美国星座飞船研制一波三折对中国载人登月的启示

美国星座飞船研制一波三折对中国载人登月的启示第一章，规划错误，战神一火箭的研制误了星座飞船进度以人类今天的空间技术，NASA如果不独立特行，完全基于EELV火箭的升级版来搞载人登月工程，300亿美元，10年时间什么也能够实现载人重返月球的目标。NASA力主研制的战神一火箭完全就是个废物，那个航天飞机升级的固体主芯级尚好研制，那个基于J2X发动机完全重新研制的巨型上面级的研制难度就大得多了，这个东东本来应该留到2015年星座地球轨道版飞船成功飞行后再研制也不迟的，因为J2X巨型上面级除了载人登月工程外就基本是“百无一用”。美国要发射重型GTO载荷，有半人马座G低温上面级就足够了。只使要发射美国国家侦察办公室的GTO重达20吨的巨型间谍监听卫星，使用高度成熟的RL10B发动机研制升级巨型的半人马座上面级也易反撑。但NASA非要完全与美国空军的EELV划清界线，完全独立搞出自己的一整套战神系列火箭，如果今天无钱难以为继被砍，财大气粗的美国空军也不愿出来为NASA说话，并拉战神系列火箭一把了。老实说如果NASA今天研制的不是战神一这种运力区间完全与德尔塔4与宇宙神5相重合的东东，而是LEO运力在40吨至80吨的中间运力型火箭，只使奥巴马总统要砍，美国空军也会出面力保这一火箭要持续研制下去的，因为这种运力区间的火箭无论在军事载荷还是商业载荷的发射上还是大有用武之地的。可惜一切都已经迟了，战神一火箭高度特化，LEO运力又与EELV重叠，鸡胁也。战神五火箭基本型号的LEO运力又高达120吨以上，美国空军10年甚至20年内也无法找得到能够“喂饱”这一巨型火箭的载荷，结果就只能放弃了。星座工程的流产，与NASA的策略与“处事风格”有着极大的关系。NASA在火箭的研制问题上处处想与美国空军平起平座，他们都不好好想一想谁才是美国国家的镇国之宝。而且NASA本身也是从美国国防部中分割出来的。自挑战者航天飞机爆炸以来，NASA在新空间运载工具的研制上就一直三心两意，极不严谨，并且从不充分考虑美国国家的经济承受能力，不是一味追求技术先进性就是贪大求全，面面具到（如战神五火箭就如此，载人登月的事情还没搞好就想着要承担载人登陆火星任务）；结果从空天飞机计划到今天的战神系列火箭，莫不以流产而告终。与之相反，美国空军却脚踏实地多了，从挑战者爆炸后紧急研制的大力神4火箭到今天著名的EELV系列火箭，每一种火箭都成为那一时期美国国家空间发射力量的核心中坚。一句话，那是“性格决定命运”。搞不好NASA从今以后恐怕真的就要被美国政府与国会立法禁止再参与美国空间运载工具研制的一切事务了。因为事实已经一再表明NASA在主持研制国家级空间运载工具事务上向来都是“成事不足，败事有余”，美国的“阿斗”矣。终观整个星座工程，要研制全新的战神一火箭用于发射星座飞船的地球轨道版就是其中最为重大与致命的败笔。要全新研制战神一火箭，不仅极大地占用了星座工程原本就极为紧张的资金，更为致命失败还在于大大地拖延了星座飞船的研制进度，由于战神一火箭运力不足，星座飞船不得一次又一次地修改设计方案，直到今天时间已经过去了六年，结果连星座飞船的“电性试验飞船”还没一个影子。而中国当年实施921工程，到工程实施的第6个年头，不仅长征二号F运载火箭，连神舟飞船的所有舱段平台也都基本“成形”了。美国星座工程的进度效率如此低下，规划设计如此混乱，叫人如何不心寒？！与之相反，如果一开始就确定采用月球轨道对接方案，并基于这一设想分别研制地球轨道版星座飞船用于国际空间站运载与研制月球轨道版用于月球的载人飞行。那么星座飞船的研制就要容易得多了。说白了，地球轨道版就是使用小型推进舱的星座飞船，直接升级德尔塔4H火箭的安全系数，作为地球轨道版星座飞船的发射平台；在2013年前完全能够完成船箭系列的整合，在2015年左右完全能够实施载人试验性飞行。而月球轨道版（由于路途遥远）则是使用大型推进舱的星座飞船。使用4台RS68发动机研制战神4火箭的主芯级，捆绑上两枚ATK公司的航天飞机SRB，可以基于J2X发动机研制新的巨型上面级，也可以直接使用普惠公司现成的RL60低温发动机4台研制巨型低温上面级用于直接将月球轨道版星座飞船发射入环月轨道；执行时间表则为2018年左右。而假设牵牛星登月舱重达50吨，则在战神四火箭的主芯级上捆绑上4枚ATK公司的SRB用于将其直接送入环月球轨道。之后再与星座飞船在月球轨道上对接来执行美国的载人登月工程。任务时间表则安排在2020左右。如此，NASA在研制星座飞船将要从容不迫得多了，德尔塔4H火箭如中国当年中国的长征二号E火箭一样是现成的，只要再升级其安全系数与装上逃逸系统就可以直接用于星座飞船地球轨道版的发射了。这样到今天的2010年，6年时间已经过去，船箭组合体都已经开始实际测试了，奥巴马想砍也无胆了。在二十世纪九十年代以来，飞船与通讯卫星“公用平台”思想迅速兴起。象美国波音，洛马，欧洲的阿斯特里姆，中国的航天集团都开发出一系列大型通讯卫星“公用平台”，如东方红三号通讯卫星公用平台等。而在载人飞船领域，飞船“公用平台”理论提出得更早。早在冷战的阿波罗时代，苏联科学家就提出要基于联盟载人飞船“平台”研制载人环月版联盟飞船。而欧洲的ATK货运飞船与日本的HTK货运飞船也一样应用到“公用飞船平台”思想；即以ATK飞船或者HTK飞船的推进舱为基础，再研制一个载人返回舱来研制欧洲或者日本自己的载人飞船。而中国的货运飞船本身就是基于神舟载人飞船的推进舱来研制的。不仅仅国家级航天机构如此，甚至连美国自己的私营航天公司如轨道科学公司与太空X公司也一样基于“公用平台”理论来研制各自的“天琴座货运飞船”，“天琴座地球轨道版载人飞船”与“龙式货运飞船”，龙式地球轨道版载人飞船“。因此从现代空间飞行器设计思想上全球流行的“公用平台”理论而言，美国的星座工程本身在研究规划问题就是一堵糊涂了。如果我是美国NASA局长。我在规划星座工程时，一定会基于“公用平台”理论来规划整个星座飞船研制体系与进度时间表。第一，哥伦比亚爆炸之后，急航天飞机之所急，力求尽快研制出“美国版的ATK货运飞船”，将航天飞机尽快从国际空间站的日常补给工作中彻底解脱出来。以将有限的，宝贵的航天飞机利用到更为有用的领域。首先基于星座飞船的推进舱平台研制星座货运飞船，重20吨，如欧洲ATK那样，直接就用现成的德尔塔4H火箭发射。时间进度表安排在2010年左右完成。用6年的时间，以美国的空间工业力量什么也能搞出美国版的ATK货运飞船来。第二，在美国的星座货运飞船成功飞行之后，在星座货运飞船的推进舱平台基础上，再集中全力研制星座载人飞船的返回舱。并全面升级德尔塔4H火箭的安全系数用于发射星座地球轨道版载人飞船。时间进度表安排在2013至2015年完成。第三，在星座地球轨道版载人飞船成功飞行之后。集中所有力量研制战神四火箭与星座载人飞船的月球轨道版。时间进度表安排在2020年左右实施第一次载人环月飞行。第四，在星座载人飞船的月球轨道版飞行成功之后，再集中全力研制牵牛星登月舱。时间进度表安排在2025年进行第一月面登陆飞行。这样做的好处极为明显。第一，那就是每隔五年左右时间就能够实实在在研制出一种“专用飞船”，以“现实成绩”方式好让总统与NASA能够向国会与美国国民有个“交待”。钱的确不是拿去镇老鼠洞了，的的确确做出了“看得见”的成绩来了。第二，由于将整个庞大的星座工程拆分为四个部分，每一个时期所实施的则重点都不同，因此所需要的经济投入强度要小得多。而无论是星座货运飞船还是星座地球轨道版载人飞船或月球轨道版载人飞船，只要成功研制出来了就有“用武之地”，可以立即投入到实际的空间飞行任务中去。而不象今天这样，只使用战神一火箭研制成功，由于星座工程被砍，运力又与EELV重叠，最终还是不得不被放弃。这样做既步步为营，又做到级级相互相成。每一次成功都为下一步工程的实施打下坚实的基础。而且时间进度与资金要求又要轻松得多，某一时期国家经济能力不济，投资减少，那么工程进度可以放慢点，时间表可以适度再延长点。回旋余地极大。甚至中途出现政治领导人变更，载人重返月球工程最终不得不中止，但已经研制成功的星座货运飞船，星座地球轨道版载人飞船与及战神四火箭（NRO的巨型间谍卫星发射能够用上战神四火箭，当然捆绑的助推器恐怕就不会有航天飞机SRB那样大）也一样能够继续生存下去，这样肯尼迪航天中心与及相关研究中心的NASA员工也不置于今天要面临全面失业的巨大风险。而今天整个星座工程可谓“一败完败”，彻底被砍得连个“渣”都不余下，悲惨的结局与当年苏联H1载人登月工程的惨淡收场有一比。其实以今天中国，美国，欧洲，日本与及俄罗斯的发动机技术，搞个LEO运力达40吨以上的中间运力型火箭完全是小菜一碟。这也是我为什么力主今天的中国一定要上马搞载人环月工程的核心原因。那就是火箭技术的准备已经非常足够了，以今天中国的空间技术搞一款中间运力型火箭用于搞载人环月工程，非常轻松容易，投资30亿美元足够了。这就是所谓的“饱食思淫欲”矣。如果要“当了裤子登月球”，在今天的非冷战时代，估计没谁愿意做了。至于RL60与J2X的冲突问题，其实就是一个搞重复建设，浪费银两的问题而已。我的立场就是有了RL60就不必要急于上马J2X了，NASA钱多了还是可用到更为有用的地方的。当然，美国佬的两款EELV火箭升级到中间运力型火箭水平的确极为容易。俄罗斯也一样，基于RD170巨型发动机平台的天顶火箭走捆绑通用芯级助推器模块的路子，研制一款推力达2400吨，LEO运力40多吨的中间运力火箭极为轻松。这样俄罗斯只便不研制半人马座之类的低温上面级，也一样能够将重达15至20吨的巨型通讯卫星送入地球同步轨道。第二章，美国高估了载人登月的技术难度老实说，以目前人类的空间技术，搞载人登月工程已经完全可以做到白菜价了，今天NASA星座工程烂尾的核心原因并不出在技术问题上而是出在规划与策略问题上。但奥巴马总统“一刀切”式彻底就将整个星座工程砍掉，完全忽视了由此带来的就业问题最终是会引来大麻烦的。这对于火箭生产商而言，就业压力就更为明显。EELV两款火箭企图在商业发射市场上与阿里安五及质子火箭的竞争已经失败，而航天飞机一停飞，普惠，波音，洛马与及NASA相关机构的饭碗又丢了大大的一块。在金融危机年代，就业问题就直接决定选票的流向。美国今天的失业率已经足够高的了，火箭工业作为高端产业，美国政府又不能放手让其彻底倒下，否则流失的技术人员将会给美国的国家安全带来巨大的风险。目前，美国核心的火箭生产商中，ATK所面临的就业与生存问题最大，而ATK的大型SRB生产线只有研制中间运力型与巨型火箭时才用得上，大力神4火箭停产之后UA1207大固推生产线完蛋，今天航天飞机也走到了生命的尽头，如果再没有一款中间运力型火箭研制设想出台，美国人引以为荣的大型SRB生产技术就此要断子绝孙了。因此在后星座时代，ATK公司与白宫之间还将存在一番龙争虎斗。而且ATK公司本身就是一个军火巨头，拥有强大的院外游说能力。今天国际空间站的建设与维持之所以如此开支庞大，与没有中间运力型火箭关系极大。如果有LEO运力40至80吨的中间运力火箭，空间站的舱段平台统一为60吨左右，只要发射5，6次，一两年时间，一个今天国际空间站规模的大型空间站就建设成功了。建设空间站走当年美国天空实验室的路子才是正道；如果基于质子这样的20多吨运力的“小火箭”平台来建设空间站，实在是与钱过不去而已。老实说，今天人类的火箭技术已经是高度成熟的产物，如果能够引入并采用丰田公司的“精实制造”思想，进行“规模化，流水线化”大量生产，以今天人类的火箭技术，生产一枚LEO运力50吨的中间运力型火箭，如果每年能够批量生产20枚以上，平均每枚的经济成本能够压缩到不超过1亿美元。在国际商业市场上著名的质子火箭（LEO运力22吨）今天每枚的价格也才8000万美元左右而已。钱不是万能的，没钱却是万万不能的。NASA在制订星座工程时对于国家日后可能面临经济危机，导致国家不得不在某一时期剥减对星座工程的投资。而面对这一风险，