[비즈한국] 几天前,久违地出现了许多地球人共同仰望月球的时刻。这得益于月全食,月球躲进了遮住太阳的地球阴影中。那一小时里,月亮被染成暗红色,景象非常令人印象深刻。看着许多人久违地一起仰望夜空,回想起我们都是星尘的产物这一事实,感到十分欣慰。内心也非常感谢那轮满月,是它亲自上演了精彩的月食演出,吸引人们看向夜空。不久之后,地球上的所有人将再次共同关注月球。因为即将在时隔半个世纪后,再次执行人类登月的“阿耳忒弥斯”任务。
事实上,原本应该已经执行了。但遗憾的是没能如愿。不得不谈及此事,确实很惋惜。如果一切按计划进行,现在本应愉快地分享阿耳忒弥斯2号载人绕月飞行并平安返回后的后记。遗憾的是,阿耳忒弥斯2号在发射前夕发现了技术问题,最终再次延期。此外,NASA还宣布了针对阿耳忒弥斯任务的大规模调整。随着失望的消息接踵而至,一些科学家担心NASA力推的新一代运载火箭SLS可能沦为“累赘”。人类究竟能否顺利完成再次登月的挑战呢?
阿耳忒弥斯2号原定于去年2月准备发射。但由于发现了氦气罐泄漏问题,发射被迫中止。发射推迟到了3月,但这次也没能成功。在加注了所有燃料并进行最后阶段的“湿彩排”时,倒计时甚至只剩下最后29秒。然而,氦气罐再次出现了类似问题。最终,发射被无限期推迟。如果操之过急,或许能在4月内尝试发射,但既然这关乎宝贵的宇航员生命,谨慎一点也是可以理解的。
最近一次发射尝试中出现的问题并不简单。火箭甚至不得不离开发射台,被运回组装大楼(Rollback)。继1960~70年代的阿波罗任务后,NASA打着新一代火箭的名义,历经长时间开发了太空发射系统(SLS,Space Launch System)。然而,这个SLS却成了令人头疼的问题。

阿波罗和阿耳忒弥斯任务最大的区别在于登月的目的。阿波罗时期,月球是最终目的地,而且在月球停留的时间并不长。离开地球的三名宇航员中,只有两人留下了足迹,且仅停留了几个小时到一两天不等,随后便立即返回。
阿耳忒弥斯任务着眼于火星而非月球。其目标是在月球上建造宇航员可以生活数月的前哨基地。因此,与阿波罗时期相比,阿耳忒弥斯任务增加了一名宇航员,并搭载了更宽敞的“猎户座”飞船。
然而,与有效载荷不同,运载火箭SLS与阿波罗时代相比,并未展现出显著的进步。阿耳忒弥斯任务中引人注目且可感知的进步,大多来自猎户座飞船,而非运载火箭。猎户座飞船配备了精细到毫秒的紧急逃生系统,能容纳四名宇航员生活最多21天,并具备现代化改良的生命维持系统和防辐射装置。相比之下,很难找到SLS与阿波罗时期使用的“土星5号”火箭相比有何明显进步。
土星5号火箭向近地轨道最多可运送125吨,向月球轨道最多可运送50吨。而50年后的今天,SLS Block 1B火箭向月球最多只能运送38吨至46吨。因此,仅从运载火箭的最大负荷来看,SLS很难说压倒了当年的土星5号。
更大的问题在于成本过于昂贵。目前NASA计划的最初四次阿耳忒弥斯任务中,每次发射包括SLS发射和猎户座飞船的运营,成本高达42亿美元。这仅仅是单次发射的费用,过去十余年研发投入的成本更是这一数字的十倍。此外,SLS火箭不像SpaceX的猎鹰火箭那样可以回收利用,因此很难找到削减成本的方案。
投入了大量时间和金钱却看不到明显进步,反而更浪费钱,这暴露了NASA的结构性局限。这是因为他们没能走出既有技术遗产的阴影,不敢承担风险大胆创新。起初,NASA认为直接继承土星5号和航天飞机开发过程中积累的技术遗产,比开发全新技术更能节省时间和成本。
但这一假设完全落空了。仅仅照搬旧零件并不能解决问题,因为必须经历重新设计、认证和整合所有部件的复杂程序,以适应新任务。因此,SLS并没有成为结合了过去经验的稳妥火箭,反而因强行将陈旧与新兴技术混杂,导致复杂度进一步放大。
此外,2010年当时,NASA在SLS研发过程中强制要求最大程度沿用现有的合同、投资和人力,这种限制反而被批评阻碍了火箭创新。NASA的火箭开发不仅仅是对太空的挑战,更是支撑当地产业基础和技术人员家庭生计的手段。政客们很难为了创新而放弃选票,去无视现有的产业基础。最终,由于就业等多种政治和现实原因,SLS研发被用于维护NASA既有的产业基础,反而使其停留在老旧技术上,未能实现有意义的创新。
时代的差异也不容忽视。事实上,阿波罗任务时期也发生过许多令人遗憾和惊险的事故。阿波罗1号测试时发生的火灾夺走了三名宇航员的生命;在发射过程中遭遇雷击导致系统瘫痪,甚至还发生过氧气罐爆炸事故。最终,首次载人飞行一直等到阿波罗8号才尝试,而真正的月球着陆则是阿波罗11号实现的。
尽管如此,阿波罗任务看起来更具魄力和冲劲,是因为当时确实如此。那时存在“不能在与苏联的体制竞争中落后”的政治共识,国民对于向NASA航天开发投入巨额税收并没有太大不满。那也是一个将宇航员的牺牲美化为“为国捐躯”的时代。
但现在时代变了。仅以“体制竞争”为由,已无法证明将巨额预算投入航天开发的合理性。人们的关注点变得多元化,甚至不乏批评航天开发是浪费预算的声音。这是一个比过去更珍视生命的时代。不能草率地将人送上未经充分验证的火箭。这是一个在所有风险完全消除之前,必须进行更彻底、更谨慎验证的时代。
阿耳忒弥斯2号至今仍未离开发射台。特别是氦气罐方面频频出现泄漏,引发了顽固的技术问题。最近,不仅是第一级火箭,在上面级也发现了技术缺陷,正在进行处理。由于连续的发射推迟和技术缺陷问题,NASA宣布对阿耳忒弥斯任务进行大规模调整。

NASA判断SLS火箭的问题在于研发周期太长,且发射次数不够。按照目前的方式,平均只能做到三年发射一次。因此,NASA制定了新目标,即制造更多SLS火箭,力争至少每10个月发射一次,并进行技术验证。这看起来像是要照搬SpaceX通过连续发射来确保稳定性的方式。此外,NASA还宣布将SLS火箭标准化为目前的Block 1B,全部按照统一规格开发。原本的计划是每次发射尝试时都会稍作改进和升级,但为了更快、更频繁地发射,决定不再进行改动,每次发射完全一样的标准化火箭。然而,能否真的做到每10个月生产出一枚庞大的SLS火箭还是个未知数。
NASA原本有着从阿耳忒弥斯3号开始就尝试载人登月的大胆目标。但现在阿耳忒弥斯3号的登月计划已被取消,取而代之的是在近地轨道练习月球飞船的交会对接。阿耳忒弥斯任务正与SpaceX和蓝色起源等民营企业积极合作。虽然尚未确定下次登月会使用哪家公司的着陆器,但预计在阿耳忒弥斯3号任务中,将把飞船送至近地轨道,然后与“蓝月”或“月球星舰”进行交会对接预演。虽然这是验证新型火箭和飞船性能必不可少的流程,但既然已经制造了巨大的SLS火箭,却只进行到近地轨道的预演,是否有必要严肃思考这是否为最优解。
作者池雄培(音译)简介:热爱猫咪与宇宙。儿时在看过《银河铁道999》后,立志要让人们了解宇宙之美。目前担任世宗大学自由专业学部助教,同时从事讲座、撰稿等多种科学传播活动。著有《每天一片宇宙》、《星光璀璨的宇宙科学家们》、《无法前往但可以了解》、《看到宇宙就会浮现出的奇怪问题们》等书,并翻译了《给真正太空旅行者的搭车客指南》、《我为何杀死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphic》等作品。