阿晖

NASA发布的“阿尔忒弥斯1号”任务的猎户座飞船飞行想象图。

美国人准备再度登月。8月29日,美国国家航空航天局(NASA)树立在佛罗里达州肯尼迪航天中心39-B发射台的巨型火箭,准备执行这个宏大计划的首次发射——“阿尔忒弥斯1”任务之时,距离1972年人类最后一次登月已过去了50年。

然而,已经“箭在弦上”的发射计划却出了岔子——在离点火还有40分钟的时候被叫停。原因是火箭的一个引擎排气出现问题,导致引擎无法达到适宜发射的温度范围,NASA的工程师来不及在两小时的发射窗口内修复该故障。此前工作人员还报告了燃料泄漏问题,这导致燃料加注过程两度暂停。

被推迟到9月3日的发射计划,在发射前大约3小时,NASA称在向火箭输送燃料时出现泄漏问题,所发生的液氢泄漏问题较之前一次更严重,技术团队进行了多次尝试都未能解决该问题,发射再次被推迟。

NASA管理团队表示,由于液氢泄漏问题尚未解决,在未完全准备好之前,登月火箭不会进行发射。“阿尔忒弥斯1”任务的下一次尝试,最早也要等到10月中旬了。

受预算不足、技术故障、法律纠纷以及新冠疫情等因素影响,“阿耳忒弥斯”已经被迫多次推迟。如今一周之内,因为故障,登月火箭两次取消发射。8月27日登月火箭发射台周围的避雷装置还在雷雨中遭到5次雷击。美国人的运气可谓是背到了极点,这个重返月球的计划,实在是命途多舛。

原计划2021年上半年发射的“阿尔忒弥斯1号”任务,是美国重返月球计划的关键一步,但是这“关键一步”却始终难以迈开。在推迟一年多后,依然被难以解决的燃料泄漏、排放管线故障困住了。

2017年底,时任美国总统特朗普签署“1号太空政策指令”(SPD-1),宣布美国航天员将重返月球并最终前往火星。2019年3月,副总统彭斯宣布2024年重返月球,并将该计划命名为“阿尔忒弥斯”计划。阿尔忒弥斯,取自希腊神话中月亮女神的名字,与当年“阿波罗”计划选择太阳神名字遥相呼应。

在2019年7月20日,也就是阿姆斯特朗迈出了“人类登月的第一步”50周年的这天,NASA公布了阿尔忒弥斯计划。完整的“阿尔忒弥斯”计划完全围绕“载人”进行设计,包括六大组成部分:被称为“太空发射系统(SLS)”的重型火箭、 “猎户座”载人飞船、探索地面系统、“深空门户”月球轨道空间站、可多次往返于月球表面重复使用的载人登陆器和“阿尔忒弥斯大本营”月球基地。

从指标上看,为了完成载人和重型载荷任务,NASA建造的SLS重型火箭,堪称“世界最强大的火箭”,超越了“阿波罗”时代的传奇——土星五号。SLS重达2721吨,其中2358吨是燃料。搭载“猎户座”飞船后,组合体高度接近100米,比纽约的自由女神像还要高。火箭配备的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),比土星五号高出15%。据介绍,作为“阿尔忒弥斯”计划的核心装备,SLS可以向月球轨道发送超过27吨的有效载荷,未来经过升级后将提升到46吨以上。

在NASA最初的计划中,是在2024年前将美国宇航员再次送上月球。但由于预算不足等原因,NASA去年11月宣布,美国宇航员重返月球可能比原计划推迟一年,最早于2025年登月。在宇航员登陆前,美国航天局将进行 “阿尔忒弥斯1号”的无人绕月飞行测试和“阿尔忒弥斯2号”的载人绕月飞行测试。

真正的载人登月的“阿尔忒弥斯3号”任务计划在2025年完成。“猎户座”飞船将搭载4名航天员,其中两人搭乘SpaceX公司研制的载人着陆系统降落在月球表面,另两人留在飞船上沿月球轨道飞行。按照计划,登月航天员将在月球表面停留6.5天,相当于“阿波罗”计划中航天员最长逗留时间的两倍。如果成功,这将是自1972年“阿波罗17号”航天员从月球返回以来“人类首次超越近地轨道”。

“阿尔忒弥斯1号”任务至关重要,主要目标是检验这套登月发射系统和飞船的可靠性。“猎户座”飞船此行将载重54.4公斤,包括3个模拟宇航员的人体模型。这些模型装有传感器,可收集包括辐射水平在内的多种数据,为今后载人飞行提供参考。

如果一切顺利,SLS火箭于8月29日首次发射升空后,将把“猎户座”飞船送到约3700公里的轨道高度,然后“猎户座”飞船将与火箭上面级箭体分离,使用一个更小的、欧洲制造的推进系统,进入飞越月球的轨道,环绕月球一周后再返回地球。在这次任务中,它与地球的最远距离将达到45万公里,“将比任何为人类建造的航天器飞得都远”。整个任务总共预计持续42天,飞船将于10月10日返回地球,落入加利福尼亚州附近的太平洋。

但是没有如果,“阿尔忒弥斯”计划卡在了进度条的第一步。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。

1969年7月20日,阿姆斯特朗在月球表面留下了人类的第一个脚印。1968—1972年间,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。半个世纪前就已经可以完成的登月任务,为何如今的美国做起来却如此艰难?一句话,今非昔比。

当年的美国“阿波罗”计划成功,是在与苏联进行太空竞赛的背景下,充分吸收二战后获得的红利,行举国之力的成果。但今天这样的环境不复存在,而且当年为了登月耗费了250亿美元,放到今天就是2500亿,登月太烧钱了。

美国新的探月计划,最早可以追溯到2004年小布什时代的“星座计划”,项目总费用预计将达到2300亿美元。按照当时的计划,美国将从2005财年开始正式为研制新型航天器立项,并在2020年以前实现重返月球的目的。只不过,这个计划在完成了“战神一号”火箭(原定的载人太空载具)原型机的发射之后,就进入了奥巴马时代。以削减预算着称的奥巴马,很快就将“星座计划”排除在了2011财年的预算之外,原因可能就是这个项目还需要花费至少1500亿美元。

随同“星座计划”一同消失的,除了之前的巨额投入,还有NASA对整个太空计划项目进行整合统筹的能力。从此之后,SpaceX、轨道科学和蓝色起源这些新生代商业航天公司,成为美国航天工程和太空探索的主力。

作为战略制高点和战略新疆域的太空,是被美国视为关乎国家安全和发展的重要领域,所以其优势绝对不能轻易丧失。于是,在特朗普入住白宫后,开始了一系列重振太空的计划,要“让美国重新变得伟大”,于是“阿尔忒弥斯”计划出笼了。

这依然是个代价高昂的计划,“阿尔忒弥斯” 原计划估计的总费用为 930 亿美元,但是超支已无法避免。根据目前的统计,“阿尔忒弥斯1号”的发射,就将花费41亿美元,此后的每次发射花费都将在8亿—10亿美元。而采购用于执行“阿尔忒弥斯3—5号”任务的3艘密封舱花费了27亿美元,采购用于执行“阿尔忒弥斯6—8号”任务的3艘密封舱花费也达到了19亿美元。“门户”前哨站研制和采购的总费用,预计在200亿美元左右。如此高昂的花费,让NASA监察长保罗·马丁都对该计划产生了怀疑,认为这是一个“不可持续”的项目。

其实美国也不是没有钱。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。有人粗略估算,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。

美国重返月球步履艰难,还有一个重要的原因——航天飞机的“试错”,几乎“浪费”了30多年的时间。在2011年前,航天飞机是NASA太空任务的主要发射装置,大量后续项目均受到影响。事实证明,航天飞机是一种成本高昂的工具。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。连NASA自己现在也承认,航天飞机项目是个错误。

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。随着2011年最后的3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国际空间站。

此外,由于“阿尔忒弥斯”采用了政府与社会资本合作的“PPP”模式,不少项目被外包给私人企业。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,与其签订了29 亿美元的月球着陆器合同,这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。这使得“阿尔忒弥斯”计划也被连绵不断的法律诉讼掣肘。诉讼期间,NASA不得不暂停了与Space X的合作。

NASA发布的SLS重型运载火箭。

在存在各种不确定因素的情况下,恢复载人航天才没几年的美国人打破节奏,如此急匆匆地启动重返月球计划,一个很大的刺激来自于中国载人航天尤其是探月计划上取得的巨大成功。

在美国SLS火箭即将发射之际,多家外媒也关注“中国将于2030年具备载人登月能力”。“太空”网站援引中国航天科技集团的消息称,中国正在研制新一代载人运载火箭和重型运载火箭,这些火箭未来将承担载人登月、火星探测、木星探测和小行星探测等任务。其中新一代载人运载火箭将在2030年左右具备将中国人送上月球的能力;重型运载火箭研制成功后,将把中国运载地月转移轨道发射能力提升至50吨,支撑月球开发活动;目前规划的一系列重复使用航天运输系统研制工作,将大幅提升中国进入太空的能力、降低进入太空的成本,助力未来航天运输领域大发展。

中国月球科研站更是受到外界的高度关注。探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁此前透露,探月工程四期经过多年论证,已于2021年底正式立项,进入实施阶段。他提到:“探月工程四期的主要目标是对月球南极开展科学探测,建立起月球科研站的基本型。后续将分3次任务实施,分别是嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号,计划在2030年之前完成。目前研制工作进展顺利。”

2021年,中国进行的航天发射活动达到了55次,而美国航天发射任务仅有45次。所以,美国发布的《太空工业基础研讨会报告》认为,中国最早将在2032年,最迟在2045年超越美国成为头号太空强国。

美国《新闻周刊》说,NASA今天不仅面临来自中国的竞争,还面临来自曾经几十年的太空合作伙伴俄罗斯的竞争,俄罗斯今年7月宣布将离开国际空间站。中俄去年宣布建设国际月球科研站的计划,并邀请其他国家参与。

这是高傲的美国人所不能接受的。为了重新夺回太空优势,同时也隐含着将中国拖入太空的军备竞赛的目的,美国对于“阿尔忒弥斯”计划已经是不计任何成本的支持。拜登政府上台后,对于这项烧钱计划也没有中止,决定将其进行到底。

在美国国内对NASA的政治和资金支持受到质疑的背景下,NASA依然高调宣扬新登月计划的目标,包括在月球上建立长久的研究基地、赢得与中国的探月竞赛,以及“向太空输送美国的价值观”。在“阿尔忒弥斯1号”发射前,NASA局长比尔·纳尔逊对媒体大谈“太空竞赛”,并扯上中国,声称不希望中国先到达月球,“独占月球资源”。这不是纳尔逊第一次提到中国,他曾无数次渲染中国“威胁”和太空竞赛,以此来获得国会更多的拨款。

中国航天技术专家黄志澄表示,美方官员的说辞纯属恶意抹黑。实际上,中国历来主张和平利用外空,积极倡导在外空领域推动构建人类命运共同体。中国一直秉持着务实的态度开展航天探索计划,在航天的投入上也一直本着“花小钱,办大事”的原则,并不是像美国一样出于竞争的心态,不计成本地开展太空活动。

如今已经不是美苏争霸太空的年代,带着这种心态要“重返月球”,美国人无疑是被自己的焦躁羁绊了脚步。