“游隼”號任務(wù)失敗意味著美國的重返月球計劃階段性受阻，整體計劃進(jìn)程被迫推遲。與阿波羅計劃不同，本次登月計劃將主要依靠商業(yè)力量實(shí)現(xiàn)登月，美國官方機(jī)構(gòu)則承擔(dān)發(fā)包方的角色。而此次受挫，凸顯出將重返計劃全部押注在商業(yè)公司上的潛在風(fēng)險。
撰文 | 李賢煥
美國登月計劃沒能收獲2024年的開門紅。當(dāng)?shù)貢r間1月8日，承載著美國重返月球愿景的著陸器“游隼”號（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)確定無法抵達(dá)月球。這個耗資1.08億美元、搭載著數(shù)個科學(xué)探測儀器、人類骨灰的航天器將迎來最終結(jié)果：墜入地球大氣層。
這也是首次有美國私營企業(yè)嘗試登陸月球“游隼”號的研制方為Astrobotic公司。在重啟登月計劃之后，美國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50年來首次嘗試在月球上軟著陸1972年12月阿波羅計劃17號任務(wù)中的三名宇航員離開月球“游隼”號任務(wù)失敗意味著美國的重返月球計劃階段性受阻，環(huán)環(huán)相扣的登月計劃也因此推遲進(jìn)程。
火箭發(fā)射瞬間。來源：ULA
此次受挫也凸顯出，將重返計劃全部押注在商業(yè)公司上的潛在風(fēng)險。本文我們將從“游隼”號任務(wù)講起，深入解析美國時隔半個多世紀(jì)后的登月計劃與當(dāng)年阿波羅計劃的異同，以及商業(yè)力量捆綁了國家任務(wù)時，新模式帶來的新優(yōu)勢和不確定性。
私營公司撐起的登月計劃
商業(yè)力量支撐的登月敘事開始于6年前。
2017年12月，時任美國總統(tǒng)特朗普在白宮簽署太空政策指令，宣布美國宇航員將重返月球，并最終前往火星。
美國國家航空航天局（NASA）將新的登月計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。這一名稱與美國上一代月球探測項目阿波羅計劃（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。
不同于阿波羅計劃，這次登月的目的遠(yuǎn)不只是在月球表面踩個腳英插根旗子。阿爾忒彌斯計劃的終點(diǎn)不是月球，而是以月球為起點(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)驗室里選擇承包商。因此對商業(yè)航天公司來說，NASA只是眾多客戶中的一個，甚至任務(wù)過程中還可順手運(yùn)輸其他商業(yè)貨物。
阿爾忒彌斯計劃第一階段。來源：NASA
作為龐大工程的一小部分，在登月這個細(xì)分階段，NASA通過商業(yè)月球荷載服務(wù)（CLPS，Commercial Lunar Payload Services）最初選定了9家公司，共同競爭數(shù)十億美元的合同。NASA 付錢給私營公司，讓他們把科學(xué)儀器送到月球表面并進(jìn)行探測。如果計劃成功，NASA將把未來的載人登月任務(wù)外包給私營公司就像是一個更加復(fù)雜的星際外送服務(wù)。
這次發(fā)射是CLPS計劃中的開門任務(wù)，按照計劃后續(xù)的登月任務(wù)還有至少9個，把來自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家美國航天企業(yè)建立了合作，背后的上游供應(yīng)商數(shù)量超過了3000個。
而近期的美國月球發(fā)射任務(wù)都是各家公司的練兵場和可靠性考試。
雖然“游隼”號未能完成任務(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)開發(fā)的火箭也正要通過此次發(fā)射來獲得國防部的認(rèn)證。
“游隼”號月球著陸器。
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火箭搭載著兩臺由藍(lán)色起源開發(fā)的BE-4火箭發(fā)動機(jī)，該型發(fā)動機(jī)歷經(jīng)多年開發(fā)，這回是首次執(zhí)行正式飛行任務(wù)。藍(lán)色起源還計劃今年首次試飛搭載多臺BE-4發(fā)動機(jī)的“New Glenn”火箭。
發(fā)射臺上的Vulcan。來源：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)計劃好在2月中旬首次發(fā)射自家月球著陸器，屆時，任務(wù)發(fā)射階段將使用SpaceX的獵鷹9號火箭。有趣的是，Intuitive Machines計劃在2月22日或之前著陸月球（比“游隼”號原計劃的著陸日還早一天），如果能夠?qū)崿F(xiàn)，它將成為第一個在月球著陸的商業(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。四名分別來自美國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)）尚未通過完整測試，目前飛行計劃從2024年推遲到了2025年。
與此同時，SpaceX仍在測試其Starship火箭和宇宙飛船，這個有史以來第一艘可完全復(fù)用的重型運(yùn)載火箭，至今還沒能完成入軌發(fā)射，而NASA已經(jīng)計劃拿它來執(zhí)行前兩次正式的人類登月任務(wù)。
阿爾忒彌斯計劃的一再延期，以及此次任務(wù)失敗，都凸顯了這個曾經(jīng)登上月球的國家所面臨的新困難。
時隔半個世紀(jì)，美國的登月計劃有什么不同？
“游隼”號任務(wù)的失敗，必然會影響環(huán)環(huán)相扣的登月計劃，由此延伸出來一個直觀的問題：為什么美國在半個多世紀(jì)前就一舉登上了月球，但后來再也沒回去？甚至新一輪的計劃還會面對如此多困難和不確定性。
按理來說，把阿波羅計劃的“土星5號”火箭和阿波羅太空艙的圖紙拿來重新造一遍，并沒有太大的技術(shù)問題。但美國并不想重復(fù)阿波羅計劃。曾經(jīng)的阿波羅計劃把人類送上了月球表面，同時推動了大規(guī)模的技術(shù)創(chuàng)新，包括計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、材料科學(xué)等；而在阿耳忒彌斯計劃里，月球只是一個中轉(zhuǎn)站，全面復(fù)制阿波羅計劃根本行不通。
“土星五號”發(fā)射升空。來源：維基百科
首先是兩者目標(biāo)不同。
阿波羅計劃的登月區(qū)域主要位于月球表面的赤道附近，后來這片區(qū)域也被稱為“阿波羅登月區(qū)”。具體來說，阿波羅計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，太陽能電池能夠提供足夠的能源供應(yīng)。
阿爾忒彌斯計劃的主要目標(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，不管是對于人類居住還是未來深空探索，月球水資源對提供飲用水和燃料（分解為氫氣和氧氣）都至關(guān)重要。也正因此，NASA計劃最早在今年下半年向月球發(fā)送冰鉆探測車，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號任務(wù)。來源：NASA
更重要的因素是經(jīng)濟(jì)成本和安全風(fēng)險。
阿波羅計劃誕生于美蘇軍備競賽時期，最早提出于1960年，開始時并未獲批。直到次年4月，蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐“東方1號”飛船成功進(jìn)入太空，成為世界上第一位太空人。受此刺激，時任美國總統(tǒng)肯尼迪于一個月后正式宣布了阿波羅計劃。
阿波羅計劃登月任務(wù)充滿巨大風(fēng)險，更像是在登月競賽中孤注一擲的“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)險和事故。比如著名的“阿波羅1號”事故發(fā)生在地面測試階段，突發(fā)大火導(dǎo)致3名宇航員喪生；“阿波羅11號”任務(wù)中，盡管阿姆斯特朗成功踏上月球，但在返回地球時遭遇點(diǎn)火開關(guān)故障；此外，阿波羅12號、13號、15號等任務(wù)也都經(jīng)歷了重大事故。
除了安全代價 ，阿波羅計劃的巨額成本開支也是其他項目難以企及的。該計劃總花費(fèi)達(dá)255億美元，相當(dāng)于當(dāng)年美國GDP的0.57%，占據(jù)當(dāng)時美國整體科技研究發(fā)展經(jīng)費(fèi)的20%，這筆花費(fèi)折算到近年已經(jīng)超過了1500億美元。
對于如今的NASA而言，已不再擁有像阿波羅計劃那樣的無限資金和全力支持；也無法容忍高風(fēng)險，他們必須明晰地評估每個項目的風(fēng)險，比如NASA會計算每一個組件的確切故障率，并評估每個部件、子部件和系統(tǒng)故障所涉及的風(fēng)險。
在這一背景之下誕生的阿爾忒彌斯計劃，則被視為一個可持續(xù)的項目：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)美國審計部門預(yù)計，NASA將在2025年之前投入930億美元用于開發(fā)登月任務(wù)所需的各項開發(fā)。不過，如果一系列任務(wù)無法按時完成，后續(xù)花費(fèi)還將進(jìn)一步上升。
盡管阿爾忒彌斯計劃目前在成本和研發(fā)周期上并沒有數(shù)量級上的優(yōu)勢，但引入商業(yè)競合模式將會帶來巨大的改進(jìn)機(jī)遇。與幾乎不可能降低成本的阿波羅計劃相比，阿爾忒彌斯計劃在技術(shù)創(chuàng)新和重復(fù)使用方面表現(xiàn)更為可靠，項目持續(xù)時間越長，成本也將相應(yīng)下降。SpaceX、藍(lán)色起源等“鯰魚”的參與，或許能夠讓NASA在大幅節(jié)約成本的同時，真正實(shí)現(xiàn)這場冒險的最終目標(biāo)：先去月球，再到火星。
在月球上建立人類居住地示意圖。來源：NASA
商業(yè)登月風(fēng)險漸露
NASA依賴商業(yè)力量推進(jìn)航天項目，看中的是私營公司充分的靈活性和資金利用效率帶來的顛覆性效果就像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，由私營公司執(zhí)行的登月任務(wù)都以失敗告終。2019年4月，由私營公司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（Beresheet）在嘗試著落月球過程中失聯(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失聯(lián)，最終墜毀。
私營公司更注重對成本的控制，在這樣的前提下，失敗的風(fēng)險會變得更大，未來還會有更多任務(wù)將以失敗告終。歐洲航天局月球探測小組負(fù)責(zé)人尼科德特曼（Nico Dettmann）在評論“游隼”任務(wù)時表示，這些企業(yè)都是相對較新的，失敗可以理解，企業(yè)會從失敗中吸取教訓(xùn)，最終實(shí)現(xiàn)成本降低。但不可否認(rèn)的是，最初的幾個任務(wù)可能會崩潰。
可見，效率、成本和可靠性，在美國登月計劃中成為了不可能同時達(dá)到的三個要素。試圖借助商業(yè)力量的NASA，也正在接受計劃不斷推遲的弊端。
NASA局長比爾納爾遜在近期的一場新聞發(fā)布會上表示，“阿耳忒彌斯2號”任務(wù)推遲到2025年9月，其原本計劃在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”任務(wù)也會延期1年，從最早2025年推遲到2026年9月。
登月器效果圖。來源：NASA
這凸顯了NASA依賴私營公司這一戰(zhàn)略的風(fēng)險：登月時間表正在失控。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，因此過程中每一次任務(wù)失敗或是進(jìn)度落后都會影響整個計劃的進(jìn)行。且當(dāng)有數(shù)十家公司參與其中時，意外就難免會出現(xiàn)。
比如，按照計劃，“游隼”并不是第一個前往月球的航天器。此前一家名為Masten Space Systems的商業(yè)航天公司拿下了NASA的合同，為后者開發(fā)一個月球著陸器，并計劃于2023年11月發(fā)射。
但NASA的資助也沒能讓這家公司順利活到計劃的時間點(diǎn)，公司于2022年下半年申請破產(chǎn)，后來主要資產(chǎn)被Astrobotic公司收購。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。
而對美國登月計劃來說，超長的時間周期本身也是風(fēng)險之一。
每年，美國國會都會通過年度撥款法案，確定NASA的具體預(yù)算數(shù)額，所以NASA局長最重要的任務(wù)之一就是說服總統(tǒng)和國會更加重視航天任務(wù)，批出更多的錢。因此，國會及在任總統(tǒng)對于NASA的支持程度至關(guān)重要。
在阿耳忒彌斯計劃之前，時任總統(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劃。
特朗普時期的NASA局長（由特朗普提名）Jim Bridenstine就曾表示，NASA加速登月計劃的進(jìn)度，就是為了防止政客們哪天又突然改變了主意，導(dǎo)致計劃流產(chǎn)。甚至他們還將登月時間從最初設(shè)定的2028年大幅提前到了2024年。這個時間點(diǎn)也相當(dāng)微妙：若特朗普在2020年大選獲勝，登月計劃就能在他任期內(nèi)最后一年踩線完成。
但計劃沒能成行。一方面阿耳忒彌斯計劃進(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)了對阿耳忒彌斯計劃的支持，近年來NASA的預(yù)算仍在持續(xù)增長，但在如此機(jī)制下，長期的不確定性將難以抹除。
焦慮也由此加劇。與計劃推進(jìn)中的不確定性相比，外部的競爭壓力是確定的、從未減少過的。全球范圍內(nèi)，新一輪的登月競賽已經(jīng)開啟，除了日本、以色列和印度為代表的非傳統(tǒng)航天強(qiáng)國已經(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，更重要的是中國的登月計劃仍在以穩(wěn)健的姿態(tài)持續(xù)推進(jìn)。
作為唯一一個曾經(jīng)把人類送上月球的國家，重啟登月的美國會如何甩掉歷史的包袱，展現(xiàn)商業(yè)航天時代的登月實(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
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