美國重返月球為何步履維艱

本報特約記者 晨 陽

備受關注的美國重返月球計劃的第一步——“阿爾忒彌斯1號”無人環繞月球任務因為“太空發射系統（SLS）”重型火箭的技術故障未能如期在8月29日發射。美國科技界普遍對這次發射推遲抱以“意料之中”的態度，因為該火箭乃至重返月球的“阿爾忒彌斯”計劃一再拖延都已經是常態。為何美國重返月球之旅會如此步履維艱呢？

超級火箭發射至少推遲了16次

這次發射推遲的SLS火箭堪稱美國重返月球任務的核心，但在其研製過程中拖延症屢屢發作，首次發射時間從2016年一直推遲到2022年，造成嚴重費用超標，NASA監察長辦公室警告“SLS的發射成本過於昂貴，不可持續”。

在29日的發射準備過程中，SLS火箭就一路不順。最初是發射架頻繁遭到閃電襲擊，導致燃料加註作業比預定時間晚了近兩小時。在燃料加註過程中，又出現液氫泄漏問題而一度叫停。最終NASA通過“終止後重啓”燃料加註程序後暫時得到解決。

但此後NASA又發現，SLS火箭主發動機出現故障。根據設計，4台主發動機需要預先冷卻到預定温度，但其中3號發動機始終無法達到發射允許的條件。在經過緊張搶修無果後，NASA在最後幾分鐘取消了發射程序。

NASA表示在9月2日和5日還有兩次發射機會。但美國航天觀察家埃裏克·伯傑表示，NASA事實上從來沒有徹底解決SLS火箭的技術問題。從今年4月開始，NASA先後進行了4次“濕彩排”測試。在此期間，SLS火箭演練了從加註燃料到發動機點火前10秒的全過程，以檢查是否有隱患存在。但這4次測試都提前結束，最接近成功的第四次也不過執行到發射前29秒。由於“濕彩排”測試屢次因為發生故障被打斷，NASA為了檢測發射流程的後半部分是否有問題而採取“作弊”手段。在第四次“濕彩排”測試時就出現密封泄漏，但為完成測試，NASA選擇通過電腦程序屏蔽這個問題、繼續後續測試，結果跳過了檢測發動機冷卻的步驟。他表示，“如果NASA按照流程執行，很可能早已經發現導致29日發射推遲的問題”。此外，在發射中出現的泄漏問題早在“濕彩排”測試時就已經多次出現，證明NASA並未能徹底消除這個隱患。

由於SLS火箭這次遭遇的發動機故障問題是首次出現，NASA能否在短短幾天內將其解決尚不得而知。如果該火箭無法在9月5日前完成發射，就需要返回裝配大樓進行額外作業，這意味着該火箭再次發射推遲將到10月中旬之後。

據美國“太空”網站29日報道，之所以NASA要在SLS火箭尚未完成完整的“濕彩排”測試的情況下，就急着準備發射，根本原因就在於其進度已經嚴重落後。報道稱，SLS火箭並非重新研製。2005年，美國布什政府提出雄心勃勃的“星座”計劃，準備用全新研製的“戰神”系列火箭將“獵户座”飛船送往月球和火星。但2010年奧巴馬政府以經費不足、進度遲緩等理由宣佈“星座”計劃下馬。為維繫美國的載人航天能力，NASA於2011年確認研製SLS火箭。它大量採用航天飛機的成熟技術。例如SLS使用的RS-25發動機，就來自於建造航天飛機時的剩餘庫存。它的兩個固體火箭助推器，也是航天飛機助推器的改進放大版。

然而讓外界難以理解的是，採用大量成熟技術的SLS火箭，卻在研製進度上一拖再拖。“太空”網站稱，SLS火箭最初預計於2016年底首飛，但受預算問題、設計變更、政治障礙等諸多因素影響，首飛時間至少改變了16次，一路推遲到2022年。

“太空”網站稱，NASA監察長辦公室於2021年11月發佈的報告顯示，SLS火箭的研製和建造費用一路飛漲，最初開發預算為100億美元，但如今僅研發預算就已經高達360億美元，這還不算每次發射的41億美元額外費用。該報告嚴厲批評“SLS發射成本過於昂貴，不可持續”。

美國媒體關於為何SLS火箭研製進度如此緩慢的討論很多。普遍觀點認為，這與NASA和美國傳統太空企業缺乏創新、官僚主義嚴重，白宮太空政策的反覆變更以及美國航天配套產業的衰落等因素都有關係。NASA曾多次表示，需要學習SpaceX公司等美國私營航天企業的創新精神，並將載人月球着陸器的研製任務交給SpaceX公司的“星船”項目。“太空”網站也表示，如果“星船”能按計劃實現高強度發射，官方主導的“阿爾忒彌斯”計劃有可能被取消。

載人飛船也是一個未知數

完整的“阿爾忒彌斯”計劃包括六大組成部分：SLS火箭、“獵户座”載人飛船、探索地面系統、載人登月系統、“門户”月球軌道空間站和“阿爾忒彌斯大本營”月球基地。美國重返月球計劃最關鍵的“阿爾忒彌斯1號”到“阿爾忒彌斯4號”任務，主要涉及前四部分，但“獵户座”載人飛船和載人登月系統能否如期完成也有很多未知數。

根據NASA官網介紹，作為美國新一代載人太空飛船，“獵户座”飛船可以容納4名航天員，執行前往國際空間站、月球乃至火星的深空探測任務。英國廣播公司稱，“獵户座”飛船外形與50年前搭載3名航天員前往月球的“阿波羅”載人飛船非常類似，但“阿波羅”飛船隻會在太空停留幾天，而“獵户座”飛船預計將飛行至少21天。美國SpaceX公司研製的載人“龍”飛船和波音公司的CST-100飛船問世後，“獵户座”飛船狹窄的居住環境引發很多抱怨。美國航天員斯蒂夫·鮑文在談及對“獵户座”飛船的第一印象時説：“實在太狹小了，對四個人來説真的很擠。”

而NASA堅持稱，與主要執行近地軌道任務的載人“龍”飛船和CST-100飛船不同，“獵户座”飛船將負責長時間的深空探測任務，因此安全可靠性必須放在第一位，舒適性只能往後排。

“獵户座”飛船備受詬病的另一個原因是，它早在2006年就啓動研製工作，可直到2014年才搭載“德爾塔IV”火箭首次升空測試。這次與SLS合體發射才是它的第二次升空，主要測試其隔熱罩的性能，因為飛船將以前所未有的每小時4萬公里的速度進入地球大氣層，必須承受2800攝氏度的高温考驗。

按照NASA計劃，“阿爾忒彌斯3號”任務最早將於2025年正式開始載人登月。負責將航天員送上月球的載人航天器是SpaceX公司的“星船”。但“星船”項目尚在研製中，到目前為止還從未正式進入太空，何時具備載人能力也沒有明確時間表。

此外，美國航天員登月所需的艙外航天服能否按時完成並不樂觀。2021年NASA總監察長保羅·馬丁承認“艙外航天服的研製工作出現重大延誤”。NASA原計劃於2024年11月之前生產兩套用於在月球表面活動的“艙外探索機動裝置”，但航天服最早要到2025年4月才能準備好，距離徹底完成還得再等幾年。

美俄交惡影響空間站計劃

作為美國登月計劃的遠景規劃，“門户”月球軌道空間站和“阿爾忒彌斯大本營”月球基地更是雄心勃勃。但美國《新科學家》網站稱，這些計劃能否最終落實，還取決於未來的國際合作。

其中“門户”月球軌道空間站由美國、俄羅斯、歐洲、日本、加拿大等共同建造，其中加拿大提供先進機器人；歐洲航天局負責國際居住艙、部署科學有效載荷和立方體衞星的科學氣閘艙；日本提供居住艙部件和後勤補給等。它將不僅作為人類登月的轉運站，而且將為今後的登陸火星服務。在NASA原先的設計中，“獵户座”飛船運送航天員先抵達“門户”空間站，然後換乘載人着陸系統降落在月面；從月球表面返回時，同樣先在“門户”空間站中轉，再換乘“獵户座”返回地球。但同樣由於進度延誤，“門户”空間站無法加入“阿爾忒彌斯3號”任務。此外，隨着美俄關係惡化，兩國太空合作也宣告破裂，原先由俄羅斯火箭負責運送的空間站組件計劃也需要重新修改。

“阿爾忒彌斯大本營”月球基地則由月球地形車、可居住移動平台（加壓月球車）、月球基地居住艙、電力系統及原位資源利用系統等組成。但該計劃耗資更大，不確定因素更多。▲