有了SpaceX 我們還需要NASA嗎?|海外周選
2021年02月28日09:00

  在過去,將衛星或其他航天器發射到太空,是政府機構與大型航空航天承包商合作的事。但這已成為歷史,在過去的20年里,私營太空初創公司已經證明,它們可以與規模更大的同行競爭,在某些情況下甚至可以搶盡風頭。

  最好的證明,莫過於埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下太空探索技術公司SpaceX。如今,SpaceX已經有能力回收一級火箭,並進行多次重複利用,這簡直就是科幻小說中的場景。2020年,SpaceX還成為第一家將宇航員送入太空的私營公司。當前,SpaceX正在建造一個巨大的新火箭系統,有朝一日有望將人類送上火星。

  看著這些令人難以置信的壯舉,你可能會想,我們是否還需要NASA;或者認為,NASA和SpaceX正在相互競爭。但在現實中,這兩個組織做的事情截然不同,並且相互依賴才能取得成功。

  SpaceX是做什麼的?

  SpaceX是一傢俬營公司,由TeslaCEO馬斯克領導,目前製造和發射兩種火箭:獵鷹9號(Falcon 9)和獵鷹重型(Falcon Heavy)。這些火箭的助推器通常可以回收,翻新後再次利用。這既節省了資金,又能降低SpaceX的服務價格,從而贏得競爭優勢。

  SpaceX還建造併發射了“龍飛船”,這是一個可以將機組人員和貨物運送到國際空間站(ISS)的太空艙。最終,SpaceX還計劃利用“龍飛船”運送“私人宇航員”(非NASA宇航員)。

  此外,SpaceX正在研究一種名為“星際飛船”(Starship)的大型火箭和宇宙飛船系統,該系統可將巨大的有效載荷運往太空。“星際飛船”最終可能會把人們送到火星上永久居住。

  另外,SpaceX還在部署了名為“星鏈”(Starlink)的著名龐大衛星網絡,旨在為全球提供高速互聯網接入服務。目前這些衛星的數量約為1000顆,由於擔心它們可能會造成“光汙染”,並干擾天文研究,該項目還引發了一些爭議。

  SpaceX項目具體進展如何?

  “星際飛船”的前身是“大型獵鷹火箭”(BFR),根據SpaceX的計劃,“星際飛”船最終將取代其主力火箭“獵鷹9號”,執行貨運任務,最終將搭載宇航員前往月球和火星。

  2019年1月6日,SpaceX CEO埃隆·馬斯克(Elon Musk)在社交媒體上曝光了“星際飛船”的模擬圖。2020年2月,“星際飛船”原型SN1在一次液氮壓力測試中發生爆炸。此後,SpaceX一直在測試“星際飛船”原型,目前已測試到“SN9”。本週,SpaceX還啟動了SN10的測試。

  雖然“星際飛船”仍在測試中,但馬斯克已經製定了宏偉的計劃。2020年1月,馬斯克提出了每年建造100艘“星際飛船”的目標,每當地球和火星軌道同步時,就把大約10萬人從地球送到火星。

  馬斯克當時在Twitter上稱:“我們每年將建造100艘‘星際飛船’,10年內數量就可以達到1000艘,這也就意味著每年的運力可達1億噸。每當地球和火星軌道同步時,就可以同時把大約10萬送往火星。”這意味,2050年之前有望讓100萬人登上火星。

  至於“星鏈”項目,去年10月底,SpaceX率先在美國和加拿大部分地區推出了“星鏈”測試服務。據測試用戶反饋,“星鏈”的試用速度已突破160 Mbps,超過美國95%的寬帶連接。大多數測試用戶的網速,都在SpaceX給定的網速範圍內,即50 Mbps至150 Mbps之間。

  今年1月,SpaceX又在英國推出了“星鏈”服務。從2019年至2024年,SpaceX計劃利用5年時間將組網所需的數千顆衛星送入近地軌道,組成“星鏈”網絡,以提供互聯網服務。截至今年1月底,SpaceX在軌的“星鏈”衛星數量約為955顆。

  NASA是做什麼的?

  NASA(美國國家航空航天局)是一個由納稅人資助的美國政府機構,在全國擁有十幾個辦公點。NASA向政府行政部門報告,NASA局長由總統任命。國會立法授權NASA的活動,並提供其年度預算。

  NASA的預算是通過政治程式製定的,並不是平均分配的。NASA近一半的預算用於載人航天項目。對於公眾來說,這些項目中最顯眼的是國際空間站(ISS),這是一個位於近地軌道上的永久性載人多國空間實驗室。NASA還在努力通過其“Artemis項目”將宇航員送往月球和火星。

  NASA約1/3的預算用於其科學部門,該部門包括行星科學、地球科學、天體物理學和太陽物理學。NASA發射太空任務,研究和探索行星和其他世界,研究地球氣候,回答有關宇宙本質的基本問題,以及研究太陽。

  NASA還進行航空航天研究,並為各種空間技術開發努力提供資金。研究表明,NASA為美國提供了廣泛的社會和經濟利益。

  SpaceX和NASA是如何競爭的?

  他們之間沒有競爭。SpaceX是一家營利性公司,而NASA是一家由納稅人出資的實體,可以自由追求與經濟收益沒有直接聯繫的科學發現。

  SpaceX和NASA相互競爭的看法,通常與NASA的“Artemis項目”有關。2004年,喬治·布殊(George W.Bush)總統宣佈了一項讓航天飛機退役並將人類送回月球表面的計劃。這導致了名為“獵戶座”(Orion)的乘員太空艙的誕生,以及最終演變為太空發射系統(SLS)的火箭。

  “獵戶座”和SLS是由航空航天公司洛克希德馬丁(Lockheed Martin)和波音(Boeing)製造的,這兩家公司反過來又使用自己的私人供應商和分包商。這些設備在NASA的指導下,在NASA的中心組裝,最終產品歸NASA所有。這些項目在建設地點創造了數萬個高薪工作崗位,因得到了當地國會代表的強有力的政治支援。

  SLS和“獵戶座”的發展都落後於計劃,而且超出了預算。與此同時,SpaceX已經從一家小型初創公司成長為傳統航空公司的有力競爭對手。儘管SpaceX也經常錯過時間線,但它的支援者認為,SLS和“獵戶座”太昂貴,而且基於傳統技術,這些技術已經被“星際飛船”(Starship)等飛行器超越。

  而SLS和“獵戶座”的倡導者指出,這些飛行器保證了美國有能力將較大的有效載荷和人類送入太空。舉個例子,儘管私營公司可以建造相當大的遊輪,但美國政府仍在建造和擁有航空母艦。

  NASA的官方立場是,SLS和“獵戶座”是目前將人類送往月球的最佳運載工具。此外,如果沒有必要的政治支援,NASA不能改變路線。相比之下,SpaceX除了埃隆·馬斯克外,不需要對任何人負責。它可以推進星際飛船的開發,以滿足馬斯克將人類送上火星的目標。

  SpaceX是如何依賴NASA的?

  如果沒有NASA的投資,今天的私人航天將是另一番景象。2006年,NASA開始投資私人太空公司,希望他們有一天能為國際空間站提供貨運和乘員運輸服務。SpaceX是首批從NASA獲得資金的公司之一,當時該公司成立僅4年。據悉,NASA為開發SpaceX的主力“獵鷹9號”火箭支付了大約一半的成本。

  2008年,SpaceX獲得了一份價值數十億美元的合同,將貨物運往國際空間站。如果沒有NASA,SpaceX可能早已瀕臨破產,很可能會耗盡資金。今天,SpaceX雖然從多家客戶獲得收入,但其資金的很大一部分來自向國際空間站運送機組人員和貨物,以及發射NASA科學航天器。此外,SpaceX還為另一個納稅人資助的實體美國國防部,運送有效載荷。

  NASA又是如何依賴SpaceX的?

  2011年航天飛機計劃結束時,NASA還沒有準備好替代者。儘管有7年的準備時間,但NASA從未獲得必要的資金,以完成國際空間站的建設,開發新的載人航天器和火箭系統,與此同時還要繼續使用航天飛機(到航天飛機壽命結束時,每年的成本為35億美元。)

  NASA預見到了向國際空間站運送貨物和機組人員的替代方案的需要,於是求助於航空航天行業,並提出了一個新的建議:與其付錢讓其他公司在NASA擁有的設施中製造NASA擁有的飛行器,不如NASA付錢給一些公司,讓它們自己製造飛行器,然後再購買這些飛行器上的航班,結果會怎麼樣?

  2008年,NASA與SpaceX和Orbital Sciences公司(即現在的Northrop Grumman公司)簽署了合同,讓它們製造自己的貨運飛船,並將其送往國際空間站。這個計劃奏效了:航天飛機項目結束後不到一年,SpaceX的“龍飛船”就與國際空間站進行了第一次商業對接。2020年,SpaceX成為第一家將NASA宇航員送往國際空間站的私營公司。

  如果沒有SpaceX,目前唯一有能力向國際空間站運送“貨物”的美國公司將是Northrop Grumman公司,那麼NASA的“機組人員”運輸仍將依賴俄羅斯的“聯盟號”(Soyuz)飛船。

  SpaceX與NASA有哪些合作?

  2008年,NASA與SpaceX簽署合同,讓SpaceX製造自己的貨運飛船,並將其送往國際空間站。

  2012年,在航天飛機項目結束後不到一年,SpaceX的“龍飛船”就與國際空間站進行了首次次商業對接,成功地將“物資”補給送到國際空間站,開啟了私營航天的新時代。截止2019年2月,SpaceX已與NASA進行了16次國際空間站補給任務的合作。

  2020年5月,SpaceX在佛羅里達州甘迺迪航天中心利用“獵鷹9”運載火箭,進行了載人版“龍飛船”的首次發射,成功將NASA宇航員鮑勃·貝肯(Bob Behnken)和道格·赫利(Doug Hurley)送往國際空間站。

  無論是對於NASA,還是SpaceX,這都是一次意義非凡的發射。自2011年NASA航天飛機退役以來,這是首次在美國本土進行的載人航天發射任務,標誌著美國恢復將人類送往太空的能力。與此同時,這也是SpaceX公司成立18年以來,首次進行載人航天發射任務。這標誌著太空探索新紀元的開始,還是一個由商業公司領導的新紀元。

  近日,NASA又宣佈,2022年將有兩名宇航員搭載SpaceX“龍飛船”飛往國際空間站,這將是“龍飛船”的第四次乘員輪換飛行。NASA宇航員謝爾·林德格倫(Kjell Lindgren)和鮑勃·海因斯(Bob Hines)已被分配到這次任務中,並將分別擔任指揮官和飛行員。

  今年2月,NASA還宣佈,已選定SpaceX執行“SPHEREx”望遠鏡發射任務。“SPHEREx”項目是一項為期兩年的天體物理學任務,始於2024年,計劃將太空望遠鏡SPHEREx送入軌道。該項目將花費NASA約9880萬美元。

  NASA表示,SPHEREx將在人眼看不到的近紅外光下觀測天空,它收集的數據將幫助天文學家瞭解宇宙的演化和星系的形成。

  為什麼我們同時需要NASA和SpaceX?

  NASA對SpaceX等公司的支援,重塑了美國航空航天產業的格局。傳統上很少或根本沒有競爭的、根深蒂固的航空承包商,如今更加重視能夠降低航天成本的新技術。美國公司現在也開始爭奪全球發射市場,而這個市場以前是中國和俄羅斯火箭的領地。NASA還受益於擁有多個國內和國際合作夥伴,能夠發射航天器,並將機組人員和貨物運送到國際空間站。

  而SpaceX則幫助重新喚起了公眾對太空飛行的興趣。該公司出色地利用了直播技術,使每一次火箭發射和著陸都成為一件令人興奮的事情。對SpaceX所做一切(通常是與NASA合作)的興趣,激勵了新一代人追求令人興奮的太空事業。

  但人類仍需要NASA,該機構所做的遠不止是將宇航員送入軌道。向冥王星發射宇宙飛船,或在火星上著陸尋找過去生命的跡象,這些是沒有商業案例的。太空探索和科學發現需要長期的公眾支援和投資,人類甚至可能有探索宇宙的道德義務。NASA的規模也大得多,每年在數百個重大項目上花費數百億美元,而SpaceX只是在少數幾個項目上花費數百萬美元。

  太空探索把人類最好的一面展現出來。當NASA等政府機構和SpaceX等私營公司合作時,雙方都將受益。

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