美國2009年載人航天計劃最終評審報告的解讀

□□2009年10月22日，美國載人航天計劃評審委員會公布了長達155頁的最終評審報告——《尋求適合偉大國家的載人航天計劃》。該報告給出了載人航天計劃的5種綜合備選方案，指出了美國目前載人航天計劃及美國航空航天局（NASA）管理中存在的問題，并針對這些問題提出了一些解決方案。以下是對最終評審報告的解讀。

評審委員會會議現場

1 美國載人航天計劃的重新評審

2009年5月7日，奧巴馬政府的科學技術政策辦公室宣布成立載人航天計劃評審委員會，開始全面評審美國的載人航天計劃。評審委員會由美國洛馬公司前首席執行官諾爾曼·奧古斯丁領銜，由頂層專家組成。評審委員會的主要任務是考查NASA正在進行及計劃中的載人航天發展活動，以及可能的發展方向，并為推進航天飛機退役后實現安全、創新、可承擔和可支持的載人航天飛行計劃提出方案。

本次評審的內容包括：①加快發展美國的新能力，以加強對“國際空間站”的利用；②支持到近地軌道、月球和以遠其他目標的任務；③鼓勵發展商業航天（載人）飛行能力；④在目前的預算框架內對NASA的探索活動進行合理的選擇。

評審范圍包括：①評估NASA目前的載人航天計劃狀況和能力；②評估能夠支持上述任務的其他可能體系結構；③評估可能的體系結構能夠產生的能力和任務方案，包括近地軌道以遠各種有價值的目的地；④考慮延長“國際空間站”運行至2016年之后的選項；⑤檢查相關技術的研發程度，以及補充的機器人任務的適當程度，以保證載人航天活動的長期經濟可負擔性和生產能力；⑥考量適當的國際合作機會；⑦在不延長航天飛機運行時間的前提下評估可能的體系結構。

2 載人航天計劃5種綜合備選方案

基于目前的載人航天計劃投資，評審委員會對載人航天項目進行了評估，考慮了未來飛行計劃可能需要的能力和技術，并討論了商業界和國際合作伙伴的作用。根據這些討論，評審委員會制定了美國載人航天計劃的5種綜合備選方案。

綜合備選方案

評審委員會發現：①在2010財年預算水平下，近地軌道以遠的載人航天探索是不可行的；②有意義的載人航天探索在一個寬松的預算下是可行的，即在2010財年基礎上，每年預算大約增加30億美元；③增加后的投資水平將允許實現月球優先方案和靈活性途徑方案下的探索計劃，這2種方案都可以在合理的時間期限內產生預期的結果。

3 評審委員會給出的具體調查結論

正確的任務和適度的規模NASA的預算應該與其任務和目標相匹配。此外，NASA應被賦予一定權力，從而能相應地調整其機構和基礎設施以維持國家級重要設施。

協調機器人計劃 機器人和載人探索活動應該在計劃水平上（如科學火星探測器和載人探索火星）和運行水平上（如航天員在進行出艙活動時需要機器人的協助）保持協作關系。

戰神－5貨物運載火箭

管理授權 NASA局長和項目經理應被賦予足夠的職責和權力來開展管理工作。這包括調整資源（包括人員、設施和經費）來滿足任務需求的靈活性。同樣，項目管理者需要有清晰的責任和權力范圍。簡言之，NASA在獲得和管理其計劃時，應該被賦予法律允許范圍內的靈活性。

計劃的穩定性 最近10年中，NASA已經投入了大量的經費用于載人航天計劃。由于預算的模糊、不穩定，以及政策的重新定位，再加上NASA很高的固定成本結構，因此收回這些投資并非易事。

合理調配NASA勞動力資源NASA有一支很有才能的（但已老化的）勞動力隊伍，應該把重點放在挑戰、技術開發的長期任務、裁剪新概念、系統體系開發、需求定義，以及監督系統的開發和運行上。

NASA固定運行成本過大NASA需要大量的固定運行成本，這樣會相應減少投資規模（即低于最佳的投資規模），從而產生利益延遲以及增加總項目成本的后果。

NASA基本的預算難題 在目前的預算結構下，NASA具有的資源可以支持建造一個主要的新系統，或者運行一個新系統，但不能兩者兼顧。這是導致在目前的預算框架內出現近地軌道乘員運送能力斷檔的根本原因，并且很可能成為未來出現其他斷檔情況的原因。

商業參與探索計劃 根據美國《空間法》的特別規定，NASA的采購活動具有相當大的靈活性。NASA應該在適當的時候利用這些條款，鼓勵商業供應商更多的參與，向他們分配與其優勢相匹配的任務和責任。

國際伙伴關系 在載人探索太空領域，美國可以領導大膽的新型國際合作項目。如果國際伙伴積極參與，包括積極參與NASA計劃中的那些“關鍵路徑”項目，那么美國將會獲得外交關系的實質性利益，也會得到更多的資源。

短期航天飛機計劃 當前的航天飛機飛行表必須以安全謹慎的方式安排。根據目前的飛行安排，航天飛機很可能會飛行到2011財年的第2季度，為這種可能性作好預算準備是很重要的。

載人航天飛行斷檔 在當前情況下，美國的載人航天能力斷檔期將會延長至7年。評審委員會沒有發現任何可靠的方法可以獲得將斷檔期縮至6年以內的新能力。目前，大大縮短這個斷檔期的唯一方法就是推遲航天飛機的退役時間。

“國際空間站”退役延遲這將會大大增加美國及其國際伙伴的投資回報，否則將會顯著削弱美國發展及領導未來國際航天合作伙伴的能力。

重型運載火箭 發射重型運載火箭至近地軌道以及將重型有效載荷運離地球將有利于太空探索，也有益于國家空間安全和科學界。評審委員會評審了“戰神”系列火箭、直接衍生于航天飛機的運載器，以及源于改進型一次性系列火箭的運載火箭，它們在商業能力、全壽命周期費用、操作復雜性等方面都有各自的優缺點，也會影響到載人航天計劃以及NASA內部的“商業運作模式”。

戰神－1乘員運載火箭

近地軌道航天員商業運送服務利用商業軌道運輸服務系統將航天員運至近地軌道是可以做到的。盡管具有一些風險，但它能在較低的初始成本和全壽命周期費用的基礎上比政府部門更早地獲取該運載能力。在適當的激勵下，美國所有的航空航天公司都可以參與到新的競爭中來。這將能使NASA專注于更具有挑戰性的任務，包括基于當前或改進型“獵戶座”飛船的研制進行近地軌道以遠的載人探索。

探索技術發展 對精心設計的航天技術項目進行充分投資關系到探索領域的進展。如果所需的技術已經預先研發，探索戰略可以實施得更容易、更經濟。技術投資也將使機器人探索、美國商業航天和其他政府用戶受益。

火星之路 火星是載人探索的終極目標，但它并非最佳的首選目標。月球優先及靈活性途徑方案都是可行的探索策略，這兩者并不互相排斥。到達火星之前，人類既可以在自由空間擴展足跡，也能獲得在月球表面工作的經驗。

4 分析

這次公布的美國載人航天計劃最終評審報告同幾年前公布的哥倫比亞號事故調查委員會報告等評審報告一樣，反映出了美國載人航天計劃以及NASA內部存在的技術和管理方面的諸多問題，值得認真研究，現初步歸納出幾點看法。

4.1 載人航天計劃的發展

最終評審報告摘要中的第一句話就指出：美國的載人航天計劃似乎正在不可持續的道路上發展。而導致這個結果的主要原因就是美國載人航天計劃所追求的目標與投入資源不匹配。

NASA目前的載人航天計劃面臨巨大的經費壓力，這與哥倫比亞號事故調查委員會報告中所指出的“用很少的錢干過多的事”很類似（被認為是導致航天員喪生的主要原因）。挑戰者號與哥倫比亞號事故是在NASA面臨預算和進度的嚴重壓力下發生的。NASA只有很小的資金裕度來應對設計和研制階段出現的意外問題，最終以航天員的安全為代價。

美國前總統小布什2004年提出的“太空探索新構想”，可稱為NASA發展的一項模糊且大膽的計劃。在宣布了這一構想后，小布什就再沒有提到過它。政府和國會從未大幅增加預算來支持小布什的這一構想（按2008年美元匯率計算，NASA的預算一直保持在170億美元的水平）。實際上，NASA在2005－2012財年的探索項目預算還有所下降，并出現了額外開支（據NASA估計多達120億美元）。其結果是，NASA在航天和航空領域的科學和技術研究計劃都遭到了大幅削減，有些甚至被取消。

收縮的預算和不充足的儲備往往會導致載人航天事故。如果資源不能匹配已經確定的目標，就需要采納新的目標。由于固定成本和技術陳舊的影響，簡單地延長現有的大膽計劃并不能解決資源困境。

“獵戶座”飛船的乘員艙

4.2 載人航天計劃的穩定性

載人航天計劃需要多年的連續性，頻繁的變化會導致任務失敗。只有提出令人信服的理由，才能對進行中的計劃進行更改。NASA及其載人航天計劃都需要穩定性，但在過去的10年中已經幾次重新定位。美國應該采納一項長期的載人航天戰略，并且只有理由充分時才能更改計劃。

卓著的太空成就需要多年持續不斷的支持。“頻繁地把鮮花從土壤中拔出來檢查其根部是否健康”的方式是不可能獲得成功的，因此NASA及其載人航天計劃需要資源和方向的穩定性。

4.3 載人航天計劃的目標

載人航天計劃從開始規劃時就要明確目標，而且所有計劃要完成的目標應保持一致，也就是說保持“為什么”的一致性，而不是要保持訪問的太空目的地的一致性。在過去規劃載人航天計劃時，大多數情況下更多的是考慮“到達哪里”，而不是考慮“為什么”，其實“為什么”才應該是本質目標。

載人航天計劃的規劃應該從目標的選擇開始，而不是針對可能目的地進行選擇。目的地應源自目標，而備選的探索體系結構可用這些目標進行衡量。現在，美國國內已經達成共識，載人航天的下一步計劃是沖出近地軌道。這應該能為社會帶來重要收益，其中包括：推動技術創新，發展商業航天產業和重要的國家航天能力；積累美國進一步探索的專業知識。至關重要的是，載人航天計劃的目標應該與國家關鍵目標一致。

4.4 新的載人航天政策

載人航天計劃評審委員會在其任務陳述中明確指出，評審委員會只負責為白宮提供評估咨詢。最終評審報告的提交，標志著評審委員會工作的完結；接下來就是期待奧巴馬總統出臺一項切實可行的、新的載人航天政策。

麻省理工大學載人航天研究報告中指出，希望奧巴馬政府和國會在重新考查小布什構想、評估其局限性的基礎上，出臺一項包含戰略原則和具體計劃的載人航天政策。

4.5 星座計劃的未來命運

根據評審委員會的評估，由于政府削減預算，NASA在2020年之前只能投入大約800億美元用于載人航天計劃。而要實現2020年載人重返月球的目標至少需要投入1080億美元，預算缺口高達280億美元。

評審委員會負責人奧古斯丁認為，自從宣布“太空探索新構想”以來，NASA的探索預算已經被數次削減，有限的預算一直在影響探索方案的進展，而技術限制和其他計劃的延期也影響了計劃的進度。令評審委員會驚訝的是，竟然沒有一個方案適合目前的預算水平。因此，美國正在實施的重返月球計劃——星座計劃的未來發展成為關注的焦點，而且就目前的評估結果來看，其命運很不樂觀。美國國內的經濟形勢比較嚴峻，在這種情況下，白宮是否會增加預算來支持“獵戶座”飛船和戰神－1火箭的研制和飛行計劃，還是個未知數。根據評審委員會的評估結果，如果不增加投資，重返月球及載人火星計劃只能暫時擱置，目前相關的所有研制工作都要叫停。不過，奧巴馬總統曾表示要增加載人航天預算，但增加多少，增加后的預算用于支持什么計劃也無從得知。評審委員會在提出的5種綜合備選方案中，比較傾向于使用商業力量實現到達近地軌道的乘員運送目標。

美國重返月球及載人探索火星計劃的前途和命運如何，還要等奧巴馬總統的最終決策出臺才能揭曉。

4.6 人才培養與發展

美國載人航天計劃中有一個經常被忽視、但極其重要的部分，那就是無數的工程師、技術人員、科學家以及在NASA和此行業中工作的其他人員。在計劃管理中要特別關注保持這些勞動力的活力，因為他們代表了航天計劃特有的、關鍵的技能。

評審委員會指出，NASA要向私營企業學習，NASA局長應該有權控制NASA和各中心雇用勞動力的規模，從而與可預見的需求相匹配。各中心的工作分配應該能夠反應其滿足計劃實施任務的恰當能力，而不是簡單地保持一個固定的勞動力規模。

另一方面，NASA目前的系統工程能力比較弱，主要原因是缺乏具備大量工作經驗、優秀的系統工程師。NASA的系統工程師們被限于研究、分析和監督其他人的工作，缺乏技術實踐經驗。NASA要想獲得強有力的系統工程能力，首選途徑是鼓勵，至少是許可政府和行業間有特殊才能人員的流動，阿波羅計劃時期就是這樣。

4.7 機器人探測的作用

機器人探測器應該在載人航天計劃中起到重要的作用，探究具有重要科學價值的目的地、勘測未來的著陸地點、提供后勤支持及發揮其他作用。制定機器人和載人探索工作協調開展的可靠、合理的策略，將會使科學和載人航天領域共同受益。

美國目前擁有世界最先進的載人探索和機器人探測技術，因此，在載人探索計劃中，充分發揮機器人探測的協作能力，平衡二者的關系，有助于載人航天計劃的實施和成功。

4.8 技術開發

過去數十年間，NASA忽視了技術開發的重要性，在這方面缺乏戰略投資，導致目前能夠用于探索系統的方案極其有限。NASA現在應該制定新的技術路線圖，該路線圖將與持續數十年的探索任務關聯在一起。假如得到足夠的投資，技術發展項目可以重新激發并吸收來自美國大學、工業界以及NASA的創新思想。這部分投資很有價值，不僅可以增強未來太空探索的能力，還可以降低成本，有利于載人航天計劃保持穩定發展。

4.9 美國商業軌道運輸服務系統的前景

近年來，美國商業軌道運輸服務系統發展迅速。2006年年初，NASA宣布了商業軌道運輸服務計劃，旨在推動美國私營企業發展可靠的、成效好的近地軌道運輸系統，營造商用航天運輸市場環境，為政府和私人用戶提供商用航天運輸服務。目前，商業軌道運輸服務項目包括美國太空探索技術（SpaceX）公司開發的獵鷹－9火箭和“天龍座”飛船，以及軌道科學公司研制的金牛座－2火箭和“天鵝座”貨運飛船。這些系統的研制工作都在順利進行。（編者注：獵鷹－9火箭和“天龍座”飛船將在2010年發射。）

“天龍座”飛船與“國際空間站”對接設想圖

評審委員會給出的5種綜合備選方案中，除了基于目前規劃的2種方案中包括使用“獵戶座”飛船和戰神－1火箭運送乘員到達近地軌道外，其他3種方案都建議使用商業軌道運輸服務系統提供近地軌道乘員的運輸服務。評審委員會建議，把航天員運送服務轉移到商業服務部門，這種做法雖然也有技術和項目風險，但它可為運行成本的降低創造條件，并可能增加美國在2016年前利用新的載人飛行器到達近地軌道的可能性。評審委員會建議為航天員空間運送服務建立新的競爭機制，使大中小型公司都可以參與進來。美國商業軌道運輸服務系統的發展前景一片光明。

4.10 奧巴馬決策的重要影響

“天鵝座”飛船將與“國際空間站”對接設想圖

在2004年小布什總統宣布“太空探索新構想”后，全球掀起了載人探索的熱潮，歐洲、印度、日本等地區或國家紛紛出臺相關政策和規劃支持載人登月、登火星的計劃。奧巴馬政府針對載人登月及登火星計劃所作的決定，可能會影響到其他國家的載人航天政策。它們可能會重新評估是否在投資和技術層面上都作好了開展載人太空探索的準備，并決定是否要修改本國的載人探索目標。 范嵬娜/文