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谈阿尔忒弥斯计划:再次登月,意义何在?
文/海北尬生
美国的阿尔忒弥斯一号飞船现在已经踏上回归的路程,如果不出意外的话,我们可以认为,美国已经走出了回归月球的第一步。民间对此事的评价中,有几个比较有代表性:“几十年前已经去过了,再这样做有什么意义?不是抽疯吧?”“这不是原地踏步吗?”
首先,从目的上来说,阿尔忒弥斯计划的确有点原地踏步的意思。这个计划和阿波罗计划都是以登上月球为最主要的目标,至少在最近的很长一段时间都会是这样。但是,目的并不是评价一个项目的唯一标准。账单上的数据就已经非常惊人:1973年的数据显示,阿波罗计划总共花费254亿美元。看似不多,但别忘了,这是1973年的数据,而钱是要经历通货膨胀的。中国人应该对此深有同感:在那个时代,30块钱就是一家人一个月的生活费,现在这个钱可能连一顿饭都吃不到。当时的254亿美元大致相当于现在的2600多亿美元,这是一笔巨款。作为对比,阿尔忒弥斯计划直到2012年的经费都只有900多亿美元。也就是说,新的登月计划只用相当于过去1/3左右的钱就可以办成同样的事。如果我们把他比作考试,就仿佛两个人都交出了一张100分的卷子,但钱一个人花了一个小时,后一个人只花了20分钟,那无疑还是第二个人水平高。
这样惊人的差距是如何造成的?原因在于,虽然阿波罗计划并不是美国进行的第一项载人航天计划,但是它之前的水星计划和双子星计划对于它都没有什么实质性的帮助。从飞船到火箭到发动机,再到各种各样的其他东西,阿波罗计划基本上都需要重新设计。阿尔忒弥斯计划则恰恰相反,它尽最大可能整合了现有的技术。对于飞船而言,轨道舱是新设计的,但是后面的服务舱主体是来自欧空局的ATV货运飞船,再搭配上原先航天飞机用的姿态调整发动机做作为主发动机。不过,这种特点体现的最淋漓尽致的还是太空发射系统(SLS)火箭本身。

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很多人一看到它的外貌,尤其是看到两侧的固体火箭助推器和橙色的火箭主体,就会想起航天飞机。事实上,它们二者的渊源绝对不仅仅是长得像这么简单。SLS直接以航天飞机的外挂燃料贮藏箱和助推器为主体,把航天飞机的主发动机挪到外挂燃料贮藏箱下方,并将发动机的数量由三台变成四台,使之成为一个全新的芯级火箭;同时,原有的固体火箭助推器也被直接沿用,只不过长度上加进去了新的一节(固体火箭通常都长得像竹子一样,一节一节的,节数越多,推力越大),并取消了原有的回收系统(实际上,反而让火箭更简单了)。在做完这些之后,他们又在上面装上第二级和第三级火箭,再装上猎户座飞船和逃逸塔,就看到了我们今天的SLS了。
说到这就要说一个很有意思的说法:很多专家在介绍火箭的设计的时候会说这样的一句话:“rockets aren’t LEGOs”,翻译过来就是“火箭不是乐高”,但也会有很多人把这句话反过来说。双方的说法都有一定道理。在我看来,火箭在微观上的确不是乐高。把一块乐高拼到另外一块乐高的上面,并不意味着下面那块乐高需要做出什么改变,但火箭就不一样了。在原有的火箭上安装新的上面级,或者把固体火箭多安装一节,都意味着需要重新设计火箭的力学结构,因为火箭发射时除了要承受地球引力造成的重力,还要承受加速度所造成的过载。类似的,控制系统,燃料系统等等都要进行改造,这一切都不像拼乐高那么简单;但从宏观上,火箭就是乐高。基于现有的火箭开发新的火箭,一定是比从头来要更经济、更可靠的。如果有现成的助推器或者上面级,秉承拿来主义直接拿过来用,不失为一个好的选择。
比如我之前说过的固体火箭助推器,最早是为泰坦火箭设计的,然后被用在航天飞机上,现在又用到sls上;苏联的p7火箭原本是弹道导弹,但在保留第一级火箭和助推器不变的情况下,通过增加新的上面级,变成了苏联发射东方号,上升号以及现在的联盟号的运载火箭。中国也不例外。比如现在发射神舟飞船的是长2f型火箭,这个编号意味着它是长征二号火箭的第六种变体,它已经是基于长征二号原型火箭设计出来的第六个版本了。所以,在世界各国的航天界,像美国人这种基于现有火箭开发新火箭的做法都是家常便饭,倒是像阿波罗那样,从头开始设计新火箭显得很罕见。
因此,绝对不能把阿尔忒弥斯任务看成重复。这个任务的定位和之前的阿波罗任务并不相同,它不是目标导向,而是利益导向,试图在支出和收益之中达到一个平衡,取得最优的结果。而这就要说起我们的下一个问题了。

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早在阿波罗登月的时期,有一名非洲的修女就曾经写信给NASA的局长,提出了一个很尖锐,也是时至今天也会被人不断提起的问题:“地球上已存在大量还未解决的问题,为什么人们还要投入大量人物力向宇宙不断探索?”这位修女的观点很有代表性,在任何国家的任何阶层,都有相当一部分人是这样的观点。事实上,中国第一次开展载人航天计划,已经是上世纪六七十年代的事,这个名为曙光号的载人航天计划正是出于这样的考虑而下马的。当时的领导人认为应该先“搞好地上的事”。结果就是不单是曙光号,很多航天项目都下了马。
NASA局长的回信写的很平淡,也无非就是谈了一些关于情怀的东西。但事实上,如果这件事发生的时间再晚几年乃至十几年,这位局长反驳的理由将会更加充分:不单单从情怀上,我们应该坚持航天,即使在经济上,我们也不能把地上的事和天上的事对立起来,认为一方的存在必然对另一方有不好的影响。在这位局长写回信的时候,美国人还没有尝到发展航天给他们的经济带来的好处,他的回信显然带有一种局限,一种来自一个投入地上的力量研究天上的事,而天上的事却没有回报地上的时代的局限。至于具体是指哪些回报呢?请允许我直接引用在我上一篇关于航天的文章中,一位名叫边地良家子的读者发来的评论:
在尼克松时代的人看来,登月这个耗资巨大的项目没能带来什么实际收益,它的价值充其量只不过是人类在宇宙空间中留下的最大的浪漫;然而在被叫停之后,其价值却在此后的民用化和公开化的过程中逐渐显现出来:
因为本文中提到的阿波罗1号飞船起火导致三名宇航员遇难,NASA委托一家化工企业,研发出了一款阻燃纤维材料和轻量化呼吸系统,保障人在火焰中也能正常呼吸。后来这一材料和呼吸系统被广泛应用在消防服上,拯救了无数消防队员和普通人的生命。这家公司后来转型成为农业科技公司,在中国颇有名气,它的名字是:孟山都。
在准备登月的10年间,IBM获得了大量的集成电路订单,分包给一家名叫仙童的公司。因为生产的产品稳定可靠,两家都获得了来自NASA的大量投资。登月结束后,IBM继续在这一系列技术上取得突破,在下一个十年产出了世界上第一台个人电脑IBM 5150。而仙童公司的几位员工出走创业,创建了几家公司。其中一家叫:英特尔。
在开发登月科技时,为了减少繁琐的计算机操作步骤,一位NASA的工程师想到了用“点控”代替敲击键盘的方法。最后他做出了一个木盒子套着金属滚轮,两边的方块可以自由点击的操作装置。这个长得像老鼠一样的小东西有了自己的名字———鼠标。
……
上一个十年,NASA统计的结果显示,阿波罗计划累计带来了近2000项重大技术发明。它们悄无声息地改变了整个世界!
(顺便说一句,我原本以为空间的读者都是文学爱好者,但事实上,从我之前写的几篇关于航天的文章的回馈来看,这里也有不少航天爱好者,有一些,比如说这位评论者,具有很丰富的专业知识。这些读者的存在,坚定了我继续写这类题材的文章的信心。只要有一位像这样的读者存在,我就会继续写下去。)
其实这样的例子还可以举出很多很多,比如,针对宇航员在太空的饮食问题而开发出了食品的再水化技术,我们今天吃的方便面里的蔬菜包就采用了这种技术;耐克的一个招牌就是它拥有气垫底,而这个鞋底就是最早为登月靴设计的。有人做过统计:在航天上每投入一元,就可以在别的领域收到总共26元左右的收入。这样夸张的利润是其他行业都没法比的。所以如果你有足够多的钱,同时还具备把科技成果转化成产品并获利的能力,真的不妨去试一试搞一搞航天。
说到这儿,想必很多人已经坐不住了:不是已经有好几位大富豪,比如马斯克、贝索斯,都在做这个领域的工作了吗?的确如此,而这也是阿尔忒弥斯任务相比阿波罗在目标上的最大的不同之处:阿波罗任务自然也有一些美国大公司的参与,但他们仍然在NASA的指导下完成设计和制造。NASA就像辅导孩子的老师一样领着他们,完成了整个计划;阿尔忒弥斯计划中,民间力量的参与更广泛,更有深度,比如马斯克的spacex,直接就包下了整个着陆部分的一切事。也就是说,NASA只需要把宇航员送到月球轨道就可以了,把宇航员送到月面上完全由马斯克的公司负责。这种程度的承包对于阿波罗时代的人而言是难以想象的,而这恰恰是阿尔忒弥斯计划的新任务:刺激并扶植美国的民用航天业。
在整个任务中,NASA更像是一个招投标的管理者和最终使用者,将更多的实行监督的功能,而非直接参与设计的职责。不怪有人说:SLS火箭可能是NASA自己设计的最后一个火箭。还真没准会是这样,因为spacex、蓝色起源等,都提出了自己的火箭,仅SLS所承担的职责,就有马斯克的星舰和蓝色起源的新格伦随时准备接替国家队的位置。
其实不单是登月,航天的其他领域也有不少私营公司跃跃欲试。众所周知,国际空间站将于2030年左右退役,而美国人无论如何都不会允许自己在太空中没有一个落脚之地。好几家私营公司都提出了自己的空间站计划,很多都具有相当的可行性。太空发射领域更是如此,有两只手数不过来的公司都提出了相当诱人的报价。这样看起来,NASA亲力亲为搞火箭的研发、发射,真的显得有点多余。或许还真的会有那么一天,NASA会变成一个类似FAA(联邦航空局)那样纯粹的监管机构,而非实际的操作者。
对比一下就可以发现,我们现在的这个时代很像文艺复兴的前夜:都经历了恐怖的疫情,都将有地理上的和人文上的大发现。那么今天的文章,就让我用音乐剧《巴黎圣母院》中描述这个时代的歌词来结束吧:
大船已经离开远行在海上
寻找前往印度的航道
马丁路德将重写新约
我们的世界正开始分裂
这些会摧毁那些
作者简介
海北尬生:因其尝求学于北海之北,每不顾环境而放尬言,故起此名也。喜航天,爱读书,本学理工,爱好文学。
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~the end~
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