星际客机挑战与成就!美国航天的机遇与难题

　　少关注星际客机这艘飞船的倒霉事儿。原本计划七年之后才能飞往国际空间站的它，不仅推迟了好几年，而且还得在这上面多待一阵子，连地球都回不去，更别提是无人模式了。好在9月7号，这货终于自己顺利地着陆了。不过，虽然这次着陆算是个小小的胜利，但这些年来积累的一系列问题，可不是这么简单就能解决的。这里面牵涉到的可不单单是波音这个制造商，还有整个美国航天工业的老牌公司和NASA，它们的“传统做法”也受到了质疑。咱们来回顾一下这趟旅程吧。还没发射呢，氦气就漏了，28个姿态控制引擎里有5个出了问题，这可是让人捏了一把汗。更别提软件居然连自动脱离国际空间站的选项都没有，全靠波音工程师“脑洞大开”，觉得星际客机可能不需要在无人情况下返回。结果，只能在轨道上直接进行软件升级，搞得整个行程都乱了套。顺便说一句，去年中旬的时候，这事儿的成本已经超支了足足11.4亿美元，而且推迟了七年，比原计划的时间翻了一番，这事儿闹得可真够大的。哎呀，你瞧这事儿，Starliner 这个事儿，简直就像是波音公司近年来一连串疑点重重的“成绩”中的典型代表。不过问题来了，美国航空航天“公共部门”在这儿，竟然也跟此公司打了个平手，表现得相当无能——甚至有可能更差。咱们说回月球计划，你猜怎么着？美国重返月球的尝试，这一拖就是快二十年了，每次眼看要成功，结果总是延期。而且，去年这事儿还变得特别尴尬，有点丢脸。所以，就在星际航线的阴影下，八月底，我们又迎来了一则“接地气”但又挺有启发性的新闻。五年前，NASA 和工程公司柏克德签了个大单，要他们建个移动发射塔，用来发射更大的、更强力的 SLS 月球火箭的升级版 SLS Block 1B。这事儿总价值 3.83 亿美元，计划在 2023 年 3 月搞定。可是，当柏克德刚开始切割钢材的时候，这个最后期限就像个玩笑一样，来了又去，去了又来。所以啊，交货日期给往后拖到了2027年9月。NASA自己估的费用呢，也翻了差不多五倍，总共得花18亿美金。再来说说美国联邦机构里的那事儿吧，他们内部有个独立的“监察长办公室”，主要任务就是防贪反腐、打击浪费和滥用职权。8月26号，这个办公室出了一份报告，说原先的成本预估可能太乐观了，因为还剩好多工程没做，实际成本可能更高。报告还提到，那些负责执行项目的公司压根没拿出足够的证据来证明他们的工作值得拿到300万美元的奖励。官方说法是，美国第二大的工程公司柏克德，本来把这活儿想得太简单了，所以投标时估的价太低。结果呢，他们就这样意外中标了。整个项目呢，是按照“成本加成”的方式建的，也就是说，不管最后花了多少钱，客户都得掏出来，外加一个固定的额外费用。这种模式通常用在风险高、创新性强、成本难预估的项目上。而且客户得深度参与，严格监控，避免成本失控。哎呀，这事儿挺有意思的。首先，你得知道，NASA（美国国家航空航天局）他们都觉得开发新的航天器就像家常便饭一样，所以签个固定价格的合同很正常。可是，当成本突然暴涨五倍的时候，就说明他们可能在柏克德（一家承包商）那边的掌控力不够了。再来，咱们看看那个“塔楼事件”，真是个好例子，就是说那些钱花得莫名其妙多，像是被人故意整了个“白痴指数”。马斯克，那个超级牛的老板，他引入星际客机飞船历经波折终着陆哎呀，这事儿闹得沸沸扬扬的，从三个多月前开始，媒体就没少关注星际客机这艘飞船的倒霉事儿。原本计划七年之后才能飞往国际空间站的它，不仅推迟了好几年，而且还得在这上面多待一阵子，连地球都回不去，更别提是无人模式了。好在9月7号，这货终于自己顺利地着陆了。不过，虽然这次着陆算是个小小的胜利，但这些年来积累的一系列问题，可不是这么简单就能解决的。这里面牵涉到的可不单单是波音这个制造商，还有整个美国航天工业的老牌公司和NASA，它们的“传统做法”也受到了质疑。咱们来回顾一下这趟旅程吧。还没发射呢，氦气就漏了，28个姿态控制引擎里有5个出了问题，这可是让人捏了一把汗。更别提软件居然连自动脱离国际空间站的选项都没有，全靠波音工程师“脑洞大开”，觉得星际客机可能不需要在无人情况下返回。结果，只能在轨道上直接进行软件升级，搞得整个行程都乱了套。顺便说一句，去年中旬的时候，这事儿的成本已经超支了足足11.4亿美元，而且推迟了七年，比原计划的时间翻了一番，这事儿闹得可真够大的。哎呀，你瞧这事儿，Starliner 这个事儿，简直就像是波音公司近年来一连串疑点重重的“成绩”中的典型代表。不过问题来了，美国航空航天“公共部门”在这儿，竟然也跟此公司打了个平手，表现得相当无能——甚至有可能更差。咱们说回月球计划，你猜怎么着？美国重返月球的尝试，这一拖就是快二十年了，每次眼看要成功，结果总是延期。而且，去年这事儿还变得特别尴尬，有点丢脸。所以，就在星际航线的阴影下，八月底，我们又迎来了一则“接地气”但又挺有启发性的新闻。五年前，NASA 和工程公司柏克德签了个大单，要他们建个移动发射塔，用来发射更大的、更强力的 SLS 月球火箭的升级版 SLS Block 1B。这事儿总价值 3.83 亿美元，计划在 2023 年 3 月搞定。可是，当柏克德刚开始切割钢材的时候，这个最后期限就像个玩笑一样，来了又去，去了又来。所以啊，交货日期给往后拖到了2027年9月。NASA自己估的费用呢，也翻了差不多五倍，总共得花18亿美金。再来说说美国联邦机构里的那事儿吧，他们内部有个独立的“监察长办公室”，主要任务就是防贪反腐、打击浪费和滥用职权。8月26号，这个办公室出了一份报告，说原先的成本预估可能太乐观了，因为还剩好多工程没做，实际成本可能更高。报告还提到，那些负责执行项目的公司压根没拿出足够的证据来证明他们的工作值得拿到300万美元的奖励。官方说法是，美国第二大的工程公司柏克德，本来把这活儿想得太简单了，所以投标时估的价太低。结果呢，他们就这样意外中标了。整个项目呢，是按照“成本加成”的方式建的，也就是说，不管最后花了多少钱，客户都得掏出来，外加一个固定的额外费用。这种模式通常用在风险高、创新性强、成本难预估的项目上。而且客户得深度参与，严格监控，避免成本失控。哎呀，这事儿挺有意思的。首先，你得知道，NASA（美国国家航空航天局）他们都觉得开发新的航天器就像家常便饭一样，所以签个固定价格的合同很正常。可是，当成本突然暴涨五倍的时候，就说明他们可能在柏克德（一家承包商）那边的掌控力不够了。再来，咱们看看那个“塔楼事件”，真是个好例子，就是说那些钱花得莫名其妙多，像是被人故意整了个“白痴指数”。马斯克，那个超级牛的老板，他引入{了一个特殊规则，专门用来检查太空产品那些离谱的超额支付情况。而且，你知道吗？人们总爱说“高估”，但那可不是多出一两倍哦，是几十倍那种！NASA的预算其实也不算特别大，去年才254亿美元。但是，他们的大项目SLS（太空发射系统）和载人飞船（猎户座），只占了大约16%的预算（差不多40亿美元）。不过，美国人的目标可不小，想在2024年前回到月球，而且要在2028年开始持续驻留。但这不是说要在月球上盖房子，而是要建个在月球轨道上的站。所以，美国的登月计划2.0开始了。一开始，有个叫“星座计划”的东西，计划在2020年前重返月球。这计划的目标可真够大的！但是，跟阿波罗不一样的是，这事儿只是他们宏伟计划的一小步。他们的大计划包括把国际空间站搞完，真正回趟月球，建个月球基地，最后再派人去火星。他认为这个计划不用卡死时间线年代搞定。技术方面是相同的思路：比如那款用来跑月球和火星任务的火神五号火箭，它的{ban0.cn}{载货量是阿波罗的土星五号的两倍还多。2004年的时候，NASA的预算按照2023年的价格算下来是244.4亿美元。可是“星座”计划这个野心勃勃的项目却出人意料地导致了头三年的预算减少。直到2008年，预算才恢复到2004年的水平，而且顶峰出现在2010年，比最初水平高出了7%。这事儿的结果当然就很奇怪。后来金融危机来了，巴拉克·奥巴马的团队就取消了“星座”计划，登月计划就被搁置了六年。不过，“猎户座”飞船的研发还是继续着，火神五号火箭也被不太雄心勃勃的SLS给取代了。1966年那会儿，NASA的预算相当于现在的557亿美元，这在当年美国的总预算中占到了4.4%的大头。可别小瞧了这一个数字，要知道当年第一个登月计划可是把NASA从1962年到1972年的大部分经费都给瓜分了，具体比例达到了57.7%，加上与之相关的项目，这个比例更是高达63.6%。换句话说，登月计划几乎用掉了NASA预算的三分之二。但这事儿呢，其{suzhoutv.cn}{实就等于用这么大的力气，瞄准了一个非常明确但又相对狭小的目标——登月。然后呢，之后就没有人打算长期住在月球上了。这事儿就好比是打了个靶子，然后就结束了，没有后续的计划。所以啊，那次美国人去月球，就像是在执行一项既明确又有点儿局限的任务，动用了大量的力量和资源，而且……嗯，智商要求没那么高。不过，这次的“低智商”行动背后的原因，主要是竞争环境太激烈了。比如，道格拉斯直升机、麦道直升机、北美直升机、罗克韦尔直升机和休斯直升机这些公司，它们通过不断的合并，最终发现了自己被波音公司给吞并了。而且，这其中还有三家公司直接参与了阿波罗计划，而负责制造水星号和双子座号飞船的麦克唐纳公司呢，它不仅技术非常精湛，还参与了这些计划。总之，虽然看起来美国的野心很大，但其实它的财力支持并不充分。同时，航空航天和高科技行业的高度垄断，让少数超级大企业成功地将NASA的预算变成了自己的金库。因为钱多得吓人，而且都花在了对的人和事儿上{，这个机构自然而然地进入了那种啥都不浪费的极致节俭模式。对于登月这种大项目来说，这简直就是一场传奇故事。2022年11月16号，阿尔忒弥斯一号任务启程了——猎户座飞船无人驾驶，飞向了月球轨道。25天后，飞船安全返回。然而，即便如此，成功看起来也挺奇怪的。毕竟，那枚运载火箭（SLS）的首飞，原本预定的时间被推迟了足足26次，加起来总共花了六年时间！关于这一个问题的价格嘛，咱们得退回到六个月前，那时候咱们熟悉的监察长办公室出了一份报告，里面的数据挺有意思的。一开始，大家觉得用航天飞机和星座计划里的助推器、RS-25 发动机，加上它们的存货，能省下不少钱。可是，Aerojet Rocketdyne 和 Northrop Grumman 这两家公司根据和NASA签的合同造的发动机，价格却一直在涨，而且交货时间反而提前了。NASA 的管理层好像没怎么注意这个变化，结果被首席检查员指出了问题。这些合同都是明码标价的，就像很{yywcwgck.cn}{多事情一样，这样就导致成本大大超出预算。5月25日发布的一份长达50页的Artemis计划审计报告说，原本预计14年花70亿美金的SLS火箭助推器和发动机，现在预计要花25年，至少131亿美金。更别提船的问题了。无人登月任务只拖了三年，但是载人登月任务却晚了足足八年。这就是咱们面对的状况，希望未来能有改善吧。好嘞，咱们回到2022年。火箭的直接准备活动是从3月开始的，但是发射的“彩排”因为技术问题，被中断了四次，线月底，“预演”阶段总算算是完成了。结果在发射过程中又遇到了点小状况，不过在第三轮尝试下，飞船还是顺利进入月球轨道了。接着，猎户座返回地球并接受检查，NASA的官员们开始自我吹嘘起来。“我觉得我们谁也没想到任务能这么成功”，阿耳忒弥斯一号的导演迈克·萨拉芬这么说，其他人则把“成功”这个词后面加了个“完美”。不过，到2023年3月，NASA就报告说隔热罩出了问题。不过据说那只是些小伤cn}{，因为隔热罩还有足够的材料来承受冲击，没啥大碍。至于问题的具体情况，早在4月份就有个大致的描述：“在阿耳忒弥斯一号重新进入大气层时，隔热罩上脱落的烧焦物质比预期的要多，而且脱落方式有点不均匀。” NASA这边也挺淡定的，就像他们常说的“云淡风轻，啥都没看到”一样。但是，一年后推出后，工程师们依然没搞清楚为什么会这样。不过，负责探索系统开发的副署长吉姆·弗里倒是乐观地表示，隔热罩是他们还在研究的唯一东西。嘿，你知道吗？NASA 在一月份宣布，要将阿耳忒弥斯二号的发射时间往后推个大半年，从原本计划的2024年底，挪到了2025年9月。到四月底的时候，他们还在努力找出隔热罩问题的根本原因，同时也在处理另外两个小问题。不过，就在大家以为一切都在乐观的轨道上时，乔治·斯科特，美国宇航局的代理监察长，出了一份报告，让我们看到了另一面。原来，隔热罩上有大约一百多个“意外碎片”，这些碎片是由于烧蚀材料不均匀{54koop.cn}{分离造成的。更糟糕的是，有些瓷砖没有像预期那样均匀燃烧，反而裂开了，这导致降落伞受到了严重损害。此外，报告还指出，有三个分离螺栓在着陆器和服务舱之间，它们的热保护层被发现不可靠。所以，在弄清楚问题根源之前，NASA 对设计做了一些细微的调整。发射场地的情况比预想的要严重得多，维修成本比原计划高出好几倍。不过，NASA 对此似乎没有太多讨论，比如阿耳忒弥斯馆长只提到了一系列问题中的一部分。这个报告揭示了一个更为复杂的局面。发射过程中出现的问题被认为是“不可预见的”，因为NASA没有考虑到低频振动的影响。他们“经济地”依赖于在航天飞机发射期间收集的数据。哎呀，这事儿真是挺复杂的。你看，想要搞清楚那次发射出问题的具体原因，简直难如登天。NASA 的摄像设备就是不给力，拍不到关键的部分，只能看到导弹的下1/3，上头2/3的细节全没了。而那些碎片的形成，主要是因为火箭和飞船对接的地方出了问题，这事儿早就有人在盯着.cn}{，已经十几年了。不过，工程师们找了大半年，还是没弄明白隔热罩的问题到底在哪。一开始，NASA 把飞行数据丢了整整4.5小时，全是硬盘坏了惹的祸。而且，有两个硬盘在发射前一年就挂掉了，但那老掉牙的软件没反应过来。更糟糕的是，因为数据丢了，NASA 只能处理剩下的数据，但还是有四分之一的数据没法用。他们说数据都以原样记录下来了，可是用来解析数据的软件却不管用，他们还在找问题的根本原因呢。至于猎户座降落伞系统，NASA 说它没问题，但它的零件突然出现了一些意料之外的情况，降落速度比预计的要快，还没来得及检查。地球上的降落伞测试结果也让人出乎意料。这张照片是凯瑟琳·克纳（Catherine Kerner）对检查员的“小把戏”给出的精彩反击之作，她可是负责监督美国宇航局那些备受争议的发展。检查员的那些建议啊，简直就是“多此一举”，根本不能确保“经济实惠又高效”的管理。凯瑟琳的回应，那股火气啊，简直让专业媒体都{hidden-camera.cn}{惊呆了。不过，值得一提的是，那个计划的“性价比”始终是头等大事。这事儿挺让人不解的，毕竟预算的限制导致了不少问题，比如遗留软件。咱们得深入探讨一下这样的一个问题。回到月球本身可不是小事一桩，第二次逃逸速度可是第一次的1.4倍。动能和空气阻力与速度成二次方关系，所以这个差异几乎就是两倍。60年代的时候，任务完成得还算顺利。但猎户座的指挥舱（也就是着陆器）的直径比阿波罗的要大四分之一，重量还重了一倍半。要是咱们考虑的是在月球上存在的一群非常特殊的宇航员，那么减轻过载就显得很重要。所以，美国宇航局正在尝试实施一个叫做“双潜”的着陆方案，就是在实际登陆地球前让速度大幅度的降低，就像是从大气层中“跳弹”一样。最后，着陆器还得能重复使用。美国宇航局那事儿，挺有野心的。他们想把任务搞定，但又要省钱。Orion号飞船一开始用的是90年代的PICA材料分层隔热层，后来SpaceX飞船用了改良版。但是，2009年，为了减重降成本，他们改用{qingqubinguan.cn}{了为阿波罗飞船造的烧蚀材料AVCOAT。这下子，前屏幕变成了整块，不再是分层的。然后，2014年Orion首飞时，NASA又改回了分层设计，用的还是AVCOAT。为啥？因为拼装和生产分层的更简单，也便宜。结果呢，这设计怪怪的。隔热层的“瓦解”在头一次“跳跃式”入水时就开始了。换言之，NASA的管理层跟信誉好的供应商签了个不太合理的合同，省了一点小钱，结果却不得不面对没办法避免的后果，还得对检查人员撒谎和批评。这事儿，说起来是好事，毕竟私人航天在美国挺成功的，到现在还能补上政府官僚和大公司可能犯的错。同时，这也是个机会，能建立评价私企表现的标准。所以，即便是在东大，私人航天也在蒸蒸日上。哎呀，美国那些大政府机构的监控系统还挺给力的，它那透明度高，能防止信息在官僚体系里沉没不见。这就给咱们解决这样一些问题打下了基础。简单说，虽然咱们心里头可能挺乐见其衰败的，但现在就宣布这位“老大”彻底完蛋还太早了——而且，咱们还得从他身上学点东西呢。

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