白玉京：登月，一場美國不忍心丟棄的“豪賭”

編者按：

北京時間2024年10月30日4時27分，神舟十九號載人飛船發射取得圓滿成功，中國空間站建設再進一步。

根據此前中國載人航天工程辦公室副主任、新聞發言人林西強在發佈會上的透露，我國第四批預備航天員不僅要執行空間站任務，未來也將執行載人登月任務。

終於，中國人要登上月球了。

而這也是美國人心心念唸的航天夢想。作為第一個把人類送上月球的國家，美國一直期待能夠重新複製當年的壯舉，然而今時不同往日，伴隨美國國力的下降，儘管登月計劃早早就被提上日程，但從實際執行情況來看，無論是頂層設計還是具體執行，都是漏洞百出。

本系列將開啓對美國登月計劃的全面回顧，它山之石可以攻玉，我們在學習的同時也能從中吸取經驗教訓，推動我國登月夢想的早日實現。

【文/觀察者網專欄作者 白玉京】

夕陽西下，肯尼迪航天中心的發射塔在太陽神阿波羅的餘輝中閃耀。幾十年前，這裏見證了阿波羅載人登月計劃，強大的“土星五號”火箭轟鳴着飛向月球的輝煌。而如今，美國再次站在通向深空的門檻上，熱切地呼喚着月之女神阿耳忒彌斯，摩拳擦掌地計劃重返月球。

2009年美國宇航局肯尼迪航天中心，正在建造的用於星座計劃的新型移動發射台。圖片來源：NASA

阿波羅和阿耳忒彌斯之間，還銜接了一個意外，這就是被歷史遺忘的“星座計劃”（Constellation Program）。“星座計劃”大業未成而中道崩殂，沒有等來登月的歡呼，而是被一場預算風暴和技術困境擊得四分五裂。

星座計劃的設想極其龐大：不僅要重返月球，還要將月球基地變為通往火星的中轉站。2004年，當時的布什政府宣佈這一雄心勃勃的計劃時，聲稱要在2020年前讓美國人重新踏上月球，甚至預示未來人類將站在火星的赤紅色土地上。

然而，隨着工程進展，理想逐漸被複雜的現實擊潰。戰神火箭的難產、獵户座飛船的緩慢進度，伴隨着成本的飆升和時間的拖延，最終讓這顆璀璨的星座隕落在航天史的塵埃中。但星座計劃並非一無是處，從某種意義上來，對於中國載人登月計劃亦有一定的借鑑意義。

星座計劃的關鍵，從上到下依次為戰神 I火箭、戰神 V超重型火箭、獵户座飛船、牽牛星號月球着陸器

星座計劃的背景

2004年，世界正進入一個新千年的拂曉，美國的目光重新投向深空。在冷戰結束後的寂靜中，阿波羅計劃的餘韻逐漸消散，太空探索的熱度似乎也與當年不再相同。然而，新的全球格局和隱現的技術競賽讓美國意識到，“太空第一”的主導地位需要新一輪的航天計劃來維持。

“星座計劃”便在這樣的背景下誕生，承載着美國重返月球、進軍火星的戰略抱負。

布什政府2004年提出的這一計劃，不僅是對冷戰時期阿波羅輝煌的迴響，更是一種向未來太空探索的新承諾。布什政府強調，星座計劃的目標並非僅僅到訪月球，而是建立一個多層級的深空探索體系，將月球基地設為跳板，為未來的火星探測打下堅實的基礎。

在這種戰略願景下，星座計劃的提出標誌着美國希望在新的世紀再度走向航天探索的前沿，並以月球任務重新點燃全球對深空探索的渴望。

與此同時，計劃中的戰神火箭、獵户座飛船和月球着陸器牽牛星號，成為了太空新徵程的三大支柱，體現出美國政府對長期空間站建設和載人火星任務的野心。然而，這一龐大計劃的雄心也預示着極大的技術挑戰和資金壓力，為星座計劃的終局埋下了伏筆。

從左至右分別為航天飛機，戰神 I火箭、戰神 V超重型火箭和土星五號，注意戰神 V的龐大

經典的雙火箭設計

星座計劃的技術設計體現了美國在深空探索中的野心，圍繞三大核心組件展開：戰神火箭系列、獵户座飛船（Orion）和月球着陸器牽牛星號。

星座計劃最大的特點，是採用了雙火箭設計，這跟阿波羅計劃單一的土星五號完全不同。這可以説是星座計劃的精華所在，但也是星座計劃破產的主要原因之一。

作為載人任務火箭，戰神 I被專門設計用於將獵户座飛船送入地球軌道。其結構採用了一級固體燃料助推器和二級液體燃料發動機的組合。一級固體助推器改自航天飛機的推進器，具有強大的初始推力，能夠迅速提升火箭速度；而二級則採用液氧和液氫的推進系統，以更高的效率完成火箭的軌道入軌過程。

這種設計旨在優化燃料使用效率，確保飛船能夠安全、穩定地進入軌道。戰神 I的近地軌道（LEO）運載能力約為25噸，與中國的長征五號火箭相當，長征五號同樣具備25噸的近地軌道運載能力，但當前形態下不直接適用於載人任務。

2009年10月28日，戰神 I-X火箭成功發射。圖片來源：NASA

戰神 V超重型火箭是一個不折不扣的巨獸，性能空前強大。根據發展階段不同，性能和配置有所變化。據NASA於2008年官宣數據，高116米，總起飛重量為3704.5噸。能夠發射187.7噸到近地軌道，62.8噸到月球軌道，或71.1噸到地月轉移軌道。使命是將大量物資、設備和牽牛星號着陸器送往月球。戰神 V的這一近地軌道運載能力超過了阿波羅時代的土星五號（LEO約118噸），也比現代的SLS（約130噸）相當甚至稍強。

從某種意義上説，戰神 V是土星五號的傳承和延續。兩者的核心任務都是將大量載荷送入地月轉移軌道（TLI），以支持登月任務。土星五號一級採用了五台強大的F-1液體發動機，戰神 V的設計則使用六台RS-68液體發動機。RS-68原本用於聯合發射聯盟的德爾塔4重型火箭，結構簡單成本較低。土星五號的推力全部來自液體發動機，而戰神 V則增加了兩個固體火箭助推器（SRB），類似於航天飛機的設計。這種組合讓戰神 V具備更強的推力，能夠在初始上升階段提供更高的速度，使得其在推力和燃料效率之間獲得平衡。

從理論上來説，戰神 V完全有能力像土星五號一樣，一次性地把指令艙、服務艙和登月艙打包，一同送入地月轉移軌道。換而言之，可以不需要開發建造戰神I火箭。

客觀評價，美國星座計劃搞雙火箭載人登月，是有長遠考慮的。土星五號是完全的登月專用火箭，是典型的美國面子工程，強大就是勝利，沒有任何性價比可言。美國星座計劃希望充分考慮近地任務和深空任務的性價比，在這一點還是有很大的進步性和建設性。

沒有載人登月好看，但比載人登月更重要的是載人進入近地軌道，比如建造和運營國際空間站。這是個長效達到幾十年的工程，實用價值遠比載人登月更高。戰神 I是火箭中的萬金油，執行近地軌道任務，成本更低，適用性更廣泛。

注意戰神 V增加了兩個固體火箭助推器

通過雙火箭設計，NASA可以在不同任務需求之間靈活調配資源，而不必依賴單一的大型火箭。單獨建造戰神 I火箭專門運載獵户座飛船，確保了載人任務的專用設計，有助於提高任務安全性。例如，戰神 I具備特別設計的固體助推器和液氧液氫二級系統，支持緊急逃逸程序，以便在發射過程中的突發情況下保護宇航員。而土星五號這種大型火箭無法在運載指令艙、服務艙和登月艙時提供單獨的載人安全設計。

在星座計劃初期，預算和技術資源受到限制。相比單一的巨型火箭系統，分開設計可以更有效地分攤開發成本，同時利用已有的固體助推器技術。戰神 I的固體火箭助推器源自航天飛機技術，適合近地軌道發射，而戰神 V則結合液體和固體助推器技術，以支持更重的貨物運載。這樣分步開發可以分攤開發成本，逐步過渡到重型任務需求。

星座計劃的長期目標是支持火星任務，且不僅限於單次月球任務。設計獨立的重型運載火箭戰神 V用於未來的深空任務，為重型載荷的靈活部署和遠程探測奠定了基礎。同時，戰神 V具備更強的運載能力，能夠支持多次任務所需的貨物運輸，如深空探測設備或未來月球基地建設設備，這一點對於長期探索具有戰略意義。

這張圖片清晰地展示了星座計劃載人登月任務全流程，需要進行太空對接。圖片來源：NASA

雙火箭設計並非原罪

星座計劃的雙火箭設計，增加了載人登月任務流程的複雜性，需要進行太空對接。

任務流程為：

戰神 I發射：戰神 I火箭首先將載人飛船獵户座送入近地軌道，確保宇航員安全入軌。

戰神 V發射：在適當的窗口期，戰神 V火箭發射並將牽牛星號着陸器及相關設備送入月球軌道，等待獵户座飛船的到來。

軌道對接：獵户座飛船在完成地月轉移後，進入月球軌道與牽牛星號着陸器會合。宇航員通過軌道對接進入牽牛星號着陸器，為月球表面任務做準備。

着陸及返回：宇航員乘坐牽牛星號着陸器降落月球表面並完成探索任務。任務結束後，牽牛星號着陸器上升段從月球表面起飛，與軌道上的獵户座再次對接，宇航員進入獵户座並返回地球。

然而出現了意外，繼承航天飛機大量技術遺產的戰神 I和戰神 V火箭，發展卻雙雙不順利。原本想要省錢的雙火箭設計成了一個巨大的坑，燒錢更多，技術問題也更多。並不是説雙火箭設計這個根本思路有問題，需要注意的是，中國載人登月計劃也採用了雙火箭設計，是2枚長征十號火箭。從某種意義上來説，是糟糕的工程管理和財務管理拖死了星座計劃的雙火箭。

星座計劃2006年的藝術家想象圖，載人飛船與月球着陸器及出發級，各自發射後在太空對接，然後飛往月球。

不曾出生的牽牛星號

獵户座飛船作為星座計劃的主要遺產，被月之女神繼承，接下來有專文講解，在此不再贅述。我們將注意力放在牽牛星號月球着陸器上。

牽牛星號是NASA在星座計劃中為重返月球任務設計的一款月球着陸器，其體積五倍於阿波羅登月艙，極為龐大。名稱來源於天鷹座中的主星牽牛星號，這顆星在夜空中明亮且易見，象徵着NASA再次登月的宏大目標。其名稱在阿拉伯語中意為“大鳥”或“飛行者”，延續了阿波羅11號登月艙“鷹號”（Eagle）的精神傳承，標誌着NASA對歷史的致敬和對未來的展望。

牽牛星號被設計為模塊化的兩部分。上升段的作用是將宇航員從月球表面送回月球軌道，並與軌道上的獵户座飛船對接。

牽牛星號最值得注意的是下降段，體現了比阿波羅計劃進步之處。它用於從月球軌道安全着陸在月面，承擔貨物和設備的運載任務。下降段配備液氧和液氫推進系統，以保證着陸的穩定性。其設計還考慮到作為“基礎平台”留在月球，為後續月球任務和基地建設提供資源。

隨着每次任務新增的下降段留在月球表面，這種模式逐步增加了月球表面設備和設施的數量，目標是在月球上建立一個逐步完善的基礎設施網絡，支持長期的人類探索——星座計劃打算建造月球基地，並非阿波羅打卡式的到訪。

先進設計導致了技術的難度和成本的嚴重超支，牽牛星號在三大核心工程中進展最慢，甚至未能實際建造。

牽牛星號月球着陸器相當龐大，把這麼大的玩意送上月球，成本和費用超出美國預期。

星座之死

最初NASA預計星座計劃2005至2009年的預算為88億美元，實際支出為119億美元，超支31億美元。2009年NASA預測，到2014年星座計劃的總成本會攀升至287億美元，增幅達到140%。其中戰神 V和牽牛星號着陸器的部分預算被削減，以優先支持戰神 I和獵户座飛船，使得戰神 V開發進度受阻，計劃不斷推遲。

戰神 I火箭遇到嚴重的技術問題，尤其是推力震動和安全性方面的問題，使其在人類乘員發射任務中存在潛在風險。NASA多次調整設計並追加投入來解決震動問題，但進展緩慢，預算也因技術難題而增加。此外，戰神 V作為重型運載火箭，其設計要求高達160噸的低地軌道運力，技術複雜度和開發成本都遠超預期。

在項目管理上，NASA選擇雙火箭系統後，優先資源被用於戰神 I和獵户座飛船，以確保美國在航天飛機退役後的軌道運輸能力，這削弱了對戰神 V的長期支持。進一步的成本削減和管理不善，使得戰神 V的開發週期不斷延長，最終導致整個星座計劃陷入困境。2009年奧巴馬政府的“奧古斯丁委員會”分析認為，計劃缺乏可行的資金支持與管理，難以按時完成登月任務。

早在2008年，洛馬公司就在折騰獵户座飛船，到2024年了，獵户座飛船傳給了月之女神，洛馬公司還沒把獵户座飛船折騰明白。圖片來源：NASA

永不消逝的星座

然而，星座計劃的故事並未就此結束。幾年後，新的“阿耳忒彌斯計劃”在美國重返月球的藍圖中再度浮現，將未竟的星座夢接續下去。阿耳忒彌斯雖然換了新裝，但其核心依舊延續着星座計劃的基礎設計和遺產。對一些人來説，這象徵着堅韌不拔的航天精神，但在批評者看來，這或許只是美國一場“不忍心丟棄的豪賭”。

阿耳忒彌斯從星座計劃中學到和沒學到什麼，後續專欄文章敬請期待。

是重生，還是重蹈覆轍？歷史和未來彷彿交織成一段未完的航天敍事，美國“重返月球”這一雄偉夢想，究竟能否以阿耳忒彌斯之名，躍出重重的政治、技術桎梏，實現突破？

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