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王孟源:波音本末倒置 中國(guó)載人登月卻大有可為
關(guān)鍵字: 波音丑聞洛克希德馬丁公司航天中國(guó)載人登月【文/觀察者網(wǎng)專(zhuān)欄作者 王孟源】
我在今年四月初的《737Max必須重新認(rèn)證》一文中,詳細(xì)介紹了737Max問(wèn)題的來(lái)龍去脈。最近有消息傳出,南方航空也在四月就決定要取消所有后續(xù)的737Max訂單,但是客機(jī)行業(yè)的慣例是不能退訂金的。當(dāng)然南方航空可以要求中國(guó)民航局或法院強(qiáng)制認(rèn)定波音負(fù)擔(dān)100%的責(zé)任,不過(guò)更大的可能是要把訂單轉(zhuǎn)為787。
這里的問(wèn)題在于波音的漏子已經(jīng)大到連美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)都不敢再幫忙遮掩的地步,結(jié)果是美國(guó)媒體(尤其是《紐約時(shí)報(bào)》)又得到了一連串的爆料。其中有關(guān)737Max的,仍然集中在MCAS那套飛控軟件的諸般細(xì)節(jié)上,所以表面上雖然難堪,實(shí)際上卻幫助波音遮掩了氣動(dòng)設(shè)計(jì)的真正問(wèn)題。但是后來(lái)連生產(chǎn)787的南卡羅萊納州(South Carolina)工廠也鬧出一大堆丑聞;其本質(zhì)是波音在過(guò)去十幾年,為了降低成本、提升利潤(rùn),在人事和管理上亂抄捷徑,已經(jīng)是整個(gè)公司每個(gè)部門(mén)都腐爛到底。這一方面證實(shí)了我在《737Max必須重新認(rèn)證》一文中的邏輯推論,另一方面卻暗示了787很可能也帶著一身的病。波音占有全世界民航客機(jī)市場(chǎng)的一半,未來(lái)各國(guó)的航空公司和乘客如何自求多福,實(shí)在是個(gè)大大的難題。
在軍用市場(chǎng)方面,美國(guó)國(guó)防部代理部長(zhǎng)帕特里克·沙納漢(Patrick Shanahan)在六月23日因家庭丑聞而辭職,美國(guó)總統(tǒng)特朗普最后決定讓馬克·埃斯珀(Mark Esper)接手國(guó)防部。沙納漢是波音高管出身,埃斯珀卻是雷神公司(Raytheon)的人。沙納漢在國(guó)防部當(dāng)主管雖然不久,但是積極主動(dòng)地做出了許多重大的采購(gòu)決定:不但無(wú)視KC-46加油機(jī)的一大串毛病,徑行增發(fā)獎(jiǎng)金;空軍的新教練機(jī)和海軍的艦載無(wú)人加油機(jī),亦即軍方過(guò)去幾年最大的兩筆新航空訂單也都很巧合地給了波音;連正在準(zhǔn)備退役的F-15都重新畫(huà)上口紅、粉墨登場(chǎng),要搶洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin Space Systems Company) F-35的生意。
當(dāng)然人去政息,到了7月23日,波音反過(guò)來(lái)宣布要提前退出價(jià)值850億美元的GBSD(Ground Based Strategic Deterrent,陸基戰(zhàn)略威懾,其實(shí)就是美國(guó)新一代的陸基核彈道導(dǎo)彈)競(jìng)標(biāo);這個(gè)肥得流油的項(xiàng)目(金額和大對(duì)撞機(jī)的實(shí)際價(jià)格相當(dāng)),現(xiàn)在基本已經(jīng)落入諾斯羅普·格魯曼公司(Northrop Grumman)的口袋里。好玩的是,在2017年的上一輪競(jìng)爭(zhēng)中,沙納漢作為剛上任的副國(guó)防部長(zhǎng),主持了將洛克希德·馬丁公司淘汰出局的決定。
回顧了民用航空、軍用航空和軍用航天,我們終于可以言歸正傳,來(lái)談本文的真正主題,也就是波音的民用航天生意。
美國(guó)的民用航天由NASA(國(guó)家航空航天局)主管。在Space Shuttle(太空梭,或航天飛機(jī))計(jì)劃嚴(yán)重超支并且連續(xù)出事之后,只能回歸舊式的大火箭。
在2004年,小布什如同今日的特朗普一樣,也突發(fā)奇想,要重新載人登月。于是NASA啟動(dòng)了長(zhǎng)達(dá)30年、總額2300億美元的Constellation(星座)計(jì)劃,開(kāi)始設(shè)計(jì)Ares I和Ares V兩型火箭,低軌道(LEO,Low Earth Orbit)最大載重能力將達(dá)到188公噸。不過(guò)奧巴馬上臺(tái)之后,發(fā)現(xiàn)NASA執(zhí)行效率極低,五年多下來(lái)什么正事都沒(méi)干,基本上純粹是對(duì)承包商的利益輸送,于是在2010年初取消了整個(gè)計(jì)劃。
但是NASA那么大的官僚體系,再加上政治能量極大的承包商,數(shù)以萬(wàn)計(jì)的工作崗位都要繼續(xù)吃飯,沒(méi)有個(gè)名目也不行,于是把計(jì)劃和火箭都換了同一個(gè)名字,成為Space Launch System(SLS,空間發(fā)射系統(tǒng))。借著回收使用航天飛機(jī)(Shuttle)的各種既有子系統(tǒng)(包括火箭引擎、燃料箱和助推器,獵戶(hù)座載人艙則是太陽(yáng)神的放大版,所以真正換了的就只有火箭殼子和電子系統(tǒng)),低軌道最大載重能力降到70公噸(然后將增加到130公噸),每年的預(yù)算則勉強(qiáng)壓低到20億美元左右。就這樣因陋就簡(jiǎn)的設(shè)計(jì),九年下來(lái)同樣也是一再拖延,例如原本(2013年時(shí))預(yù)期在2017年首飛,結(jié)果每年延后半年,現(xiàn)在的計(jì)劃是明年六月;但是如同英文里常說(shuō)的: Don’t hold your breath。
那么這個(gè)十幾年來(lái)拿了錢(qián)不干事的承包商是誰(shuí)呢?是一小一大兩個(gè):負(fù)責(zé)Orion載人艙的是洛克希德,占了絕大份額的SLS火箭主體則由波音包辦。
引發(fā)我寫(xiě)這篇文章的,是以下這個(gè)有關(guān)波音SLS火箭生意的最新爆料:https://arstechnica.com/science/2019/08/rocket-scientist-says-that-boeing-squelched-work-on-propellant-depots/;它的消息來(lái)源則是George Sowers(美國(guó)科羅拉多礦業(yè)學(xué)院空間資源教授)。
2009年時(shí),Sowers教授還在ULA(United Launch Alliance,聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟,這是波音和洛克希德·馬丁公司在2006年合資成立的新公司,負(fù)責(zé)統(tǒng)合兩者以往賣(mài)給NASA的老產(chǎn)品,以期消弭競(jìng)爭(zhēng),維持較高的利潤(rùn)率)任職,做一個(gè)研發(fā)計(jì)劃主管。他的構(gòu)想是直接利用既有的20+噸級(jí)載重火箭(即Atlas V和Delta IV,都是ULA的產(chǎn)品;前者來(lái)自洛克希德·馬丁公司,后者原屬波音)推送Centaur(半人馬,也歸ULA管,來(lái)自洛克希德·馬丁公司;這是目前還在飛的美國(guó)航天器中的老爺爺,1962年首飛,比阿波羅計(jì)劃的前身雙子座還要早)上面級(jí),把燃料(在阿波羅計(jì)劃里,占總載重的70%)、登月飛行器和宇航員分幾次送上近地軌道,組合之后再飛往月球。
這個(gè)主意(叫做Distributed Launch)在60多年前太空時(shí)代剛開(kāi)始,就已經(jīng)被仔細(xì)考慮過(guò)了。后來(lái)Apollo還是采用一次性發(fā)射的設(shè)計(jì),除了當(dāng)時(shí)不差錢(qián)的時(shí)代背景之外,最主要的考慮,在于60年代的技術(shù),無(wú)法把低溫液體燃料(Cryogenic Fuel,包括液氧和液氫,后者尤其是個(gè)大問(wèn)題)在軌道上保存,只能在發(fā)射前直接加注入火箭。
Sowers教授注意到燃料冷藏技術(shù)已經(jīng)今非昔比,而100+噸級(jí)和20+噸級(jí)載重火箭的價(jià)差卻比50年前高出許多,于是登月的最優(yōu)解也就顛倒過(guò)來(lái),而且差別極大,可以節(jié)省十倍以上的費(fèi)用;這主要(次要的因素是發(fā)射燃料和補(bǔ)給,可以用風(fēng)險(xiǎn)高但是便宜的火箭)是因?yàn)樗腁CES/Depot(Advanced Cryogenic Evolved Stage/Depot,先進(jìn)低溫演進(jìn)火箭級(jí)和儲(chǔ)藏倉(cāng);參見(jiàn)https://www.ulalaunch.com/docs/default-source/exploration/evolving-to-a-depot-based-space-transportation-architecture.pdf)不需要花幾百億、甚至上千億美元去開(kāi)發(fā)新一代的100+噸級(jí)重載火箭(Heavy Lift Rocket),例如SLS。
ACES/Depot的上面級(jí)總成,由Centaur搭載一個(gè)附有遮陽(yáng)罩的低溫燃料箱;只需要Atlas V-400這個(gè)基本型火箭就能發(fā)射進(jìn)入軌道
做為ULA的大股東,波音自然不會(huì)容許一個(gè)一年1億美元(而且還要和洛克希德·馬丁公司平分)的生意,取代一年至少20億美元的SLS。于是先在2011年下令不準(zhǔn)對(duì)外提起ACES計(jì)劃和“Depot”這個(gè)字眼,隨后Sowers教授和ULA的CEO(Michael Gass)也先后離職。Sowers尤其懷恨,但是人在航天工業(yè),怎么能得罪波音呢?一直到最近幾個(gè)月,波音真正成為過(guò)街老鼠,他才敢對(duì)媒體談起這件往事。
特朗普上任不久,就要求NASA在2028年之前完成載人登月;上個(gè)月副總統(tǒng)彭斯又宣布時(shí)限提前到2024年,NASA的執(zhí)行計(jì)劃也隨之不斷修改。然而不論預(yù)算如何大幅增加,技術(shù)核心仍然是SLS。我們可以總結(jié)上文,得到兩個(gè)很強(qiáng)的邏輯結(jié)論:1)波音在八年前扼殺ACES/Depot,是絕佳的商業(yè)決定;2)既然SLS是由波音負(fù)責(zé),別說(shuō)2024年,就是2028年,NASA的載人登月也絕無(wú)成功的可能。
相對(duì)的,中國(guó)的載人登月計(jì)劃還沒(méi)有正式啟動(dòng);目前先期上馬的一些準(zhǔn)備項(xiàng)目,例如100+噸級(jí)的長(zhǎng)征九號(hào)火箭,仍然依循阿波羅和SLS的一次性發(fā)射思維路線,所以在資金和時(shí)間上的投入都非常大,風(fēng)險(xiǎn)也很高,隨之使得載人登月不可能在2035年之前完成。尤其中國(guó)在氫氧火箭引擎技術(shù)上,特別落后,不但不如美國(guó),連日本都比不上。2016年才有20+噸級(jí)的長(zhǎng)征五號(hào)火箭完成首飛,隨即2017年的第二次發(fā)射失敗了,問(wèn)題就出在第二級(jí)的YF-77氫氧火箭引擎上。
如果中方仔細(xì)研究一下(真是相當(dāng)簡(jiǎn)單的)ACES/Depot設(shè)計(jì),就能揚(yáng)長(zhǎng)避短,繞過(guò)開(kāi)發(fā)100+噸級(jí)火箭這個(gè)大難關(guān),在長(zhǎng)征五號(hào)稍微成熟穩(wěn)定之后,馬上可以開(kāi)始載人登月計(jì)劃(因?yàn)殚L(zhǎng)征五號(hào)只須要送燃料,有些風(fēng)險(xiǎn)也可以承受)。如此一來(lái),不但節(jié)省十倍左右的經(jīng)費(fèi),而且在2030年之前就能成功。中國(guó)有那么多航天人才,相信也一定有人注意到了類(lèi)似的方案。
20+噸級(jí)的火箭,除了載人航天之外,還有許許多多的實(shí)際應(yīng)用;100+噸級(jí)的火箭,卻只有一次性發(fā)射載人登月這個(gè)唯一的用處。一旦有了換為前者來(lái)完成同樣任務(wù)的選項(xiàng),而且還多快好省,那么純粹為了發(fā)展100+噸級(jí)火箭技術(shù)而硬要去發(fā)展,就不只是極大的浪費(fèi),而且是本末倒置。我相信中國(guó)的航天從業(yè)人員,會(huì)做出正確的技術(shù)路線選擇。
本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件,未經(jīng)授權(quán),不得轉(zhuǎn)載。
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