5月26日,據外媒報道,當5月27日乘坐美國太空探索技術公司SpaceX的載人龍飛船發射升空時,美國宇航局(NASA)宇航員道格·赫爾利(Doug Hurley)
5月26日,據外媒報道,當5月27日乘坐美國太空探索技術公司SpaceX的載人龍飛船發射升空時,美國宇航局(NASA)宇航員道格·赫爾利(Doug Hurley)和鮑勃·本肯(Bob Behnken)不僅僅幫助測試飛船技術,他們還將為NASA開啟一個潛在的變革性時代。畢竟,此前還沒有任何私人公司將人類送入軌道。因此,他們的任務取得成功,以及在不久的將來可能執行的其他任務,可能會在很大程度上決定商業太空飛行和以更低成本進入太空的承諾是否會成為新的現實。
商業載人發射為NASA節省近300億美元
美國空軍上校和NASA宇航員斯科特·霍洛維茨(Scott Horowitz)曾幫助NASA制定月球探測計劃“星座”(Constellation),其中包括將宇航員送入軌道、名為“戰神一號”(Ares I)的運載火箭。霍洛維茨曾提及,這款火箭的開發成本大約為4億美元,與SpaceX獵鷹9號火箭實現首飛費用相當。然而,霍洛維茨提到的4億美元并不是用于戰神一號的開發,而只是單個航天飛機固體火箭助推器試飛的成本。
那么將斯科特的火箭送上發射臺的實際成本是多少?在奧巴馬總統推動國會資助開發私人航天器之前,NASA曾打算使用戰神一號火箭和獵戶座飛船將宇航員送到空間站。2009年,NASA估計開發這套系統的花費高達245億美元。但同年晚些時候的一項獨立分析發現,真實成本可能至少為345億美元。
其中大部分(可能約為200億美元)將花費在戰神一號火箭開發上。花費200億美元用于開發一枚能夠將大約25噸運載火箭提升到近地軌道的火箭,值得嗎?而被霍洛維茨詆毀的商業貨運發展計劃中,NASA最終只向SpaceX支付了3.96億美元。而且這筆錢也不是全部用于開發火箭的,還包括貨運龍飛船和佛羅里達州發射臺的開發費用。現代獵鷹9號火箭可以將23噸運載火箭提升到近地軌道,這幾乎與斯科特火箭的能力相當,而后者的開發成本卻是獵鷹9號火箭的50倍。
NASA商業貨運、載人項目投資與其自身研發火箭與飛船的成本預算對比
換言之,當SpaceX開發其貨運龍飛船使用的獵鷹9號火箭,并在卡納維拉爾角建造發射設施時,“星座”計劃仍在努力開發獵戶座、戰神一號火箭和地面系統。最初被派往SpaceX負責商業貨運項目的NASA工程師邁克·霍卡查克(Mike Horkachuck)說:“我們實際上是在做星座計劃正在做的事情,總共花費差不多相當于他們一個月消耗的資金。因此,這在某種程度上讓人看清了現實。”
但那只適用于商業太空貨運任務,現在我們來比較一下載人運輸的成本。總的來說,NASA向SpaceX和波音公司共投資近50億美元,幫助他們開發載人龍飛船和星際線飛船(Starliner)系統。NASA商業太空經理菲爾·麥卡利斯特(Phil McAlister)指出,NASA在單個戰神火箭-獵戶座系統上的花費,將是最終用私人發射系統的七倍左右。
本月早些時候,麥卡利斯特在NASA咨詢委員會的一次會議上談到這些節省成本的舉措時說:“這是非常重要的,我們可以將更多的錢投入到深空任務中。”
阿波羅11號宇航員巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)曾說過:“從NASA 39B發射臺上隆隆升空的火箭看起來肯定很像戰神一號,但相似之處僅止于此。事實證明,這個固體助推器是從航天飛機項目中購買的,因為為戰神一號設計的五段助推器還沒有準備好。所以他們在四段式發動機上加裝了一個假罐子,讓它看起來就像真的一樣。”
近地軌道和更遠的地方
在NASA的商業供應商中,SpaceX提供了最大的價值。在貨運方面,它以更少的成本執行了更多的任務。作為載人發展計劃的一部分,NASA向波音支付的費用比SpaceX高出約50%。盡管如此,SpaceX還是比波音公司提前了大約一年完成了載人龍飛船的開發,波音公司最早有可能在明年春天之前完成載人飛行任務。
反過來,SpaceX從與NASA的合作中獲得了高額報酬,無論是在財務上還是在安全飛行人類的技術訣竅方面。該公司總裁格溫·肖特威爾(Gwynne Shotwell)說:“NASA一直是我們的非凡客戶、非凡合作伙伴和良師益友。希望NASA和我們一樣享受這種關系。我們從他們身上學到了很多東西。我們成立于2002年,旨在將人們送到近地軌道、月球和火星。NASA肯定會幫助將這種可能變成現實。”
對于NASA來說,變化來得相對緩慢,但多虧了SpaceX在貨物和載人飛行方面的成功,該機構可能很快就會進行改變。就在過去的兩個月里,SpaceX贏得了向月球空間站Gateway運送貨物的合同,該公司是開發人類著陸系統的三個中標者之一,這是NASA新的“阿耳特彌斯”(Artemis)重返月球計劃的一部分。這些都是固定價格的合同,意味著NASA只需支付開發成本的一部分即可。
持懷疑態度的人仍然對這種新的做生意方式持懷疑態度。展望阿耳特彌斯計劃,美國國會中的有些人仍然表示,NASA必須擁有月球著陸器,而不是從私營部門購買服務。但是,當載人龍飛船點火起飛、火箭從海上被回收的時代,在一兩周內從佛羅里達州發射兩名人類進入太空,可能會大大有助于堵住那些說NASA能做什么、不能做什么的人的嘴。
來之不易的強強聯合
早在15年前,NASA在尋求實現向國際空間站運送貨物的宇航員的多樣化方案時,就將一小筆賭注押在了新興的商業航天行業上。當然,NASA當時還有為國際空間站運送補給的航天飛機,但這些日益老化的飛行器不可能永遠飛行下去。因此,該機構當時的負責人邁克·格里芬(Mike Griffin)承諾提供5億美元的“種子資金”,用于開發新的、私人制造的航天器。
格里芬當時可能沒有意識到他到底釋放了什么。自那以后,授予SpaceX和軌道科學公司(Orbital Sciences)的第一批小型“商業軌道運輸服務”合同已經擴展到其他航天領域,價值也從數億美元增至數十億美元。NASA現在希望私營公司不僅向軌道運送貨物,而且還能利用載人龍飛船向軌道運送人員。NASA最近還尋求商業服務,以向月球運送補給,甚至幫助人類登上月球表面。最初扔進池塘的鵝卵石蕩起的漣漪如今已經變成了波浪。
這種商業方案的批評者肯定仍然存在,并稱其擾亂了波音(Boeing)和洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)等傳統航空航天巨頭的商業模式,這些公司長期以來始終在從利潤豐厚的成本加成合同中獲利。與此同時,NASA中的有些人仍然不信任商業服務提供商,他們對SpaceX傲慢的創始人兼總工程師埃隆·馬斯克(Elon Musk)特別警惕。
然而,正是馬斯克的公司在NASA需要幫助的時候交付了載人級別的航天器。在航天飛機退役近十年后,俄羅斯繼續提高美國人進入太空的價格。許多與SpaceX工程師共同工作了十多年的NASA工程師表示,他們對該公司所取得的成就感到驚嘆。負責NASA監督載人龍飛船項目的官員凱西·路德斯(Kathy Lueders)說:“對我們雙方來說,這是一段很棒的關系。我們的NASA團隊向SpaceX借鑒經驗,而SpaceX團隊也向NASA學習技術。正是我們的齊心協力,才取得了如今的成就。”
有時,NASA和SpaceX會在文化方面發生沖突。SpaceX堅持不懈地尋求創新、削減成本和快速行動,而NASA的靈活性要低得多,風險規避要求也高得多。然而,NASA與最大膽的太空公司聯合已經結出碩果,雙方都從中受益。NASA提供了資金和建議,SpaceX已經交付了貨物。
在格里芬決定為私人太空飛行提供資金之前,他就面臨著對“商業太空行業”崛起的擔憂。然而改變是困難的,許多批評人士理所當然地認為,私營公司根本沒有準備好取代NASA來承擔關鍵任務的功能。
在此之前,對于大型的載人航天項目,NASA的工程師們最終決定他們需要什么,并選擇承包商來建造它,然后用一式三份的文件監控每個步驟的進展。為此,承包商獲得了成本補償,外加一筆豐厚的報酬。但是如果項目延遲了五年,并將原來的預算翻了一番,NASA就會因成本超支而陷入困境。這往往無法確保承包商按時兌現合同,最終政府也很難及時獲得想要的東西。
格里芬的“商業化太空”策略提出了一種截然不同的方式。NASA不會為承包商提供應該建造什么的詳細藍圖,而是提供其想要服務的詳細要求。對于“商業貨物”,NASA尋求將幾噸食物、水、補給和科學實驗設備送入軌道,但它沒有告訴私營公司如何做到這一點。取而代之的是,他們要求承包商自己進行設計來滿足這些需求。NASA將為這些服務支付固定費用,不會再多付資金。作為回報,這些公司保留了他們所設計航天器的所有權。
格里芬在2013年解釋道:“在我看來,這有點兒像建造昂貴的定制住宅時。承包商建造房屋是為了謀生,但我不是在創建承包商的公司。他必須自己有公司,我才會考慮讓他為我蓋房子。他自己建造房子,如果我喜歡,我可以買他提供的設計。在不同的完工階段,如果他在建造我的房子,會分階段從我這里拿到錢,但直到他提供了所有的產品,他才能拿到所有的錢。”
格里芬甚至在他向SpaceX和軌道科學公司授予合同、并開始設計和開發他們的貨運飛船之前,就面臨著他自己機構內部的反對。通常,NASA的高級官員在該機構和大型承包商之間來回穿梭。這使得長期習慣于成本加成合同的老牌航空航天承包商保持了對該機構方向的某種程度的控制。
斯科特·霍洛維茨(Scott Horowitz)的職業生涯就是例證。從1996年到2001年,這位美國空軍上校和NASA宇航員參加過三次航天飛機任務,并指揮了第四次任務,幫助服務于哈勃太空望遠鏡,并為空間站提供物資。他于2004年10月離開NASA,在為航天飛機制造固體火箭助推器的ATK公司擔任高管。在回到NASA之前,霍洛維茨從事了大約一年這份工作。他成為某個新部門的負責人,該部門負責監督該機構的月球探測計劃,也就是眾所周知的“星座”(Constellation)。
回到NASA后,霍洛維茨幫助制定了重返月球計劃的戰略,其中包括名為“戰神一號”(Ares I)的新火箭,以便將宇航員送入軌道。戰神一號將使用許多為航天飛機提供動力的相同技術,包括用改裝的航天飛機固體火箭助推器作為它的第一級。因此,2006年4月,NASA授予霍洛維茨的老公司ATK一份價值18億美元的合同,開始設計工作。戰神一號與這位前宇航員關系如此密切,以至于它很快就獲得了“斯科特火箭”的綽號。在ATK獲得合同一年后,霍洛維茨離開了NASA。然后,從2008年到2010年,ATK向他支付了10萬美元的游說費用。
霍洛維茨還成為NASA將太空飛行的各個方面商業化的主要批評者之一。他后來接受了NASA的一次口述歷史采訪,從中可以看出他和某些機構領導人對商業太空公司的敵意。采訪者麗貝卡·賴特(Rebecca Wright)問霍洛維茨,NASA聲稱商業貨運計劃幫助其為航天局開發了強大而具成本效益的發射服務。他回應稱:“這種說法完全是胡說八道。”
霍洛維茨隨后聲稱,戰神一號火箭和SpaceX的獵鷹9號火箭的開發成本類似,并在2009年就曾對原型進行了試飛。他表示:“有趣的是,當我們試飛戰神一號火箭時(那時我已離開),NASA回去做了總成本分析--全成本核算、政府支出、所有的廢物和管理費用等。我看到的數字大約是4億美元,而獵鷹9號火箭實現首飛的費用也在4億美元左右。”
斯科特火箭和獵鷹9號火箭之間的對比令人瞠目結舌,而且不是一個好的方式。但在解釋原因之前,重要的是要了解NASA是如何從商業貨運飛行到允許私人公司載人飛行這一跨越的。
從發射貨物到載人
到2008年底,SpaceX和軌道科學公司都在順利地開發航天器,分別是貨運龍飛船和天鵝座(Cygnus),NASA對推進授予實際貨物交付服務的合同充滿信心。SpaceX在12次任務中獲得了16億美元,軌道科學公司在8次飛行中獲得了19億美元。
2009年1月奧巴馬總統上任時,他傾向于進一步推進布什政府時期開始的商業太空努力。他和副總統候選人喬·拜登(Joe Biden)甚至曾就此展開競選活動。拜登在佛羅里達州的一次競選活動中表示:“我們希望重振我們的國家太空計劃,這包括為充滿活力的商業太空計劃創造環境。”
在回顧了NASA及其太空飛行努力后,奧巴馬總統確實取消了戰神一號火箭計劃,選擇只將“獵戶座”(Orion)作為深空太空艙,并依靠商業公司將人類送到空間站。斯科特火箭被取消,轉而支持商業提供商,這可能解釋了霍洛維茨的反感。當奧巴馬政府推動這一想法時,國會予以回擊。許多議員還沒有準備好把那么多權力讓給SpaceX等新興的私營公司。
2010年,當NASA尋求國會資金支持,讓公司開始開發載人航天器時,這一努力變得迫在眉睫。同年,SpaceX正準備首次發射獵鷹9號火箭。這是一次將貨運龍飛船送入軌道所需助推器的演示任務。2010年4月,奧巴馬總統參觀了SpaceX位于卡納維拉爾角空軍基地的發射場,這是對該公司努力的肯定與支持。當時,SpaceX的成功記錄好壞參半,它在較小火箭的五次發射中有三次失敗。
在幕后,NASA副局長和其他幾名顧問向總統施壓,要求他在SpaceX接近首次發射時保持信心。但他們知道發射失敗意味著什么。當時的NASA副局長洛里·加弗(Lori Garver)在接受采訪時說:“建議總統支持你知道會在長期內成功,但可能會在短期內讓他感到尷尬的事情,這可能很難。我們試圖盡可能清楚地表明,雖然這條道路百分之百是為國家最大限度地利用我們太空計劃的最佳方式,但很可能會遇到挫折。”
但沒有出現想象中的任何挫折。2010年6月,獵鷹9號火箭成功首飛。也是在那一年,NASA開始授予固定價格的太空合同,開始開發商業載人飛行器,入圍的不僅是SpaceX,還包括波音公司、內華達山脈公司(Sierra Nevada Corporation)和藍色起源該公司(Blue Origin)。2014年,NASA最終選定了SpaceX和波音的設計。到那時,航天飛機已經退役,美國太空雄心開始依賴私營部門的行動。
關鍵詞: 美國宇航局