地月軌道站：“跳板”還是“短板”？

文/鐘毅

▲美國宇航局要想建設這樣規模的月球站，就不能操之過急

前文中已經說到，獵戶座飛船為了登陸火星和返回地球裝備了高水平的熱防護系統，而前往月球的登月飛船卻不需要這樣的系統，因此可以為登月研制一種更輕的飛船。那么在這兩種飛船的使用上就存在一個過渡。這個過渡的位置就在美國宇航局提出的地月軌道空間站上。然而這卻是整個計劃最大的缺陷所在。

“地月軌道站”聽上去很美

地月軌道空間站建立起來以后，首先要把登月飛船發射過去和它對接，然后再發射獵戶座飛船與它對接，航天員從“獵戶座”進入空間站再進入登月飛船。從月球上返回之后要再次進入地月軌道空間站完成反向的換乘。

這個想法聽上去很美，但是依然存在一個問題：地月軌道空間站能不能供人類長期生存？地月軌道空間站部署在地月之間的第二拉格朗日點上，這個地方早就離開了地球大氣層，必須靠自身的能力來實現對宇宙射線的防護。美國宇航局雖然對人類長期太空生存做了一定的研究，但還沒有進行過真正的載人飛行，連動物飛行都沒有進行過，而宇宙輻射對人體健康的影響并不是很容易就能監測出來，可能需要進行幾個月甚至幾年的太空飛行才能夠得到結論。按照生命科學研究的一般流程，即使第一個地月軌道空間站已經在太空中飛行了，那么要想得到這樣的結論，到2024年的時間夠不夠用都是不一定的。

這個問題不但影響著美國宇航局，也影響著國際合作。目前俄羅斯和歐洲都已經明確表示，愿意加入美國的地月軌道空間站計劃。這三方在國際空間站的研制當中合作愉快，形成了相當良好的協作模式，科學家和航天員們之間還建立起了深厚的友誼。

▲美國宇航局針對地月軌道空間站，曾經提出過不少設想

▲這是美國宇航局最初設想的地月軌道空間站，規模比較大

然而這種友誼并不屬于政客們。圍繞著聯盟飛船的票價多少錢一張的問題，圍繞著2024年之后，美國和俄羅斯是不是還要繼續維持國際空間站的問題，兩國政府一直處在不太愉快的狀態當中。特朗普還一直被民主黨人以“通俄門”的理由調查和指責，這必將成為美俄新一輪航天合作的重大障礙。

俄羅斯倒是有足夠的產能來為地月空間站建設艙段。但是，一方面俄羅斯完全沒有建設超過地球軌道載人航天設施和飛船的經驗，另一方面，俄羅斯如今的航天制造隊伍素質下降嚴重，已經發生了很多匪夷所思的故障，甚至發生了飛船漏氣的事故，至今也沒有拿出一個令人信服的合理解釋。而且就算俄羅斯能夠拿出足夠的產能和質量來幫助美國建設地月軌道空間站，錢依然是需要美國人拿出來的。這不就變成了美國出錢讓俄羅斯航天工業復興嗎？這不又成了一個“通俄門”？以特朗普的政治立場，他如何能接受這種事？又如何向自己的選民交代呢？

歐空局對于國際空間站計劃的參與，更多地采取了一種優雅而從容的態度。雖然承擔了部分實驗艙和貨運飛船的研制和運行，但節奏都不算快，而且成本不低。如果把一張緊迫的時間表甩到歐洲人面前，歐盟和歐空局為了相關費用、產能、分工之間的爭吵就會消耗至少一整年的時間，最后還未必愿意接受美國人的安排。

國際空間站的另一個重要合作伙伴，或者說有足夠預算的伙伴，就是日本。5月28日，特朗普在訪問日本期間，雖然沒有談成貿易協定，卻成功地要求日本正式加入地月軌道空間站計劃。日本研制的筑波艙是國際空間站上最大的艙段，日本也擁有研制國際空間站貨運飛船的能力。

但問題還是宇宙射線，無論歐洲還是日本都不擁有超越低軌道載人航天器的研發經驗和能力，他們還要等美國提出有關的技術指標，消化吸收、形成設計之后還要經過反復的驗證實驗，才能夠投入試運行。當然，歐洲和日本或許可以把艙段對接在國際空間站上，做氣密性、生存性、操作性等方面的實驗，然而抗輻射能力在國際空間站的軌道上是驗證不出來的。

“縮水”后的方案

▲美國宇航局一直在開發不同的月球資源利用技術，搞了不少原理樣機

既然外國合作對象都靠不住，美國宇航局還有一種選擇，就是大量投資，完全讓美國企業來制造地月軌道空間站。能夠承擔這項任務的美國企業只有兩家，一家是洛克希德·馬丁公司，一家是波音公司。諾斯羅普-格魯曼公司雖然有志于航天，但并不具備載人航天器的研發制造能力。在國際空間站的研制中，波音和洛·馬這兩家企業就各自承擔了不少艙段的制造。

然而我們還是要說，這件事情是給錢就能解決的嗎？不但要有錢，還要有合適的人來從事這項工作。世界上有能力承擔載人航天科研任務的團隊數量非常稀少，波音和洛·馬公司哪怕立刻得到足夠的經費，也未必能招到合適的工程技術人員——他們要經歷不算太短的培養期和成熟期。所謂十年樹木百年樹人，哪怕從其他行業挖來高水平的機械電子和相關行業工程師，讓他們從零開始接觸載人航天技術，要在5年之內徹底掌握技能并且把空間站造出來，也實在不太現實。況且這還不是那種有“和平號”空間站可以抄襲的低軌道空間站。

▲勞拉空間公司獲得了為地月軌道空間站研制電力和推進艙的合同，然而這看上去就是用衛星平臺改造的

▲畢格羅宇航公司的充氣式空間站這次未能進入美國宇航局的名單，看來是進度趕不及

也許正是因為這些困難，美國工業界在地月軌道空間站建設上的焦急程度好像比美國宇航局還要高一些。美國宇航局也認識到了問題的嚴重性。地月軌道空間站項目剛剛提出來的時候，是一個龐大的空間基礎設施，規模比國際空間站看上去一點都不小。但在2018年年底，美國宇航局拿出了一個縮水方案。初期設計中的絕大多數艙段都被砍掉了，只剩下了一個推進艙和一個小型化的應用艙。應用艙上裝有接口，可以對接獵戶座飛船，也可以為空間站以后的擴展提供條件。

面對這如此之多的糾結，美國宇航局似乎打算先定一個小目標。5月24日，麥克薩爾公司——也就是勞拉空間公司新母公司——拿到了地月軌道空間站的第一個艙段合同，也就是電力和推進艙。這項合同的授予多少有點詭異。勞拉公司以擅長制造地球靜止軌道通信衛星而聞名，幾乎從未涉及載人航天活動。勞拉空間公司的前身也只不過是為阿波羅工程研制過中控室而已。一個毫無基礎的公司能直接研制空間站的艙段嗎？雖然說勞拉公司正在努力尋求業務轉型，美國宇航局這樣做是不是心太大了呢？一方面，這未必沒有美國政府扶持和拯救勞拉空間公司的意圖在其中；另一方面，電力和推進艙并不需要載人，不需要考慮前文所述的宇宙射線防護等復雜問題。這個艙的主要工作是為整個空間站發電，并且用離子推進器來實施軌道機動和保持。這是勞拉在通信衛星上已經有所實踐的，加以努力完全可以跨過技術門檻。至于更加困難的其他艙段，就留給其他公司去爭奪吧。

但在這里，我們還是要強調一下錢的問題。據說勞拉公司獲得的這項合同價值3.75億美元。而且這并不是前述16億美元中的項目，不能按照80%+20%的模式運行，美國宇航局要真金白銀地掏出3.75億美元來。按照航天項目的傳統，費用不超支是不可能的。加上發射費用，電力和推進艙最后入軌的總花費能不超過10億美元就算是節約了。