Steed的围脖 25-11-03 12:31
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看到一篇超长的文章,把NASA的猎户座飞船批了个体无完肤。

作者Casey Handmer可不是键盘侠,他是加州理工学院的理论物理学博士,在NASA喷气推进实验室干了四年,参与过GPS技术、气候监测、火星探测等十几个项目。2021年离开NASA后自己创业,搞太阳能捕获二氧化碳转化天然气的生意。

这篇文章发在他的个人博客上。Handmer在博客里长期死磕美国的SLS火箭和猎户座飞船项目,文风相当辛辣,技术细节扎实,在美国航天圈引发不少争议。当然了,这是他个人观点,NASA和承包商肯定有不同说法。

不过从咱们旁观者的角度看,这场大戏确实精彩:一个花了300亿美元、搞了20年的项目,现在连基本的隔热罩都有问题,明年还要让宇航员冒险上天测试。背后牵扯的技术路线之争、利益纠葛、体制问题,倒是很值得咱们来看个热闹的。

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猎户座飞船:一场300亿美元的灾难

2022年底,NASA的猎户座飞船完成了它的首次无人绕月飞行。当回收团队捞起溅落在水中的返回舱时,他们发现了一个令人不安的景象:飞船的隔热罩上出现了100多处崩块和深坑,烧蚀层脱落的程度远超预期。

这本该只是个技术小问题,但它揭开了一个更大的真相。

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一块会要命的隔热罩

隔热罩是航天器从太空返回地球时的生命屏障。当飞船以每秒10公里的速度撞入大气层时,摩擦产生的高温可达2700摄氏度,足以熔化钢铁。隔热罩的任务就是通过烧蚀来带走这些热量,保护舱内的宇航员不被烤熟。

猎户座使用的材料叫AVCOAT,这是一种把环氧树脂和石英纤维填充到蜂窝结构里的复合材料,60年前阿波罗登月时就用的是它。听起来很靠谱对吧?毕竟是经过实战检验的成熟技术。

但问题就出在这里。虽然名字一样,猎户座的AVCOAT其实已经改了配方:为了减少致癌物质的使用,他们调整了树脂成分;为了提高效率,他们改变了制造工艺,不再手工灌注到每个蜂窝孔里,而是先做成186块预制板再拼装上去。

结果呢?2022年的测试飞行中,这些改良后的材料出现了严重的崩块问题。调查发现,问题出在树脂受热时会释放气体,而这些气体如果来不及逸出,就会在材料内部累积,最终把烧蚀层撑裂,大块大块地脱落。

更糟糕的是,为了让隔热罩更容易用超声波检查是否粘牢,NASA又一次修改了配方。而这个新配方会让气体释放的问题更严重。

2024年,NASA宣布他们决定不再做测试了,而是直接让4名宇航员坐上这款有问题的飞船,用调整返回轨迹的方法来降低风险。两名技术审查委员会成员随即公开否认自己同意了这个决定。

这不是技术问题,这是俄罗斯轮盘赌。

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二十年磨一剑,磨出一把钝刀

隔热罩只是冰山一角。猎户座项目从2006年启动,到现在已经烧掉了超过300亿美元,却只进行了一次完整的无人试飞(之前还有一次近地轨道测试)。作为对比,SpaceX的载人龙飞船从立项到首飞只用了不到4年时间,研发成本约为8亿美元,现在已经执行了几十次任务。

这意味着,猎户座飞船的开发时间是载人龙飞船的5倍,成本是40倍,却只飞过一次,还飞出了一堆问题。

最讽刺的是重量问题。猎户座的发射重量超过33吨,几乎和一架波音737客机一样重。相比之下,载人龙飞船只有12.5吨,阿波罗指令舱也才29吨。要知道,太空中每一公斤都极其宝贵,多出来的重量意味着需要更大的火箭、更多的燃料、更高的成本。

这些多出来的重量都在哪里?仅仅是紧急逃逸系统就重达7吨,相当于整个联盟号飞船的重量。服务舱因为重量限制,推进剂只够勉强完成轨道机动,根本没法像阿波罗飞船那样直接飞到月球轨道。

这导致了一个荒诞的结果:NASA花了300亿美元研发的登月飞船,压根飞不到月球轨道。它只能飞到月球附近的一个特殊轨道,然后指望另一艘飞船来完成真正的登月任务。

为了掩盖这个尴尬的事实,NASA提出要在月球轨道建一个空间站作为中转站。这个方案如此聪明,以至于让人怀疑这是不是一开始就计划好的——既然登月飞船到不了月球,那就在半路上放个空间站,这样就能说我们有登月能力了。

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系统性的崩溃

问题远不止这些。生命保障系统直到2022年才开始测试,而且还只测了一部分。2023年发现二氧化碳去除系统的电气故障,相关线束埋在座椅后面根本够不着。舱门上缺少压力平衡阀,导致着陆后可能打不开,这个问题从2009年就存在了。对接机构一开始被认为是标准配置,结果2023年承包商洛克希德马丁突然说这不在合同范围内,要加钱,一加就是25亿美元。

电池设计更是离谱。第一代设计有安全隐患,第二代设计连接器在震动测试中会脱落,于是又搞了第三代。三代产品,没有一代真正经过完整的飞行验证,却要直接载人执行深空任务。

这些问题的共同特点是:都是最基本的工程问题,本不应该出现在一个300亿美元的项目上,更不应该拖到测试阶段甚至载人飞行前夕才被发现。

更让人难以理解的是材料选择。PICA是一种更先进的碳基烧蚀材料,重量更轻,性能更好,SpaceX的载人龙飞船用的就是改进型PICA-X。而且,洛克希德马丁自己给NASA的火星车好奇号和毅力号制造的就是PICA隔热罩。也就是说,他们明明知道有更好的选择,明明有制造更好产品的能力,却偏偏给猎户座选了落后的技术。

为什么?

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利益的游戏

答案可能藏在合同类型里。猎户座飞船采用的是成本加成合同,简单说就是干活花了多少钱,政府就付多少钱,外加一笔固定比例的利润。这种合同模式下,项目干得越久、花钱越多,承包商赚得越多。

于是我们看到了一系列匪夷所思的操作:

一个简单的参数化设计工具本该能快速响应需求变化,但承包商每次收到修改要求时都声称要从头再来,需要数年时间和数亿美元。

明明有现成的自动化制造工艺,却坚持用劳动密集型的老办法,理由是更可靠——虽然结果证明并不可靠。

更换一个电源分配单元,号称需要一年时间。这个单元本该设计成易于维护的模块,但实际安装位置几乎无法触及。

这些不是技术能力问题。洛克希德马丁是世界顶级的航空航天企业,技术实力毋庸置疑。但在错误的激励机制下,技术能力反而成了拖延项目、增加成本的工具。

更让人不安的是人员流动。多名前NASA高级官员在离开政府后,立刻成为承包商的顾问或说客。他们在接受媒体采访时,总是不约而同地批评新的商业航天公司进度太慢,主张继续支持传统承包商的方案——尽管那些方案已经失败了20年,花掉了1000亿美元。

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代价是什么

如果只是浪费钱,也许还不算最糟。真正的代价是时间。

2019年,中国宣布将在2030年前后实现载人登月。现在是2025年,距离这个时间点只剩不到5年。而猎户座飞船预计要到2026年才能进行首次载人试飞 —— 一次绕月飞行,不登陆,只是重复1968年阿波罗8号的任务。

50多年过去了,我们的登月能力不但没有进步,反而在倒退。

更讽刺的是,完成登月任务的关键其实不是猎户座,而是登月舱。SpaceX用不到30亿美元、4年时间开发的星舰登月系统,理论上可以完全绕开猎户座,直接从近地轨道飞到月面再返回。唯一缺的,就是一个能承受月球返回速度的返回舱——而这恰恰是猎户座理论上唯一有价值的部分,但现在看来,它的隔热罩连这个任务都完成不了。

所以这1000亿美元到底买到了什么?一个飞不到月球的登月飞船,一套不敢用的隔热罩,一堆永远在修改中的系统设计,以及一个无底洞般的持续支出。

2025年1月,NASA内部报告悄然建议,在完成阿尔忒弥斯3号任务后取消SLS火箭和猎户座飞船项目。这是官方第一次承认,这个项目已经失败了。但即便如此,按照目前的计划,我们还要再往里面投入至少200亿美元,只为了让8个人在太空中各待10天,相当于每人每天10亿美元,大约是本已高昂的国际空间站运营预算的300倍。

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真正的问题

问题的核心不在技术,而在体制。

NASA曾经是人类最伟大的技术成就的摇篮。从水星计划到阿波罗登月,只用了不到十年。那时的NASA大胆、高效、创新,敢于承担风险,也敢于承认失败。

但现在的NASA已经变成了一个庞大、臃肿、充满内耗的官僚机构。无数的评审流程、重叠的监管部门、互相矛盾的需求文件,形成了一个几乎不可能真正完成任何事情的系统。在这个系统里,写报告比做实验重要,政治正确比技术正确重要,保住预算比完成任务重要。

承包商也早就适应了这套游戏规则。他们知道如何把一个简单的问题变成复杂的研究课题,如何让一个明确的技术方案变成需要数年论证的开放性问题,如何在不违反合同条款的前提下让项目无限期拖延。

最可悲的是,这个系统里的大部分人其实都知道问题在哪。工程师们知道设计有缺陷,项目经理们知道进度不可能,高层领导们也知道整个架构注定失败。但没有人敢说出来,因为说出来就意味着数百亿美元的预算可能被取消,成千上万人可能失业,一整条产业链可能崩溃。

于是这个系统就像泰坦尼克号一样,所有人都看见了冰山,但没有人愿意转向,只是不停地粉饰问题,掩盖矛盾,期待着奇迹发生。

而这一切的代价,最终将由那4名即将登上猎户座飞船的宇航员来承担。他们将成为这个系统性失败的人质,用自己的生命去验证一个连设计者都不确定能否安全工作的隔热罩。

2026年,当他们以每秒11公里的速度冲入大气层时,当隔热罩开始烧蚀、气体开始在材料内部累积时,我们只能祈祷工程师们调整的返回轨迹真的能降低足够的热负荷,祈祷那些深坑不会扩展到危险的程度,祈祷运气站在我们这边。

但太空探索不应该依靠祈祷。它应该依靠严谨的工程、诚实的管理,以及对人类生命的敬畏。

当年的阿波罗计划之所以伟大,不是因为它完美无缺,而是因为它面对问题时的诚实和勇气。阿波罗1号起火后,NASA暂停了整个计划,从头审查了所有设计,承认了所有错误。那种对技术的敬畏和对生命的尊重,才是真正支撑人类走向星辰大海的力量。

而今天的猎户座项目,已经完全失去了这种精神。它代表的不是人类的进取心,而是一个僵化体制的最后挣扎,是利益集团对公共资源的掠夺,是对那些愿意为探索太空献出生命的宇航员们的背叛。

当中国的宇航员站在月球上插下五星红旗时,当历史记录下21世纪20年代的太空竞赛时,猎户座项目将成为一个警示:再强大的技术基础,再雄厚的资金支持,一旦失去了正确的方向和机制,就只能通向失败。

这就是300亿美元买来的教训。只是不知道,这个教训的最终账单上,是否会包括4条人命。

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图一:猎户座飞船首次无人绕月返回后,隔热罩出来大量崩块和深坑。图源:NASA

图二:阿尔忒弥斯3号任务中用于登月的星舰登月舱(左)和用于往返地球和月球的猎户座飞船(右)。图源:SpaceX

信源:Casey Handmer 发在个人博客上的文章

发布于 韩国