让SLS降价50%，能做到吗？

文/迟惑

众所周知，美国宇航局的阿尔忒弥斯计划打算在2025年运送美国航天员登上月球，在本世纪30年代执行载人火星任务。这项工作的关键之一就是SLS火箭的开发。种种原因造成SLS火箭的研制进度一拖再拖，成本不断攀升，成为美国宇航局最“烧钱”的项目之一。

降价目标过于乐观

SLS这种两级重型火箭是从星座计划的战神火箭继承而来。在奥巴马政府时期，美国宇航局一度打算放弃这个型号，通过采购商业火箭来发射猎户座载人飞船，实现载人登月。但国会强行要求美国宇航局必须搞一种自己的火箭来运载猎户座飞船，也就是SLS。这番折腾导致猎户座飞船的发射延迟了4年，到2022 年12月才完成首飞。根据测算，从2012年到2025年，阿尔忒弥斯计划耗资将达到930亿美元，其中SLS火箭占总成本的26%，也就是238亿美元。美国宇航局还打算为之开发运力更强的型号SLS Block 1B火箭。

在签订EPOC合同之前，美国宇航局打算签署一份为期3年的预先合同，评估深空运输公司是否准备好承担新合同任务。根据美国宇航局总监察长的审计预测估计，在EPOC合同下生产的单枚SLS火箭价值25亿美元。美国宇航局希望通过减少劳动力投入、提高制造和承包效率以及扩大SLS火箭的用户群，把这个数字减少50%。鉴于阿尔忒弥斯计划的巨大成本，如果美国宇航局的降价目标不能实现，将严重阻碍美国宇航局载人深空探索工作的可持续性。

为了实施评估，美国宇航局总监察长实施了一次调研活动，访问了美国宇航局自身、波音公司和国防合同管理局 （DCMA） 的官员，并调查了SLS 火箭计划和采购官员；参观了火箭装配厂，并审查了与 SLS 火箭计划采购、招标、成本、合同修改、承包商和生产质量控制相关的合同文件和其他文件。

▲ 现有RS-25发动机用完后，需要重启生产线

▲ 推力试验中的RS-25发动机

监察长发现，美国宇航局设立一个3年期预生产合同是合理的，可以把有关生产管理从美国宇航局有效转移给波音。这样，波音公司有时间来改善芯级和上面级的质量控制工作。但即使采用这种方式，一枚SLS Block 1B火箭的单发生产成本也至少是25亿美元，这还不包括系统工程和集成成本。即使波音公司削减了人力投入，阿罗杰特-洛克达因公司重新启动RS-25发动机生产线，在EPOC合同下生产前，10枚火箭的单价也不会少于20亿美元。有一位研究者在推特上嘲笑说，洛克达因公司利用纸质图纸、卡尺和手动机床制造RS-25发动机，单价高达4000万美元；采用现代化CAD、3D打印和其他先进技术后，成功地把单价提高到了1.5亿美元。虽然这两套技术体系相隔多年，需要考虑通胀因素，但1枚SLS火箭就要使用4台RS-25发动机。想要降价，实在是太难了。

为了赶进度，阿罗杰特-洛克达因公司在现阶段是用航天飞机时代剩下的RS-25主发动机进行翻新，提供给波音公司生产SLS的芯级。阿尔忒弥斯任务的第一次到第四次都使用了翻新发动机。但是从阿尔忒弥斯-5任务开始，就要生产新的RS-25发动机了。理论上说，翻新肯定比全新制造要省钱。在这样的安排下，美国宇航局还指望把费用降低50%，似乎有点太乐观了。

▲ SLS火箭和重型猎鹰火箭的对比，重型猎鹰火箭显然要小得多

至于美国宇航局打算把SLS火箭推销给其他用户的努力，也没有成功。美国国防部，特别是空军和太空部队，拒绝使用SLS火箭。因为现有的较低成本火箭就可以满足他们的需求，例如重型猎鹰火箭和宇宙神5火箭，以及联合发射联盟公司正在研制的火神-半人马座火箭。甚至连美国宇航局自己的项目都不肯用SLS火箭。国会最初指示美国宇航局用SLS火箭发射前往木星轨道探测的欧罗巴快船任务，但美国宇航局最后选了猎鹰重型火箭。

▲ 在短期内，SLS火箭仍然是唯一能够将猎户座飞船发射到月球轨道的运载火箭

所以，美国宇航局总监察长提出了另外一种思路。虽然在短期内，SLS火箭仍然是唯一能够将猎户座飞船发射到月球轨道的运载火箭，然而在未来 3 ～5 年内，可能会出现其他同类型号。这些火箭会引入多种新技术，更轻、更便宜、可重复使用。太空探索技术公司、联合发射联盟公司和蓝色起源公司的竞争进一步降低了成本。尤其是太空探索技术公司和蓝色起源公司正在开发可重复使用的重型运载火箭，可以取代SLS火箭。美国宇航局目前还没有接受这种建议，恐怕国会也不肯接受。

总审计署的意见

美国最重要的审计和评价机构，也就是著名的总审计署GAO，也对SLS火箭外包问题给出了一份简短的报告。其中明确批评说，美国宇航局没有制定计划来测算SLS火箭的真正生产成本。报告说，美国宇航局确实为SLS火箭实施了年度生产和运营成本估算，但没有跟踪阿尔忒弥斯任务或经常性生产项目的成本。

2014年8月，当SLS火箭计划原始基线设定的时候，美国宇航局调整了政策要求，并且仅要求计划符合成本和进度要求，实现SLS火箭的初始能力。但是这个基线不包括支持阿尔忒弥斯-2任务及以后所需的未来硬件生产成本，其中包括多个芯级、助推器和发动机。2021年8月，美国宇航局进一步修订了政策，不再实施任何长期、持续生产计划的制定，以及包括生产成本在内的生命周期成本估算。美国宇航局现在实施的是一份5年计划，但是这份计划是从2022年4月开始实施的，所采用的数据基础依然是2021年的。

▲ 准备用于阿尔忒弥斯-2任务的SLS火箭液氧罐

但是，这样的数据和测算无法体现长期成本。截至2023年5月，美国宇航局也没有提出新的2024年生产和运营成本估算。GAO认为，如果不能定期更新，这样的成本估算就没有意义。同样，这份成本预算也没有把成熟型号的生产成本与新型号的开发费用区分开来。

▲ 准备用于执行阿尔忒弥斯-3任务的探索上面级

GAO还分析了美国宇航局的合同，认为按照现在的合同，波音公司持续生产SLS火箭芯级的成本不是越来越低，而是会越来越高。如果阿尔忒弥斯任务因为某些缘故有所推迟，会导致火箭成本进一步增加。如果美国宇航局没有办法根据基线“捕获”和监控这些生产成本，就很难衡量成本增长。所以，GAO建议美国宇航局建立一个成本和进度基线，动态更新。

至于美国宇航局提出的几种成本降低方案，GAO还是给予肯定的。比如稳定的发射计划、逐步提高生产效率、鼓励企业创新、采取批量化采购来降低成本等等。不过GAO也表示，这些措施有所进展，但是要说它们可以发挥作用，暂时还不能下结论。

总体来说，无论是美国宇航局的总监察长，还是GAO，都认为美国宇航局想用外包的方式来降低SLS火箭成本并不靠谱，但是这两个机构也不打算颠覆美国宇航局的计划。原因也很简单，其他生产和发射管理模式同样不省钱。如果另寻承包商，美国宇航局就得重新花钱把他们的科研生产能力培养起来。哪怕是太空探索技术公司的星舰超级火箭，目前也没有成功飞行的案例，而且它前期并没有考虑用来发射猎户座飞船，要想转换用途，恐怕还要花一大笔钱。所以，还不如让波音和诺斯罗普·格鲁曼继续承担。