重返月球, “船”与“箭”准备好了吗？

文/迟惑

▲不少美国企业积极投身商业月球着陆器的研发，但多数都是货运飞船

既然要登月，火箭和飞船是必不可少的。

从目前的情况来看，美国似乎不缺少飞船，正在研制的载人飞船就有“猎户座”“载人龙”和“星际线”这三种。然而“载人龙”和“星际线”并不是为星际航行准备的，也就是说它们只能飞到距离地球表面三四百公里的高度，在这里地球的电离层能够为航天器提供相当重要的防辐射保护。超越这个高度，就必须为载人飞船研制更加厚重的防护层，防止宇宙射线对航天员的健康造成破坏。从目前来看，只有猎户座飞船可以满足这样的条件。

相对于登月飞船研制的进度来说，发射飞船的运载火箭相对来说还比较靠谱。

奔月要靠“猎户座”

马斯克虽然把“载人龙”说成火星去得、月球去得，但说到和做到的距离还是挺远的。“载人龙”返回地球之后，在测试中爆炸，故障的原因至今没有公布。看来它距离能够载人还有相当的距离，至于登月那就离得更远了。相比之下出身于传统航天企业之手的“猎户座”表现还算稳健，就是进度实在太慢了。在它真正执行月球任务之前，无论如何也要进行哪怕是一次环绕月球的载人飞行。从理论上来讲，应该是两次：一次发现问题，一次验证解决问题的措施，第三次才能够正式飞往月球。

而真正落到月球表面的并不是“猎户座”。洛克希德·马丁公司又在“猎户座”基础上提出了一种登月飞船，它实际上比“猎户座”的结构要简单一些，因为月球上没有大气层，所以就去掉了整个热防护系统和降落伞。

▲猎户座飞船用SLS火箭发射，必须研制逃逸塔

▲“载人龙”的逃逸试验，注意它的逃逸发动机装在侧面，和“猎户座”完全不同

这个设计看上去还是靠谱的，但现在的问题依然是时间不够用。按照美国宇航局的设想，猎户座飞船的第一次载人飞行安排在2022年。即使按照阿波罗工程期间那种大干快上的速度，从第一次载人飞行到真正的登月飞行也要经过五六年的时间。而且在“猎户座”基础上改造月球着陆飞船，很大程度是要进行重新设计的，等于是一个新型号。一个完全没有飞行过的新型号，要直接拿去登月，就算特朗普有这个胆量，洛克希德·马丁公司都不会有这个胆量。

从理论上讲，美国应该不缺登月飞船的研制能力，除了洛克希德·马丁公司以外，杰夫·贝索斯也推出了自己的登月飞船。但是搞过航天工程的人们都知道，从杰夫·贝索斯的模型到真正能够飞到月球上的那个东西，还有很远的距离。按照现在的投入强度贝索斯到2030年能不能把登月舱造出来都是很成问题的。所以最现实的选择还是洛克希德·马丁公司，至少它在猎户座飞船上已经做了十几年的工作。然而对洛克希德·马丁公司来说事情也不轻松，这种登月飞船无论如何也要进行哪怕一次不载人的月球表面的着陆和起飞实验。这次实验哪怕不经过地月轨道空间站也可以，但是无论如何也要在2022年之前完成。因为要留出时间来进行设计和工艺的完善与修改。航天发展的历史已经证明不可能存在哪一种飞船设计出来就达到完美状态的可能性，连汽车都不可能。

如果在2022年进行1～2次飞行改进之后，2023年再飞行1～2次，那么2024年登月的可能性还是存在的。要知道阿波罗飞船在真正登月之前进行了10次实验飞行，即使在今天大型工程管理的经验比从前更加丰富，模式更加成熟，少于5次的可能性也是不存在的。不做反复的设计迭代，贸然让不成熟的飞船载着航天员飞往月球，很可能会像以色列的“创世纪号”那样莫名其妙地坠毁。

现在的问题是这艘登月飞船一次都没有飞过，连样机都没有造出来。难道不能用猎户座飞船直接登月吗？理论上或许是可以的，不就是一个防热系统的成分问题吗？既然在月球上没有大气层，那么带着防热层降下去似乎也不影响什么。然而我们知道这个防热层的质量是不小的，至少达到了一吨以上的水平。这部分多余出来的质量在向月球降落的时候要消耗燃料，从月球重新起飞的时候还要消耗燃料。而且为了把这么重的飞船降下去升起来，还要配备更大推力的发动机。燃料值多少钱是小问题，真正的大问题是火箭有没有这样大的运载能力。

▲“载人龙”的辐射防护系统不适合进入深空

月球着陆器再想辙

然而美国宇航局的胆子却大得很。就在5月17日，特朗普宣布为美国宇航局提供额外16亿美元之后，美国宇航局立刻从其中抽出10亿美元，发布了一项征集令，要求11家公司一起为他提供月球着陆器的设计方案。

这11家企业包括阿洛杰特火箭动力公司、蓝色起源公司、波音公司、动力公司、洛克希德·马丁公司、马思腾航天系统公司、诺斯罗普-格鲁曼创新系统公司、麦克萨尔公司、轨道超越公司、内华达山脉公司和太空探索技术公司。

这里需要强调，麦克萨尔公司就是曾经的劳拉空间系统公司，而诺斯洛普-格鲁曼创新系统公司就是曾经的轨道科学ATK公司。

我们从上面这张长长的名单里看到了什么吗？美国宇航局把全美所有具备航天器制造能力的公司通通动员起来了。

现在我们来看看这些公司具体负责哪些项目：

阿洛杰特火箭动力公司，负责一项转移飞行器的研制工作。

蓝色起源公司，负责一项下降级、一项转移飞行器研究，和一个转移飞行器样机制造。

波音公司，负责一项下降级研究，两个下降级样机研制，一项转移飞行器研究，一个转移飞行器样机研制，一项燃料补加单元研究，一个燃料补加单元样机研制。

动力公司，一项下降级研究和五个下降级样机研制。

洛·马公司，一项下降级研究和四个下降级样机研制，一项转移飞行器研究和一项燃料补加单元研究。

马思腾航天系统公司，一个下降级样机研制。

诺斯罗普-格鲁曼创新系统公司，一项下降级研究，四个下降级样机研制，一项燃料补加单元研究和一个燃料补加单元样机研制。

轨道超越公司，两个燃料补加单元样机研制。

内华达山脉公司，一项下降级研究和一个下降级样机研制，一项转移飞行器研究，一个转移飞行器样机研制，一项燃料补加单元研究。

▲星际线飞船用宇宙神5火箭发射的想象图，同样没有逃逸塔

▲贝索斯高调推出的蓝月着陆器是一种货运飞船，不能用来载人

太空探索技术公司，一项下降级研究。

麦克萨尔公司，一项燃料补加单元研究和一个燃料补加单元样机研制。

美国宇航局要求这11家公司在6个月之内必须拿出样机来，而且研制费用的20%要由这些公司自己承担。所要求研制的部分，包括下降飞行器、转移飞行器和燃料补充单元。但是我们需要强调，这只是着陆飞船的一部分而已，真正降落到月面上的那个部分，还需要另开一个项目来招标。看上去美国宇航局要搞一个举国体制的大会战，来解决登月飞船的问题。

然而这样的方案看起来让人有一种病急乱投医的感觉。上述11家公司当中，除了洛克希德·马丁公司和波音公司，没有任何一家具备研制外星着陆器的经验。其中甚至还有一些新成立的创新企业。不得不说，这些企业能够让一个东西飞起来就不容易了，着陆月球对他们来讲似乎有点遥远。

相信美国宇航局并不是不明白这其中的道理，但在美国做事情也是要讲政治的。美国宇航局拿出这样的热情和积极性来，很明显是为了给特朗普一个交代。你不是要在2024年重返月球吗？那么我就把美国能动用的力量全都调动起来，让每一家哪怕是有一丝希望的企业都参与进来。如果这样还不能保证2024年的时间节点，那么美国宇航局至少可以说，臣妾真的做不到啊。

不过这点小心思似乎被国会识破了。5月23日，美国众议院拨款委员会拒绝为美国宇航局提供这些额外的资金，委员会主席、民主党议员尼塔·罗维称其为“不合情理的提案”。她虽然没有充分解释什么叫“不合情理”，但作为民主党人，干掉特朗普的提案简直就是政治正确，而且这16亿美元的提案确实不合情理。猎户座飞船和SLS火箭一年就要烧掉50多亿美元的经费，区区16亿美元就想实现2024年登月？

火箭还算靠点谱

就美国重返月球计划来说，火箭似乎是整个计划当中情况最好的，因为美国现在有两种重型火箭可以用来进行不载人的飞行实验，一种是正在研制的超级重型载人火箭太空发射系统（SLS）。同时，马斯克宣称猎鹰重型火箭也可以用于载人飞行。

然而现在的问题是，美国宇航局自己的SLS进度缓慢，至今还没有进行哪怕是一次试飞，连第一级的地面点火实验都还没有进行。

▲星际线飞船同样不考虑逃逸塔，而是用自身底部发动机实现发射逃逸

按照美国宇航局原来的计划，要把第一级的4台发动机先分别试车，然后再组合成第一级到另外一个地点去试车。这两个实验地点位于不同的州。美国宇航局现在想把第一步试验取消，直接用完整的第一级进行试车。但是第一个州的参议员却不干了，他站出来要求美国宇航局说清楚，为什么一定要取消发动机单独实验。

难道这位议员对航天科学有充分的了解吗？才不是这回事。美国宇航局要进行的发动机实验，需要投入好几亿美元的资金，这会为当地带来相当可观的采购机会和工作机会。这好几亿美元说没就没了，他怎么能不站出来说句话呢？

实际上美国宇航局在这个问题上的处境也是很尴尬的，如果局长布里登斯汀现在承认可以取消发动机单独实验，那么之前的计划就是不合理的，凭什么向国会要这么多钱呢？这对下一个年度的预算申请是极为不利的。如果按原计划执行，那么半年的时间就耽误过去了。所以现在就看美国宇航局能不能找到一个折中的方案，既把进度提前又不得罪这位议员。

猎鹰重型火箭的情况倒是比SLS要强得多。它已经进行了两次成功的发射，而且价格很便宜。除了还没有证明自己具备载人能力以外，“猎鹰重型”的进度已经远远领先于SLS。正是因为这样，美国宇航局内外都有人在讨论，把猎户座飞船的早期发射任务承包给太空探索技术公司算了。如果美国宇航局做出了这样的决定，确实可以大大加快重返月球的进度，但不免被国会骂得狗血喷头。

不过“猎鹰重型”也并不是立刻就能发射飞船。要想真正成为载人火箭，除了在各方面可靠性上要做进一步提升之外，还必须研制逃逸系统。到目前为止马斯克还没有讨论过这个问题。在“猎鹰9号”+“载人龙”的组合中，他更倾向于利用“载人龙”自己的反推火箭来实现发射逃逸。但猎户座飞船不是“载人龙”，火箭上的发射逃逸系统还是不能绕过去的。

马斯克有一个巨大的优势，那就是他的火箭工厂拥有强大产能。美国宇航局负责人此前参观太空探索技术公司时，盛赞“地板上堆满了发动机”的场面。因此，如果“猎鹰重型”加入2024重返月球计划，产能不是问题。

那么，现在的问题是特朗普可以拿得出多少钱来。如果他能够拿出足够的经费来确保飞船相关实验发射每半年进行一次，在2024年之前登月的目标或许是可以实现的。