发布日期 2026-04-20 | B站
正文
北京时间4月11日上午，执行绕月飞行任务的猎户座飞船成功在太平洋圣地亚哥海岸溅落。这次阿尔忒弥斯2号任务刷新了人类距离地球最远的飞行纪录。但与此同时，发射日期反复拖延，任务期间先后出现了一系列问题，包括上面级出现氦气管线堵塞、逃逸塔电池温度传感器异常、地面测控系统与火箭飞行中止系统的通信链路故障、飞船厕所尿液抽吸系统控制器故障、通信中继链路故障。除了这些临时故障，猎户座飞船还有几处长期隐患，包括热防护层脱落、分离螺栓熔化、以及配电电路异常，这些隐患到现在也没有彻底解决。接下来阿尔忒弥斯3号与4号任务的问题更大。从特朗普宣布重返月球到现在已经快9年了，SLS与猎户座也完成了两次组合发射，但直到现在，负责把人送到月面的登月舱都还没有交付。不论是SpaceX的HLS还是蓝色起源的蓝月亮，都远没有跑通任务链条。
目前SpaceX的HLS进度相对较快，但HLS是基于星舰开发的，想要执行升空任务还要进行十几次在轨加注。在正式登月之前，HLS要先通过在轨加注、对接、生命保障、通信、推进系统的可靠性验证，还要完成无人落月、月面起飞、月球轨道对接这一系列演示。哪怕今年星舰与HLS的开发一帆风顺，想要在明年开展阿尔忒弥斯3号任务，也只能是在近地轨道做一次状态不完整的对接合练。想要在后年开展阿尔忒弥斯4号登月任务，从工程进度上看是不现实的，继续放鸽子是大概率事件。阿尔忒弥斯计划暴露出这么多问题，不是单一环节失灵，而是美国政府在航天战略框架、预算编制、方案组合、项目管理、技术研发之间，已经失去了持续统筹收敛的能力。目前互联网上对阿尔忒弥斯计划的讨论，普遍是从局部视角切入，得出片面的归因。
比如从技术细节切入，会发现关键节点长期拖延、承包商效率低下；从项目管理切入，会发现NASA一直都没法对整个登月项目进行总控；从登月方案切入，会发现任务耦合过于复杂、链条过长、架构设计不合理；从国会预算角度切入，会发现授权与拨款存在脱节，老承包商通过游说公关长期挤占经费；从白宫战略框架切入，会发现历届政府在总体战略目标上左右摇摆，缺乏政策连续性。如果这些问题单独出现，那确实可以总结出一条单一因果链。但现在这些问题同时出现，就不能说是个别部件、承包商或者是某一级政府的问题，而是系统性失控在不同层面的表现。因此，分析阿尔忒弥斯计划今天的困局，必须回到历史视角，对美国航天发展路径做全局复盘。
系统性失控
先出结论：美国航天现在遇到的问题，是从尼克松政府以来，在错误路线上连续扭曲的结果。在后阿波罗时代，美国深陷越战泥潭，联邦财政迅速恶化，尼克松政府大幅削减开支，将航天发展战略砍到只剩航天飞机一条线。之后直到21世纪初，美国绝大部分航天任务都在围绕航天飞机开展，形成高度中心化的项目布局，相当于用一条粗笨的大腿单腿蹦，这进而捆绑了整个美国航天产业。随着航天飞机下马，美国航天发射能力出现了空窗期，项目停滞，加速了整个产业的能力退化。同时，航天飞机时代遗留的庞大产业组织与固定资产，都需要拨款维持，从小布什到特朗普的几届政府，都在试图对航天飞机的遗产碎片进行重组、重新融资。在这一背景下拼凑出的航天战略，必然在工程技术上不合理、在经费预算上兜不住、在项目统筹上失调。阿波罗计划从立项到首次登月只用了8年，而从小布什提出重返月球到现在已经过去了22年。
这是因为阿波罗时代是目标定义组织，从行政到技术都高度收敛；而现在反过来，是组织定义目标，工程上必然发散。阿尔忒弥斯计划在一片混乱中居然还能缓慢推进，成功完成两次任务，这才是奇迹，只能说帝国家里还是太厚实了。如果没有SpaceX异军突起，重新激活航天产业，美国航天还会继续衰退很多年。美国航天战略在决策链条上大致可以分为三块。白宫领导班子负责提出方向，确定政治上的战略抓手；NASA负责将白宫的目标翻译成项目架构与技术路线，编制预算草案，提交给国会审批；国会通过授权法案，确认项目边界，之后通过拨款法案，分阶段打钱。三方目标不同，利益不同。白宫追求政绩，国会强调预算可控与选区回报，NASA则试图在既定边界内实现工程收敛，但三者通常难以兼得，其中工程理性最容易被牺牲。接下来我们就带着这个框架，从后阿波罗时代开始复盘。
只剩航天飞机一条线
1964年8月，东京湾事件爆发，越南战争全面升级。1965年4月12日，我国下达关于加强备战工作的指示。随后我国响应北越政府要求，向越南派出增援部队。作为应对，美军也在加强部署：1965年底，美军驻越部队规模18.4万，到1968年达到53.6万。1969年尼克松上台时，美国国内反战情绪高涨，经济持续恶化。尼克松上台第一年，美国在越南战场上的新增耗费就高达250亿美元，相当于整个阿波罗计划的开支。越战高昂的军费开支，叠加美国国内同一时期的大社会开支，导致了美元大通胀与信用透支，压垮了布雷顿森林体系。联邦财政在1969年还有32亿美元盈余，到1971年已经出现了230亿美元赤字。阿波罗计划背后不计代价推进超级工程的财政窗口，到这时已经彻底关闭了。
尼克松本人对航天兴趣有限，政治功利心重，而且他上任后半年，也就是1969年7月，就迎来了阿波罗首次载人登月，尼克松在任期内很难再有更进一步的航天胜利。所以他开始着手砍NASA后续的项目。1969年9月，白宫太空任务组提交了报告，对后阿波罗时代的航天战略提出了高中低三种规划。最激进的计划是到80年代中期载人登火，同时建设50人规模的超级空间站、建设月球轨道站与月面基地、开发航天飞机与轨道拖船，对应的NASA年度预算要上浮到近100亿。中等规划是到80年代中期载人登火，开发空间站与航天飞机，年度预算峰值近80亿。保守规划是无限期推迟火星计划，只保留空间站与航天飞机，年度预算峰值57亿。尼克松觉得都太贵，一个方案也没有选。
1970年3月，尼克松发表太空政策声明，说太空支出必须在国家优先事项体系中居于恰当位置，换言之，就是把NASA从高优先级部门降格成了普通部门。NASA一看要糟，赶紧找盟友。当时NASA手头最能打动空军与国会的项目就是航天飞机。对于空军来说，航天飞机能做横向机动，能向轨道部署大型卫星，还能在轨进行卫星维护，军事想象空间大。对于国会来说，航天飞机一方面号称能够高频廉价复用发射，比深空探索项目更省钱，另一方面航天飞机项目又足够大，大到能够提振航天就业。为进一步加强说服力，NASA又把其他任务进一步向航天飞机收拢，把航天飞机描绘成了下一阶段美国航天通用任务平台。最终，尼克松在一系列航天战略中只批准了航天飞机项目。进一步看，尼克松批准航天飞机也是出于功利目的。
从1966年到1972年，NASA预算从51.75亿下跌到33.1亿，叠加通胀因素，实际购买力下降更为惨烈。预算跳水带来的是供应链坍塌，NASA供应商雇员从39.4万人下跌到14.4万。肯尼迪航天中心所在的佛罗里达布里瓦德县人口23万，其中2万多人因此失业，亨茨维尔与休斯顿同样遭受重创。1971年，尼克松民调落后于民主党参议员马斯基，而航天产业正好集中在加州、德州、佛州这几个摇摆州。所以尼克松才在1972年1月，专门到加州圣克莱门特宣布批准航天飞机项目。NASA通过包装航天飞机项目，达成了脆弱的政治联盟，而这在工程上付出的代价极为高昂。
高大全的航天飞机
从工程理性角度看，美国航天计划最适合的方案是继续发展飞船，或者开发一款小型的航天飞机。同时根据不同任务，开发几款主力火箭；用模块化的方式搭建空间站，用空间拖船完成特殊的轨道任务；针对大型深空计划，继续在土星5号基础上开发后续的超重型火箭。这样既能灵活运行，也能避免把鸡蛋放在一个篮子里。但政治和预算不允许NASA搞灵活多样化的方案。由于白宫与国会的预算收口，NASA搞分散方案就会被分散砍掉，最后只能将各种发展战略高度收缩到航天飞机上，把航天飞机包装成能够同时载人送货的战略级通用运载器。同时，空军又要求航天飞机货舱适配锁眼系列的六边形与水晶巨型间谍卫星，导致航天飞机货舱进一步扩大。而这些间谍卫星是极轨道卫星，这意味着航天飞机从范登堡空军基地发射90分钟后返场时，范登堡空军基地已经在地球自转下向东移动了1100海里。
在此基础上，空军要求航天飞机横向机动能力要满足范登堡基地返场，直接导致航天飞机从直翼设计变成了大型三角翼，增加了几千块隔热瓦，直接增加了运维成本，拖慢了周转节拍。讽刺的是，后续这些间谍卫星全都没有用航天飞机发射。高大全的设计意味着航天飞机在所有任务上都是臃肿的。航天飞机获批时，预估能够替代美国所有航天发射任务，计划在1979到1990年发射514次到736次，平均每年发射43到57次，总成本348.3亿，比一次性火箭便宜102亿。后续证明，这些预估全都是错的。航天飞机30年一共飞了135次，平均每年4.5次，一共花了2090亿。而且这135次全都有宇航员，都要额外增加安全成本，这意味着大部分普通载荷用火箭发射更廉价。航天飞机原计划两周完成一次周转，折合160公尺，但由于大三角翼与繁多的隔热瓦，实际周转时间是3到4个月，平均88天。
1981年4月12日，代表美国航天梭哈战略的航天飞机完成了首次发射任务。1982年7月，里根签署国家太空政策，明确规定航天飞机是美国国家安全与民用航天任务的主要发射系统，航天器设计要适配航天飞机，航天发射活动向航天飞机的过渡要尽快完成。之后里根又在1985年进一步要求国防部做出承诺，在接下来十年至少三分之一的军方任务要用航天飞机发射。航天飞机对发射活动的垄断直接导致了火箭项目集体不济。从1983年开始，美国政府停止对一次性火箭生产活动的资助，麦道的德尔塔系列火箭产线几乎关闭，1985年更是创下了德尔塔系列火箭零发射的历史纪录。与此同时，阿特拉斯火箭产线也在同步关闭。大力神系列火箭虽然在1984年拿到了空军补充订单，但也只有10枚火箭。现代制造业的主要知识都隐含在生产组织过程中，必须靠持续生产来维持技能，一旦停产，技能就会迅速遗忘。
结果1986年1月挑战者号事故发生后，随着航天飞机停飞，美国发现自己几乎失去了全部航天发射能力。航天飞机停飞了32个月，与此同时，GPS二代卫星、TDRSS跟踪与数据中继卫星、DSCS3国防通信卫星与大量商业卫星都被打乱了发射计划。在这一局面下，里根在1986年太空政策中确立了混合舰队方针，重建一次性火箭产线，避免鸡蛋全塞进一个篮子里。之后美国用了几年时间，花了几十亿美元，才陆续恢复了几款主力火箭，包括大力神4、德尔塔2与阿特拉斯2。但这些火箭的订单批量仍然很少，生产节拍非常慢，而且载人任务仍然没有替代方案。这导致21世纪航天飞机退役后，美国航天能力再次出现了空窗期。在航天飞机服役的30年里，航天飞机相关成本平均每年都要挤占NASA近30%的年度预算。
而且航天飞机的成本不会随着停飞而下降，因为航天飞机后台对应2.5万余名人员，以及54个固定设施，只要航天飞机没退役，不管发不发射，这些成本都是刚性支出。航天飞机对预算的挤占进一步降低了NASA研发投资空间，导致后续包括X-33、X-38在内的一系列替代项目都因为资金不足而搁浅。与此同时，航天飞机还影响了国际空间站的设计：国际空间站舱段在尺寸上必须限制在航天飞机货舱尺寸范围内，空间站的架构也与航天飞机做了高度适配，都要用航天飞机的机械臂进行对接。这进一步导致航天飞机退役后，美国也失去了对空间站进行大规模更新的能力。
哥伦比亚号事故
2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在返航阶段解体，7名宇航员全部遇难。表面上看，这是一次隔热层泡沫脱落击穿机翼前缘的偶发技术事故。但哥伦比亚号事故调查委员会在后续报告中，直接在政治上给航天飞机提前判了死刑。报告认为，事故根源不在于某个零部件的安全隐患，而是航天飞机项目一整套长期形成的管理逻辑导致的：航天飞机先天就是一套为了获批而妥协出来的高风险系统，后来NASA又无法获得足够的资源与政治背书，按照高风险系统来进行养护，而是强行把航天飞机当作技术成熟的交通工具。久而久之，整个管理运维体系就把异常当作正常，把侥幸当成可靠，把已知风险当作可接受风险。所以当风险超出冗余范围时，整个体系已经没有能力去认真对待了。这份调查是在2003年8月发布的，调查结论把皮球踢回了白宫。这时小布什政府必须回答一个问题：既然航天飞机已经被证明不能长期担任美国航天主力运载器，那美国接下来航天该咋办？
星座计划
2004年1月，小布什推出了太空探索愿景，准备退役航天飞机、完成国际空间站，发展新一代超重型火箭与载人飞船，重返月球，并将登火作为远期目标。2005年11月，NASA把这套战略翻译成了工程方案，也就是星座计划。星座计划基本架构是用战神1号火箭送人，用战神5号火箭送货，用猎户座飞船载人，用牵牛星登月舱登月。看上去星座计划提出了一套现代版的阿波罗架构，但整套方案都是根植于航天飞机时代技术基础的。这是因为航天飞机一时半会还退不下去，要持续挤占有限的航天经费，所以NASA只能在既有技术上拼凑一个新框架。航天飞机退役困难，是因为国际空间站设计上已经高度适配航天飞机，而且美国当时已经与15个国家签署了相关合作条约，条约都要履行。结果就是航天飞机一直拖到了2011年才退役。所以整套星座计划，就是航天飞机房产的再融资方案。
战神1号一子级是直接将航天飞机四段式固推加长到五段式。战神5号核心思路是利用米秀德制造体系与地面设施，将航天飞机外挂燃料箱继续放大。两款火箭的上面级以及战神5号的芯级，最初都准备使用航天飞机发动机。但航天飞机发动机是海平面发动机，想要改成真空发动机，不是简单换个点火程序就行，从启动序列、热交换器、氮气吹扫到自检流程都要重做。而且航天飞机发动机非常贵，当成一次性消耗品代价太大。2006年，两款火箭上面级发动机换成了J-2X，准备将土星5号的J-2发动机改成真空发动机。这套方案乍一看似乎非常合理：都大量利用了现成技术，可以低成本启动；而且两款火箭上面级还可以用同款发动机，可以摊薄成本，不论是在预算还是在政治上都非常有吸引力。而这恰恰是整套计划最危险的地方。
星座计划的技术失控
火箭不是乐高积木，不是把旧模块拆下来换一个排列组合就是新火箭。所有旧模块都是围绕当初的任务剖面，在载荷环境、分离时序、振动特性以及地面保障流程做过整体适配的。把旧模块直接移植到新系统里，相当于把封装的复杂性重新打开，必然在系统耦合过程中出现高阶问题，这导致了后续星座计划的一系列技术失控。以战神1号火箭一子级为例。当航天飞机固推从四段加长到五段后，燃烧室纵向声学模态发生了变化，基频从原来的15赫兹下降到12到12.3赫兹，而战神1号整体纵向弹性模态的固有频率是11.7赫兹，两者相近。火箭点火后，燃烧室会与箭体耦合共振，振频和振幅不仅有可能超出战神1号的设计限额，还可能导致猎户座飞船发生过度震动。火箭在设计上必须要解调，让震动频率偏离固有频率1.5到2赫兹。
为了解决这一问题，NASA在后续设计中不得不添加阻尼器震动模块来补救，而这些附加结构又进一步吃掉了本来就紧张的运力余量。而且在实飞测试之前，NASA也不能确保这些补救措施是否有效。上面级发动机问题更大。J-2X发动机看上去是在成熟发动机上二次开发，但真执行的时候跟白板重做没啥区别。发动机涡轮泵从轴流式改成了离心式，燃烧室改成了再生冷却通道壁，燃气发生器借用了RS-68发动机的派生设计方案，控制系统也几乎是重新做的。美国政府问责局在2009年报告中直接说，J-2X发动机改动数量之多，本质上已经是重新开发一款发动机。战神5号后来干脆在RS-68发动机系统上直接改造，放弃了J-2X。而且截至报告发布时，已经追踪到战神1号火箭与猎户座飞船项目存在464项风险，其中207项高风险，206项中风险。
两款火箭，一个是在运力仅平衡状态下发射飞船，一个是向深空送货，任务需求差异太大。随着设计深化，两款火箭朝着不同方向的改动越来越多，到最后除了都叫战神，共用技术已经没剩多少了。猎户座飞船的问题更多。猎户座飞船在任务架构上被要求兼顾近地轨道与深空任务，既要能把6个人送上空间站，又要能把4个人送去月球。看上去这是搞个通用飞船，能够节省项目经费，在政治上很漂亮，但这在逻辑上相当于迷你版的航天飞机项目，是把两套不同的约束条件塞进了一个飞船里。近地任务工况没有深空环境那么极端，适合做成轻便设计，搞快速迭代开发；而深空任务需要更多的冗余、更强的热防护、更强的续航能力，以及更大的再入裕度，适合长周期开发。最后猎户座飞船被深空任务指标拖慢节奏，导致美国宇航员一度要借用俄罗斯飞船入轨。
与此同时，战神1号运力冗余本就不多，把臃肿的飞船塞进战神1号，整个项目设计流程就变成了：飞船增重，火箭余量吃紧；火箭抠重量、加减振措施，余量不足，删减飞船重量；飞船为了适配多用途再增加重量。整个项目就在死循环里打转，最后变成了一坨。战神5号看上去问题好像不太多，但这是因为战神5号开发周期长，当战神1号批量暴露问题时，战神5号的风险还隐藏在图纸里。2008年，NASA项目办公室在对猎户座飞船606型进行评估后，认定整个飞船严重超重，必须将自重削减近10%。由于改动太大，在原有设计上缝缝补补已经没有意义，所以项目办公室启动了代号POD的飞船构型重组工作，对猎户座飞船设计做了部分归零：删掉对月球探测任务而言非关键性的组件与功能，之后再根据安全性、可靠性与任务贡献度，选择性回填组件与功能，也就是607型方案。
为了减重，猎户座飞船也从陆地着陆改成了海上溅落，从而删减掉缓冲气囊。所以在奥巴马上台时，NASA内部相当一批人已经清楚意识到，战神1号早就成了高风险、低收敛、难交付的项目，没法再继续下去了。战神1号火箭被砍时，虽然还有不少人想把这个项目留住，但出发点已经是马歇尔中心与固推产业链的利益自保。随着战神1号下马，猎户座飞船607型设计方案，以及还处于项目早期阶段的牵牛星登月舱，都失去了适配任务目标。在新版登月计划出炉之前，开发登月舱已经没有意义了，于是牵牛星也跟着下马，并导致了今天的登月舱空窗。
事后复盘
从事后诸葛亮角度，回头复盘哥伦比亚号事故后的美国航天战略，从工程理性出发，最适合的路线并不是一上来就重做整套太空任务架构。当时最急迫的任务是在近地轨道载人送货方面替代航天飞机。因此首先深空任务与近地任务要分开，其次载人任务与送货任务要分开。火箭方面，经过美国空军在80到90年代的一系列扶持订单，当时美国已经有了可用的大力神4B、德尔塔4、阿特拉斯5。因此最急迫的任务只剩下近地轨道送人，这方面NASA是有储备项目的，其中比较有潜力的就是HL-20。HL-20是专门送人的小型航天飞机，可以用一次性火箭发射。80年代末到90年代初，NASA对HL-20已经做过深入的项目设计与论证。如果当时小布什不搞一套全新的航天战略，而是从工程可行性角度出发来制定计划，HL-20就是个不错的备选方案。
如果当时HL-20能够拿到投资，通过几年开发，在2011年航天飞机退役后，美国是有可能通过大力神4火箭与HL-20组合，平滑填补载人任务空窗期的。后来HL-20的技术资料被转移给了商业公司，变成了现在的追梦者号。再退一步说，航天飞机整体下马本身也是个仓促的决定。航天飞机最大的问题是耦合了太多目标，尤其是把载人与送货捆绑在一起。如果在航天飞机基础上开发纯货运版，不考虑再入返回，那么航天飞机就可以简化成一个装了推进系统的大型隔热罩，接下来进一步降本，只需要单独开发廉价版的发动机，近地轨道运力可以做到45到77吨。NASA曾经在80年代研究过相关产品，也就是Shuttle-C，在1990年下马。小布什政府时期是完全可以把这个项目再捡起来的。
对于小布什来说，一套全新且自洽的太空战略，在政治口号上最响亮；对NASA来说，把不同产品组合到一个战略计划里，可以集体过会，得到授权与拨款。而如果这时候把HL-20与Shuttle-C考虑进来，就会变成几条彼此关联度不大的方案，更容易被国会砍掉。Shuttle-C也许会是个国会感兴趣的项目，但代价肯定是其他深空计划搁浅。于是在哥伦比亚号事故后，各方出于各自的局部理性，将战略方向博弈成了不靠谱的星座计划。星座计划下马前已经花了90亿，为了终止星座计划又花了25亿，加起来115亿，收获的是一地鸡毛。战神1号项目最初预估成本280亿，后来与猎户座飞船加一起，预估成本一度飙升到490亿，而且这个数还不保准。至于说进度更慢的战神5号，如果不大规模打钱，按照NASA当时的预算，到2028年也飞不了。
等到奥巴马上台后，奥古斯丁委员会的评估结果是整个星座计划完全不具备可持续性。用委员Jeff Greason的话说：“如果圣诞老人明天给我们带来了整套开发完的系统，而预算却没有变，那我们下一步就必须要取消它。”星座计划看上去是纠正美国航天的错误路线，但实际上是在错误路线上继续加码。星座计划推翻了航天飞机，却在航天飞机遗产上整合出了更复杂的屎山代码，结果非但没有解决航天飞机时代的矛盾，反而又把问题上升了一个层级。如果不是SpaceX横空出世力挽狂澜，美国航天将陷入整体困境。本期内容已经很多了。从后阿波罗时代到今天，美国航天出现的系统性问题，想要掰开揉碎的细说，能开个系列节目，几十万字起步。我原本想挑主干粗略过一遍，尽量压缩到一期，但实在压不下去。下一期我们从奥巴马时代开始，继续复盘最近十几年美国政府整合航天飞机遗产的再次失败。
欢迎大家继续保持关注，我们下期再见。
附录
信息来源
已核对
- 已定案需订正：应为「分离螺栓熔化」。NASA/OIG对阿尔忒弥斯1号的调查明确三类长期问题即heat shield、separation bolts、power distribution，且载「separation bolt melt beyond the thermal barrier」（分离螺栓熔蚀）；「罗生荣」系「螺栓熔」音近误转。正文已订正。（来源 payloadspace.com）
- 与STG报告原文一致：保守档1976年峰值57亿美元（空间站与航天飞机同期研制）；第二档80年代初峰值近80亿美元（载人登火推迟至约1986年）；激进档要求NASA预算到1980年翻倍以上（约百亿量级）。（来源 nasa.gov）
- 架次模型已核实：Mathematica（Heiss）基线任务模型为1978-1990年736架次、年均约57次，其他模型500-900架次、等能力分析506架次；GAO 1972年报告亦载514/581/624架次口径。「总成本348.3亿/省102亿」未能逐项对表（当年总成本口径约410-483亿美元、含空间站与轨道拖船），属同代成本研究量级，维持原稿。（来源 nss.org）
- 完全一致：GAO-09-844载截至2009年6月9日IRMA追踪464项风险——高风险207项、中风险206项、低风险51项。（来源 gao.justia.com）
- 属实：1984财年空军启动CELV（大力神4号）计划，为10个NRO载荷采购10枚补足型一次性火箭；挑战者号失事前空军亦计划采购约10枚。（来源 维基百科）
待核对
- "航天飞机原计划两周完成一次周转，折合160公尺"一句的数字与单位，与上下文（周转节拍）对应关系存疑，请复核
- "整套星座计划就是航天飞机房产的再融资方案"一语用词，请对照视频复核
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