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载人航天探索:未来之路

    时间:2014年07月07日    浏览次数: 收藏
导读:根据国会要求,美国航空航天局(NASA)请求美国国家研究委员会(NRC)开展NASA的战略方向与机构管理的独立评估,尤其要检验NASA的目的、目
 
据国会要求,美国航空航天局(NASA)请求美国国家研究委员会(NRC)开展“NASA的战略方向与机构管理的独立评估”,尤其要检验NASA的目的、目标及战略。2012年12月6日,NRC发布题为《NASA的战略方向与国家共识的需要》的报告。该报告总结道:“航天的战略重要性与日俱增,其他航天国家的能力正在提高,而美国的领导力正在动摇”,NASA2011年的战略计划“是模糊的,躲避陈述优先级”。
 
遗憾的是,这一局面现在并无改善,甚至美国载人航天探索的长期存在也似乎岌岌可危。因为美国的航天员必须搭载俄罗斯的载人飞船,俄罗斯在至少4年多或更长时间的时间里将被视为领导者。甚至中国都将人送往轨道,而美国目前却不能。NASA在“航天发射系统”(SLS)和“猎户座”(Orion)飞船上每年花费超过30亿美元进行研制,而这两个项目却沿循一条不可持续的轨迹,极有可能在几年之内被放弃。
 
一、这种情况到底是怎么发生的?从这一过程中我们能学到什么?
 
载人航天探索的基础道路在“阿波罗”计划末期制定。沃纳·冯·布劳恩提出设想之后,载人航天探索由一个运输系统和在低地球轨道(LEO)的空间站组成,作为进一步探索太阳系的研究设施和阶段性基地。其后建立一个LEO以远前沿基地的第二个空间站。这项基本计划如今仍然有效。
 
30年来,航天飞机对世界的大多数国家而言是NASA的脸面,它打造“国际空间站”,并往返太空运送航天员。然而,在其替代项目准备好之前,航天飞机就退役了。替代航天飞机预算的是“星座”计划,当时因为明显负担不起而被取消。总统2010财年的首个预算请求没有包含超越“国际空间站”的载人航天探索计划,但国会以SLS/Orion的形式重新恢复了“星座”计划中耗资最大的部分,SLS/Orion计划也明显负担不起,且没有切实值得的目标或目的。
 
二、谁在驾驶这辆车?我们朝何处去?
 
然而,NASA现在正进行的项目中有3处亮点。
 
NASA利用机器人和空间望远镜探索的科学项目激发了很多人的兴趣,他们想知道“那里是什么,我们的世界与太阳系和宇宙有什么联系?”然而,要继续得到普通大众的支持,这一世界级的科学计划必须伴有一个有意义的和负担得起的载人航天探索项目。
 
另一个亮点是“国际空间站”持续的成功,这为载人航天探索下一步进入地球同步轨道或拉格朗日点(L1或L2)铺平了道路,这一步的发展SLS/Orion不是必要的。而且,继续SLS/Orion的预算请求会阻碍“国际空间站”以远的有意义的载人航天探索。
 
第三个亮点是商业航天飞行系统和能力的持续进步,其旨在从地球到“国际空间站”更有效的运输。我们必须极为慎重,防止偶然事件中断NASA开展业务的这条极为有价值的道路。
 
NASA现在有机会对能够指导美国航天计划的载人航天探索制定一个理性与负担得起的路线图,鼓舞今后几十年的美国人,并在政府变更与预算变化的时代坚持下去。若与美国的国际合作伙伴联手,那么这项政策和路线图会成为当前政府的一份积极的遗产。
 
首先,与过去几年来选择预算和项目的方式相反,美国的载人航天探索计划必须对美国公众的预期和每年不到0.5%的联邦预算投资做出回应。美国公众需要并应该享有以下事情:①美国在掌握并利用太空中独特和有价值的区域方面在全球首屈一指;②定期看到美国的航天员搭乘美国的运载火箭发射升空,并在太空做其他国家做不到的事情;③看到航天员对太空科学知识做出贡献,并通过电视直播观看他们安全返回;④美国是国际太空探索的领导者。太空地缘政治的领导地位对美国的商业与军事利益颇具价值,尤其要指出的是,NASA太空活动对美国的经济影响深远,这一影响通过对美国公民和对美国在世界上的地缘政治领导地位的积极环境、乐观前景的形式体现出来。
 
理性和负担得起的载人航天探索战略计划的要素必须涵盖:
 
1.目标
 
载人探索近期和长期目标可简化为“探索、占据及利用人类在太空重要战略区域的存在,以可支付的方式从“国际空间站”逐步推进至太阳系。”
 
2.逐步累积成就
 
打造阶石,阶石自身即是重大的成就,并直接对长期目标做出贡献。开展定期飞行,确保逐步累积成就。要求每次任务或测试有助于下一次或随后的任务或成就。每年至少计划2次超越“国际空间站”的载人航天飞行任务,对纳税人汇报进展,并有效使用大笔固定成本。
 
3.协同
 
集成机器人和载人项目来互相支持。对急需的效能,当有利于所有参与者时,利用商业合同的方法、系统及能力。
 
4.用机器人航天器进行长期和危险的任务
 
月球以远的探索利用机器人航天器和空间望远镜进行,直到长期载人航天任务被证明是安全、可靠及负担得起的。大多数月球以远的探索都能通过机器人进行,在避免长期旅行对人的生命造成极端危险的同时,成本只有载人探索的1/10。
 
5.国际合作
 
包含有意义的国际参与的机会对美国的载人航天探索进行补充。与其他航天国家建立合资企业将吸引并继续得到美国和国际上的支持,世界的其他国家意欲参与其中。
 
6.具体的目标和计划
 
即使只能实现最低的效益,也必须制定具体的目的地和计划。要强调的是,我们的主要成就——“阿波罗”、航天飞机、“国际空间站”——绝不是单依靠亿万美元或长达数年的(专门)“技术”开发。提倡长期发展新技术比偶尔获得成果更有成效。大多数先进的技术发展应主要由NASA自己的人员来开发,几乎不承包给外面的研究机构或企业。较大的技术开发活动必须是一个已确定项目的一部分,具有明确的计划,并必须取决于项目经理的良好判断,他对既定计划和预算的既定结果负责。
 
7.可持续的运行
 
不论选择什么目的地,必须保证可持续的人类存在,以确保其可以长期使用。目的地开始可能是有人照料,随后具备可持续长期载人。
 
8.可持续的预算
 
可持续的预算很关键。奥古斯丁委员会最重要的建议是“不论最终选择什么航天项目,必须与实施该项目所需要的资源匹配”。“星座”计划显然是一座距离太遥远的桥梁。SLS/Orion是一头“白象”(指大得不切合实际之物),将长期消耗NASA的资源,却几乎不会获得什么有用的结果。当SLS/Orion有必要取消时,在获取航天领域关键技术的同时,NASA需将可用资金转至下一个在地球同步轨道或在拉格朗日点,以此保持空间行业的关键技能。
 
对NASA最重要的挑战是制定并实施令人激动与鼓舞的项目,在有限的预算内最大可能地回报美国大众。显然,有了白宫的强大支持,NASA在这项最为重要的任务中必须领先。
 
(作者格伦·史密斯是NASA约翰逊航天中心航天飞机系统工程的前任经理。)

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