地月轨道站：“跳板”还是“短板”？

文/钟毅

▲美国宇航局要想建设这样规模的月球站，就不能操之过急

前文中已经说到，猎户座飞船为了登陆火星和返回地球装备了高水平的热防护系统，而前往月球的登月飞船却不需要这样的系统，因此可以为登月研制一种更轻的飞船。那么在这两种飞船的使用上就存在一个过渡。这个过渡的位置就在美国宇航局提出的地月轨道空间站上。然而这却是整个计划最大的缺陷所在。

“地月轨道站”听上去很美

地月轨道空间站建立起来以后，首先要把登月飞船发射过去和它对接，然后再发射猎户座飞船与它对接，航天员从“猎户座”进入空间站再进入登月飞船。从月球上返回之后要再次进入地月轨道空间站完成反向的换乘。

这个想法听上去很美，但是依然存在一个问题：地月轨道空间站能不能供人类长期生存？地月轨道空间站部署在地月之间的第二拉格朗日点上，这个地方早就离开了地球大气层，必须靠自身的能力来实现对宇宙射线的防护。美国宇航局虽然对人类长期太空生存做了一定的研究，但还没有进行过真正的载人飞行，连动物飞行都没有进行过，而宇宙辐射对人体健康的影响并不是很容易就能监测出来，可能需要进行几个月甚至几年的太空飞行才能够得到结论。按照生命科学研究的一般流程，即使第一个地月轨道空间站已经在太空中飞行了，那么要想得到这样的结论，到2024年的时间够不够用都是不一定的。

这个问题不但影响着美国宇航局，也影响着国际合作。目前俄罗斯和欧洲都已经明确表示，愿意加入美国的地月轨道空间站计划。这三方在国际空间站的研制当中合作愉快，形成了相当良好的协作模式，科学家和航天员们之间还建立起了深厚的友谊。

▲美国宇航局针对地月轨道空间站，曾经提出过不少设想

▲这是美国宇航局最初设想的地月轨道空间站，规模比较大

然而这种友谊并不属于政客们。围绕着联盟飞船的票价多少钱一张的问题，围绕着2024年之后，美国和俄罗斯是不是还要继续维持国际空间站的问题，两国政府一直处在不太愉快的状态当中。特朗普还一直被民主党人以“通俄门”的理由调查和指责，这必将成为美俄新一轮航天合作的重大障碍。

俄罗斯倒是有足够的产能来为地月空间站建设舱段。但是，一方面俄罗斯完全没有建设超过地球轨道载人航天设施和飞船的经验，另一方面，俄罗斯如今的航天制造队伍素质下降严重，已经发生了很多匪夷所思的故障，甚至发生了飞船漏气的事故，至今也没有拿出一个令人信服的合理解释。而且就算俄罗斯能够拿出足够的产能和质量来帮助美国建设地月轨道空间站，钱依然是需要美国人拿出来的。这不就变成了美国出钱让俄罗斯航天工业复兴吗？这不又成了一个“通俄门”？以特朗普的政治立场，他如何能接受这种事？又如何向自己的选民交代呢？

欧空局对于国际空间站计划的参与，更多地采取了一种优雅而从容的态度。虽然承担了部分实验舱和货运飞船的研制和运行，但节奏都不算快，而且成本不低。如果把一张紧迫的时间表甩到欧洲人面前，欧盟和欧空局为了相关费用、产能、分工之间的争吵就会消耗至少一整年的时间，最后还未必愿意接受美国人的安排。

国际空间站的另一个重要合作伙伴，或者说有足够预算的伙伴，就是日本。5月28日，特朗普在访问日本期间，虽然没有谈成贸易协定，却成功地要求日本正式加入地月轨道空间站计划。日本研制的筑波舱是国际空间站上最大的舱段，日本也拥有研制国际空间站货运飞船的能力。

但问题还是宇宙射线，无论欧洲还是日本都不拥有超越低轨道载人航天器的研发经验和能力，他们还要等美国提出有关的技术指标，消化吸收、形成设计之后还要经过反复的验证实验，才能够投入试运行。当然，欧洲和日本或许可以把舱段对接在国际空间站上，做气密性、生存性、操作性等方面的实验，然而抗辐射能力在国际空间站的轨道上是验证不出来的。

“缩水”后的方案

▲美国宇航局一直在开发不同的月球资源利用技术，搞了不少原理样机

既然外国合作对象都靠不住，美国宇航局还有一种选择，就是大量投资，完全让美国企业来制造地月轨道空间站。能够承担这项任务的美国企业只有两家，一家是洛克希德·马丁公司，一家是波音公司。诺斯罗普-格鲁曼公司虽然有志于航天，但并不具备载人航天器的研发制造能力。在国际空间站的研制中，波音和洛·马这两家企业就各自承担了不少舱段的制造。

然而我们还是要说，这件事情是给钱就能解决的吗？不但要有钱，还要有合适的人来从事这项工作。世界上有能力承担载人航天科研任务的团队数量非常稀少，波音和洛·马公司哪怕立刻得到足够的经费，也未必能招到合适的工程技术人员——他们要经历不算太短的培养期和成熟期。所谓十年树木百年树人，哪怕从其他行业挖来高水平的机械电子和相关行业工程师，让他们从零开始接触载人航天技术，要在5年之内彻底掌握技能并且把空间站造出来，也实在不太现实。况且这还不是那种有“和平号”空间站可以抄袭的低轨道空间站。

▲劳拉空间公司获得了为地月轨道空间站研制电力和推进舱的合同，然而这看上去就是用卫星平台改造的

▲毕格罗宇航公司的充气式空间站这次未能进入美国宇航局的名单，看来是进度赶不及

也许正是因为这些困难，美国工业界在地月轨道空间站建设上的焦急程度好像比美国宇航局还要高一些。美国宇航局也认识到了问题的严重性。地月轨道空间站项目刚刚提出来的时候，是一个庞大的空间基础设施，规模比国际空间站看上去一点都不小。但在2018年年底，美国宇航局拿出了一个缩水方案。初期设计中的绝大多数舱段都被砍掉了，只剩下了一个推进舱和一个小型化的应用舱。应用舱上装有接口，可以对接猎户座飞船，也可以为空间站以后的扩展提供条件。

面对这如此之多的纠结，美国宇航局似乎打算先定一个小目标。5月24日，麦克萨尔公司——也就是劳拉空间公司新母公司——拿到了地月轨道空间站的第一个舱段合同，也就是电力和推进舱。这项合同的授予多少有点诡异。劳拉公司以擅长制造地球静止轨道通信卫星而闻名，几乎从未涉及载人航天活动。劳拉空间公司的前身也只不过是为阿波罗工程研制过中控室而已。一个毫无基础的公司能直接研制空间站的舱段吗？虽然说劳拉公司正在努力寻求业务转型，美国宇航局这样做是不是心太大了呢？一方面，这未必没有美国政府扶持和拯救劳拉空间公司的意图在其中；另一方面，电力和推进舱并不需要载人，不需要考虑前文所述的宇宙射线防护等复杂问题。这个舱的主要工作是为整个空间站发电，并且用离子推进器来实施轨道机动和保持。这是劳拉在通信卫星上已经有所实践的，加以努力完全可以跨过技术门槛。至于更加困难的其他舱段，就留给其他公司去争夺吧。

但在这里，我们还是要强调一下钱的问题。据说劳拉公司获得的这项合同价值3.75亿美元。而且这并不是前述16亿美元中的项目，不能按照80%+20%的模式运行，美国宇航局要真金白银地掏出3.75亿美元来。按照航天项目的传统，费用不超支是不可能的。加上发射费用，电力和推进舱最后入轨的总花费能不超过10亿美元就算是节约了。