为什么重返月球如此困难？

当阿波罗 17 号宇航员于 1972 年从月球返回时，他们不可能知道他们将成为 50 多年来最后一次深入外太空旅行的人类。但自那以后，即使是乔治·W·布什、巴拉克·奥巴马、唐纳德·特朗普和乔·拜登总统都计划了登月任务，但仍没有宇航员冒险进入地球轨道以外。最终，NASA 正准备在定于 2025 年秋季发射的阿耳忒弥斯 2 号飞行任务中将人员送回月球。为什么如此困难？

这项新任务类似于 1968 年的阿波罗 8 号飞行任务，当时三个人绕月飞行但未着陆，然后返回地球。阿耳忒弥斯 2 号将派遣四名宇航员进行为期 10 天的绕月旅行，这是 NASA 新型太空发射系统 (SLS) 火箭和猎户座太空舱的首次载人测试。尽管美国有几十年的时间来改进此类旅程，但即将到来的这次旅行与其 20 世纪中叶的“表亲”相似，都将绝非易事。

约翰·F·肯尼迪总统在 1962 年一次著名的演讲中，为了激励对阿波罗计划的支持，选择了做“不是因为它们容易，而是因为它们困难”的事情。当时是这样，现在仍然如此——事实上，到达月球可能比几十年前更加困难。

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NASA 的阿耳忒弥斯计划一直受到长期延误、成本超支和意外问题的困扰。它与许多地面项目有共同之处，例如地铁升级和高速公路建设，这些项目似乎也比（可疑的）美好旧时代花费的时间更长，而且往往成本更高。现在建造伟大的事物真的更难了吗？当涉及到月球时，为什么重现美国半个多世纪前完成的壮举需要这么长时间？

阿耳忒弥斯的下一步本质上是阿波罗 8 号的重演，但该计划的宏伟目标超越了月球。“最终，我们既定的目标是火星，”阿耳忒弥斯 2 号任务经理马修·拉姆齐说。“到达火星并在火星上生活非常困难，因此我们将其分成小块。”

该计划的首次任务阿耳忒弥斯 1 号于 2022 年将一艘无人航天器送入环月轨道并返回。在阿耳忒弥斯 2 号之后，第三次到第六次任务将把人员送上我们的天然卫星，然后建立月球门户空间站的各个部分，这是一个绕月球运行的空间站。后续任务还将侧重于在月球表面建立可居住的营地。

阿耳忒弥斯计划刚起步，就已经经历了长期延误，而且该计划面临着重大问题，NASA 监察长办公室最近的一次审计报告中对此进行了阐述。首先，到 2025 年，它将耗资 930 亿美元，比预期多出数十亿美元。其次，根据审计报告，阿耳忒弥斯 1 号的探险揭示了“在将宇航员送上阿耳忒弥斯 2 号任务之前需要解决的关键问题”。例如，猎户座太空舱的隔热罩的损坏方式与工程师预测的不同，原因他们尚不清楚。航天器上的螺栓面临“意外的熔化和腐蚀”。电力系统也出现了异常，这可能会使未来的宇航员失去足够的能源和冗余，甚至可能失去推进力或加压能力。

报告称，这些“异常”（太空类型人员对重大问题的术语）“对宇航员的安全构成重大风险”。而且，它们是在其他硬件、数据和通信挑战之上出现的。此外，监察长发现，最初的发射对系统造成了意外损坏，导致维修费用超过 2600 万美元，远远高于团队的预算。对于一项不会取得许多我们早在 20 世纪 60 年代就已取得的成就的任务来说，这有很多障碍，而且花费了很多钱。

考虑到我们以前做过这件事，今天的登月任务如此具有挑战性可能看起来很奇怪。但乔治·华盛顿大学空间政策研究所所长斯科特·佩斯说，情况并非如此。“世界环境非常不同，”他说。美国不再处于太空竞赛中——一场为了保持领先于共产主义者并成为第一个在地球以外做事情的存在之战。那时，冷战动态在起作用，新独立的国家正在决定遵循哪种治理体系——这一决定（理论上）可能受到一个民主国家探索太空能力的影响。当时的思路是，这种“软实力”可以表明美国的方式是最好的方式，同时利用该国的导弹式火箭暗示强大的军事统治地位。考虑到这些利害关系，美国政府愿意在短时间内向阿波罗计划投入巨额资金。

阿耳忒弥斯计划很昂贵，但阿波罗计划是天文数字：行星协会称，该计划的成本按今天的美元计算约为 2900 亿美元，而阿耳忒弥斯计划为 930 亿美元。在那些年里，NASA 经常获得国家预算的 4%。今天，它很幸运能获得约 1%，而且还有许多其他航天器、望远镜以及人类太空飞行以外的研究项目需要资助，这增加了负担。

乔治·华盛顿大学荣誉退休教授、空间政策研究所创始人约翰·洛格斯登表示，预算减少是有道理的。“没有理由像打仗一样花钱，”他说。“实际上，目前没有任何国家利益或政治利益为那种规模的动员提供基础。”

这些较为宽松的动态减少了可用现金的量，并将太空任务的规划置于更加曲折的道路上。在 20 世纪 60 年代，肯尼迪宣布该国将在十年内登月，而它做到了。在现代，一位总统制定的太空飞行计划经常被另一位总统取消，只是后来以不同的形式复活。因此，通往月球（及更远的地方）的轨迹曲折不定。

佩斯指出，世界秩序也发生了变化，太空任务现在往往是全球合作。“阿耳忒弥斯计划是日本、加拿大、阿拉伯联合酋长国和欧洲航天局参与的合作项目。事实上，国际参与是该计划重点的重要组成部分。“阿耳忒弥斯有科学目的——重返月球以及所有这些，”佩斯说。“但它也是一种塑造太空国际环境的方式。”这种塑造比 20 世纪 60 年代重要得多，当时人类对地球以上基础设施的依赖程度较低。今天，从 GPS 功能到导弹预警再到银行业务，轨道航天器使一切成为可能。通过与其他国家合作并建立行为规范，说服其他国家将太空视为一种宝贵的资源，有助于我们保持太空安全和那里的参与者负责任。“规则是由出现的人制定的，”佩斯说。

这比赢得比赛的目标更模糊。“如果存在明确界定的动机，事情就会简单得多，”洛格斯登说。但是，与包括一些正在为阿耳忒弥斯计划制造硬件的国家在内的其他国家合作，比单独行动需要更长的时间——就像小组项目可能比简单地独自熬夜更令人恼火一样。根据 NASA 监察长的说法，该计划的全球性也增加了成本，而且 NASA 没有处理其所有加入的合作伙伴的总体战略。

然而，在佩斯看来，这些因素都不是登月轨迹上的主要障碍。最大的挑战是，即使美国已经去过月球，但我们最近没有去过月球。“我们停止了，然后我们忘记了，”他说。他继续说，仅仅因为你 50 年前跑过奥运会马拉松，并不意味着你明天就能再次做到。

对于阿耳忒弥斯计划而言，马拉松还涉及新的、更复杂的技术。等式中火箭方面的基本原理变化不大：大型火箭本质上是将物体助推到太空的炸弹。而且许多参与者是相同的。波音公司参与了将阿波罗任务送上太空的土星五号火箭的研制。对于阿耳忒弥斯计划，该公司设计并建造了 SLS 核心级，这是一个巨大的机械装置，高 212 英尺，直径近 28 英尺。该组件为发动机提供燃料，发动机将 SLS 从地面抬起，并使其以正确的方式飞行——这要归功于波音公司创建的航空电子系统，该系统也安装在机上。该公司目前正受到飞机质量控制问题以及一艘使两名宇航员滞留在国际空间站的故障航天器引发的争议的困扰，该公司还负责后续阿耳忒弥斯任务的火箭级。

波音公司在土星五号上的早期工作与其现代“表亲”之间存在一些重大差异。这一次，他们使用计算机控制的机械加工以及不熔化和扭曲金属的基于摩擦的焊接技术建造了火箭级。该公司还使用计算机来分析火箭级的状态，并实时监控它们的行为——阿波罗计划缺乏这种视角。

与此同时，诺斯罗普·格鲁曼公司负责火箭助推器，这些助推器捆绑在核心级的两侧。这些助推器在发射时为 SLS 提供了超过 75% 的动力。助推器的许多工程设计都源于航天飞机计划，在某些情况下，它们的硬件部件实际上曾在航天飞机任务中飞行过。这些助推器像导弹一样，使用固体火箭燃料而不是液体燃料。“你希望尽快远离地球的引力井并脱离大气层最稠密的部分，那里的阻力很高，”SLS 助推器副工程师马克·托拜厄斯说。“这就是固体推进真正发挥作用的地方。它是原始马力。”

但是，使用以前太空计划的硬件的计划有点拼凑而成。例如，太空发射系统最初是为星座计划设计的，星座计划是乔治·W·布什政府制定的一项战略，旨在完成国际空间站的建设并重建人类在月球上的存在。国会授权火箭重新使用当时已废弃的航天飞机计划的技术。但是，奥巴马在 2010 年取消了星座计划，特朗普在 2017 年任命了阿耳忒弥斯计划，目标是最终将人员送回月球，并为探索火星铺平道路。新计划再次要求 NASA 使用为星座计划开发的一些技术，而这又需要重新利用旧的航天飞机技术。这些授权是由代表航天飞机部件制造中心所在地区的国会议员推动的。但是，事实证明，这些技术的沿用和转换非常困难。根据 NASA 监察长的一份报告，将火箭部件带入现代时代——例如，更换石棉部件——并为新的火箭系统进行改造的成本远高于预期。

航空航天公司 Aerojet Rocketdyne 制造发动机，与火箭助推器一样，使旧的航天飞机发动机为阿耳忒弥斯计划工作既困难又昂贵。SLS 是一种比航天飞机高得多的火箭。拉伸的尺寸要求改变发动机以应对以更高压力流入的氧气。发动机也比它们在航天飞机上时更靠近助推器。“这是一个极端的加热环境，”发动机项目主管迈克·劳尔说，因此需要极端的隔热。

与在航天飞机上轨道运行时相比，阿耳忒弥斯计划的发动机在前往月球（以及后来的火星）时也将经历更强的辐射环境。为了应对这种变化，需要调整每个发动机上的计算机，劳尔称之为发动机的“大脑”。这些大脑也需要现代化，因为计算机与 20 世纪 90 年代（你可能已经注意到）大不相同。新的和改进的大脑可以监控发动机——包括在即将发生的灾难期间。“可以采取措施来纠正或挽救任务，在最坏的情况下，可以在发动机爆炸前将其关闭，”劳尔说。在阿波罗计划期间，工程师们无法足够快地了解问题以解决它们。他说，今天，即使宇航员基本上是乘坐炸弹，“这枚炸弹也受到了非常密切的监视。”

“阿耳忒弥斯有科学目的。但它也是一种塑造太空国际环境的方式。”
——斯科特·佩斯 乔治·华盛顿大学

然而，改造具有挑战性，并且需要寻找新的供应商，因为许多曾在航天飞机上工作过的人不再制造相关部件。最终的重点是：有时设计和建造你想要的房子比翻新一栋厨房旁边有浴室且橱柜高度尴尬的待修房屋更容易。

说到乘坐炸弹，NASA 对待人类的态度比 20 世纪 60 年代更温和，当时 NASA 招募战斗机飞行员并将他们送入太空。这在洛克希德·马丁公司建造的猎户座的设计中显而易见。

猎户座机械系统主管布莱恩·布朗和他的团队计算了这些系统将承受何种严酷的考验，并将它们设计为能够承受超出任何人预期数倍的考验，无论是高温还是强烈的加速度。在他们改进航天器的过程中，工程师们继续对猎户座的材料以及太空舱将承受的应力进行详细的模拟，以一种 20 世纪 60 年代的计算尺无法处理的精细方式深入了解潜在的弱点。他们还对焊缝和构成隔热罩的模块进行 X 射线检查，隔热罩可防止太空舱在划过大气层返回时燃烧殆尽。该团队将获得比过去更多关于航天器在飞行中的表现的数据——就像火箭承包商所做的那样——以及更好的通信能力。

布朗说，“我们比阿波罗计划期间的工程师‘理解得更多’。”然而，意外情况还是会出现，就像猎户座退化的隔热罩一样，尽管进行了所有精密的计算机模拟，但在首次重返大气层后还是缺少了几块。即使有了今天的计算能力，也无法保证完美的结果。阿波罗计划显然在没有这种分析的情况下成功了。但是，一旦有了这种预测能力，工程师几乎有义务使用它们来精确地了解他们将让宇航员承受什么。

约翰·霍普金斯大学生物伦理学家杰弗里·卡恩说，自太空竞赛以来，社会对风险的态度发生了变化。他曾担任负责独立分析国家科学院宇航员生命伦理的小组委员会成员——包括哪些危险值得冒险。在 20 世纪 60 年代，这种成本效益等式产生了不同的计算结果。赢得与共产主义者的太空竞赛的潜在巨大回报普遍被认为值得冒更大的风险。今天，任务的动机更加模糊，风险更低，随之而来的回报不足以证明承担如此大的风险是合理的。

当时，当太空还是一个新兴领域时，当权者也对我们现在知道存在的一些风险一无所知。宇航员来自旧有的“英雄”模式。“宇航员骑摩托车和开快车，”卡恩说，此外还是试飞员。今天，更多种类的人出于更多原因进入太空。“宇航员不是什么特殊的物种，”佩斯说。也许，那时，我们更像重视我们自己的生命一样重视他们的生命。

如果真的出了问题，对这种假设事故的反应可能会比 1967 年阿波罗 1 号火灾中三名宇航员丧生时更加强烈。在那次悲剧之后，几乎没有人呼吁取消甚至大幅延迟。现在，洛格斯登说，阿耳忒弥斯计划可能没有足够的政治支持来度过一次致命事故。因此，阿耳忒弥斯 2 号和后续任务都必须尽可能安全，才能继续存在下去。

重返月球并不是唯一一个受到延误和预算超支困扰的现代挑战。许多大规模的努力随着时间的推移变得更加困难和昂贵。例如，纽约市地铁系统最初在四年多一点的时间内建成，有 28 个车站；该市一条只有三个车站的新地铁线路于 2017 年竣工，耗时 17 年。科学家在 20 世纪 40 年代从零开始在三年内开发出核武器，成本约为按今天的货币计算为 350 亿美元；目前的核武器现代化计划将至少耗时 30 年，耗资超过 1.5 万亿美元。在二战结束时，美国每月可以生产一艘航空母舰；最近的一艘航空母舰花了十多年时间。

高速公路延误和巨额支出是乔治·华盛顿大学特拉亨伯格公共政策与公共管理学院教授莉亚·布鲁克斯的专长。她的研究发现，征求公民对项目的意见——这是当今许多大型政府企业的必要条件——是道路问题的一个重要原因。这种意见通常是项目开始前所需的环境审查的一部分。正如布鲁克斯所说，考虑到“公民的声音”可能会导致更昂贵的路线，这些路线对环境的负面影响较小，或者对公民生活的干扰较小，但也可能需要额外的缓解基础设施，例如隔音屏障。在过去，当局不必征求每个人的意见（或非常关心环境）。以田纳西河管理局为例，布鲁克斯说，该机构成立于 20 世纪 30 年代，旨在修建水坝以减少洪水并发电。“他们不咨询任何人，”她说。“他们只是建造它。”肯尼迪选择登月也不是因为他询问了所有人的想法。

布鲁克斯的发现可能适用于任何涉及环境影响报告书的项目——该文件列出了对自然环境的影响，并要求公开征求公众意见。之前的星座计划就有一份这样的文件；它已为 NASA 的“航天飞机后载人航天计划”重新批准。

不过，在布鲁克斯看来，过去和现在最大的区别可能在于我们现在建造的东西更好，这既昂贵又耗时。例如，家用电器可能并非如此，但高速公路隔音屏障，或许还有宇宙飞船，确实如此。对于阿耳忒弥斯计划而言，拥有更强大的火箭系统，询问人们的想法，确保人们更安全以及与全球合作伙伴合作，可能对这个世界更好——即使它们不会导致太空中的权宜之计。缺乏权宜之计甚至可能是一件好事。洛格斯登说，今天，你听不到很多人反对阿耳忒弥斯计划。相比之下，阿波罗计划实际上并不受公众欢迎。太空历史学家罗杰·劳纽斯的研究表明，1961 年，反对政府资助载人登月旅行的人多于赞成的人。1965 年，大多数人反对此类旅行，到 1967 年，“赞成”和“反对”之间的差距已扩大到近 20 个百分点。

深入太空的新方式最终会产生一个更安全、更好理解的系统，该系统可能会获得国内外更多公众的认可。此外，一直以来，我们选择这样做是因为它很困难——所以，如果它更困难又如何呢？有什么可着急的？这不是比赛。