重返月球, “船”與“箭”準備好了嗎？

文/遲惑

▲不少美國企業(yè)積極投身商業(yè)月球著陸器的研發(fā)，但多數(shù)都是貨運飛船

既然要登月，火箭和飛船是必不可少的。

從目前的情況來看，美國似乎不缺少飛船，正在研制的載人飛船就有“獵戶座”“載人龍”和“星際線”這三種。然而“載人龍”和“星際線”并不是為星際航行準備的，也就是說它們只能飛到距離地球表面三四百公里的高度，在這里地球的電離層能夠為航天器提供相當重要的防輻射保護。超越這個高度，就必須為載人飛船研制更加厚重的防護層，防止宇宙射線對航天員的健康造成破壞。從目前來看，只有獵戶座飛船可以滿足這樣的條件。

相對于登月飛船研制的進度來說，發(fā)射飛船的運載火箭相對來說還比較靠譜。

奔月要靠“獵戶座”

馬斯克雖然把“載人龍”說成火星去得、月球去得，但說到和做到的距離還是挺遠的?！拜d人龍”返回地球之后，在測試中爆炸，故障的原因至今沒有公布?？磥硭嚯x能夠載人還有相當?shù)木嚯x，至于登月那就離得更遠了。相比之下出身于傳統(tǒng)航天企業(yè)之手的“獵戶座”表現(xiàn)還算穩(wěn)健，就是進度實在太慢了。在它真正執(zhí)行月球任務之前，無論如何也要進行哪怕是一次環(huán)繞月球的載人飛行。從理論上來講，應該是兩次：一次發(fā)現(xiàn)問題，一次驗證解決問題的措施，第三次才能夠正式飛往月球。

而真正落到月球表面的并不是“獵戶座”。洛克希德·馬丁公司又在“獵戶座”基礎上提出了一種登月飛船，它實際上比“獵戶座”的結構要簡單一些，因為月球上沒有大氣層，所以就去掉了整個熱防護系統(tǒng)和降落傘。

▲獵戶座飛船用SLS火箭發(fā)射，必須研制逃逸塔

▲“載人龍”的逃逸試驗，注意它的逃逸發(fā)動機裝在側面，和“獵戶座”完全不同

這個設計看上去還是靠譜的，但現(xiàn)在的問題依然是時間不夠用。按照美國宇航局的設想，獵戶座飛船的第一次載人飛行安排在2022年。即使按照阿波羅工程期間那種大干快上的速度，從第一次載人飛行到真正的登月飛行也要經過五六年的時間。而且在“獵戶座”基礎上改造月球著陸飛船，很大程度是要進行重新設計的，等于是一個新型號。一個完全沒有飛行過的新型號，要直接拿去登月，就算特朗普有這個膽量，洛克希德·馬丁公司都不會有這個膽量。

從理論上講，美國應該不缺登月飛船的研制能力，除了洛克希德·馬丁公司以外，杰夫·貝索斯也推出了自己的登月飛船。但是搞過航天工程的人們都知道，從杰夫·貝索斯的模型到真正能夠飛到月球上的那個東西，還有很遠的距離。按照現(xiàn)在的投入強度貝索斯到2030年能不能把登月艙造出來都是很成問題的。所以最現(xiàn)實的選擇還是洛克希德·馬丁公司，至少它在獵戶座飛船上已經做了十幾年的工作。然而對洛克希德·馬丁公司來說事情也不輕松，這種登月飛船無論如何也要進行哪怕一次不載人的月球表面的著陸和起飛實驗。這次實驗哪怕不經過地月軌道空間站也可以，但是無論如何也要在2022年之前完成。因為要留出時間來進行設計和工藝的完善與修改。航天發(fā)展的歷史已經證明不可能存在哪一種飛船設計出來就達到完美狀態(tài)的可能性，連汽車都不可能。

如果在2022年進行1～2次飛行改進之后，2023年再飛行1～2次，那么2024年登月的可能性還是存在的。要知道阿波羅飛船在真正登月之前進行了10次實驗飛行，即使在今天大型工程管理的經驗比從前更加豐富，模式更加成熟，少于5次的可能性也是不存在的。不做反復的設計迭代，貿然讓不成熟的飛船載著航天員飛往月球，很可能會像以色列的“創(chuàng)世紀號”那樣莫名其妙地墜毀。

現(xiàn)在的問題是這艘登月飛船一次都沒有飛過，連樣機都沒有造出來。難道不能用獵戶座飛船直接登月嗎？理論上或許是可以的，不就是一個防熱系統(tǒng)的成分問題嗎？既然在月球上沒有大氣層，那么帶著防熱層降下去似乎也不影響什么。然而我們知道這個防熱層的質量是不小的，至少達到了一噸以上的水平。這部分多余出來的質量在向月球降落的時候要消耗燃料，從月球重新起飛的時候還要消耗燃料。而且為了把這么重的飛船降下去升起來，還要配備更大推力的發(fā)動機。燃料值多少錢是小問題，真正的大問題是火箭有沒有這樣大的運載能力。

▲“載人龍”的輻射防護系統(tǒng)不適合進入深空

月球著陸器再想轍

然而美國宇航局的膽子卻大得很。就在5月17日，特朗普宣布為美國宇航局提供額外16億美元之后，美國宇航局立刻從其中抽出10億美元，發(fā)布了一項征集令，要求11家公司一起為他提供月球著陸器的設計方案。

這11家企業(yè)包括阿洛杰特火箭動力公司、藍色起源公司、波音公司、動力公司、洛克希德·馬丁公司、馬思騰航天系統(tǒng)公司、諾斯羅普-格魯曼創(chuàng)新系統(tǒng)公司、麥克薩爾公司、軌道超越公司、內華達山脈公司和太空探索技術公司。

這里需要強調，麥克薩爾公司就是曾經的勞拉空間系統(tǒng)公司，而諾斯洛普-格魯曼創(chuàng)新系統(tǒng)公司就是曾經的軌道科學ATK公司。

我們從上面這張長長的名單里看到了什么嗎？美國宇航局把全美所有具備航天器制造能力的公司通通動員起來了。

現(xiàn)在我們來看看這些公司具體負責哪些項目：

阿洛杰特火箭動力公司，負責一項轉移飛行器的研制工作。

藍色起源公司，負責一項下降級、一項轉移飛行器研究，和一個轉移飛行器樣機制造。

波音公司，負責一項下降級研究，兩個下降級樣機研制，一項轉移飛行器研究，一個轉移飛行器樣機研制，一項燃料補加單元研究，一個燃料補加單元樣機研制。

動力公司，一項下降級研究和五個下降級樣機研制。

洛·馬公司，一項下降級研究和四個下降級樣機研制，一項轉移飛行器研究和一項燃料補加單元研究。

馬思騰航天系統(tǒng)公司，一個下降級樣機研制。

諾斯羅普-格魯曼創(chuàng)新系統(tǒng)公司，一項下降級研究，四個下降級樣機研制，一項燃料補加單元研究和一個燃料補加單元樣機研制。

軌道超越公司，兩個燃料補加單元樣機研制。

內華達山脈公司，一項下降級研究和一個下降級樣機研制，一項轉移飛行器研究，一個轉移飛行器樣機研制，一項燃料補加單元研究。

▲星際線飛船用宇宙神5火箭發(fā)射的想象圖，同樣沒有逃逸塔

▲貝索斯高調推出的藍月著陸器是一種貨運飛船，不能用來載人

太空探索技術公司，一項下降級研究。

麥克薩爾公司，一項燃料補加單元研究和一個燃料補加單元樣機研制。

美國宇航局要求這11家公司在6個月之內必須拿出樣機來，而且研制費用的20%要由這些公司自己承擔。所要求研制的部分，包括下降飛行器、轉移飛行器和燃料補充單元。但是我們需要強調，這只是著陸飛船的一部分而已，真正降落到月面上的那個部分，還需要另開一個項目來招標?？瓷先ッ绹詈骄忠阋粋€舉國體制的大會戰(zhàn)，來解決登月飛船的問題。

然而這樣的方案看起來讓人有一種病急亂投醫(yī)的感覺。上述11家公司當中，除了洛克希德·馬丁公司和波音公司，沒有任何一家具備研制外星著陸器的經驗。其中甚至還有一些新成立的創(chuàng)新企業(yè)。不得不說，這些企業(yè)能夠讓一個東西飛起來就不容易了，著陸月球對他們來講似乎有點遙遠。

相信美國宇航局并不是不明白這其中的道理，但在美國做事情也是要講政治的。美國宇航局拿出這樣的熱情和積極性來，很明顯是為了給特朗普一個交代。你不是要在2024年重返月球嗎？那么我就把美國能動用的力量全都調動起來，讓每一家哪怕是有一絲希望的企業(yè)都參與進來。如果這樣還不能保證2024年的時間節(jié)點，那么美國宇航局至少可以說，臣妾真的做不到啊。

不過這點小心思似乎被國會識破了。5月23日，美國眾議院撥款委員會拒絕為美國宇航局提供這些額外的資金，委員會主席、民主黨議員尼塔·羅維稱其為“不合情理的提案”。她雖然沒有充分解釋什么叫“不合情理”，但作為民主黨人，干掉特朗普的提案簡直就是政治正確，而且這16億美元的提案確實不合情理。獵戶座飛船和SLS火箭一年就要燒掉50多億美元的經費，區(qū)區(qū)16億美元就想實現(xiàn)2024年登月？

火箭還算靠點譜

就美國重返月球計劃來說，火箭似乎是整個計劃當中情況最好的，因為美國現(xiàn)在有兩種重型火箭可以用來進行不載人的飛行實驗，一種是正在研制的超級重型載人火箭太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）。同時，馬斯克宣稱獵鷹重型火箭也可以用于載人飛行。

然而現(xiàn)在的問題是，美國宇航局自己的SLS進度緩慢，至今還沒有進行哪怕是一次試飛，連第一級的地面點火實驗都還沒有進行。

▲星際線飛船同樣不考慮逃逸塔，而是用自身底部發(fā)動機實現(xiàn)發(fā)射逃逸

按照美國宇航局原來的計劃，要把第一級的4臺發(fā)動機先分別試車，然后再組合成第一級到另外一個地點去試車。這兩個實驗地點位于不同的州。美國宇航局現(xiàn)在想把第一步試驗取消，直接用完整的第一級進行試車。但是第一個州的參議員卻不干了，他站出來要求美國宇航局說清楚，為什么一定要取消發(fā)動機單獨實驗。

難道這位議員對航天科學有充分的了解嗎？才不是這回事。美國宇航局要進行的發(fā)動機實驗，需要投入好幾億美元的資金，這會為當?shù)貛硐喈斂捎^的采購機會和工作機會。這好幾億美元說沒就沒了，他怎么能不站出來說句話呢？

實際上美國宇航局在這個問題上的處境也是很尷尬的，如果局長布里登斯汀現(xiàn)在承認可以取消發(fā)動機單獨實驗，那么之前的計劃就是不合理的，憑什么向國會要這么多錢呢？這對下一個年度的預算申請是極為不利的。如果按原計劃執(zhí)行，那么半年的時間就耽誤過去了。所以現(xiàn)在就看美國宇航局能不能找到一個折中的方案，既把進度提前又不得罪這位議員。

獵鷹重型火箭的情況倒是比SLS要強得多。它已經進行了兩次成功的發(fā)射，而且價格很便宜。除了還沒有證明自己具備載人能力以外，“獵鷹重型”的進度已經遠遠領先于SLS。正是因為這樣，美國宇航局內外都有人在討論，把獵戶座飛船的早期發(fā)射任務承包給太空探索技術公司算了。如果美國宇航局做出了這樣的決定，確實可以大大加快重返月球的進度，但不免被國會罵得狗血噴頭。

不過“獵鷹重型”也并不是立刻就能發(fā)射飛船。要想真正成為載人火箭，除了在各方面可靠性上要做進一步提升之外，還必須研制逃逸系統(tǒng)。到目前為止馬斯克還沒有討論過這個問題。在“獵鷹9號”+“載人龍”的組合中，他更傾向于利用“載人龍”自己的反推火箭來實現(xiàn)發(fā)射逃逸。但獵戶座飛船不是“載人龍”，火箭上的發(fā)射逃逸系統(tǒng)還是不能繞過去的。

馬斯克有一個巨大的優(yōu)勢，那就是他的火箭工廠擁有強大產能。美國宇航局負責人此前參觀太空探索技術公司時，盛贊“地板上堆滿了發(fā)動機”的場面。因此，如果“獵鷹重型”加入2024重返月球計劃，產能不是問題。

那么，現(xiàn)在的問題是特朗普可以拿得出多少錢來。如果他能夠拿出足夠的經費來確保飛船相關實驗發(fā)射每半年進行一次，在2024年之前登月的目標或許是可以實現(xiàn)的。