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原标题:陈根:承接美国登月大业,何须马斯克?

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自1969年阿姆斯特朗首次登上月球以来,已经过去了51年。4月17日,NASA宣布选择马斯克的SpaceX作为唯一指定的登月提供商,并在人类首次登月50多年后的新登月计划中签署了28.9亿美元的独家合同。

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对于马斯克来说,这将是SpaceX的又一伟大成就。SpaceX作为美国庞大的阿耳忒弥斯登月计划中唯一的登月舱承包商,相当于把美国登月的最后一环交给了马斯克的SpaceX。对于NASA来说,这是登月计划一再推迟后的关键一步。

一个新的时代正在到来,无论是商业航天,还是人类向更深的空间和宇宙迈进。

为什么是SpaceX?

重返月球计划的起源可以追溯到几年前。

2017年6月3日,美国总统唐纳德特朗普(Donald Trump)签署了一项由副总统迈克伯恩斯领导的行政命令,重组国家空间委员会。同年12月11日,特朗普签署《1号太空政策指令》,改变了NASA的未来政策,要求后者整合现有资源,加快美国探月探火步伐。

2019年,美国国家航空航天局(NASA)正式宣布新的探月计划命名为阿耳忒弥斯(Artemis),呼应了上一代美国探月项目阿波罗计划(Project Apollo)。在希腊神话中,阿耳忒弥斯是阿波罗的孪生姐妹。

经过多次推迟,NASA最终确定了2024年登月的时间,并于2020年5月1日宣布,阿耳忒弥斯登月计划中登月舱的中标者是贝佐斯创办的航天公司Blue Origin、NASA的长期合作伙伴Dynetics和马斯克的SpaceX。我们应该知道,月球着陆器作为月球之旅的最后一环,在整个登月计划中起着至关重要的作用。

10年来,NASA一直在投入巨资,推动研制能够满足登月需求的重型火箭和载人飞船,即波音承担的太空发射系统(SpaceLaunchSystem,简称SLS)和猎户座载人飞船,将人类宇航员送入太空。为了实现月球的最终着陆,月球着陆器是月球着陆计划中的最后一个难题。

在NASA确定中标人后的10个月内,这三个中标人将获得NASA近10亿美元的资金支持,并在此基础上推动研发工作。在近10亿美元的总拨款中,蓝色起源获得了预算的一半以上,达到5.79亿美元。戴尼提领导的团队获得2.53亿美元;SpaceX拿的钱最少,只有1.35亿美元。

NASA根据各家的研发进度,继续选择资助对象和最终登月的赢家。然而,出乎意料且合理的是,SpaceX最终赢得了登月项目,并赢得了NASA 29亿美元的合同。也就是说,在这个过程中,马斯克打败了由蓝血统的洛克希德马丁公司-诺斯罗普格鲁曼德雷珀公司组成的全明星“国家队”和由戴尼提公司组成的小企业队。

究其原因,一方面是SpaceX的Starship在竞标过程中表现出的对降低成本和可持续性的强烈追求。毫无疑问,SpaceX在过去的10年里取得了巨大的进步。星舰,作为SpaceX为未来星际飞行建造的新一代载人飞船,包括底部的火箭助推器和上方的飞船。完全可重复使用的星际飞船不仅可以将卫星运送到地球轨道,还可以满足将货物甚至人运送到月球和火星的需要。

星舰在设计上有自己强大的动力系统、载人舱和贮仓,登月计划也更简单直接:派一艘星舰到低地球轨道,飞船在地球轨道上再加注“燃料箱”,把所有的载荷都运送到月球。也就是说,星舰可以在没有指挥舱或着陆舱的情况下,通过垂直起降的方式往返月球。

虽然这个理想方案目前还是比较天马行空的,但是在四次星舰试飞中都失败了。可以说星舰真的是“越炸越勇敢”。但是NASA不能忽视星舰的潜力。

SpaceX非常擅长飞行、测试、体验故障和修复问题。这也是NASA选择资助SpaceX的原因。虽然星际飞船在测试中一直坎坷不平,但NASA认为这对SpaceX来说并不是什么新鲜事。更重要的是,如果星际飞船项目成功,将是一次巨大的转型,可以降低成本,提供新的方案,推动航天工业成为商业活动。

另一方面,SpaceX之所以中标,是因为拜登政府用于登月舱的资金严重不足。2021财年载人登月舱的预算已从32亿美元削减至约10亿美元。虽然这是参众两院的结果,不是拜登的杰作,但已经在一定程度上代表了政治态度。当分配只能满足一家努力的时候,最后的结果只能是最低价。

可以说,这对于NASA和马斯克的SpaceX来说,都是一场豪赌。

时代造就了马斯克

仅马斯克一家就拿下了28.9亿美元的固话合同,这又一次让马斯克和他的SpaceX成为热议对象。毫无疑问,马斯克是科技创新领域不可忽视的明星。无论是特斯拉、SpaceX还是有脑机接口的NeuraLink,脑洞都是前所未有的,成长速度也是前所未有的。马斯克的成功申办再一次展示了商业航天的无限未来。

商业航天的繁荣始于20世纪美苏争霸。世界上两大阵营的霸主以全国的实力在军事和科技上竞争,航天领域作为军事和科技的大师,成为双方角力的核心战场。在此期间,投资的资金数额,与

来了科学技术爆炸式的发展,深刻改变了人类生活的方方面面。

好景不长,星球大战计划拖垮了苏联经济,美国赢得了冷战的胜利。正所谓兔死狗烹,鸟尽弓藏。没了竞争对手,资源投入也一减再减。与苏联的太空竞赛胜利完结后,NASA的预算经费一落千丈,不得不与其他政府部门一样,一同竞争联邦政府的有限经费。1977年至2012年,NASA平均预算经费仅占非国防机动开支的5%。

当弹药不再无限供应,NASA很快就发现之前的供应链存在重大的弊病。美国的军工复合体,也就是军事工业集团,诸如波音、洛克希德·马丁、通用等公司,在政府内拥有很高的话语权,研发合同的条款经常被签成按实际成本结算,即预算超支NASA也得继续付钱。

于是,在经费严重不足、研发持续低迷以及军工复合体独大的情况下,NASA不得不考虑改革。1984年,国会通过《商业太空发射法案》,允许私人发射火箭。同年,NASA修订宪章文件《政策与宗旨》,增添了一项:国会称美国的总体福祉,要求NASA尽最大努力发掘太空商业价值。

于是,NASA发起了供应链替代计划,希望寻求传统供应商以外的新合作伙伴参与供应链,用来打破传统供应商的挟持。这也就是为什么NASA和SpaceX的合同签约方式是按节点付款,即达到某一个约定的进度付一次钱,没有达到无论中间爆炸多少次或损失多惨重,NASA都不会为此买单。

这种签约方式让NASA的预算变得可控了很多,也给了新进者入局的机会。至此,给到私营公司参与航空航天的商机才算正式出现一线缝隙。而真正打开大门的转折点是2003年哥伦比亚航天飞机返回地球时爆炸解体,7名宇航员全部遇难。时任美国总统小布什宣布航天飞机计划终止。

航天飞机计划被终止了,但是NASA并没有准备好其他替代方案。此时,美国还需要维持国际空间站的正常运转,NASA唯一的选择就只有付费请俄罗斯帮忙将物资和宇航员运输往返空间站。

在这种惨烈的现实下,NASA正式公布了商业轨道运输服务计划(COTS):希望有商业公司能够低成本的承担250英里高空轨道的往返运输任务。此时传统供应商的技能点都点在了航天飞机这一科技树上,对低成本可重复利用火箭上并没有多少先发优势,这恰好也给了SpaceX公平竞争的机会。

2015年11月10日,美国国会通过《美国商业太空发射竞争法案》,25日奥巴马签字同意,法案正式生效。法案规定,未来8年将陆续给国内商业航天公司派发执照,允许私营航天企业进入外太空探索,以便促进商业航天发展、开发新能源,空间矿工对自己带回来的矿物质将保留所有权和使用权。

正是在这些计划和政策的支持下,SpaceX这些年已从NASA拿到过2.78亿、16亿、26亿美金三笔超大订单。从这一层面来说,马斯克的成功也离不开时势的造就。

跑在太空最前线

善战者,求之于势,不责于人。当然,如果仅靠势能,今天被指定月球唯一登陆提供商的或许也就不是马斯克了。马斯克的成功,也是敢于想像、敢于创新和敢于失败的结果。

SpaceX成立于2002年,SpaceX成立之初的目标就是,把航天发射的成本降到美国政府经营所需费用的十分之一,将太空运送物资和人员的风险也同步减少至以往的十分之一,这在当时对于众多人来说无疑是不可想象的。在SpaceX成立的那一年,马斯克刚卖掉Paypal的股票获利1.8亿美金。

这么多年来,SpaceX在研究火箭中,经历了无数次爆炸,跌倒后站起来,又继续跌倒,无休无止。2006年,SpaceX的第一枚火箭“猎鹰1号”火箭进行首飞,火箭在升空25秒后失控旋转,坠入海中,发射失败。2007年,“猎鹰1号”再次发射失败,未能达到预定速度。

2008年8月3日,“猎鹰1号”第三次发射,这次发射搭载了3颗人造卫星和数百名希望将骨灰撒向太空的死者骨灰,然而火箭在升空两分钟后开始震颤,与地面失去联系。连续三次发射失败,给马斯克和SpaceX带来致命打击,他的个人财富所剩无几,仅能够支撑最后一次发射。

屋漏偏逢连夜雨,在金融危机的阴霾下,特斯拉濒临破产,员工纷纷离职,马斯克一度精神崩溃:“只有两三个人留了下来。我没想过我会精神崩溃,但真的崩溃了。”回忆起2008年,马斯克说那是他“生命力最灰暗的一年”,“一边嚼着玻璃,一边凝视死亡的深渊。”

在第三次发射失败后,仅隔一个多月,SpaceX再次发射“猎鹰1号”,终于成功将首枚非政府火箭送入了太空。发射成功后,SpaceX成功接到NASA的订单,得以存活下去。

而在此次月球计划的竞标中,把美国的登月大业最后环节完全交给马斯克,从技术上也可谓相当冒险。因为另外两家是传统的阿波罗式登月舱,登月舱可以通过成熟的商业火箭或者美国航天发射系统(SLS)运送至环月轨道或者环月空间站停泊组装,实际工作段只是着陆并飞离月球表面。

但Starship的登月舱却是个异类,其高达50米,重达约百吨,一个Starship大到能把另两家登月舱都塞进去还有富余,即使强如土星五号或者能源号火箭都无法将其送至月球轨道。

于是,唯一的办法就变成了登月舱自己飞到月球,这就需要完整的可重复使用星舰系统完成开发并且成熟,这就相当于研发一款与SLS同级别的运力百吨以上的真重型运载火箭。并且,在这个过程中,Starship还需攻克大规模低温推进剂在轨加注技术并使之成熟,以及攻克Starship载人所需面对的一系列安全、技术和政策问题。

这对于SpaceX无疑是个“地狱”难度,不然也不会从去年12月到今年3月30日,星舰原型机SN8、SN9、SN10和SN11都炸了。相较于另外两家交付的只是全尺寸模型,可能正是这种屡败屡试的精神和强大的执行力让NASA做出了决定,哪怕是放四次烟花。

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