人類航天下一步

曹然

NASA宇航員對國際空間站的一個太陽能電池陣列進行維護。圖/IC

“中美是在進行太空競賽嗎？”

“是的。”比爾·尼爾森毫不猶豫地回答。

當?shù)貢r間6月23日，美國國家航空航天局（NASA）新任局長首次接受眾議院質(zhì)詢，試圖通過強調(diào)“中國威脅”獲取國會預算支持。

此前一周，中國成功發(fā)射神舟十二號載人飛船，將3名航天員送入中國空間站天和核心艙。按照計劃，問天實驗艙和夢天實驗艙會在明年發(fā)射升空，進一步擴大空間站。

尼爾森雖然祝賀神舟十二號載人飛船發(fā)射成功，但同時主張永久性排斥中國參與美國、俄羅斯、歐洲、日本合作的國際空間站，而美國應以盡快“重返月球”為基礎(chǔ)，進而實現(xiàn)載人登陸火星的遠期目標，保持太空優(yōu)勢。

過去20年間，在完成登月項目“阿波羅計劃”、航天飛機、近地軌道空間站和哈勃望遠鏡等項目之后，NASA一直在規(guī)劃尼爾森提及的目標。小布什政府計劃2020年前“重返月球”，奧巴馬政府則提出不通過月球直接于2030年登陸火星，特朗普政府的“阿爾忒彌斯”計劃則回歸小布什方案，只是將期限推遲到2024年。

拜登政府上臺后，向國會提交了超過200億美元的NASA新預算案，增幅為6.6%。但尼爾森深知這幾乎是不可能完成的任務。一些眾議員則警告尼爾森，即使他強調(diào)與中國存在“太空競賽”且有新總統(tǒng)力挺，NASA想獲得百億美元的載人航天新增預算還是“十分困難”。

“NASA一直在向近地軌道和月球之外的空間探索邁進，但這將是長期的問題。”資深航天專家、美國中佛羅里達大學教授羅格·漢德伯格對《中國新聞周刊》介紹，“太空的危險導致當前研究的一系列困難，輻射、微重力等因素使遠距太空旅行極其危險，但目前人類還沒有解決方案。”

奧巴馬政府時期的NASA局長博爾登指出，目前大多數(shù)人都已經(jīng)意識到，美國如期實現(xiàn)登月計劃沒戲。他對《中國新聞周刊》預測，如果一切順利，NASA將用數(shù)十年時間讓人類重返月球，然后再登上火星，但“不能設(shè)定一個確切的期限”。

空間站與登月項目“二選一”

按尼爾森的說法，100億美元新增預算，將全部用于繼續(xù)推行特朗普政府時期的登月計劃，以尋求在未來十余年內(nèi)實現(xiàn)“年年載人登月”。但在漢德伯格看來，尼爾森只是想保障NASA正常預算不被進一步削減，而非真的要增加資金投入。其根本原因是，冷戰(zhàn)之后，“除火星外，國會不會為NASA傳統(tǒng)的空間項目提供額外資金，特別是近地軌道和月球項目”。

近地軌道和月球項目均始于冷戰(zhàn)時期。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星;不到半年，時任美國總統(tǒng)艾森豪威爾組建NASA。1961年4月，蘇聯(lián)航天員加加林進入太空;一個月后，時任美國總統(tǒng)肯尼迪在國會承諾“將在十年內(nèi)登月”。此后直到上世紀80年代末，美國每一份主要太空政策文件都將“保持航天領(lǐng)導地位”作為首要目標。

NASA最初只計劃將人類送上脫離近地軌道的月球軌道，但在肯尼迪的指示下將目標定為“登上月球”。原定計劃的下一步任務是建立近地軌道空間站和月球基地，并通過可以反復使用的航天飛機連接地球與太空，以保證宇航員在外太空能夠長期停留，并前往更遙遠的星球。

目標雖然宏大，但預算與周期是模糊的。肯尼迪宣布登月承諾時，NASA尚未制訂登月計劃。尼克松政府決定開啟航天飛機項目時，同樣沒有給出明確方案。啟動相對較晚的近地軌道空間站項目給出的成本評估是80億美元，后來國會意識到，這既沒有考慮發(fā)射成本，也忽略了每年超30億美元的運營成本。

太空競賽緩和后，NASA的預算一砍再砍。1966年，NASA的預算占聯(lián)邦預算的4.5%，到1975年下降到1%，近些年則下降到0.5%。不過，NASA堅持保留以空間站為代表的近地球軌道任務及以登月為代表的月球任務。如博爾登所言，研發(fā)一旦暫停，不僅會被后發(fā)國家超越，也難以基于此實現(xiàn)火星任務目標。但本世紀以來，NASA在近地軌道空間站與登月任務間，只能“二選一”。

NASA一直試圖給出一系列理由，證明近地軌道和月球探索對美國社會有實際價值。上世紀90年代任NASA局長的丹·戈爾丁被后繼者譽為“NASA最偉大的管理者之一”，他首先強調(diào)空間站項目可以助力美國科研，特別是“解決骨質(zhì)疏松等人類衰老問題”。另一個重要的科研領(lǐng)域是材料科學，NASA一度宣稱空間站是太陽能電池的潛在生產(chǎn)地。

到2020年底，各國宇航員已經(jīng)在國際空間站進行了3000多項實驗，但前述兩個目標最終沒有實現(xiàn)，航天器被證明未必是合適的實驗場所。專家指出，太空實驗的優(yōu)勢是進行需要零重力環(huán)境的研究，但零重力并不存在，地球軌道上的任何物體在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部都有微重力最低的位置。那些為太空競賽設(shè)計的航天器，其微重力最低的位置無法進行實驗。

此外，即使在空間站，人類活動的空間也很狹小，不論是宇航員還是維持宇航員生活所需的系統(tǒng)設(shè)備，都會制造破壞精密實驗的振動。而改造空間站，將實驗與人類及干擾設(shè)備隔離，又得需要一筆昂貴的成本。尋找暗物質(zhì)粒子的阿爾法磁譜儀（AMS-02）最初設(shè)計成本為3300萬美元，當NASA決定將其安裝在空間站外后，其最終成本突破了20億美元。

2019年到2020年，因為阿爾法磁譜儀的冷卻器損壞，三名宇航員在空間站外進行了四次、總計25個小時的太空行走，才完成了“自哈勃望遠鏡以來最復雜的修復工程”。

博爾登對《中國新聞周刊》回憶稱，自己任內(nèi)最大的科研成績來自對太空飛行技術(shù)的推廣，“今天，很多航空發(fā)動機技術(shù)都是NASA研究的成果，我相信這對美國和世界各地的商業(yè)航空工業(yè)會作出巨大貢獻。”但正是在他任內(nèi)，美國航天飛機于2011年全部退役，美國航天員此后都搭載俄羅斯航天飛機前往空間站。