“在这个太空飞行几乎成为例行公事的时代,人们很容易忽视火箭旅行的危险以及在地球外层大气中航行的困难,”乔治·布什总统在宣布“哥伦比亚号”航天飞机重返大气层灾难时说道。“这些宇航员知道危险,他们心甘情愿地面对这些危险,因为他们知道自己的人生有着崇高而高尚的目标。”在事故发生后,最常见的观点之一是,这样的悲剧提醒我们,探索新领域的代价是以人类的生命来衡量的。
这个观点是正确的,但如果不加以审视就让它悬而未决,那就错了。我们已经向太空发射了 113 次航天飞机。我们已经两次目睹了灾难性的失败和所有人员的丧生。这些几率听起来如何?
听起来就像您根据火箭的历史所预期的那样。正如麻省理工学院科学、技术和国防政策教授西奥多·波斯托尔所描述的那样,即使是最可靠的太空飞行器系统(助推火箭)的失败率也约为 2%。按照这个比率,如果航天飞机继续每年飞行五次任务,那么我们应该预计每十年会看到一次“哥伦比亚号”或“挑战者号”灾难。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将有助于确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
美国宇航局(NASA)对任何给定任务的失败风险的官方估计是 1/145,即 0.7%,其工程师和科学家们不断地、英勇地努力将其变为零。尽管如此,航天飞机飞行的绝对次数对他们不利。(仅“哥伦比亚号”就太空飞行了 28 次。)假设美国宇航局的每次任务 0.7% 的风险估计是正确的,那么在 113 次任务中,一架航天飞机被摧毁的可能性达到约 55%。
没有人能确定如何最好地计算航天飞机的失败几率,因为风险评估可能是一门如此复杂而不确定的科学。当回顾航天飞机计划的历史时,人们几乎找不到理由相信这个数字可能会低得多。
尽管航天飞机可以被誉为工程奇迹,但它也是太空版的骆驼——一个委员会试图建造一匹马。当在 20 世纪 60 年代后期构思时,航天飞机原本是一种适度的可重复使用飞行器,用于廉价地将小型机组人员运送到空间站并将其送回。航天飞机和空间站应该成为通往火星的垫脚石。最初的空间站项目被放弃了,但航天飞机幸存下来,目的不太明确。然而,很快就为它找到了新的任务。研究人员希望能够在轨道上进行更多的实验,因此增加了进行这些实验的空间。使用航天飞机发射商业卫星看起来像是收入来源。五角大楼希望该飞行器携带军事卫星,因此进一步扩大了货舱。
“任务蔓延”逐渐改变了航天飞机,扩大了其货舱,并将双门跑车变成了皮卡。工程上的后果并非微不足道。建造可重复使用的飞行器也比预期的要困难。
所有这些历史或灾难的估计并非晦涩难懂;如果说有什么的话,在航天飞机计划的早期和“挑战者号”爆炸后,它们充斥着媒体。“挑战者号”当然是被有缺陷的 O 形环击落的,物理学家理查德·费曼和调查此次坠机的罗杰斯委员会成功地论证了,这一缺陷是由于该计划中内置的糟糕的计划和不充分的监督造成的。问题被发现,修复程序得以应用,航天飞机计划因此变得更加安全。尽管如此,发现有缺陷的 O 形环的意外后果可能是转移了公众的注意力,使其忽略了这样一个事实,即除了错误或无能的问题之外,航天飞机多面手的设计和运行模式还带来了根本性的安全问题,这些问题几乎可以保证最终会发生灾难。
当然,即使“哥伦比亚号”的残骸重新聚焦了这个问题,也许对 2% 的损失率的认识也改变不了什么。这种生命(和设备)的损失可能是可以接受的,因为太空探索是一项如此具有精神回报的追求,它适合一个伟大的文明。人类在太空中的存在象征着我们的物种的好奇心和探索的根深蒂固的动力,这是我们天性中最崇高的动机之一。在过去的几个世纪里,水手们冒着更糟糕的生存几率航行在海洋中寻找新的土地。宇航员们自己当然也知道危险。也许作为一个社会,我们现在不应该对风险畏缩不前。
但是,如果我们确实珍视宇航员的生命,那么不去重新审视我们用他们的生命来赌博什么以及是否可以提高成功几率是不道德的。一个载人航天计划,其目标不明确,科学价值不均,每十年就损失一个机组人员代价太高了。
一种策略是在尽可能消除所有可预见的危险的同时继续使用当前的航天飞机。调查航天飞机事故的原因并谨慎地增加安全裕度。许多想法值得考虑:使宇航员能够更容易地在轨道上诊断和修复航天飞机;安装用于快速疏散的逃生舱;确保所有航天飞机都可以与空间站对接,以及更多。最大限度地减少机组人员,并用无人任务取代航天飞机飞行也将减少威胁。简而言之,考虑一下收益和成本会是什么,然后决定我们愿意花费多少钱来防止另一次“哥伦比亚号”事件发生。
更激烈的替代方案是解决美国宇航局载人航天计划当前缺乏具体、有针对性的目标的问题,即使这最终意味着报废今天的航天飞机和半建成的空间站。在没有这些目标(以及适合它们的资金)的情况下,几乎不可能评估当前的计划及其权衡。美国宇航局的新目标可能像让人登陆火星一样雄心勃勃,或者像鼓励太空旅游一样相对简单。无论如何,让该机构专注于为这项工作建造合适的飞行器。
即使是新的太空计划也会有危险失败的风险。人们可以希望它会远低于航天飞机的风险,但没有保证。即便如此,灾难的规模可能会更小;涉及人员的飞行次数可能会更少;当我们知道飞行器发生故障时,不是因为它们承担了增加了固有风险的设计要求,我们会感到一丝安慰。
这样一个计划将是昂贵的,并且可能在一开始就几乎不会产生科学知识(阿波罗计划在其早期阶段也没有提供太多好的科学)。但这将是一个在尊重人类生命和冒险进入太空的科学和精神价值之间取得更明智平衡的计划。让我们向宇航员的勇敢致敬,而不是要求他们为一个考虑不周的事业冒生命危险来侮辱它。