迷失太空

太空梭和國際空間站的問題使 NASA 失去了方向

人類太空飛行的批評者有這樣一句諺語:“如果上帝想讓人進入太空,他就會給他們更多的錢。” 這句經過修改的諺語在最近華盛頓特區關於太空梭和國際空間站(ISS)未來的爭論中顯得再合適不過了。由於 NASA 的新任局長肖恩·奧基夫試圖整頓該航天局陷入困境的 150 億美元預算,這兩個專案都面臨著嚴重的削減。NASA 很可能不得不減少太空梭的飛行次數,並至少暫時縮減空間站的組裝規模。在經歷了十年的糟糕規劃之後,該航天局希望儘可能挽救局面。

太空梭的鋪張浪費是眾所周知的:每次飛行大約花費 5 億美元。在 20 世紀 90 年代中期,NASA 啟動了 X-33 計劃,以生產一種更具成本效益、完全可重複使用的航天器,只需一個火箭級就能進入軌道。(相比之下,太空梭是一種兩級飛行器,在上升過程中會拋棄一對固體燃料助推器,以減少進入太空的質量。)但是,這種航天器必須攜帶 10 倍於自身重量的燃料,而實現這一目標所需的新技術,例如使用輕型複合材料製造燃料箱,被證明比預期的更麻煩。經過五年的努力,NASA 取消了該計劃。總成本:NASA 9.12 億美元,承包商洛克希德·馬丁 3.57 億美元。

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去年,NASA 決定重新開始。根據其太空發射計劃(SLI),該機構計劃到 2006 年花費 48 億美元來開發建造太空梭替代品所需的技術。NASA 已經向 22 家公司和大學授予了近 9 億美元的合同,其中大部分工作集中在新火箭發動機和機身上。該機構目前正在審查洛克希德、波音以及諾斯羅普·格魯曼和軌道科學公司組成的聯合團隊提出的初步飛行器設計。由於 X-33 的經驗教訓,NASA 已將單級飛行器的想法降級到遙遠的未來(即大約 2025 年)。從初步設計來看,太空梭的繼任者很可能有一個或多個液態燃料助推器,這些助推器在與軌道飛行器分離後能夠飛回發射場。由於可以透過改變燃料流量來調節液態燃料火箭的推力,因此它們比太空梭的固體燃料助推器具有固有的安全優勢。

但是,這項 48 億美元的計劃實際上不會生產航天器;NASA 計劃僅僅在 2006 年之前選擇一種設計,然後在接下來的六年內建造該飛行器。在 4 月份的國會聽證會上,NASA 官員承認,這個時間表可能過於雄心勃勃,太空梭的繼任者可能要到 2020 年之後才能開始飛行。更重要的是,預算短缺迫使該航天局削減了一些旨在確保老化的太空梭機隊在第二代飛行器投入使用之前的安全性的升級。

航空航天安全諮詢小組是一個獨立的專家小組,負責分析太空梭計劃,在其年度報告中警告說,NASA 的財政問題正在使宇航員面臨風險。該小組的前主席理查德·D·布隆伯格在向眾議院空間和航空小組委員會作證時發出了直言不諱的警告:“在我參與的所有年份中,我從未像現在這樣擔心太空梭的安全。這種擔心不是針對當前的飛行,也不是針對下一次或可能再下一次的飛行。事實上,我擔心的根源之一是,沒有人能確定安全裕度何時被侵蝕得太遠。然而,我所有的直覺都表明,當前的方法正在為未來的危險埋下種子。”

代價高昂的問題

財政困境也衝擊了國際空間站,這個軌道上的建築工地是當前大多數太空梭飛行的目的地。在過去四年中,組裝這個 500 噸重的空間站的成本估算從 170 億美元飆升至 300 多億美元。2001 年 11 月,國際空間站管理和成本評估工作組得出結論,NASA 完成空間站的計劃“不可信”,原因是成本估算過於樂觀和管理不善。奧基夫在次月成為 NASA 局長後,迅速採取了工作組的建議。

在 NASA 於 2 月份提交的 2003 年預算請求中,該機構明確表示,它打算每年只資助四次太空梭飛行(從六次或七次減少),這是支援國際空間站所需的最低次數。空間站本身被置於某種試用期:在專案經理學會在其預算範圍內生活之前,NASA 將只組裝軌道前哨的核心部分,並將推遲增加幾個模組。空間站現在只能容納三名宇航員;為了支援由七名宇航員組成的完整乘員組,空間站需要另一個居住艙以及一個乘員返回飛行器,以便在發生災難時疏散所有宇航員。(空間站目前的“救生艇”是俄羅斯製造的聯盟號飛船,只能容納三個人。)

NASA 在國際空間站的合作伙伴,即歐洲、日本、俄羅斯和加拿大的航天機構,對美國的計劃做出了憤怒的反應。國際合作夥伴指出,空間站的主要目標是在太空中進行實驗,他們認為三人乘員組根本不足以進行嚴肅的研究計劃。由於空間站是一臺相當精密的機器,至少有兩名乘員必須將大部分時間用於維護它。“三人乘員組將無法進行與每個人所做投資水平相符的科學研究,”加拿大航天局的道格·巴塞特在 NASA 諮詢委員會的一次會議上說。巴塞特引用一位加拿大政治家的話說,該空間站可能會成為“人類歷史上最大的白色大象”。

安全的選擇?

解決這個難題的一個方案是在國際空間站上對接兩個聯盟號救生艇。此舉將使空間站能夠容納六名乘員,並且可能比開發乘員返回飛行器便宜。另一個想法是加強空間站的“安全港”,即如果發生事故導致國際空間站部分癱瘓時,宇航員可以撤退到的模組。奧基夫正在考慮這兩個方案。

NASA 的預算問題如此令人沮喪的原因是,許多專家很久以前就預料到了這些問題,但該機構卻拒絕改變方向。當太空梭在 20 世紀 70 年代設計時,NASA 不明智地選擇建造一種運營成本高昂的飛行器,因為它會降低初始開發的費用。在 20 世紀 80 年代和 90 年代規劃國際空間站期間,許多科學家警告說,該專案的估計成本遠遠超過在空間站上進行的研究的潛在價值。正如科學界預測的那樣,國際空間站的資金短缺迫使 NASA 將資金從更有可能產生重要發現的無人任務轉移。該機構迫切需要在進一步損害太空探索計劃之前平衡其賬目。


馬克·阿爾珀特是《大眾科學》的編輯委員會成員。

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