美再選載人登月艙，為重返月球“打補(bǔ)丁”

近日，美國(guó)宇航局選定藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)的月球著陸器方案，作為“阿爾忒彌斯計(jì)劃”第二個(gè)載人登月艙，承擔(dān)航天員登月及月面生存保障任務(wù)，合同價(jià)值34億美元。之前“星艦”改裝的“載人登陸系統(tǒng)”已經(jīng)中選載人登月艙競(jìng)標(biāo)，美國(guó)宇航局為何另起爐灶？藍(lán)色起源公司的方案能否實(shí)現(xiàn)其宣傳的“更快、更安全、更低風(fēng)險(xiǎn)”？它對(duì)于美國(guó)“重返月球”大業(yè)又會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響呢？

美國(guó)宇航局“以退為進(jìn)”

想弄清這件事的來(lái)龍去脈，我們要回顧2021年4月的一件事。當(dāng)時(shí)美國(guó)宇航局宣布，SpaceX公司獨(dú)家獲得載人登月艙合同，總價(jià)值達(dá)28.9億美元。另外兩家競(jìng)標(biāo)團(tuán)隊(duì)立即提出質(zhì)疑，引發(fā)了持續(xù)大半年的訴訟。

落選團(tuán)隊(duì)中，藍(lán)色起源公司號(hào)稱是“商業(yè)航天新勢(shì)力”，但其團(tuán)隊(duì)成員都是名頭響亮的軍火巨頭，比如洛克希德·馬丁公司、波音公司等。該團(tuán)隊(duì)在SpaceX公司中標(biāo)10天后就向官方提交了175頁(yè)申訴材料。按規(guī)定，美國(guó)宇航局在裁決公布前只能暫停合同執(zhí)行。

其實(shí)，當(dāng)時(shí)美國(guó)宇航局做出如此決定，不排除向國(guó)會(huì)施壓并要求增加預(yù)算的可能性。此前，美國(guó)國(guó)會(huì)將載人登月艙的年度研發(fā)預(yù)算從32億美元砍到8.5億美元，引發(fā)美國(guó)宇航局和美國(guó)航天工業(yè)界不滿。

在競(jìng)標(biāo)方案中，SpaceX公司的方案最有新意，報(bào)價(jià)約29億美元，但需要依賴“星艦”進(jìn)度；藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)的方案集成了傳統(tǒng)航天巨頭的成熟技術(shù)，但很多關(guān)鍵技術(shù)有待驗(yàn)證，報(bào)價(jià)約60億美元；達(dá)因技術(shù)公司團(tuán)隊(duì)的方案被認(rèn)為是技術(shù)成熟度最低的，報(bào)價(jià)高達(dá)99億美元。

美國(guó)宇航局選擇第一個(gè)方案，理由是“確保載人登月任務(wù)順利實(shí)施”，寧可無(wú)視國(guó)會(huì)與傳統(tǒng)航天巨頭的“默契”，打破了由兩家承包商共同分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的慣例，哪怕引發(fā)訴訟、拖延項(xiàng)目進(jìn)度也在所不惜。以至于外界猜測(cè)，美國(guó)宇航局選擇讓SpaceX公司獨(dú)家中標(biāo)，很可能是“以退為進(jìn)”，暗示國(guó)會(huì)需要增加預(yù)算。

后續(xù)事態(tài)發(fā)展總體上符合美國(guó)宇航局的預(yù)期。美國(guó)眾議院科技委主席公司獨(dú)享瑪利亞·坎特維爾在SpaceX載人登月艙合同后表示“失望”，并強(qiáng)調(diào)必須有足夠的“冗余備份”。而在2021年底落選團(tuán)隊(duì)的上訴被駁回后，美國(guó)國(guó)會(huì)“親自上陣”，不僅表決通過(guò)了法律修正案，責(zé)成美國(guó)宇航局必須再選一家載人登月艙承包商，還承諾在未來(lái)數(shù)年內(nèi)有望將總預(yù)算增加到100億美元。

得到國(guó)會(huì)的承諾后，美國(guó)宇航局很快調(diào)整了“重返月球”規(guī)劃，將“阿爾忒彌斯-5”及以后的載人登月任務(wù)“重新包裝”，修改為“可持續(xù)月球開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，登月艙承包給藍(lán)色起源團(tuán)隊(duì)。由此，美國(guó)宇航局得到了更多“重返月球”所需預(yù)算，還為SpaceX公司追加了載人登月艙研制經(jīng)費(fèi)。

技術(shù)因素未必是主導(dǎo)

毫無(wú)疑問(wèn)，藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)收獲了價(jià)值不菲的合同。而達(dá)因技術(shù)公司團(tuán)隊(duì)多數(shù)是小公司，大概率會(huì)收到大公司外包的次級(jí)合同，可謂“皆大歡喜”。其實(shí)，這是長(zhǎng)期以來(lái)美國(guó)航天項(xiàng)目的基本運(yùn)作模式，也是載人登月艙新方案中選的深層次原因。

至于技術(shù)層面，這次美國(guó)宇航局給藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)方案的評(píng)語(yǔ)是“兼顧技術(shù)優(yōu)勢(shì)和低成本”，聽(tīng)起來(lái)更像是一種美好愿景或宣傳口號(hào)。

藍(lán)色起源“藍(lán)月亮” (Blue Moon) 著陸器高清CG渲染圖

新載人登月艙由下降級(jí)、上升級(jí)和轉(zhuǎn)移級(jí)組成，均可以通過(guò)新格倫或火神火箭分別發(fā)射，再在月球軌道或繞月空間站上組合，也可以先組合成整體，再由SLS重型火箭改進(jìn)型發(fā)射。值得一提的是，這3款火箭的制造流程均在藍(lán)色起源公司、洛克希德·馬丁公司和波音公司內(nèi)部完成，顯然在發(fā)射時(shí)還能再賺一筆。

具體來(lái)看，下降級(jí)由藍(lán)色起源公司2019年公布的藍(lán)月亮登月艙方案發(fā)展而來(lái)，為此專門研制了可變推力的液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)；上升級(jí)大量借鑒或移植了獵戶座載人飛船的技術(shù)，主要由洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)；轉(zhuǎn)移級(jí)則參考了天鵝座貨運(yùn)飛船方案，最初由諾斯羅普·格魯曼公司負(fù)責(zé)，后來(lái)該公司離開(kāi)團(tuán)隊(duì)，改由波音公司接手。

除了航電和導(dǎo)航控制系統(tǒng)由德雷珀公司統(tǒng)一負(fù)責(zé)外，這3個(gè)部分的其余重要系統(tǒng)，包括動(dòng)力系統(tǒng)，都是各用各的，那么有關(guān)該方案“更快、更安全、更低風(fēng)險(xiǎn)”的宣傳不得不令人心存疑慮。

以至于有評(píng)論認(rèn)為，3個(gè)部分各自都有關(guān)鍵技術(shù)需要突破和驗(yàn)證，牽一發(fā)而動(dòng)全身，這款載人登月艙不排除會(huì)成為SLS重型火箭那樣不斷“吞噬”金錢和科研時(shí)間的“黑洞”。

項(xiàng)目拖延難以避免

最近，美國(guó)宇航局公布了新一輪申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)和任務(wù)延期請(qǐng)求，表示受“星艦”改裝的載人登月艙、月面航天服等研制進(jìn)度影響，原定于2025年底實(shí)現(xiàn)載人登月的“阿爾忒彌斯-3”任務(wù)很可能面臨推遲，比較穩(wěn)妥的方案是改在2028年實(shí)現(xiàn)。為此，預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)需要在該項(xiàng)目上投入約410億美元。

這樣看來(lái)，藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)的載人登月艙原計(jì)劃在2029年“阿爾忒彌斯-5”任務(wù)中投入使用，同樣面臨推遲。

縱觀該方案，三級(jí)組合結(jié)構(gòu)恐怕既是其最大的優(yōu)勢(shì)，又是最大的劣勢(shì)。這使發(fā)射活動(dòng)和載人登月任務(wù)的安排具有極大的靈活性，有利于協(xié)調(diào)優(yōu)化航天員在月表和繞月空間站之間的往返周期，促使“多名航天員月面活動(dòng)30天”的高難度目標(biāo)更有希望達(dá)成。

上升級(jí)擁有一系列安全性與冗余性設(shè)計(jì)，使航天員獲得了更多保障，但顯著拖慢了研制進(jìn)度，增加了與其它成熟系統(tǒng)不兼容的風(fēng)險(xiǎn)，在后續(xù)系統(tǒng)集成和測(cè)試中仍存在很大的不確定性。

另外，該方案的3個(gè)部分雖然都有望用新型火箭靈活發(fā)射，但“新格倫”和“火神”仍未首飛，研發(fā)測(cè)試中也不時(shí)傳來(lái)負(fù)面消息，推遲不令人意外。

新型火箭拖延將壓縮載人登月艙的測(cè)試時(shí)間，而諸如低溫推進(jìn)劑在軌加注、防沸騰技術(shù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)必須在載人飛行前全部驗(yàn)證到位，很難想象有哪些壓縮時(shí)間的余地，拖延很難避免。

不過(guò)，藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)方案仍被認(rèn)為可能會(huì)“更快”實(shí)現(xiàn)載人登月，而這是相比“星艦”改型方案來(lái)說(shuō)的。畢竟“星艦”受制于設(shè)計(jì)與構(gòu)型，必須在短時(shí)間內(nèi)多次在軌加注才能飛到月球軌道，整個(gè)加注過(guò)程可能要持續(xù)一周之久。而且“星艦”基本型在今年4月首飛不順利，說(shuō)明其距離成熟仍有很長(zhǎng)的路要走，更不必說(shuō)改進(jìn)出載人登月艙了。

總之，藍(lán)色起源公司團(tuán)隊(duì)的載人登月艙更貴，用途更單一，但確實(shí)為美國(guó)“重返月球”大業(yè)打了“補(bǔ)丁”，只不過(guò)多花錢、多費(fèi)時(shí)間已不可避免了。（作者：李嵩）