失落的“阿尔忒弥斯”计划

曹载济

美国国家航空航天局（NASA）重返月球的计划，和其名字“阿尔忒弥斯”一样命途多舛。原计划2021年上半年发射，一年后，燃料泄漏、排放管线故障依然难以解决。

希腊神话中，月神阿尔忒弥斯是太阳神阿波罗的姐姐，恋情饱受阿波罗阻挠，最终只能与变为“猎户座”的爱人遥遥相望。而携带着“猎户座”飞船、屡次“跳票”的“阿尔忒弥斯计划”，还是活在半个世纪前“阿波罗计划”夺目光环的阴影里。

阿尔忒弥斯命途多舛

“阿尔忒弥斯计划”卡在了进度条的第一步。一鼓作气，再而衰，三而竭。“阿尔忒弥斯1号”远不止三次宣布延期发射。

2019年，NASA正式宣布实施“阿尔忒弥斯计划”，目标是在2024年前将美国宇航员送上月球，2028年前于月球表面建立永久基地，为登陆火星和深空探测任务奠定基础。

当时的特朗普政府雄心勃勃，明确表示2024年前，一名男性和一名女性将会登上月球。这个震惊世界的计划，实际打乱了正确的步骤：先派遣探测器、机器人，再送人登月。白宫迫使NASA调整优先顺序，造成了计划难产。

月球是“永久性存在”，不会“跑路”。载人登月匆忙上马，只会增加复杂性和成本，收益少得可怜。即使登月成功，一男一女肯定没法像机器人那样，建造庇护所，维护水源，制造氧气和火箭燃料，铺设月面轨道。他们来回至少花费300亿美元，却没法给后续的登月事业提供基础设施。

白宫一年的担保资金就要16亿美元，还只是花销的“小头”。业内人士判断，一旦特朗普没能连任总统，下届政府必然取消这项烧钱计划。然而，2021年2月，拜登政府決定支持NASA将“阿尔忒弥斯计划”进行到底。

就在“阿尔忒弥斯计划”又一次宣布延期发射的同时，中国空间站上神舟十四号航天员开启问天实验舱舱门，完成全部既定任务。按照计划，2030年代前，中国将实现航天员登月。

太空竞赛隐喻着，一旦对手有更先进的技术，那么一定有更优越的思想内涵。2030年“大限将至”，美国不得不将“阿尔忒弥斯计划”的实现日期划定在2028年甚至2024年。

政府操之过急，NASA也不是很靠谱。美国政府问责局发现，NASA和太空发射系统主要承包商波音公司，“低估了核心发动机级段制造和装配的复杂性”。

而外包的私人企业麻烦不断。本来，纯粹出于商业利益进入太空的蓝色起源、Space X、毕格罗航宇、维珍银河等公司，推动了低成本、高效率、实现规模经济的“新太空”运动，但政府和社会资本合作的“PPP”模式，却被连绵不断的法律诉讼掣肘。一个诉讼，随随便便就要耗去7个月时间。

NASA在2020年与蓝色起源、Space X以及另外一家公司签订了价值9.67亿美元的合同，资助三者开发“阿尔忒弥斯计划”的月球着陆器。NASA最终选择了Space X，导致蓝色起源大为不满，一边上告，一边公开批评Space X下一代“星舰”极其复杂、风险太高。诉讼期间，NASA暂停了与Space X的合作。

“阿尔忒弥斯1号”的进度，随时可能陷入停滞。

最强大火箭整装待发

21世纪“新太空竞赛”，被几方拖后腿的“阿尔忒弥斯计划”，似乎难以超越“阿波罗计划”的锋芒。1968—1972年，美国完成了9次载人登月任务，6次成功着陆，共12位宇航员登陆月球。

20世纪70年代，美国本应扩大载人登月的成果，继续探索火星或无垠的宇宙。不过，这类说法更像是太空爱好者的愿望。对于上世纪七八十年代的美国总统而言，优先考虑的主要是越战、石油危机和别乱花纳税人宝贵的钱。

这个震惊世界的计划，实际打乱了正确的步骤：先派遣探测器、机器人，再送人登月。白宫迫使NASA调整优先顺序，造成了计划难产。

在太空领域，物理学问题等于经济学问题。伫立于发射台等待升空的庞然大物，90%的质量是燃料，8%的质量是金属外壳，送入太空的东西—人和货物，只占总质量的2%。

也就是说，载人航天的机制是，把人绑在几根带着上千吨燃料和极少量物品的一次性烟花筒上。50年前，每千克货物的成本就超过1万美元。

所以，在“阿波罗计划”1972年12月最后一次载人登月后，整整半个世纪里，人们还是只能看到宇航员在地球上空区区几千米的地方养蚂蚁、翻跟头。21世纪的太空探索，就是如此令20世纪的人大跌眼镜，毕竟1970年代的主流想法是，1990年代在小行星采矿，2000年探索木星和土星的卫星。

也不完全是钱的问题。自2003年以来，美国在伊拉克、阿富汗和其他相关战争中，花费了超过4.79万亿美元。粗略估算，相当于至少40次大规模火星任务的成本，足够在火星上建立永久居住点。

如今的美国，需要通过“阿尔忒弥斯计划”显得“再次伟大”。

“阿尔忒弥斯计划”完全围绕“载人”设计。“猎户座”飞船，由三部分组成。一是乘员舱，可容纳4名宇航员工作和生活；二是服务舱，内有机组人员的生命支持系统、发动机和燃料储备；三是发射中置系统，出现任何意外，系统可以将乘员舱拉到安全地方。

为了完成载人和重型载荷任务，NASA建造的SLS，得名“世界最强大的火箭”，很多方面都超越了“阿波罗”时代的传奇—土星五号。它包括一个货舱，一个勘探上层级，一个核心级，两个额外的固体火箭助推器。SLS重达2721吨，其中2358吨是燃料。4台RS-25D发动机，是目前世界最大的阶段燃烧液态氢氧发动机，起飞时最大推力可达39.1MN（兆牛顿），比土星五号的34.5MN高出15%。

据悉，“阿尔忒弥斯1号”的旅程长达209万公里，持续42天。“猎户座”飞船载重54.4千克，内含三个模拟宇航员的人体模型、史努比玩偶等物品。

随“猎户座”飞船进入月球轨道的，还将有10颗立方体卫星。去年7月，立方星已经部署在火箭上。发射延迟一年，目前有5颗重新充电。这些立方星携带不同的科研任务，研究微生物、水、氢含量、太阳粒子红外线等不同领域。立方星成本较低，故障率相对较高，若有几颗没法完成任务，也在意料之中。

航天飞机改头换面，月球商业化？

美国重返月球，步履艰难，一个更重要的原因是，试错的成本高昂，几乎“浪费”了30多年的时间。随着2011年最后的三架航天飞机退役，美国甚至失去了将人类送上太空的能力—一度要付给俄罗斯8000万美元，才能将一名宇航员送往空间站。

创建于1970年代初的航天飞机项目，计划做出每两周就能运送一次的廉价低轨运载工具。人人都抱怨，火箭太费钱了，他们没意识到，火箭其实就是把货物发往太空的导弹。NASA就是在美国海军研究实验室和美国陆军弹道导弹局的基础上建立的，后者聘用了被俘的德国导弹专家冯·布劳恩—后来土星五号运载火箭的总设计师。

1960年代，NASA是五角大楼的第六个角。五角大楼发射导弹，从来不会考虑回收等成本问题。但是，电视的普及，让火箭的“奢侈”一目了然，毕竟它不是射向敌人阵营的导弹，说烧就烧完。

航天飞机项目，一开始着眼于回收火箭助推器：从海里捞起来，翻新后再利用。听起来非常节俭，实际情况是，助推器损坏严重，翻新比造新的贵很多。

科学家、科幻作家大卫·布林的小说《油罐农场发电机》可能说出了一些有識之士的想法：如果把航天飞机的主燃料箱留在轨道上，在太空收集并焊接，美国就能在近地轨道拥有一个低成本的环形设施，产生人造重力，能容纳1000多人。故事背后的一层意思是，NASA的省钱技能，根本没点对地方。

回收口号下的“降本增效”，严格限制了工程师的创造力。为了重复使用，每次发射的成本增加了大约5亿美元。国会为了政治分肥，把航天飞机各个部件的合同分给自己的选区，遍布美国的东西南北，造成了不必要且昂贵的物流费用。

最后算一笔总账，航天飞机项目每次发射，成本大约为15亿美元，足够完成每年6次的火箭载人发射。该项目如此令人费解，把当时的苏联人都吓得不轻。连NASA自己现在也承认，航天飞机项目是个错误。

由于航天飞机是NASA的主要发射装置，大量后续项目均受到影响。根据航天飞机货舱规格设计的、特定尺寸和质量的卫星，只能推迟或取消发射。航天飞机成本超支，挤压了性能更优越的运载火箭技术的研发资金，进而形成恶性循环，导致NASA飞向太空的成本越来越高。

一切壮举都需要巨大的努力，巨大的努力需要巨额的资金。良好的利润，既是目的，也是结果。

此外，美国政府首脑每隔四年或八年更换一次，NASA必须调整步伐，来适应每一届政府的不同蓝图。反正，从1970年代开始，飞往火星总是“再隔20年，我们来相会”的调门儿。目前拜登政府也是这样描绘的。

航天飞机不是《星球大战》的千年隼那样，地面起飞，瞬间进入太空，它们是需要用火箭送入太空的滑翔机。今天，得到大众青睐的是“太空飞机”，能从地面直接进入低地轨道。

大体上“靠自己”的第一架接近外太空的飞机，是美国空军的X-15超音速火箭动力飞机，1960年代服役。X-15先从B-52载机上坠落到13.7千米高度，再上升到80千米以上，飞行员具备宇航员资质。

X-15的成功，启发了21世纪乘坐太空飞机旅行的消费概念。2004年，“太空船1号”是第一架到达太空的私人太空飞机，飞跃了海拔100千米的太空边界“卡门线”。维珍银河、蓝色起源都已经开发类似的项目，让数名乘客在几分钟微重力的环境下，欣赏10万米高空漆黑太空背景下地球边缘的曲线，这是近地轨道的商业竞赛。

欧洲也有一个前瞻性极强、资金不足的太空飞机方案—云霄塔（Skylon），它是英国反作用发动机有限公司设想的单级入轨航天器，从1980年代开始研发。飞机使用一款叫SABRE的混合超燃冲压发动机，从大气中抽取氧气作为氧化剂，直到速度达到5马赫，然后切换到储存的氢、氧火箭燃料，以获得更快速度和更高推力。因为一直缺钱，到目前为止也只能进行概念测试。

一切壮举都需要巨大的努力，巨大的努力需要巨额的资金。良好的利润，既是目的，也是结果。对月球探索来说，也是一样。

没有人拥有月球。根据《外层空间条约》，月球不属于任何人。

就像南极的开发，随着登月成本逐渐低廉，月球上将成立一个个科学实验所。当月球上的资源被证明有利可图，所有协议都面临失效的风险，各国和各大公司将争夺最好的“地盘”，并在国际法庭上就《外层空间条约》为自己辩护。等到数万亿美元的利润可以实现，月球终将“商业化”大开发。

地球上的历史就是如此。