本文來自微信公衆号:脫落酸,作者:脫落酸,編輯:葉子,題圖來自:視覺中國
SpaceX 星艦的第六次試飛未能複現 " 筷子夾火箭 "(助推器回到發射台被機械臂夾住)的壯舉。
不過猛禽發動機(飛船發動機)的太空重啓,還是證明了飛船在外星球 " 調整位置速度、重新起航 " 的能力。
試飛仍在進行,SpaceX 就迫不及待發了推。
整個過程,瑕不掩瑜,距離 " 重返月球 "" 殖民火星 " 又近了一步。
美國上一次登月,是 1972 年的阿波羅 17 号,已經過去半個世紀。
那之後前 30 年的航天事業,幾乎處于停滞狀态。
2001 年,馬斯克萌生太空夢時,徹夜翻遍 NASA 網站,沒找到任何火星計劃。" 做到登月就到頭兒了,就不做了?"
無法接受技術倒退的他,一鼓作氣成立 SpaceX,最後親自造了支火箭拖到 NASA 局長肖恩 · 奧基夫 " 面前 "。
局長派副手評估 SpaceX 實力,結果認爲:"NASA 投資這家公司是很有必要的 "。
就這樣,從 2006 年開始,雙方簽訂了不少合同。
尤其是美國航天飛機計劃結束(1981 年— 2011 年)後,SpaceX 更在 NASA 的目光注視下一路狂飙。
2012 年 5 月 25 日," 龍飛船 " 搭乘 " 獵鷹 9" 升空與國際空間站(ISS)對接,3 天後完成 1000 磅的物資轉運。
2020 年," 載人版龍飛船 " 搭乘 " 獵鷹 9" 火箭升空。這是自 2011 年以來,美國首次使用國産火箭從本土将宇航員送往 ISS。
要不是 SpaceX,美國可能要一直依靠俄羅斯聯盟号宇宙飛船送人上 ISS。
這不禁讓人懷疑,NASA 花了 50 年都做不到的事,就要被 SpaceX 幹成了?
SpaceX 靠 " 性價比 " 站上 NASA 承應商 C 位
波音最不願意接受的一幕出現了。
今年 6 月,波音星際客機首次載人試飛,遭遇氦氣洩漏和發動機故障,原定的 8 天任務被迫延長明年 2 月。健康亮起紅燈的宇航員們還在等待 SpaceX 的救援。
十年前的 NASA 絕對不會相信,SpaceX 要爲波音收拾殘局。
2014 年,波音公司和 SpaceX 同時獲得 CCtCap 合同,開發自己的航天器(比如星際客機、星際飛船)送機組人員往返 ISS。
波音拿到了 42 億美元的單子,而 SpaceX 的價格比波音少了三分之一,僅爲 26 億美元。
沒有人敢質疑這項資金分配。波音和 NASA 是老情人了,早在 1950 年代末的水星計劃就合作過。過去的波音技術雄厚,戰功赫赫,NASA 對它濾鏡滿滿,不料短短六年,風向就變了。
2020 年,SpaceX 率先用 " 獵鷹 9" 火箭 " 龍飛船 " 将宇航員送入 ISS。
相比之下,波音的星際客機直到 2022 年 5 月,才完成一次無人駕駛的 ISS 試飛。而此前的兩次無人試飛均遭遇軟硬件問題。
盡管波音忙于解決一個又一個工程難題,NASA 仍爲它的失敗找借口。
國際空間站項目經理達娜 · 韋格爾說:" 兩者的發展路徑不同,不宜直接比較 "。她指出:SpaceX 的載人龍飛船基于早期的貨運龍飛船項目,而波音的星際客機則缺乏這樣的基礎。
好一個幫親不幫理,NASA 偏袒波音,感情上要過得去,給錢也絲毫不含糊。
反觀 SpaceX,跟 NASA 簽了不少 " 事多錢少 " 的合同。
第一份合同,是 2006 年簽的。這一年,NASA 改變合作方式,開始轉向投資私營企業。
再過幾年,航天飛機即将退役,到那時,NASA 實在拉不下臉 " 拜托 " 俄羅斯的 " 聯盟号 " 飛船送人到 ISS。靠自己吧,ISS 又像是 " 隻能往裏扔錢的巨大老鼠洞 "。
主要還是爲了省錢,NASA 嘗試走 " 驗收後再付款 "(設計評審不達标, 不保證付款)模式。
NASA2008 年啓動了 " 商業軌道運輸服務(COTS)" 項目,主要爲 ISS 提供商業補給服務,這種模式又很快推進到載人運輸領域
其次是爲分攤風險,COTS 合同最終選了兩家公司。
一家就是 SpaceX,成立 4 年,公司僅 100 多人,競标拿到了 2.78 億美元合同。
還有一家是 Rocketplane Kistler,有 15 年火箭發射經驗,獲得了 2.07 億美元的合同,它的 CEO 是 NASA 的前高級經理。
經過 1 年多的研發後,RpK 未能完成階段性目标,破産出局。
而 SpaceX 則從 NASA 那裏拿到了 3.96 億美元,爲後續開發 " 龍飛船 " 向 ISS 送貨提供了原始資金。
謹慎的 NASA 永遠不會把雞蛋都在 SpaceX 的籃子裏。
吸取 RpK 的教訓,NASA 牽手軌道科學 Orbital Sciences(後來被 Northrop Grumman 公司收購)。2008 年,NASA 給他們定了個 "2016 年前運送 20 噸貨物到 ISS" 的任務。
面對 30 多年感情的老搭檔,任務與資金分配是這樣的:軌道科學承擔 8 次任務,能獲得 19 億美元,而 SpaceX 執行 12 次任務,可進賬 16 億美元。
SpaceX 的任務更爲艱巨,合同報價卻更少。
結果,與波音合作一樣,出現了兩幅截然不同的圖景。
2008 年 9 月,獵鷹 1 号在第 4 次發射成功。死裏逃生的 SpaceX 随後擁有了自己的發射台,并将獵鷹 1 升級爲 9。
接下來幾年,SpaceX 再接再厲。
2010 年,Dragon 龍飛船搭載獵鷹 9 火箭成功升空進入地球軌道;2012 年 5 月 28 日,貨運版 Dragon 龍飛船首次将物資送往 ISS;算起來,SpaceX 的首次送貨時間比軌道科學(2014 年 1 月 9 日)早了一年多。
作爲對比,軌道科學的 Antares 火箭還曾因故墜毀,最後不得不更換火箭型号,轉而使用 Atlas V 火箭來完成剩餘的任務。
又一個 5 年,SpaceX 足以自證能力。
然而,在 2020 年 NASA 啓動的載人着陸系統(HLS)計劃中,SpaceX 還是獲得了最低的技術和安全性評級,最少的資金支持。
NASA 前期資助額有 9.67 億美元,超一半分給了以藍色起源 Blue Origin 爲代表的 " 美國國家隊 "。動力系統 Dynetics 獲得 2.53 億美元,而 SpaceX 隻拿到了 1.35 億美元。
不出意外,劇情重演。
一年以後,SpaceX 擊敗其他兩家競争對手,成功逆襲,赢得了建造阿爾忒彌斯 3 号(Artemis3)月球着陸器價值 29 億美元的合同。
載人着陸系統 HLS(星艦)效果圖
SLS 燒了超 300 億,Artemis 計劃一再被推遲
阿耳忒彌斯 Artemis 計劃,NASA 的載人登月任務,是 2017 年啓動的。特朗普簽的行政命令,他要保留奧巴馬時代的載人航天計劃。
原計劃是 " 一步一步來 ":
2021 年 11 月,Artemis1 号實現無人飛船繞月返回;2023 年,Artemis2 号實現載人繞月,不登陸;2024 年,Artemis3 号實現載人登月;之後還有 Artemis4、Artemis5、Artemis6 号任務 ……
Artemis3 預計飛行路徑
到今天,才完成了第一步。
按照 NASA 最新計劃表,載人繞月的 Artemis2 号由 2024 年底推遲到 2025 年 9 月,載人登月的 Artemis3 号由 2025 年底推遲到 2026 年 9 月。
如果一切順利,作爲阿波羅計劃的繼承者,Artemis3 号會這樣探月:
NASA 使用 SLS 火箭(Block 1 型火箭),把宇航員們坐的 " 獵戶座飛船 " 送近月軌道;
SpaceX 的星艦 HLS,則要與 SpaceX 預先發射到近地軌道的 " 推進劑存儲飛船 " 會合,完成空中加油;
加滿油的星艦 HLS,會先與 " 獵戶座飛船 " 會合,接到宇航員後,再從月球軌道飛往月球南極。
任務持續大約 6.5 天,宇航員會從星艦 HLS 回到 " 獵戶座飛船 ",返回地球。
這就像是一個接力賽,NASA 和 SpaceX 各有分工。
現階段的 SpaceX,最重要的是進行一次推進劑的轉移測試,也叫在軌補給、太空加油。
今年 3 月,SpaceX 星艦已經成功在星艦主貯箱和頭部貯箱之間轉移了推進劑。
接下來的演示要求無疑更高。需要在兩艘星艦之間進行——一艘 " 目标 " 星艦先發射入軌,三四周後一艘 " 追逐者 " 星艦再跟進。兩艦對接完成,追逐者爲目标星艦加油,最後脫離對接和軌道。
在軌補給、太空加油保證續航時長,是重返月球、殖民火星的關鍵。
整體而言,SpaceX 方面還算穩定。但考慮到 SLS 火箭的現狀,Artemis3 大概率還會繼續推遲。
畢竟,延誤是種常态。SLS 火箭原計劃 2016 年底進行首飛,結果至少被推遲了 16 次。加時近 6 年,終于在 2022 年 11 月實現無人駕駛,标志 Artemis 1 任務成功。
不巧的是,獵戶座飛船隔熱罩又出現了腐蝕情況,這導緻 NASA 在 2023 年 1 月将 Artemis 2 發射推遲近一年。
獵戶座飛船、和 SLS 火箭,執行 Artemis3 号計劃最主要的兩部分,發展都落後于計劃,而且超出了預算。
太空發射系統 SLS 是 2011 開始的項目,主要開發 Block 1、Block 1B 和 Block 2 等型号火箭,預計到 2017 年,投入 180 億美元。
" 其中 100 億美元用于 SLS 火箭,60 億美元用于獵戶座飛船,20 億美元用于升級發射台和肯尼迪航天中心的其他設施 "。
2018 年 10 月,NASA OIG 報告稱,截至 2018 年 8 月,波音核心級合同已占 SLS 總花費 119 億美元的 40%。
到 2021 年,核心級的開發預計将花費 89 億美元,是最初計劃金額的兩倍。
整個 2011 — 2023 年,NASA 在 SLS 開發上花了264 億美元。以 2024 年的物價來算,這些錢就相當于 320 億美元。
實在是太燒錢了。當然,預算超支是個老問題了。
SLS,作爲戰神五号運載火箭的轉世,最早可以追溯到星座計劃。星座計劃由 2004 年美國總統喬治 · W · 布什頒布,支持國際空間站、重返月球、前往火星甚至更遠的地方。
同樣是因爲資金嚴重不足,最後被奧巴馬擱置了。整個 2010 年,月球計劃已經被定性 " 死亡 "。
所幸不到一年時間,載人航天計劃又被撿起來。國會撥巨資卷土重來,NASA 左手拉着軍工巨頭,右手牽着私營企業,繼續開發曾被取消的獵戶座飛船,設計新一代太空發射系統 SLS。
先驗收再付款,NASA 要被盤活了?
SLS 項目曾集萬千寵愛于一身。
NASA 牽頭,波音公司負責設計、開發、測試和生産核心級和上面級,諾斯羅普 · 格魯門公司提供固體火箭助推器。現如今似乎漸漸失去了競争優勢。
在更便宜、可重複使用火箭的映襯下,連潛在客戶的美國國防部(DoD)都不願意采購了。
問題出在哪?
NASA 下的任務,波音和諾斯羅普 · 格魯門底下又分給私人承包商和分包商。無獨有偶," 獵戶座 " 飛船的主要承包商洛克希德 · 馬丁公司,也會層層下放指标。
研發生産鏈條越拉越長,文件工作越來越多,決策過程越來越慢。承包商一旦疏于糾正,計劃成本超支和時間延遲就不足爲奇。
尤其在 NASA 還明顯袒護一些 " 老夥計 " 的情況下,管理氛圍變得更加微妙。
今年 9 月馬斯克在 X 怒怼 FAA 陷入 " 卡夫卡式 " 的官僚主義扼殺國家太空計劃
明明波音出問題,反過來罰 SpaceX 63.3 萬美元,更破防的,NASA 還不站出來主持公道。
畢竟都是合作了幾十年的老牌企業,又牽涉政黨利益紛争,一時半會張不開口也能理解。
但馬斯克不接受,發帖說受夠了,局長應該離職,并向國會控訴 FAA 亂作爲。
這非常馬斯克。爲了殖民火星,他不止一次對抗不公之舉。
最早的一次正面開杠,可以追溯到 2004 年 2 月。
當年的 NASA 未經公開競标,直接将價值超 2 億美元的合同給了 SpaceX 的競争對手 RpK 時,馬斯克不顧旁人勸說,堅定起訴。
冒着可能與 NASA 翻臉的風險,馬斯克重申了自己的立場:NASA 應該鼓勵創新而非支持某些公司。
SpaceX 最終勝訴,NASA 被法院要求開放競标。
修訂後的項目名稱就是商業軌道運輸服務(COTS),SpaceX 憑實力赢得了其中很大一部分訂單。
也是這個時候開始。整個局面改變了。NASA 在航天領域合作模式上也不一樣了。
過去,走 " 成本加成 " 模式,先支付再驗收。隻要簽下合同,費用通常不斷增加。
承包商不僅能報銷與合同相關的所有直接和間接成本,如材料、人工、設備及管理費用,還能獲得合同金額固定比例的預設利潤。
看似爽快的慷慨扶持,其實最大程度阻礙了創新。如果一份成本加成合同你永遠完不成,承包商幾乎沒有動力推進工期、削減成本。
以洛克希德 · 馬丁公司和波音公司的合資企業 ULA 爲例,他們到 2017 年都在依賴從俄羅斯進口發動機。
" 波音公司和洛克希德 · 馬丁公司隻想穩穩當當地吃成本加成合同的老本。" 馬斯克曾在自傳中提到:" 在這種體制機制下,人類不可能飛到火星去。"
爲此,SpaceX 提出了一種新的方式,那就是 NASA 驗收後再付款。
承包商承擔風險自籌資金做項目,隻有當他們真的完成任務後,才能收到合同規定的錢。
以結果爲導向,減少幹預,賦予合作夥伴更大的設計和制造自主權,登月計劃開始奏效了。
NASA 也沒料到,2006 年雇傭的 " 臨時工 " 竟然一路狂飙,擊敗衆多老牌企業,日漸享有主角光環。
尤其在中國宣布 2030 年登月球之時,SpaceX 甚至被視作是拯救美國太空事業的最後希望。
" 筷子夾火箭 " 的上演,似乎已經在預示,即便沒有 NASA 的重視,馬斯克有朝一日也會把人類送上火星了。
所以說,有了 Space X,還看 NASA 做啥?
這樣想,NASA 會委屈的。
你看《NASA Fiscal Year 2024 Spending Plan》,NASA 要做的遠不止深空探索。(虎嗅注:以下三個圖表中各項費用單位均應爲百萬美元,具體項目名稱可能因機翻導緻稍有出入,僅作示意;表頭可參照表 2)
還有各種科學研究。
以及技術開發、航空研究、STEM 教育、安全與安保、設施建設與環境合規等項目。
很多項目通常沒有直接商業利益,需要公共資金和長期投資。
這些,都隻有 NASA 能做。
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