[비즈한국] 幾天前,久違地出現了許多地球人共同仰望月球的時刻。這得益於月全食,月球躲進了遮住太陽的地球陰影中。那一小時裡,月亮被染成暗紅色,景象非常令人印象深刻。看著許多人久違地一起仰望夜空,回想起我們都是星塵的產物這一事實,感到十分欣慰。內心也非常感謝那輪滿月,是它親自上演了精彩的月食演出,吸引人們看向夜空。不久之後,地球上的所有人將再次共同關注月球。因為即將在時隔半個世紀後,再次執行人類登月的“阿耳忒彌斯”任務。
事實上,原本應該已經執行了。但遺憾的是沒能如願。不得不談及此事,確實很惋惜。如果一切按計劃進行,現在本應愉快地分享阿耳忒彌斯2號載人繞月飛行並平安返回後的後記。遺憾的是,阿耳忒彌斯2號在發射前夕發現了技術問題,最終再次延期。此外,NASA還宣佈了針對阿耳忒彌斯任務的大規模調整。隨著失望的訊息接踵而至,一些科學家擔心NASA力推的新一代運載火箭SLS可能淪為“累贅”。人類究竟能否順利完成再次登月的挑戰呢?
阿耳忒彌斯2號原定於去年2月準備發射。但由於發現了氦氣罐洩漏問題,發射被迫中止。發射推遲到了3月,但這次也沒能成功。在加註了所有燃料並進行最後階段的“溼彩排”時,倒計時甚至只剩下最後29秒。然而,氦氣罐再次出現了類似問題。最終,發射被無限期推遲。如果操之過急,或許能在4月內嘗試發射,但既然這關乎寶貴的宇航員生命,謹慎一點也是可以理解的。
最近一次發射嘗試中出現的問題並不簡單。火箭甚至不得不離開發射臺,被運回組裝大樓(Rollback)。繼1960~70年代的阿波羅任務後,NASA打著新一代火箭的名義,歷經長時間開發了太空發射系統(SLS,Space Launch System)。然而,這個SLS卻成了令人頭疼的問題。

阿波羅和阿耳忒彌斯任務最大的區別在於登月的目的。阿波羅時期,月球是最終目的地,而且在月球停留的時間並不長。離開地球的三名宇航員中,只有兩人留下了足跡,且僅停留了幾個小時到一兩天不等,隨後便立即返回。
阿耳忒彌斯任務著眼於火星而非月球。其目標是在月球上建造宇航員可以生活數月的前哨基地。因此,與阿波羅時期相比,阿耳忒彌斯任務增加了一名宇航員,並搭載了更寬敞的“獵戶座”飛船。
然而,與有效載荷不同,運載火箭SLS與阿波羅時代相比,並未展現出顯著的進步。阿耳忒彌斯任務中引人注目且可感知的進步,大多來自獵戶座飛船,而非運載火箭。獵戶座飛船配備了精細到毫秒的緊急逃生系統,能容納四名宇航員生活最多21天,並具備現代化改良的生命維持系統和防輻射裝置。相比之下,很難找到SLS與阿波羅時期使用的“土星5號”火箭相比有何明顯進步。
土星5號火箭向近地軌道最多可運送125噸,向月球軌道最多可運送50噸。而50年後的今天,SLS Block 1B火箭向月球最多隻能運送38噸至46噸。因此,僅從運載火箭的最大負荷來看,SLS很難說壓倒了當年的土星5號。
更大的問題在於成本過於昂貴。目前NASA計劃的最初四次阿耳忒彌斯任務中,每次發射包括SLS發射和獵戶座飛船的運營,成本高達42億美元。這僅僅是單次發射的費用,過去十餘年研發投入的成本更是這一數字的十倍。此外,SLS火箭不像SpaceX的獵鷹火箭那樣可以回收利用,因此很難找到削減成本的方案。
投入了大量時間和金錢卻看不到明顯進步,反而更浪費錢,這暴露了NASA的結構性侷限。這是因為他們沒能走出既有技術遺產的陰影,不敢承擔風險大膽創新。起初,NASA認為直接繼承土星5號和太空梭開發過程中積累的技術遺產,比開發全新技術更能節省時間和成本。
但這一假設完全落空了。僅僅照搬舊零件並不能解決問題,因為必須經歷重新設計、認證和整合所有部件的複雜程式,以適應新任務。因此,SLS並沒有成為結合了過去經驗的穩妥火箭,反而因強行將陳舊與新興技術混雜,導致複雜度進一步放大。
此外,2010年當時,NASA在SLS研發過程中強制要求最大程度沿用現有的合同、投資和人力,這種限制反而被批評阻礙了火箭創新。NASA的火箭開發不僅僅是對太空的挑戰,更是支撐當地產業基礎和技術人員家庭生計的手段。政客們很難為了創新而放棄選票,去無視現有的產業基礎。最終,由於就業等多種政治和現實原因,SLS研發被用於維護NASA既有的產業基礎,反而使其停留在老舊技術上,未能實現有意義的創新。
時代的差異也不容忽視。事實上,阿波羅任務時期也發生過許多令人遺憾和驚險的事故。阿波羅1號測試時發生的火災奪走了三名宇航員的生命;在發射過程中遭遇雷擊導致系統癱瘓,甚至還發生過氧氣罐爆炸事故。最終,首次載人飛行一直等到阿波羅8號才嘗試,而真正的月球著陸則是阿波羅11號實現的。
儘管如此,阿波羅任務看起來更具魄力和衝勁,是因為當時確實如此。那時存在“不能在與蘇聯的體制競爭中落後”的政治共識,國民對於向NASA航天開發投入鉅額稅收並沒有太大不滿。那也是一個將宇航員的犧牲美化為“為國捐軀”的時代。
但現在時代變了。僅以“體制競爭”為由,已無法證明將鉅額預算投入航天開發的合理性。人們的關注點變得多元化,甚至不乏批評航天開發是浪費預算的聲音。這是一個比過去更珍視生命的時代。不能草率地將人送上未經充分驗證的火箭。這是一個在所有風險完全消除之前,必須進行更徹底、更謹慎驗證的時代。
阿耳忒彌斯2號至今仍未離開發射臺。特別是氦氣罐方面頻頻出現洩漏,引發了頑固的技術問題。最近,不僅是第一級火箭,在上面級也發現了技術缺陷,正在進行處理。由於連續的發射推遲和技術缺陷問題,NASA宣佈對阿耳忒彌斯任務進行大規模調整。

NASA判斷SLS火箭的問題在於研發週期太長,且發射次數不夠。按照目前的方式,平均只能做到三年發射一次。因此,NASA制定了新目標,即製造更多SLS火箭,力爭至少每10個月發射一次,並進行技術驗證。這看起來像是要照搬SpaceX透過連續發射來確保穩定性的方式。此外,NASA還宣佈將SLS火箭標準化為目前的Block 1B,全部按照統一規格開發。原本的計劃是每次發射嘗試時都會稍作改進和升級,但為了更快、更頻繁地發射,決定不再進行改動,每次發射完全一樣的標準化火箭。然而,能否真的做到每10個月生產出一枚龐大的SLS火箭還是個未知數。
NASA原本有著從阿耳忒彌斯3號開始就嘗試載人登月的大膽目標。但現在阿耳忒彌斯3號的登月計劃已被取消,取而代之的是在近地軌道練習月球飛船的交會對接。阿耳忒彌斯任務正與SpaceX和藍色起源等民營企業積極合作。雖然尚未確定下次登月會使用哪家公司的著陸器,但預計在阿耳忒彌斯3號任務中,將把飛船送至近地軌道,然後與“藍月”或“月球星艦”進行交會對接預演。雖然這是驗證新型火箭和飛船效能必不可少的流程,但既然已經制造了巨大的SLS火箭,卻只進行到近地軌道的預演,是否有必要嚴肅思考這是否為最優解。
作者池雄培(音譯)簡介:熱愛貓咪與宇宙。兒時在看過《銀河鐵道999》後,立志要讓人們瞭解宇宙之美。目前擔任世宗大學自由專業學部助教,同時從事講座、撰稿等多種科學傳播活動。著有《每天一片宇宙》、《星光璀璨的宇宙科學家們》、《無法前往但可以瞭解》、《看到宇宙就會浮現出的奇怪問題們》等書,並翻譯了《給真正太空旅行者的搭車客指南》、《我為何殺死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphic》等作品。