美國(guó)登月計(jì)劃接連推遲，重返月球?yàn)楹芜@么難？

“游隼”號(hào)任務(wù)失敗意味著美國(guó)的重返月球計(jì)劃階段性受阻，整體計(jì)劃進(jìn)程被迫推遲。與阿波羅計(jì)劃不同，本次登月計(jì)劃將主要依靠商業(yè)力量實(shí)現(xiàn)登月，美國(guó)官方機(jī)構(gòu)則承擔(dān)發(fā)包方的角色。而此次受挫，凸顯出將重返計(jì)劃全部押注在商業(yè)公司上的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

撰文 | 李賢煥

美國(guó)登月計(jì)劃沒(méi)能收獲2024年的開(kāi)門紅。當(dāng)?shù)貢r(shí)間1月8日，承載著美國(guó)重返月球愿景的著陸器“游隼”號(hào)（Peregrine）在發(fā)射進(jìn)入太空后不久，出現(xiàn)推進(jìn)劑泄漏，已經(jīng)確定無(wú)法抵達(dá)月球。這個(gè)耗資1.08億美元、搭載著數(shù)個(gè)科學(xué)探測(cè)儀器、人類骨灰的航天器將迎來(lái)最終結(jié)果：墜入地球大氣層。

這也是首次有美國(guó)私營(yíng)企業(yè)嘗試登陸月球——“游隼”號(hào)的研制方為Astrobotic公司。在重啟登月計(jì)劃之后，美國(guó)官方出資將各階段的任務(wù)拆解交由各路商業(yè)航天公司承接，依靠商業(yè)力量實(shí)現(xiàn)登月。

作為美國(guó)50年來(lái)首次嘗試在月球上軟著陸——1972年12月阿波羅計(jì)劃17號(hào)任務(wù)中的三名宇航員離開(kāi)月球——“游隼”號(hào)任務(wù)失敗意味著美國(guó)的重返月球計(jì)劃階段性受阻，環(huán)環(huán)相扣的登月計(jì)劃也因此推遲進(jìn)程。

火箭發(fā)射瞬間。來(lái)源：ULA

此次受挫也凸顯出，將重返計(jì)劃全部押注在商業(yè)公司上的潛在風(fēng)險(xiǎn)。本文我們將從“游隼”號(hào)任務(wù)講起，深入解析美國(guó)時(shí)隔半個(gè)多世紀(jì)后的登月計(jì)劃與當(dāng)年阿波羅計(jì)劃的異同，以及商業(yè)力量捆綁了國(guó)家任務(wù)時(shí)，新模式帶來(lái)的新優(yōu)勢(shì)和不確定性。

私營(yíng)公司撐起的登月計(jì)劃

商業(yè)力量支撐的登月敘事開(kāi)始于6年前。

2017年12月，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)特朗普在白宮簽署太空政策指令，宣布美國(guó)宇航員將重返月球，并最終前往火星。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）將新的登月計(jì)劃命名為阿爾忒彌斯（Artemis），源自希臘神話中的月亮女神與狩獵的象征。這一名稱與美國(guó)上一代月球探測(cè)項(xiàng)目阿波羅計(jì)劃（Project Apollo）遙相呼應(yīng)——在希臘神話中，阿爾忒彌斯正是阿波羅的孿生姐姐。

不同于阿波羅計(jì)劃，這次登月的目的遠(yuǎn)不只是在月球表面踩個(gè)腳印、插根旗子。阿爾忒彌斯計(jì)劃的終點(diǎn)不是月球，而是以月球?yàn)槠瘘c(diǎn)，前往更遠(yuǎn)的星球；更重要的是，在實(shí)現(xiàn)路徑上，NASA不再是包辦全程的機(jī)構(gòu)，而是作為政府發(fā)包方提出各種需求，在一眾商業(yè)公司、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里選擇承包商。因此對(duì)商業(yè)航天公司來(lái)說(shuō)，NASA只是眾多客戶中的一個(gè)，甚至任務(wù)過(guò)程中還可順手運(yùn)輸其他商業(yè)貨物。

阿爾忒彌斯計(jì)劃第一階段。來(lái)源：NASA

作為龐大工程的一小部分，在登月這個(gè)細(xì)分階段，NASA通過(guò)商業(yè)月球荷載服務(wù)（CLPS，Commercial Lunar Payload Services）最初選定了9家公司，共同競(jìng)爭(zhēng)數(shù)十億美元的合同。NASA 付錢給私營(yíng)公司，讓他們把科學(xué)儀器送到月球表面并進(jìn)行探測(cè)。如果計(jì)劃成功，NASA將把未來(lái)的載人登月任務(wù)外包給私營(yíng)公司ーー就像是一個(gè)更加復(fù)雜的星際外送服務(wù)。

這次發(fā)射是CLPS計(jì)劃中的開(kāi)門任務(wù)，按照計(jì)劃后續(xù)的登月任務(wù)還有至少9個(gè)，把來(lái)自5家公司的不同設(shè)備送上月球表面。事實(shí)上，從火箭到飛船，再到登月器，NASA已經(jīng)和13家美國(guó)航天企業(yè)建立了合作，背后的上游供應(yīng)商數(shù)量超過(guò)了3000個(gè)。

而近期的美國(guó)月球發(fā)射任務(wù)都是各家公司的練兵場(chǎng)和可靠性考試。

雖然“游隼”號(hào)未能完成任務(wù)，但在發(fā)射階段，執(zhí)行任務(wù)的是聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）設(shè)計(jì)的新型火箭“Vulcan”的首次試飛，這枚由洛克希德·馬丁和波音合資企業(yè)開(kāi)發(fā)的火箭也正要通過(guò)此次發(fā)射來(lái)獲得國(guó)防部的認(rèn)證。

“游隼”號(hào)月球著陸器。

參與任務(wù)的還有另一家明星航天企業(yè)、貝索斯創(chuàng)立的藍(lán)色起源。Vulcan火箭搭載著兩臺(tái)由藍(lán)色起源開(kāi)發(fā)的BE-4火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，該型發(fā)動(dòng)機(jī)歷經(jīng)多年開(kāi)發(fā)，這回是首次執(zhí)行正式飛行任務(wù)。藍(lán)色起源還計(jì)劃今年首次試飛搭載多臺(tái)BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)的“New Glenn”火箭。

發(fā)射臺(tái)上的Vulcan。來(lái)源：ULA

后續(xù)的任務(wù)也很密集。另一家名為Intuitive Machines的公司已經(jīng)計(jì)劃好在2月中旬首次發(fā)射自家月球著陸器，屆時(shí)，任務(wù)發(fā)射階段將使用SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭。有趣的是，Intuitive Machines計(jì)劃在2月22日或之前著陸月球（比“游隼”號(hào)原計(jì)劃的著陸日還早一天），如果能夠?qū)崿F(xiàn)，它將成為第一個(gè)在月球著陸的商業(yè)公司。

下一階段的月球任務(wù)——載人繞月飛行——也在同步準(zhǔn)備當(dāng)中。四名分別來(lái)自美國(guó)和加拿大的宇航員早已做好了準(zhǔn)備，只是他們將要搭乘的“獵戶座”太空船（由洛克希德·馬丁公司和空中客車共同研發(fā)）尚未通過(guò)完整測(cè)試，目前飛行計(jì)劃從2024年推遲到了2025年。

與此同時(shí)，SpaceX仍在測(cè)試其Starship火箭和宇宙飛船，這個(gè)有史以來(lái)第一艘可完全復(fù)用的重型運(yùn)載火箭，至今還沒(méi)能完成入軌發(fā)射，而NASA已經(jīng)計(jì)劃拿它來(lái)執(zhí)行前兩次正式的人類登月任務(wù)。

阿爾忒彌斯計(jì)劃的一再延期，以及此次任務(wù)失敗，都凸顯了這個(gè)曾經(jīng)登上月球的國(guó)家所面臨的新困難。

時(shí)隔半個(gè)世紀(jì)，美國(guó)的登月計(jì)劃有什么不同？

“游隼”號(hào)任務(wù)的失敗，必然會(huì)影響環(huán)環(huán)相扣的登月計(jì)劃，由此延伸出來(lái)一個(gè)直觀的問(wèn)題：為什么美國(guó)在半個(gè)多世紀(jì)前就一舉登上了月球，但后來(lái)再也沒(méi)回去？甚至新一輪的計(jì)劃還會(huì)面對(duì)如此多困難和不確定性。

按理來(lái)說(shuō)，把阿波羅計(jì)劃的“土星5號(hào)”火箭和阿波羅太空艙的圖紙拿來(lái)重新造一遍，并沒(méi)有太大的技術(shù)問(wèn)題。但美國(guó)并不想重復(fù)阿波羅計(jì)劃。曾經(jīng)的阿波羅計(jì)劃把人類送上了月球表面，同時(shí)推動(dòng)了大規(guī)模的技術(shù)創(chuàng)新，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、材料科學(xué)等；而在阿耳忒彌斯計(jì)劃里，月球只是一個(gè)中轉(zhuǎn)站，全面復(fù)制阿波羅計(jì)劃根本行不通。

“土星五號(hào)”發(fā)射升空。來(lái)源：維基百科

首先是兩者目標(biāo)不同。

阿波羅計(jì)劃的登月區(qū)域主要位于月球表面的赤道附近，后來(lái)這片區(qū)域也被稱為“阿波羅登月區(qū)”。具體來(lái)說(shuō)，阿波羅計(jì)劃中的六次登月任務(wù)都位于月球的赤道附近或接近赤道的地區(qū)。這樣的選擇是確保在各種光照條件下，太陽(yáng)能電池能夠提供足夠的能源供應(yīng)。

阿爾忒彌斯計(jì)劃的主要目標(biāo)之一是在月球上建立可持續(xù)的人類基地，甚至以此為中轉(zhuǎn)站前往更遠(yuǎn)的深空，因此新的登月任務(wù)把目標(biāo)放在了月球南極，南極地區(qū)被認(rèn)為是月球上最有可能存在水冰的區(qū)域，不管是對(duì)于人類居住還是未來(lái)深空探索，月球水資源對(duì)提供飲用水和燃料（分解為氫氣和氧氣）都至關(guān)重要。也正因此，NASA計(jì)劃最早在今年下半年向月球發(fā)送冰鉆探測(cè)車，后續(xù)的人類宇航員登月任務(wù)之一也是尋找水資源。

阿波羅11號(hào)任務(wù)。來(lái)源：NASA

更重要的因素是經(jīng)濟(jì)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

阿波羅計(jì)劃誕生于美蘇軍備競(jìng)賽時(shí)期，最早提出于1960年，開(kāi)始時(shí)并未獲批。直到次年4月，蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐“東方1號(hào)”飛船成功進(jìn)入太空，成為世界上第一位太空人。受此刺激，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪于一個(gè)月后正式宣布了阿波羅計(jì)劃。

阿波羅計(jì)劃登月任務(wù)充滿巨大風(fēng)險(xiǎn)，更像是在登月競(jìng)賽中孤注一擲的“賭局”。在1968年到1972年期間，NASA共進(jìn)行了9次載人月球任務(wù)，其中6次成功著陸，12名宇航員成功登上月球表面。

成功之下是一系列致命的風(fēng)險(xiǎn)和事故。比如著名的“阿波羅1號(hào)”事故發(fā)生在地面測(cè)試階段，突發(fā)大火導(dǎo)致3名宇航員喪生；“阿波羅11號(hào)”任務(wù)中，盡管阿姆斯特朗成功踏上月球，但在返回地球時(shí)遭遇點(diǎn)火開(kāi)關(guān)故障；此外，阿波羅12號(hào)、13號(hào)、15號(hào)等任務(wù)也都經(jīng)歷了重大事故。

除了安全代價(jià) ，阿波羅計(jì)劃的巨額成本開(kāi)支也是其他項(xiàng)目難以企及的。該計(jì)劃總花費(fèi)達(dá)255億美元，相當(dāng)于當(dāng)年美國(guó)GDP的0.57%，占據(jù)當(dāng)時(shí)美國(guó)整體科技研究發(fā)展經(jīng)費(fèi)的20%，這筆花費(fèi)折算到近年已經(jīng)超過(guò)了1500億美元。

對(duì)于如今的NASA而言，已不再擁有像阿波羅計(jì)劃那樣的無(wú)限資金和全力支持；也無(wú)法容忍高風(fēng)險(xiǎn)，他們必須明晰地評(píng)估每個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)，比如NASA會(huì)計(jì)算每一個(gè)組件的確切故障率，并評(píng)估每個(gè)部件、子部件和系統(tǒng)故障所涉及的風(fēng)險(xiǎn)。

在這一背景之下誕生的阿爾忒彌斯計(jì)劃，則被視為一個(gè)可持續(xù)的項(xiàng)目：能夠以更為經(jīng)濟(jì)的成本、更先進(jìn)的技術(shù)以及更加安全的方式抵達(dá)月球。

據(jù)美國(guó)審計(jì)部門預(yù)計(jì)，NASA將在2025年之前投入930億美元用于開(kāi)發(fā)登月任務(wù)所需的各項(xiàng)開(kāi)發(fā)。不過(guò)，如果一系列任務(wù)無(wú)法按時(shí)完成，后續(xù)花費(fèi)還將進(jìn)一步上升。

盡管阿爾忒彌斯計(jì)劃目前在成本和研發(fā)周期上并沒(méi)有數(shù)量級(jí)上的優(yōu)勢(shì)，但引入商業(yè)競(jìng)合模式將會(huì)帶來(lái)巨大的改進(jìn)機(jī)遇。與幾乎不可能降低成本的阿波羅計(jì)劃相比，阿爾忒彌斯計(jì)劃在技術(shù)創(chuàng)新和重復(fù)使用方面表現(xiàn)更為可靠，項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，成本也將相應(yīng)下降。SpaceX、藍(lán)色起源等“鯰魚(yú)”的參與，或許能夠讓NASA在大幅節(jié)約成本的同時(shí)，真正實(shí)現(xiàn)這場(chǎng)冒險(xiǎn)的最終目標(biāo)：先去月球，再到火星。

在月球上建立人類居住地示意圖。來(lái)源：NASA

商業(yè)登月風(fēng)險(xiǎn)漸露

NASA依賴商業(yè)力量推進(jìn)航天項(xiàng)目，看中的是私營(yíng)公司充分的靈活性和資金利用效率帶來(lái)的顛覆性效果——就像SpaceX大幅降低了火箭和衛(wèi)星制造的成本。而在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)之前，技術(shù)的迭代和成本的降低也是建立在失敗和試錯(cuò)的基礎(chǔ)之上——就像SpaceX早期也是在接連的失敗中提升了航天器的可靠性。

況且登月從來(lái)就是一件任務(wù)失敗率頗高的事業(yè)。事實(shí)上，在“游隼”之前，由私營(yíng)公司執(zhí)行的登月任務(wù)都以失敗告終。2019年4月，由私營(yíng)公司SpaceIL和以色列航空航天工業(yè)公司聯(lián)合打造的登月器“創(chuàng)世紀(jì)”號(hào)（Beresheet）在嘗試著落月球過(guò)程中失聯(lián)后墜毀；2023年4月，日本商業(yè)航天公司ispace的登月器同樣在嘗試軟著陸時(shí)失聯(lián)，最終墜毀。

私營(yíng)公司更注重對(duì)成本的控制，在這樣的前提下，失敗的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)變得更大，未來(lái)還會(huì)有更多任務(wù)將以失敗告終。歐洲航天局月球探測(cè)小組負(fù)責(zé)人尼科?德特曼（Nico Dettmann）在評(píng)論“游隼”任務(wù)時(shí)表示，這些企業(yè)都是相對(duì)較新的，失敗可以理解，企業(yè)會(huì)從失敗中吸取教訓(xùn)，最終實(shí)現(xiàn)成本降低。但不可否認(rèn)的是，最初的幾個(gè)任務(wù)可能會(huì)崩潰。

可見(jiàn)，效率、成本和可靠性，在美國(guó)登月計(jì)劃中成為了不可能同時(shí)達(dá)到的三個(gè)要素。試圖借助商業(yè)力量的NASA，也正在接受計(jì)劃不斷推遲的弊端。

NASA局長(zhǎng)比爾·納爾遜在近期的一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)上表示，“阿耳忒彌斯2號(hào)”任務(wù)推遲到2025年9月，其原本計(jì)劃在2024年年底安排4名宇航員完成繞月飛行；而將宇航員送上月球表面的“阿耳忒彌斯3號(hào)”任務(wù)也會(huì)延期1年，從最早2025年推遲到2026年9月。

登月器效果圖。來(lái)源：NASA

這凸顯了NASA依賴私營(yíng)公司這一戰(zhàn)略的風(fēng)險(xiǎn)：登月時(shí)間表正在失控。當(dāng)任務(wù)被分配給不同的公司，進(jìn)度就更加難以被NASA掌控，況且工程任務(wù)本身具有一定失敗概率，因此過(guò)程中每一次任務(wù)失敗或是進(jìn)度落后都會(huì)影響整個(gè)計(jì)劃的進(jìn)行。且當(dāng)有數(shù)十家公司參與其中時(shí)，意外就難免會(huì)出現(xiàn)。

比如，按照計(jì)劃，“游隼”并不是第一個(gè)前往月球的航天器。此前一家名為Masten Space Systems的商業(yè)航天公司拿下了NASA的合同，為后者開(kāi)發(fā)一個(gè)月球著陸器，并計(jì)劃于2023年11月發(fā)射。

但NASA的資助也沒(méi)能讓這家公司順利活到計(jì)劃的時(shí)間點(diǎn)，公司于2022年下半年申請(qǐng)破產(chǎn)，后來(lái)主要資產(chǎn)被Astrobotic公司收購(gòu)。這也直接導(dǎo)致原本的發(fā)射任務(wù)取消。而在此次“游隼”發(fā)射任務(wù)中，原本還有另外五個(gè)荷載要和它一同前往月球，但在發(fā)射前的著陸器調(diào)整中，將荷載放到了后續(xù)的登月任務(wù)中。

而對(duì)美國(guó)登月計(jì)劃來(lái)說(shuō)，超長(zhǎng)的時(shí)間周期本身也是風(fēng)險(xiǎn)之一。

每年，美國(guó)國(guó)會(huì)都會(huì)通過(guò)年度撥款法案，確定NASA的具體預(yù)算數(shù)額，所以NASA局長(zhǎng)最重要的任務(wù)之一就是說(shuō)服總統(tǒng)和國(guó)會(huì)更加重視航天任務(wù)，批出更多的錢。因此，國(guó)會(huì)及在任總統(tǒng)對(duì)于NASA的支持程度至關(guān)重要。

在阿耳忒彌斯計(jì)劃之前，時(shí)任總統(tǒng)奧巴馬傾向于將重點(diǎn)放在火星上，即不去月球，直接將人類宇航員送上火星。而繼任的特朗普政府支持了現(xiàn)有的方案，并成功建立阿爾忒彌斯計(jì)劃。

特朗普時(shí)期的NASA局長(zhǎng)（由特朗普提名）Jim Bridenstine就曾表示，NASA加速登月計(jì)劃的進(jìn)度，就是為了防止政客們哪天又突然改變了主意，導(dǎo)致計(jì)劃流產(chǎn)。甚至他們還將登月時(shí)間從最初設(shè)定的2028年大幅提前到了2024年。這個(gè)時(shí)間點(diǎn)也相當(dāng)微妙：若特朗普在2020年大選獲勝，登月計(jì)劃就能在他任期內(nèi)最后一年踩線完成。

但計(jì)劃沒(méi)能成行。一方面阿耳忒彌斯計(jì)劃進(jìn)度接連推遲，另一方面特朗普也未能連任，拜登在2020年入主白宮，Jim Bridenstine隨即離職。好在拜登政府仍延續(xù)了對(duì)阿耳忒彌斯計(jì)劃的支持，近年來(lái)NASA的預(yù)算仍在持續(xù)增長(zhǎng)，但在如此機(jī)制下，長(zhǎng)期的不確定性將難以抹除。

焦慮也由此加劇。與計(jì)劃推進(jìn)中的不確定性相比，外部的競(jìng)爭(zhēng)壓力是確定的、從未減少過(guò)的。全球范圍內(nèi)，新一輪的登月競(jìng)賽已經(jīng)開(kāi)啟，除了日本、以色列和印度為代表的非傳統(tǒng)航天強(qiáng)國(guó)已經(jīng)向月球發(fā)起嘗試，俄羅斯也發(fā)力在登月領(lǐng)域展現(xiàn)自己的實(shí)力，更重要的是中國(guó)的登月計(jì)劃仍在以穩(wěn)健的姿態(tài)持續(xù)推進(jìn)。

作為唯一一個(gè)曾經(jīng)把人類送上月球的國(guó)家，重啟登月的美國(guó)會(huì)如何甩掉歷史的包袱，展現(xiàn)商業(yè)航天時(shí)代的登月實(shí)力？航天界仍在期待新的驚喜。

參考鏈接

[1] https://www.nature.com/articles/d41586-023-04064-5

[2] https://www.theguardian.com/science/2024/jan/12/why-landing-on-the-moon-is-proving-more-difficult-today-than-50-years-ago

[3] https://www.washingtonpost.com/technology/2024/01/07/moon-landing-2024-nasa-astrobotic-intuitive-machines/

[4] https://www.reuters.com/science/moon-race-with-china-us-setbacks-test-role-private-firms-2024-01-12/

[5] https://www.wsj.com/science/space-astronomy/nasa-moon-landings-2024-9103f9ad?mod=WTRN_pos1&cx_testId=3&cx_testVariant=cx_160&cx_artPos=0

本文受科普中國(guó)·星空計(jì)劃項(xiàng)目扶持

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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