美國的登月夢,要被SpaceX盤活了?

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)的太空重啟,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號,已經過去半個世紀。

那之後前30年的航天事業,幾乎處於停滯狀態。

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局長尚恩·奧基夫「面前」。

局長派副手評估SpaceX實力,結果認為:「NASA投資這家公司是很有必要的」。

就這樣,從2006年開始,雙方簽訂了不少合約。

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飆。

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天后完成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,美國首次使用國產火箭從本土將宇航員送往ISS。

要不是SpaceX,美國可能要一直依靠俄羅斯聯盟號宇宙飛船送人上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,遭遇氦氣泄漏和發動機故障,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要為波音收拾殘局。

2014年,波音公司和SpaceX同時獲得CCtCap合約,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,僅為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」將宇航員送入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。

儘管波音忙於解決一個又一個工程難題,NASA仍為它的失敗找藉口。

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的載人龍飛船基於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」的合約。

第一份合約,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,航天飛機即將退休,到那時,NASA實在拉不下臉「拜託」俄羅斯的「聯盟號」飛船送人到ISS。靠自己吧,ISS又像是「只能往里扔錢的巨大老鼠洞」。

主要還是為了慳錢,NASA嘗試走「驗收後再付款」(設計評審不達標, 不保證付款)模式。

NASA2008年啟動了「商業軌道運輸服務(COTS)」項目,主要為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

其次是為分攤風險,COTS合約最終選了兩家公司。

一家就是SpaceX,成立4年,公司僅100多人,競標拿到了2.78億美元合約。

還有一家是Rocketplane Kistler,有15年火箭發射經驗,獲得了2.07億美元的合約,它的CEO是NASA的前高級經理。

經過1年多的研發後,RpK未能完成階段性目標,破產出局。

而SpaceX則從NASA那裡拿到了3.96億美元,為後續開發「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的籃子裡。

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的任務更為艱巨,合約報價卻更少。

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號在第4次發射成功。死裡逃生的SpaceX隨後擁有了自己的發射台,並將獵鷹1升級為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龍飛船首次將物資送往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。

作為對比,軌道科學的Antares火箭還曾因故墜毀,最後不得不更換火箭型號,轉而使用Atlas V火箭來完成賸餘的任務。

又一個5年,SpaceX足以自證能力。

然而,在2020年NASA 啟動的載人著陸系統(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為代表的「美國國家隊」。動力系統Dynetics獲得2.53億美元,而SpaceX只拿到了1.35億美元。

不出意外,劇情重演。

一年以後,SpaceX擊敗其他兩家競爭對手,成功逆襲,贏得了建造阿爾忒彌斯3號(Artemis3)月球著陸器價值29億美元的合約。 

載人著陸系統HLS(星艦)效果圖載人著陸系統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年啟動的。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號實現無人飛船繞月返回;2023年,Artemis2號實現載人繞月,不登陸;2024年,Artemis3號實現載人登月;之後還有Artemis4、Artemis5、Artemis6號任務……

Artemis3預計飛行路徑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號由2024年底推遲到2025年9月,載人登月的Artemis3號由2025年底推遲到2026年9月。

如果一切順利,作為阿波羅計劃的繼承者,Artemis3號會這樣探月:

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預正選射到近地軌道的「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「目標」星艦正選射入軌,三四周後一艘「追逐者」星艦再跟進。兩艦對接完成,追逐者為目標星艦加油,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,延誤是種常態。SLS火箭原計劃2016年底進行首飛,結果至少被推遲了16次。延長近6年,終於在2022年11月實現無人駕駛,標誌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,這導致NASA在2023年1月將Artemis 2發射推遲近一年。

獵戶座飛船、和SLS火箭,執行Artemis3號計劃最主要的兩部分,發展都落後於計劃,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等型號火箭,預計到2017年,投入180 億美元。

「其中100億美元用於SLS火箭,60億美元用於獵戶座飛船,20億美元用於升級發射台和甘迺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,波音核心級合約已佔SLS總花費119億美元的40%。

到2021年,核心級的開發預計將花費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,這些錢就相當於320億美元。

實在是太燒錢了。當然,預算超支是個老問題了。

SLS,作為戰神五號運載火箭的轉世,最早可以追溯到星座計劃。星座計劃由2004年美國總統佐治·W·布殊頒布,支持國際空間站、重返月球、前往火星甚至更遠的地方。

同樣是因為資金嚴重不足,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。國會撥巨資捲土重來,NASA左手拉著軍工巨頭,右手牽著私營企業,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項目曾集萬千寵愛於一身。

NASA牽頭,波音公司負責設計、開發、測試和生產核心級和上面級,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爭優勢。

在更便宜、可重覆使用火箭的映襯下,連潛在客戶的美國國防部(DoD)都不願意採購了。

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·馬田公司,也會層層下放指標

研發生產鏈條越拉越長,文件工作越來越多,決策過程越來越慢。承包商一旦疏於糾正,計劃成本超支和時間延遲就不足為奇。

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怒懟FAA陷入「卡夫卡式」的官僚主義扼殺國家太空計劃今年9月馬斯克在X怒懟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,又牽涉政黨利益紛爭,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,並向國會控訴FAA亂作為。

這非常馬斯克。為了殖民火星,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未經公開競標,直接將價值超2億美元的合約給了SpaceX的競爭對手RpK時,馬斯克不顧旁人勸說,堅定起訴。

冒著可能與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被法院要求開放競標。

修訂後的項目名稱就是商業軌道運輸服務(COTS),SpaceX憑實力贏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。只要簽下合約,費用通常不斷增加。

承包商不僅能報銷與合約相關的所有直接和間接成本,如材料、人工、設備及管理費用,還能獲得合約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約你永遠完不成,承包商幾乎沒有動力推進工期、削減成本。

以洛克希德·馬田公司和波音公司的合資企業ULA為例,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·馬田公司只想穩穩噹噹地吃成本加成合約的老本。」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。」

為此,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,只有當他們真的完成任務後,才能收到合約規定的錢。

以結果為導向,減少幹預,賦予合作夥伴更大的設計和製造自主權,登月計劃開始奏效了。

NASA也沒料到,2006年僱傭的「臨時工」竟然一路狂飆,擊敗眾多老牌企業,日漸享有主角光環。

尤其在中國宣佈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做什麼?

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。(虎嗅註:以下三個圖表中各項費用單位均應為百萬美元,具體項目名稱可能因機翻導致稍有出入,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、安全與保安、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,都只有NASA能做。

本文來自微信公眾號:脫落酸,作者:脫落酸,編輯:葉子