美国登月计划,为何屡屡推迟?

这是9月24日在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心拍摄的新一代登月火箭“太空发射系统”。(新华社/法新/图)

2022年10月4日,美国国家航空航天局(NASA)发布消息表示,在登月计划筹备工作框架内,拟在该国亚利桑那州进行为期两周的实验,为未来“阿尔忒弥斯”的任务做准备。

“阿尔忒弥斯”是美国政府2019年宣布的新登月计划,但至今尚未成功实施。

2022年9月26日深夜,由于飓风“伊恩”导致佛罗里达州的潜在“灾难性”,美国宇航局将登月火箭“太空发射系统”从位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的发射台撤下,运回总装大楼。

这是“太空发射系统”第三次错失发射机会。此前已经因发动机故障和燃料泄漏的技术原因,分别于8月29日和9月3日推迟发射。

“发射计划屡次推迟,直接原因是技术问题,往深层次看是资金支持问题。而最根本的原因,则是美国对于重返月球的需求不是特别迫切。”

军事专家张学峰向南方周末记者分析,由于载人登月耗费巨大,短期内难有回报,美国国会为其拨款时,也要斟酌再三。

按照NASA计划,人类或将在2025年实现“阿尔忒弥斯3号”重返月球任务,但受访专家们提醒,实际时间可能会推迟。

美国登月计划能否成功,成了一大悬念。

一波三折

2022年8-9月,搭载“猎户座”飞船的“太空发射系统”,一直竖立在肯尼迪航天中心39B发射台。

美联社9月13日报道称,早在8月17日,SLS火箭、猎户座飞船和十个微小卫星载荷组合体,被运到了发射架。在液氢液氧推进剂加注过程中,低温推进剂需要进入4台RS-25发动机中循环流动,以在发射前冷却发动机。但第3台发动机出现了难以短时解决的问题,不得不推迟。

在更早的3月18日,SLS火箭就抵达发射架,进行总装后的测试和全箭推进剂加注的“湿彩排”。整个4月份,火箭和发射架先后出现大型排风扇、地面排气阀、液氢泄漏等一系列问题,被迫于4月26日重新推回总装车间。直到6月份,才完成了“湿彩排”。

SLS并非是颠覆性的新型火箭技术,而是持续四十年的成熟项目航天飞机的“火箭版”,以此前取消的“战神”系列火箭为研发基础,前后持续十余年开发。

“阿尔忒弥斯使用了很多成熟的技术。”张学峰认为,SLS火箭使用了航天飞机的助推器技术,芯级发动机RS-25采用航天飞机的发动机。“这些技术经受了航天飞机一百多次发射任务,应该说是比较成熟的设计,甚至是古老的设计。”

实际上,该计划最初是想实现在2024年前将美国宇航员再次送上月球。由于预算不足等原因,美国航天局2021年11月宣布,宇航员重返月球可能比原计划推迟一年,最早于2025年登月。

“太空发射系统”是美国航天局新一代大推力运载火箭。“阿尔忒弥斯”计划主要由6个主要部分组成,以火箭为主,“猎户座”载人飞船、地面探索系统、载人登月系统为辅,最终完成“门户”月面太空站以及阿尔忒弥斯基地。

按照美国新登月计划,在宇航员重返月球之前,首先由“太空发射系统”搭载“猎户座”飞船开展代号为“阿尔忒弥斯1号”的无人绕月飞行测试。这一任务成功后,将开展“阿尔忒弥斯2号”载人绕月飞行测试。

美国的再次登月计划声势浩大,经历了一波三折后,还未实现。

上世纪六七十年代,美苏两个超级大国展开激烈的太空竞赛,以倾国之力争相开展登月计划。1969年7月20日,阿姆斯特朗等三位美国宇航员登上月球,人类真正地了解了月球,与其有了“第一次亲密接触”,从此不再“望月兴叹”。

仅仅4个月后,一架被称为阿波罗12号的飞船也开始跃跃欲试,并于1969年11月14日正式升空,第二次探秘月球。这是一场登月的“接力赛”。不过,“阿波罗”计划仅花了八年时间。相比之下,“阿耳忒弥斯”计划已经拖延了十多年。

张学峰认为,对于人类而言,在外星建设基地,是解决“后天”的问题,而不是解决“今”天的问题,人类可以进行准备和尝试,“但不一定很急”。

在“阿尔忒弥斯”计划中,NASA将从42名具有多样性的候选人中挑选登月宇航员,并计划将他们在月球上的停留时间延长至至少一周,其最终目标是在月球上建立长期存在,作为将人类送向火星的跳板。

NASA公开承诺,一旦“猎户座”太空舱返回地球,他们将宣布第一批执飞“阿尔忒弥斯”计划的人员名单。美国航空航天局曾公开表示,第一位女性和第一位有色人种宇航员将有望登上月球。

“实际上,如果从纯技术上出发,通过科技的研发,在月球上建设小规模的基地,没有克服不了的困难。”张学峰认为,时至今日,航天科技有了巨大进步,并且仍有很大的提升潜力,建设月球基地不是梦想。

惹争议的高昂费用

登月计划数次推迟发射,花费远超预算,一直以来受到多方争议。

美国宇航局监察长办公室在2021年11月发布的一份报告中估算,“阿尔忒弥斯”计划的前四次任务,每次发射成本达到41亿美元,到2025年,该计划将耗资930亿美元。

犹他州立大学高级研究员埃利·杜拉多在2020年刊发的一篇文章中认为,美国宇航局的“太空发射系统是一个无法挽回的错误”。“这个项目充满了政治分肥,开发成本奇高,而喜欢该项目的只有军火承包商”。

上海国防教育学院教授苏世伟向南方周末记者表示,该计划的预算成本一路飙升,发射成本也越来越高。“运作起来的周期长,利益短期内不明显,各方面协调起来有难度。”

乔治·华盛顿大学太空政策研究所创始人约翰·洛格斯登(JohnLogsdon)同样指出,“阿尔忒弥斯”探月计划的首航飞行具有风险,如果试飞出现问题,螺旋式上升的项目成本和屡次推迟的任务时间,将使人类重返月球变得更加艰难。

“阿尔忒弥斯”计划成本为何如此高昂?推迟的根本原因又是什么?

2021年10月11日,美国宇航局官网报道称,宇航局局长比尔·尼尔森(BillNelson)表示,“阿尔忒弥斯2号”任务包括将宇航员送入比人类以往任何一次旅行更远的太空,大约40,000英里,载人飞船的开发成本为93亿美元。

“展望未来,NASA计划在未来至少进行10次登月,需要从2023年的预算开始为未来的着陆器竞争大幅增加资金。”尼尔森说。

苏世伟表示,如今美国的航天配套技术和产业相对衰弱,且没有从彻底上解决火箭发射的技术问题。“检查设备的成本也很高,在想节约成本的情况下,往往会忽略掉潜在的问题,导致发射不顺利。”

NASA网站上列出了总计3800多家的承包商在全美的分布情况,主要承包商包括波音、Jacobs、洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁曼。“阿尔忒弥斯”计划930亿美元中的大部分都流向这些公司。

“如果美国倾其国力,有能力承载登月计划带来的经济风险。”苏世伟认为,但是美国在政治上分化撕裂严重,要想在这方面形成合力比较困难。美国的经济运作资本,也大多掌握在军工集团手里,所以实施计划困难重重,质量也并非能得到保证。

苏世伟还提出,美国还想在重返月球的竞赛里领先,但从目前来看,高昂的登月计划成本,将成为阻挡美国实现目标的主要因素之一。“这也是美国即将面临的弊端”。

能否登月,仍然是谜

美国政府内对于是否重返月球,什么时候重返月球等问题,有不同甚至争议的声音。“背后至少部分原因是利益的驱使。”张学峰认为。

2022年10月4日,美国国家航空航天局发布消息表示,拟在该国亚利桑那州,进行登月计划实验,为未来的任务做准备。

按照美国宇航局的规划,“阿尔忒弥斯”计划并非简单完成载人登月,而是意图让人类能永久性地在月球和月球周围定居。完整的计划包括六大组成部分:SLS火箭、“猎户座”载人飞船、探索地面系统、“门户”月球轨道空间站、载人登月系统和“阿尔忒弥斯大本营”月球基地。

此外,美国航天局还制定了《阿尔忒弥斯协定》,这是一套探索月球的原则,已有多个国家加入。包括澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋和英国等,并希望能确认开采月球矿产资源的所有权。

2022年5月,日本政府宣布,将首名日本航天员登陆月球作为与美国合作的重要组成部分,推动“阿尔忒弥斯”计划。

“实际上,这是世界科技和经济发展到一定程度的必然结果。”苏世伟认为,“登月潮”的前提是需要世界太平。“且因为疫情原因,很多国家的经济状况也受到了影响。”

不过,俄罗斯也始终没有放弃载人登月的梦想。

2021年俄罗斯宣布暂停“叶尼塞”重型火箭的技术设计工作后,俄罗斯的载人登月项目改由多枚“安加拉-A5”大型火箭联合执行。它们计划通过多次发射,分别将载人飞船、月球着陆系统及空间拖船送入近地轨道,进行在轨对接后再实施登月。

印度同样对载人登月充满兴趣。印度空间研究组织宣布将在2023年发射“月船3号”探测器,同时加速培训本国航天员,以实现独立将航天员送入太空的能力。印度空间研究组织负责人明确表示,“正在关注载人登月任务”。

苏世伟认为,如今美国国内矛盾重重,还有很多需要着重解决的问题。“不可能把主要的精力放在登月上。”他表示,美国如果能把登月计划的成本降下来,并把技术研发的核心成本降下来,不管是技术储备还是经济实力,登月计划应该还是可以实现的。

但从目前来看,NASA在2025年能否如期实施该计划,仍然是谜。

南方周末记者 王瑭琳

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