科學(xué)聲音：吳京平

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2017年，NASA開展了阿爾忒彌斯計劃，核心主旨是重返月球，兼顧深空，也就是去火星。畢竟從月球軌道去火星，相對來講容易一些。比從地球出發(fā)要合算。不過目前主要還是盯住月球。

從地球上把人或者貨物運到環(huán)繞月球的軌道需要用到太空發(fā)射系統(tǒng)SLS。這是一個比土星5號還大1號的運載火箭。新版獵戶座飛船可以帶上6~7名宇航員。在環(huán)繞月球的軌道上放一個50噸重的空間站也就夠用了。這個空間站叫月球之門。從月球之門下到月球表面，然后再從月球表面把人和貨物運回月球之門，就交給商業(yè)公司去完成。

一家是藍(lán)色起源，一家航天動力公司，還有就是SpaceX。本來是三家競標(biāo)，三取二，刷掉一家。但是最后NASA居然直接把合同給了SpaceX公司，刷掉了兩家，結(jié)果藍(lán)色起源的老板貝佐斯差點把鼻子氣歪了。

他到國會投訴，把NASA給告了，說NASA說話不算數(shù)。說實話，的確是NASA理虧。說好的三取二嘛，怎么最后只選了SpaceX一家呢？說白了是因為SpaceX的報價便宜，只要29億美元就能搞定，藍(lán)色起源報價60億，比老馬他們家高了1倍。

藍(lán)色起源的老板是貝佐斯，曾經(jīng)的世界首富。也是個有錢的狠人。但是他和馬斯克不一樣，他并不熱衷親自上陣。馬斯克是自己深度參與了火箭的研發(fā)和項目的主抓。創(chuàng)始人和職業(yè)經(jīng)理人完全是兩碼事，所以貝佐斯家的新謝潑德火箭的進(jìn)度一直很慢，一個亞軌道旅游項目，試驗了好多年，到現(xiàn)在還沒實現(xiàn)載人飛行。

要知道當(dāng)年開始搞火箭，他比馬斯克還早呢。而且麥道公司三角快帆項目下馬，很多工程師被他給挖走了。也就是說他的團(tuán)隊早已經(jīng)不是白手起家。他們是有前期積累的，結(jié)果還是起個大早趕個晚集。20年過去了，還是停留在當(dāng)年DC-X直上直下的水平，只發(fā)射了15次。還沒人家SpaceX一年發(fā)射次數(shù)多，而且全都是亞軌道測試，至今沒有發(fā)送任何東西進(jìn)入環(huán)繞地球的軌道，不知道他們在搞些什么。

藍(lán)色起源的新格倫火箭據(jù)說很厲害，PPT很漂亮，新阿姆斯特朗火箭和星艦火箭一樣強(qiáng)大，但是再漂亮的PPT，也不過就是個PPT罷了，八字還沒一撇呢。他也知道他這次參與競標(biāo)的力量是不夠的，因此他拉了好多的老牌軍工企業(yè)入伙，比如說波音、洛克希德·馬丁、諾斯羅普·格魯門，凡是大佬他找了個遍?；旧暇褪敲绹鴩谊牭陌嗟?。一個項目需要分給5家大的承包商去做。

圖：SLS系統(tǒng)火箭

說實話，NASA對于這幫老牌的防務(wù)承包商的脾氣是心知肚明，就拿太空發(fā)射系統(tǒng)來講，用的都是航天飛機(jī)的成熟技術(shù)，發(fā)動機(jī)是航天飛機(jī)的簡化版，火箭的主體用的是航天飛機(jī)燃料罐改造的，就連兩個巨型助推器，也是航天飛機(jī)的固體火箭助推器的升級版。按理說應(yīng)該省錢??？應(yīng)該進(jìn)度很快?。靠上?，這都多少年了，花了90億美元，到現(xiàn)在連發(fā)射架的邊兒都沒摸著呢。這幫承包商簡直是萬年鴿王，咕咕咕的不知道叫了多少年了，年年放鴿子。

至于那個航天動力公司，則是一幫小企業(yè)的代表，一個項目要分給25個小公司去做?；揪褪桥阒邆€流程，沒人指望他們家能拿到機(jī)會。真正有競爭力的是藍(lán)色起源和SpaceX，唯有SpaceX垂直整合能力超強(qiáng)，他們幾乎是一個公司全包了，什么都是自己的。遠(yuǎn)超了藍(lán)色起源。

你要說NASA偏心眼吧，似乎也不是這樣。去年NASA給這幾家預(yù)研費用，藍(lán)色起源的國家隊拿了5.7億美元。航天動力公司領(lǐng)著一幫小承包商拿了2.7億，SpaceX拿的最少，只有1.35億。也就是個“小目標(biāo)”的水平。但是最后交卷子的時候，SpaceX拿出的東西是最強(qiáng)的。

這一次這三家企業(yè)給出的方案各有不同。藍(lán)色起源的方案中規(guī)中矩，基本上就是阿波羅登月計劃的放大版。當(dāng)年阿波羅的登月艙整體高度是7米，這一次他們的登月艙高達(dá)11米，整體放大了一圈。基本格局是沒有變化的。大家想想看，阿波羅登月是怎么個流程，登月艙下去，開反推火箭著陸，然后宇航員爬梯子下去，去搬幾塊石頭回到飛船，然后開上升段起飛，和太空里的指令艙對接，然后回地球。藍(lán)色起源的這個登月方案還是換湯不換藥，只是起飛以后改成和月球之門空間站對接，暫時不回地球。

圖：藍(lán)色起源的方案

滿打滿算，也就是上升段可以重復(fù)使用。底座是扔在月球上回不來了。撐死了復(fù)用的部分也就2/3，復(fù)用性不好，也就意味著價錢不便宜，NASA給出的評價是可以接受，說得過去，但是有點勉強(qiáng)。

航天動力公司的想法就不一樣了，他們是專門挑藍(lán)色起源的軟肋打。藍(lán)色起源的登月艙高達(dá)11米，載人的艙段在最頂上，爬下來的梯子要10米長。我的乖乖，10米長的梯子是很不好爬的，那是3層樓的高度啊。我們新裝修了一個攝影棚，高度是5米左右。需要黑背景的時候，攝影師大勝同志親自刷墻，兩邊要掛黑色的簾子也是他自己爬上爬下的。他架著5米高的梯子爬上去，真是有點危險，我真的是生怕他掉下來。

我看著5米高的梯子已經(jīng)瘆得慌，要是再延長1倍，10米長，我是肯定害怕。所以，航天動力公司的設(shè)計方案就充分考慮到了這一點。他們設(shè)計的登月艙是非常低矮的，走不了幾步就下到地面了。但是反推火箭系統(tǒng)就無法安裝在底部，只能安裝在兩邊。航天動力公司的設(shè)計方案就像是腋下抱著兩個大西瓜。這就是燃料罐，底部裝著反推發(fā)動機(jī)。

圖：航天動力的方案

他們的復(fù)用率比藍(lán)色起源高，降落到月球表面，燒光了兩罐子的燃料，罐子就可以扔掉，但是登月艙帶了4罐子燃料，還剩下兩罐子燃料，足以確保登月艙返回月球門戶空間站。下去一趟再回來，也就是損失兩個燃料罐而已。

航天動力的這個方案需要SLS火箭發(fā)射一次，方案上半舊不新。是個十三不靠的技術(shù)。老方案的好處是可靠，心里有把握。新方案的好處是效率高，省錢。但是半舊不新的方案就兩邊不討好。所以這個方案評價最低，馬上就出局了。

相反，SpaceX公司的方案是最新穎的，已經(jīng)完全突破了阿波羅登月的模式，而且價錢便宜，所以才能被NASA一眼看中。畢竟地主家也沒有余糧啊，最近NASA手里的錢比較緊。而且，NASA也不想重復(fù)上一次阿波羅計劃登月的步驟，那樣做毫無意義。阿波羅計劃可以說是插旗行動，能把旗子插上月球就是勝利，搬幾百公斤石頭回地球也算是做個物證，僅此而已。

這一次，NASA實打?qū)嵉拇蛩阍谠虑虮砻嬲归_工作，是有點深耕細(xì)作的意思。所以，才會這么青睞馬斯克家的產(chǎn)品。SpaceX可以說是深度參與阿爾忒彌斯計劃，深空版龍飛船負(fù)責(zé)運貨，用重型獵鷹發(fā)射，能運5噸的貨物去月球環(huán)繞軌道，空間站的艙段也是用重型獵鷹發(fā)射的，星艦登月版作為月球和空間站之間的往返工具，能帶100噸的東西下到月球表面，能帶10噸的東西回空間站，方方面面都缺不了，堪稱最大贏家。

SpaceX公司的方案就是用星艦火箭來改造成登月火箭這個火箭夠大，運載能力夠強(qiáng)。而且完全重復(fù)使用，一點不浪費。還有一個優(yōu)點，盡管馬斯克家的火箭爆炸了N次，直到最近的SN15剛剛完成順利著陸。但是起碼是一個實打?qū)嶉_始測試的火箭，猛禽發(fā)動機(jī)也是經(jīng)歷了實戰(zhàn)的考驗的。不像別人家，全是PPT，距離實際的產(chǎn)品還早著呢。

不過星艦火箭必須進(jìn)行改造，才能適應(yīng)登月的用途。首先，空氣舵面完全要扔掉，因為根本用不上，月球上是沒有空氣的。所以星艦火箭也完全不需要搞什么鯉魚打挺，也不需要在半個面鋪設(shè)隔熱瓦，登月版永遠(yuǎn)不會再回到地球了，從地球上發(fā)射到月球軌道以后，這個家伙就在月球軌道和月球表面之間來來回回。老老實實用火箭反推著陸就夠用了。

不過高達(dá)50米的火箭要在月球表面站住，顯然是不太容易。所以，登月版也有類似獵鷹9號的支撐腿?？梢詮堥_很大的面積，支撐住星艦火箭站直了。星艦火箭預(yù)計可以帶100噸重的載荷到月球?？梢杂昧硗庖幻缎桥灮鸺募佑桶鎭斫o星艦火箭完成太空加油，要灌進(jìn)去兩百噸的燃料，這么大的量也是前所未有的。

這個火箭太大了，大家可能對這個大家伙沒概念。這么說吧，直徑9米，高50米的星艦火箭跟蘇州的虎丘塔、北京天寧寺塔、西安的小雁塔差不多的大小，你說這家伙有多大吧。

圖：SpaceX HLS系統(tǒng)是帶電梯的

登月版的頭上要裝乘員艙，要分隔出貨艙，但是火箭太大了。在頭部開一個側(cè)門供宇航員出入，起碼有40米高。所以，登月版的星艦火箭裝了個電梯。宇航員就不用爬樓梯了，要把什么東西搬上火箭，也可以用電梯給吊上去。

說白了，這個火箭的運載能力實在是強(qiáng)大，所以可以奢侈一點，多帶一點輔助設(shè)施。藍(lán)色起源的火箭就不行啦，沒人家的火箭大。正因為星艦火箭登月版載重量大，有些設(shè)計就顯得比較特別。比如說，降落月球表面的時候，反推發(fā)動機(jī)是不能裝在底部，而是裝在側(cè)面高處。這樣不會激起月球表面的塵土。你看他們連這一點都想到了。

圖：星艦和獵戶座飛船對接，體型實在太不成比例

星艦也可以和月球之門空間站對接，但是顯得不成比例?；鸺?，空間站太小了，只有50噸。所以，火星協(xié)會的會長祖布林說這個計劃太不靠譜兒。何必再搞什么星際之門呢？干脆就直接登月得了。星艦火箭是有這個能力的。

不過呢，NASA必須雨露均沾，保證大家都有飯吃，也不能只押寶馬斯克一家。所以很多計劃都必須妥協(xié)。月球之門還是要搞的。獵戶座飛船也是要搞的。盡管這些公司手腳都沒有馬斯克麻利，盡管他們經(jīng)常咕咕咕。不過呢，他們要是一再掉鏈子，始終搞不出東西，那么NASA只能全面依靠SpaceX了。這也是沒辦法的事情。

阿爾忒彌斯計劃是個非常龐大的項目，月球車誰來搞？這回是要在月球上運東西，這個車肯定小不了。無人探測器誰來搞？這也是一筆生意。

阿爾忒彌斯協(xié)議的簽約國不少。美國主導(dǎo)，澳大利亞、加拿大、英國都是美國的鐵桿盟友。五眼聯(lián)盟來了4個。剩下的是日本、盧森堡、意大利和阿聯(lián)酋，還有烏克蘭。盧森堡只能幫一些小忙，無法獨當(dāng)一面。阿聯(lián)酋只是打醬油，出錢的金主。他們的火星探測器還是用日本的火箭發(fā)射的。但是人家阿聯(lián)酋也說了，要激發(fā)起阿聯(lián)酋老百姓對科學(xué)的興趣，總不能老是靠賣石油賺錢吧。這說明他們國家是有明白人的。盡管只能打醬油，湊個熱鬧，也比什么都不敢要強(qiáng)。

圖：加拿大臂

加拿大的航天產(chǎn)業(yè)和美國的深度整合的，他們在航天方面最拿得出手的產(chǎn)品就是國際空間站上的機(jī)械臂。也就是俗稱的“加拿大臂”，國際空間站上的是2.0版，航天飛機(jī)上的是1.0版。我們天和號核心艙上裝的那個機(jī)械臂比加拿大臂稍微短一點，因為我們的空間站不需要那么長。但是大家都是7自由度機(jī)械臂，都能在空間站的外壁上到處爬。技術(shù)含量上是不分伯仲的。

意大利看上去不顯山不露水，其實在國際空間站上有好幾個艙段都是他們制造的，人家在這方面一點都不弱。歐空局在國際空間站上有一個艙段。日本也有一個艙段。日本和歐空局都有自己的貨運飛船。而且還都很大，他們要想自己搞空間站，用貨運飛船改一改，就能搞出類似我們天宮1號和2號的那種實驗性質(zhì)的空間站。但是對他們來講無此必要，跟著美國老大哥慢慢走就行了。歐洲人更是兩頭下注，他們和我國的關(guān)系也不錯。

圖：阿利亞納火箭家族

歐洲的阿利亞納火箭和日本的H系列火箭還都是不錯的運載火箭，也都形成了自己的系列。歐洲人也是從導(dǎo)彈轉(zhuǎn)型過來的，一開始阿利亞納1型火箭用的也是四氧化二氮和偏二甲肼。阿利亞納1型和我們的長征三號類似，大致是在伯仲之間。后面的阿利亞納2型到4型其實就是加了助推器。和我們長二捆、長三甲之類的大致差不多。阿利亞納5型和我們的長征5號差不多。

你別說，歐洲人和日本人在氫氧火箭發(fā)動機(jī)方面還是很有兩把刷子。技術(shù)水平高于我們。但是，他們的火箭都不如我們的長征5號來的大。也就是運載能力是不如我們的。這就好比一輛豪華先進(jìn)的卡車雖然很厲害，但是拉的貨沒我這輛普通卡車多。

但是，這個世界是有點不講道理的。他們和美國人處在同一個市場之中。過去他們還能從美國人的手里爭取到一些發(fā)射訂單。你想阿利亞納1號為什么跟我們的長征3號是大差不差，還不是為了發(fā)射同步衛(wèi)星。同步衛(wèi)星當(dāng)年可是大有賺頭，收電視轉(zhuǎn)播費用都能收到手軟。他們就是奔著賺錢去的嘛。

不過呢，現(xiàn)在就不行了，都是被馬斯克給擠兌的。天知道怎么會冒出來這么個異類啊。這檔子事兒，我們下次再說。