(yōu)先考慮的主要是越戰(zhàn)、石油危機(jī)和別亂花納稅人寶貴的錢。

這個(gè)震驚世界的計(jì)劃，實(shí)際打亂了正確的步驟：先派遣探測器、機(jī)器人，再送人登月。白宮迫使NASA調(diào)整優(yōu)先順序，造成了計(jì)劃難產(chǎn)。

在太空領(lǐng)域，物理學(xué)問題等于經(jīng)濟(jì)學(xué)問題。佇立于發(fā)射臺(tái)等待升空的龐然大物，90%的質(zhì)量是燃料，8%的質(zhì)量是金屬外殼，送入太空的東西—人和貨物，只占總質(zhì)量的2%。

也就是說，載人航天的機(jī)制是，把人綁在幾根帶著上千噸燃料和極少量物品的一次性煙花筒上。50年前，每千克貨物的成本就超過1萬美元。

所以，在“阿波羅計(jì)劃”1972年12月最后一次載人登月后，整整半個(gè)世紀(jì)里，人們還是只能看到宇航員在地球上空區(qū)區(qū)幾千米的地方養(yǎng)螞蟻、翻跟頭。21世紀(jì)的太空探索，就是如此令20世紀(jì)的人大跌眼鏡，畢竟1970年代的主流想法是，1990年代在小行星采礦，2000年探索木星和土星的衛(wèi)星。

也不完全是錢的問題。自2003年以來，美國在伊拉克、阿富汗和其他相關(guān)戰(zhàn)爭中，花費(fèi)了超過4.79萬億美元。粗略估算，相當(dāng)于至少40次大規(guī)模火星任務(wù)的成本，足夠在火星上建立永久居住點(diǎn)。

如今的美國，需要通過“阿爾忒彌斯計(jì)劃”顯得“再次偉大”。

“阿爾忒彌斯計(jì)劃”完全圍繞“載人”設(shè)計(jì)?！矮C戶座”飛船，由三部分組成。一是乘員艙，可容納4名宇航員工作和生活；二是服務(wù)艙，內(nèi)有機(jī)組人員的生命支持系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料儲(chǔ)備；三是發(fā)射中置系統(tǒng)，出現(xiàn)任何意外，系統(tǒng)可以將乘員艙拉到安全地方。

為了完成載人和重型載荷任務(wù)，NASA建造的SLS，得名“世界最強(qiáng)大的火箭”，很多方面都超越了“阿波羅”時(shí)代的傳奇—土星五號(hào)。它包括一個(gè)貨艙，一個(gè)勘探上層級(jí)，一個(gè)核心級(jí)，兩個(gè)額外的固體火箭助推器。SLS重達(dá)2721噸，其中2358噸是燃料。4臺(tái)RS-25D發(fā)動(dòng)機(jī)，是目前世界最大的階段燃燒液態(tài)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛時(shí)最大推力可達(dá)39.1MN（兆牛頓），比土星五號(hào)的34.5MN高出15%。

據(jù)悉，“阿爾忒彌斯1號(hào)”的旅程長達(dá)209萬公里，持續(xù)42天?！矮C戶座”飛船載重54.4千克，內(nèi)含三個(gè)模擬宇航員的人體模型、史努比玩偶等物品。

隨“獵戶座”飛船進(jìn)入月球軌道的，還將有10顆立方體衛(wèi)星。去年7月，立方星已經(jīng)部署在火箭上。發(fā)射延遲一年，目前有5顆重新充電。這些立方星攜帶不同的科研任務(wù)，研究微生物、水、氫含量、太陽粒子紅外線等不同領(lǐng)域。立方星成本較低，故障率相對(duì)較高，若有幾顆沒法完成任務(wù)，也在意料之中。

航天飛機(jī)改頭換面，月球商業(yè)化？

美國重返月球，步履艱難，一個(gè)更重要的原因是，試錯(cuò)的成本高昂，幾乎“浪費(fèi)”了30多年的時(shí)間。隨著2011年最后的三架航天飛機(jī)退役，美國甚至失去了將人類送上太空的能力—一度要付給俄羅斯8000萬美元，才能將一名宇航員送往空間站。

創(chuàng)建于1970年代初的航天飛機(jī)項(xiàng)目，計(jì)劃做出每兩周就能運(yùn)送一次的廉價(jià)低軌運(yùn)載工具。人人都抱怨，火箭太費(fèi)錢了，他們沒意識(shí)到，火箭其實(shí)就是把貨物發(fā)往太空的導(dǎo)彈。NASA就是在美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國陸軍彈道導(dǎo)彈局的基礎(chǔ)上建立的，后者聘用了被俘的德國導(dǎo)彈專家馮·布勞恩—后來土星五號(hào)運(yùn)載火箭的總設(shè)計(jì)師。

1960年代，NASA是五角大樓的第六個(gè)角。五角大樓發(fā)射導(dǎo)彈，從來不會(huì)考慮回收等成本問題。但是，電視的普及，讓火箭的“奢侈”一目了然，畢竟它不是射向敵人陣營的導(dǎo)彈，說燒就燒完。

航天飛機(jī)項(xiàng)目，一開始著眼于回收火箭助推器：從海里撈起來，翻新后再利用。聽起來非常節(jié)儉，實(shí)際情況是，助推器損壞嚴(yán)重，翻新比造新的貴很多。

科學(xué)家、科幻作家大衛(wèi)·布林的小說《油罐農(nóng)場發(fā)電機(jī)》可能說出了一些有識(shí)之士的想法：如果把航天飛機(jī)的主燃料箱留在軌道上，在太空收集并焊接，美國就能在近地軌道擁有一個(gè)低成本的環(huán)形設(shè)施，產(chǎn)生人造重力，能容納1000多人。故事背后的一層意思是，NASA的省錢技能，根本沒點(diǎn)對(duì)地方。

回收口號(hào)下的“降本增效”，嚴(yán)格限制了工程師的創(chuàng)造力。為了重復(fù)使用，每次發(fā)射的成本增加了大約5億美元。國會(huì)為了政治分肥，把航天飛機(jī)各個(gè)部件的合同分給自己的選區(qū)，遍布美國的東西南北，造成了不必要且昂貴的物流費(fèi)用。

最后算一筆總賬，航天飛機(jī)項(xiàng)目每次發(fā)射，成本大約為15億美元，足夠完成每年6次的火箭載人發(fā)射。該項(xiàng)目如此令人費(fèi)解，把當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)人都嚇得不輕。連NASA自己現(xiàn)在也承認(rèn)，航天飛機(jī)項(xiàng)目是個(gè)錯(cuò)誤。

由于航天飛機(jī)是NASA的主要發(fā)射裝置，大量后續(xù)項(xiàng)目均受到影響。根據(jù)航天飛機(jī)貨艙規(guī)格設(shè)計(jì)的、特定尺寸和質(zhì)量的衛(wèi)星，只能推遲或取消發(fā)射。航天飛機(jī)成本超支，擠壓了性能更優(yōu)越的運(yùn)載火箭技術(shù)的研發(fā)資金，進(jìn)而形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致NASA飛向太空的成本越來越高。

一切壯舉都需要巨大的努力，巨大的努力需要巨額的資金。良好的利潤，既是目的，也是結(jié)果。

此外，美國政府首腦每隔四年或八年更換一次，NASA必須調(diào)整步伐，來適應(yīng)每一屆政府的不同藍(lán)圖。反正，從1970年代開始，飛往火星總是“再隔20年，我們來相會(huì)”的調(diào)門兒。目前拜登政府也是這樣描繪的。

航天飛機(jī)不是《星球大戰(zhàn)》的千年隼那樣，地面起飛，瞬間進(jìn)入太空，它們是需要用火箭送入太空的滑翔機(jī)。今天，得到大眾青睞的是“太空飛機(jī)”，能從地面直接進(jìn)入低地軌道。

大體上“靠自己”的第一架接近外太空的飛機(jī)，是美國空軍的X-15超音速火箭動(dòng)力飛機(jī)，1960年代服役。X-15先從B-52載機(jī)上墜落到13.7千米高度，再上升到80千米以上，飛行員具備宇航員資質(zhì)。

X-15的成功，啟發(fā)了21世紀(jì)乘坐太空飛機(jī)旅行的消費(fèi)概念。2004年，“太空船1號(hào)”是第一架到達(dá)太空的私人太空飛機(jī)，飛躍了海拔100千米的太空邊界“卡門線”。維珍銀河、藍(lán)色起源都已經(jīng)開發(fā)類似的項(xiàng)目，讓數(shù)名乘客在幾分鐘微重力的環(huán)境下，欣賞10萬米高空漆黑太空背景下地球邊緣的曲線，這是近地軌道的商業(yè)競賽。

歐洲也有一個(gè)前瞻性極強(qiáng)、資金不足的太空飛機(jī)方案—云霄塔（Skylon），它是英國反作用發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司設(shè)想的單級(jí)入軌航天器，從1980年代開始研發(fā)。飛機(jī)使用一款叫SABRE的混合超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，從大氣中抽取氧氣作為氧化劑，直到速度達(dá)到5馬赫，然后切換到儲(chǔ)存的氫、氧火箭燃料，以獲得更快速度和更高推力。因?yàn)橐恢比卞X，到目前為止也只能進(jìn)行概念測試。

一切壯舉都需要巨大的努力，巨大的努力需要巨額的資金。良好的利潤，既是目的，也是結(jié)果。對(duì)月球探索來說，也是一樣。

沒有人擁有月球。根據(jù)《外層空間條約》，月球不屬于任何人。

就像南極的開發(fā)，隨著登月成本逐漸低廉，月球上將成立一個(gè)個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)所。當(dāng)月球上的資源被證明有利可圖，所有協(xié)議都面臨失效的風(fēng)險(xiǎn)，各國和各大公司將爭奪最好的“地盤”，并在國際法庭上就《外層空間條約》為自己辯護(hù)。等到數(shù)萬億美元的利潤可以實(shí)現(xiàn)，月球終將“商業(yè)化”大開發(fā)。

地球上的歷史就是如此。