1969年7月,第一批美国宇航员登上月球,宣告“阿波罗计划”大获成功。随后的3年里,又有5批宇航员完成登月,让“冷战”时期的美国挣足了面子。但“阿波罗计划”的结束非常仓促。1972年,尼克松政府干脆利落地宣布:不会再有新的载人登月飞行了。这是怎么回事呢?
答案其实就是三个字:太烧钱。要知道,“阿波罗计划”从1961年立项开始,持续了整整11年,高峰期有40万人在为它工作。登月用的“土星5号”火箭和月球舱,都是一次性的,每发射一次就要烧掉4亿多美元。据美国国家航天局,也就是NASA,在1973年估算:整个登月项目的成本高达254亿美元,相当于今天的2570亿,折合当时美国GDP的2.8%。用这笔钱,可以造16艘最大的航空母舰。而美国在20世纪70年代的经济形势并不好,政府正在勒紧裤腰带。总不能削减日常开支,饿着肚子去圆“登月梦”吧?“阿波罗计划”自然就成了牺牲品,被放弃了。
不光政府囊中羞涩,美国民间对登月计划,怨念也越来越重。1969年阿姆斯特朗第一次踏上月球时,全国舆论都把他看成英雄。但随着第二批、第三批宇航员顺利归来,老百姓的新鲜劲儿很快就过去了。他们开始质问:美国已经有了越南战争这个烧钱的无底洞,为什么还要在40万公里外一个光秃秃的星球上,“浪费”那么多钱呢?到了后期,每一次“阿波罗”飞船升空,都会有社会活动家在发射场门口抗议,要求政府把钱花在民生上。1972年最后一次“阿波罗”飞船发射时,电视传播权居然没卖出去,因为民众已经审美疲劳了。这对花纳税人钱的NASA,也是个坏消息。
问题是,登月可以暂停,载人航天却不能不搞。原因很简单:1971年,苏联开发出了近地轨道空间站。这种平台是有军事用途的,可以搭载重型雷达,这让美国感到了迫在眉睫的威胁。以美国的技术实力,搞出自己的空间站不成问题。但如果每一次把宇航员送上站,都要动用超大超重的“土星5号”火箭,又会是一笔沉重的财政负担。更要命的是,负责登月计划的那一代科学家,到20世纪70年代已经面临退休。美国的下一代发射工具,必须另起炉灶。
又要省钱,又要让民众有获得感,还得从头研发新载具:这根本就是“不可能三角”!没承想,NASA捣鼓了快10年,还真的把符合要求的载具研发出来了——航天飞机。一架航天飞机的造价,也接近4亿美元,但它是可以重复使用的。每次任务完成后,它可以像滑翔机一样,自主再入大气层并完成降落。而且在10年的设计寿命里,用得越多,单次发射成本越低。NASA给航天飞机起了个绰号,叫“太空卡车”,听上去就很皮实廉价。民众的参与感问题呢,也好解决。因为航天飞机的内部空间非常大,它除了携带27.5吨科研器材,还可以搭载7位宇航员。NASA打算推出一个“普通人上太空”的招募计划,在这7名宇航员里,塞进一位新闻主播或者一名中学老师,让他(她)在太空中开讲。这是一个绝佳的宣传噱头,准能激发美国公众的热情。至于技术问题吗,一架航天飞机的功能,相当于过去的一枚火箭加一艘飞船,所有功能集成在一个平台上,可以放心大胆地实施技术迭代。
不过,新项目也带来了新问题。这里要交代一下航天飞机的结构。我们熟悉的那个外形圆滚滚,很像普通客机的东西,大名叫“轨道器”,是航天飞机的主体,它有3台主发动机和2台变轨用的小发动机。但要把这么一个100多吨重的“铁疙瘩”送上太空,光靠主发动机的推力是不够的。所以,轨道器在升空前,需要像火箭一样直立在发射台旁边,再捆绑上两台外接助推器。轨道器的背部还有一个外形很像热水瓶的橘红色燃料箱,那是主发动机用的。航天飞机发射时,会先点燃外接助推器,由它们推着整个载具冲上45000米高空。随后外接助推器脱落,轨道器点燃自己的主发动机,背着重重的“热水瓶”,继续飞向近地轨道。等“热水瓶”里的燃料耗尽了,它也会自动脱落,这时轨道器已经顺利入轨,可以执行任务了。外接助推器在脱落之后,会掉进大海,可以回收使用。这就又省了一笔开支。
“省开支”,指的是未来的运营成本。在研发阶段,该花的钱还是得花。正是在研发预算上,NASA和美国政府拉扯起来了。NASA想给轨道器装上逃生舱,让宇航员在遇到危险时,可以实施自救。他们还想削减“热水瓶”燃料箱的体积,把主发动机的燃料装载在轨道器内部,这样比较安全。但那样一来,轨道器的体积和重量会显著增加,研发预算也得加码,要140亿美元。而美国政府的回答是:就给你55亿美元,多一个子儿都不行。为了迁就这个预算上限,NASA可谓绞尽脑汁。逃生舱太重,那就不要了;内置燃料箱太费钱,还是老老实实背“热水瓶”吧。在给航天飞机的子系统寻找供应商时,NASA也专挑报价低的厂商,不管它们有没有行业经验。著名的登月宇航员谢泼德,对此说过一个金句:“航天飞机的乘员,其实是坐在报价最低的那批厂商,攒出的一台便宜货里。”
预算受限还造成了另一个隐患,那就是外接助推器。从“阿波罗计划”开始,NASA使用的一直是液体燃料的火箭发动机,轨道器安装的也是这种型号。它的优点是点燃后可以反复重启,还能调节推力。但液体发动机的结构非常精密,一旦脱落后掉进海里,就会整个报废。而NASA已经拍胸脯保证说,外接助推器是可以循环使用的。为了实现这个承诺,它决定向美国空军求助。空军的建议是,用固体燃料发动机嘛!它跟弹道导弹的助推器一模一样,技术成熟,价格便宜,还不怕海水浸泡。问题是,固体发动机有一个先天缺陷:它一旦点燃,就不能熄火,必须把所有燃料耗尽为止。固体燃料的外接助推器,就像是两根大爆竹。航天飞机的轨道器,是没法自主控制自己身上捆着的这两根“爆竹”的;因为它们的点火作业,是在地面上完成的。从地面飞行到45000米高空,需要花费122秒钟。在这段时间里,宇航员只能祈祷神明保佑。如果外接助推器在这段时间出现问题,它不仅会烧光自己携带的固体燃料,还有可能引燃“热水瓶”里的液体燃料。到时整个航天飞机会直接爆炸,没有任何逃生的希望。
你可能会觉得,NASA也太可怜了。在这场“预算战争”中,它完全就是个受气包。但别以为NASA很无辜,它也犯了两大错误。第一项错误叫过度承诺。为了让航天飞机项目在政府那边顺利“过堂”,NASA雇了一家不靠谱的评估公司,替它“做数据”。这家公司宣称,根据他们的计算,发射一架航天飞机,在最优状态下只需要35万美元,而一艘“阿波罗”飞船是1.85亿美元。这听起来差距确实很大。但数据没说的是,35万美元的价格,不包含燃料和检修费用;而且只有当航天飞机每周发射一次时,才能达到这个所谓的“最优状态”。这在现实中根本就做不到。评估报告还说,航天飞机发生事故的概率是10万分之一。而美国政府后来复盘“挑战者”号事故时,算出的真实概率是1/100,两者差了整整1000倍。虚报数字,欺下瞒上,这个责任只能由NASA自己负。
NASA的第二项错误,是冒险采用不成熟的新技术。这方面的典型,是轨道器表面覆盖的隔热瓷砖。轨道器本身是用铝合金制造的,它承受不了再入大气层的高温。为此,NASA在它的表面贴上了一层二氧化硅瓷砖。这种瓷砖又轻又薄,却能耐高温,是美国材料科学的新成果。每架航天飞机表面,都覆盖有3万多块这种瓷砖。问题是,瓷砖不能用钉子固定,只能靠胶水粘。而轨道器的轮廓不是直线,不同部位需要的瓷砖厚度还不一样。结果,供应商只能给3万多块瓷砖,每一块都单独开模具,再用人工贴在轨道器表面。就算是这样,轨道器每运输一次,甚至是挪动一次,都会有没粘牢的瓷砖掉下来。如果在发射准备中,任何一个小零件或者冰块,打到了瓷砖,它也会开裂甚至破孔,露出下面的铝合金机身。那轨道器在再入大气层时,就会被这个破洞连累,完全烧毁。而耐热瓷砖掉落损坏的问题,困扰了NASA整整30年,直到航天飞机退役都没解决。但他们对外却声称,一切正常,不必担忧。
在隔热瓷砖这件事上,NASA是甲方,产品是由供应商制造安装的。品质不过关,甲方不得提点要求吗?结论是:办不到。因为生产和安装瓷砖的,是军工巨头洛克希德-马丁公司,它也是NASA的长期合作伙伴。整个航天飞机项目,几乎都被洛马、罗克韦尔这类强势军工企业包场了。它们从“阿波罗计划”开始,就和NASA合作,彼此形成了深度绑定的利益集团。NASA已经在报价上压了乙方一头,当然不好再提其他要求。因此,被寄予厚望的航天飞机,从一开始就是一个先天不足的平台。更多的麻烦也在前面等着它。
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