美国载人航天步入后航天飞机时代

在纪念人类首次进人太空50周年的时候，回顾美国载人航天近30年的历程，不仅让我们看到了载人航天取得的辉煌成就，也让我们为载人航天发展的曲折和艰辛而感叹!

航天飞机的悲情和荣光

上世纪70年代，为了与苏联的载人航天的优势抗衡，美国国会于1972年初，批准了航天运输系统采用航天飞机的方案。美国历时9年，花费约100亿美元，到1981年4月，终于使第一架航天飞机“哥伦比亚”号飞上了太空，使美国载人航天进入了“航天飞机时代”。由于航天飞机的使用寿命行将到期，美国计划于2011年结束它的全部飞行任务而让其退役。历经了30载的辉煌，三架现役的航天飞机将相继“吻别”太空。美国航宇局局长查尔斯·博尔登在2011年2月24日“发现”号最后一次发射前，接受BBC采访时因此而伤感落泪。他说：“我会对国会和美国民众说，我们不会失去在人类探索方面的领先地位，不会失去太空探索的领先优势。”

由于缺乏经验和研制工作受经费和进度的限制，航天飞机运行后仍存在许多安全隐患。因此，航天飞机在不断创造记录的同时，也留下了人类探索太空的历程中，迄今为止最让人感伤的悲情时刻。1986年“挑战者”号和2003年“哥伦比亚”号的爆炸解体，每次都有7名航天员魂留太空，让美国载人航天承受了巨大的挫折。但是，航天飞机毕竟是载人航天器突破一次性使用惯例，进入可重复使用阶段的重要标志和创新成果。航天飞机的优势就是运载能力大，载重最大可达30吨，同时可以在太空运行的时间最长达到30天。这些优势，使它在国际空间站的建设安装中，发挥了不可替代的作用。除此以外，航天飞机还完成了包括施放卫星、发射宇宙探测器及哈勃空间望远镜、完成卫星从太空回收和在太空中进行修理等一系列任务，共运送了1360余吨货物及600多人次航天员进入太空。

另一方面，由于设计时很少考虑其运行问题，从而还造成航天飞机具有技术复杂、发射费用和维修成本很高等缺点。据悉，航天飞机每飞行一次费用高达5亿美元，返回后还要进行大量费时费力的检修，让美国航宇局为此不堪重负。

1984年1月25日，美国总统里根批准建造规模庞大的“自由”号空间站。后来几经反复，最后决定改建由美国、俄罗斯、欧州、日本和加拿大等多国合作建设的国际空间站。它于1998年11月发射了第一个功能货舱，并计划2006年建成，但因经费、技术和计划协调等原因，进展十分缓慢。特别是2003年美国“哥伦比亚”号航天飞机失事，导致工程的进度大大推迟。2006年航天飞机复飞后，进展较为顺利，有望于2011年建成。

美国是首先发展航天飞机，然后才考虑建设空间站的。与其说，发展航天飞机是为空间站服务，还不如说一定程度上，可以说发展空间站是为了给航天飞机找寻一个出路；而且航天飞机庞大的运行和维护费用，成为美国载人航天的最大的支出项目。因此，用航天飞机来标志美国近30年的载人航天，是非常确切的。现在航天飞机即将谢幕，从而，美国的载人航天即将进入一个后航天飞机时代。在这个历史的转折点上，让美国航天飞机的悲情和荣光，都由后人去继续评说吧!

不堪重负下的艰难调整

由于国际空间站的应用前景长期处于不确定状态，加上中国载人航天迅速发展的刺激，美国总统布什于2004年1月14日，在美国航宇局华盛顿总部发表演讲，提议美国航天员将在2015年至2020年之间重返月球，并在那里建立月球基地，为下一步进行载人火星探测等做准备。为此，要在2015年前结束国际空间站任务、2010年停飞航天飞机。根据这个设想，美国航宇局开始执行一项以研发“战神”系列火箭和“猎户座”飞船为主要内容的“星座计划”。这个太空计划虽然雄心勃勃，但正如布什自己所说：“不知道这次旅行将在哪里结束。”实际上，这个计划在技术、进度和经费等方面，都面临着巨大的挑战。

奥巴马上台后，面临金融危机和伊拉克阿富汗两场战争的财政压力，又考虑到“星座计划”基本上是采用当年美国载人登月“阿波罗”计划的技术，加上月球资源开发的前景也不大明朗等等，他决定对于未来耗资巨大的美国载人航天计划进行调整。2009年5月23日，他提名前航天员查尔斯·博尔登为美国航宇局局长，接替当时的局长迈克·格里芬。与此同时，奥巴马授权成立了以洛马公司首席执行官奥古斯丁为首的“美国载人航天飞行计划评审委员会”，其任务是为未来载人航天飞行计划提出安全、创新、负担得起的、可持续的备选方案。评审委员会在10月提交了名为《寻求一个与伟大国家相称的载人航天计划》的最终评审报告。该报告全面详细地评审了美国现行的载人航天计划，最后对美国未来载人航天发展提出了5个备选方案。特别是第5个名叫“灵活路线”的方案，后来基本上被奥巴马政府所采纳。这个方案提出从2020年起开始对低地球轨道以远天体进行探测，到本世纪20年代中后期实现与火星的卫星交会或载人重返月球。

2010年2月，奥巴马向国会提交了《2011财年美国航宇局预算草案》，开始对“星座计划”进行调整。2010年4月15日，奥巴马在佛罗里达州肯尼迪航天中心发表了重要演说，明确提出了美国“21世纪太空探索战略”。该战略确定的目标是进行“月球以远”的载人深空探索，计划在2025年实现小行星载人探索任务，在21世纪30年代中期实现进入火星轨道的载人飞行，而后进行载人登陆火星。奥巴马认为，过去的50多年，美国在近地轨道和月球轨道，开展了影响深远的载人航天活动，确立了美国头号航天强国的地位。进入21世纪，将目光投向“月球以远”的宇宙空间，更符合美国新世纪战略利益拓展的需要。奥巴马强调，美国载人航天发展战略必须采取“灵活路线”，通过投资具有能够“改变游戏规则”的创新技术和富有竞争优势的商业运作，以提高太空探索和载人飞行的能力。奥巴马在演讲中表示，未来美国载人航天的发展，应以航天技术的突破为基础，最终建立新的载人航天探索体系。一是在未来5年内要研发新的重型运载推进技术，实现从“能到哪里”向“到达后能做什么”转变。二是在未来5年内要研发和演示可降低未来太空探索活动费用与扩展太空探索活动能力的技术，为研制新的太空探索飞行器建立技术基础。三是在未来5年内要完成先期太空探索任务，使航天员能够更快、更便宜、更频繁地进入太空，并能安全地在太空长期生活和工作。

接着，2010年6月28日，奥巴马颁布了新的《国家航天政策》，确认了政府进行商业航天飞行的决心。新的政策也再次确认了美国载人航天今后的两项目标，即在2025年，将人类送上地球附近的一颗小行星，以及在本世纪30年代

中期，第一次将人类送往火星。

奥巴马对美国载人航天计划的调整，遭到以美航空局前局长格里芬为首的航宇局部分高官和原“星座计划”合同商们的激烈反对，部分国会议员也提出许多不同的意见，包括新计划的目标不够明确、担心美国在载人登月方面会落后于别国、以及由此可能会增加失业等等。

10月11日，美国总统奥巴马签署了《2011年美航空局授权法案》。这个授权法案表明奥巴马考虑了上述不同意见后，最后作出了较大的妥协。由于奥巴马决定取消“星座计划”，美国参众两院就采取何种运载方式实现“月球以远”战略进行了反复的讨论，最终通过了以参议院法案为主体的授权法案。其内容包括：(1)近地轨道以远空间的载人航天的目标除小行星、火星外还应包括月球。(2)要求航宇局立即开始研制能够到达近地轨道以远空间的航天发射系统(SLS)，和继续进行多用途乘员飞行器(MPCV)的研发，这两个系统在2016年底，都要具备运行能力。法案在2013年前为开发SLS和MPCV安排了约110亿美元的预算，并规定航宇局应利用航天飞机和“星座”计划中现有的技术成果。SLS的初始运载能力为70吨～100吨，在装有上面级后可达到130吨。SLS和MPCV可以作为支持国际空间站的备份系统。(2)继续支持商业轨道运输服务(COTS)计划，允许商业航天开发能够向国际空间站运送人员和货物的运载系统。法案在2013年前安排约16亿美元的预算用于新兴的商业航天人员和货物运输的相关研究。(4)延长国际空间站使用寿命至2020年。法案要求美航宇局采取措施，充分利用国际空间站进行科学研究和技术开发，推进太空探索和国际合作的发展。(5)航天飞机将按照美航宇局制定的时间表退役，但在2011年6月之前，美航宇局可以根据安全评估结果，按照需要增加一次航天飞机任务，这就可以推迟裁员的进度。(6)重申美航宇局在地球科学领域的重要地位，强调了气候研究、天气预报和环境监测的重要性。法案在2013年前共安排了将近60亿美元的预算进行地球科学研究。

展望未来仍然步履维艰

由此可见，美国的载人航天正在步入后航天飞机时代。美国的载人航天，虽然取得了显著的成就，但也积累了目的不够明确、缺乏技术创新和效费比低等深层次的矛盾。虽然奥巴马企图对计划进行较大的调整，但由于利益集团的阻挠，使得原有计划中存在的问题远未全部解决，其调整的结果只是减轻了在他任期内的财政压力而已。这样的抉择，充分说明，美国载人航天正处于进退两难的境地。退回近地轨道，成效和影响都不够显著，冲向近地轨道以远，技术和经济都要冒很大风险。因此，展望未来，美国载人航天仍然步履维艰。

首先，在航天飞机退役后，美国载人航天出现了6年以上的近地轨道的航天运输系统的断档期。这个时期内，给国际空间站运送人员，只能依靠俄罗斯的飞船，经过努力，运货也许会有较多的选择。奥巴马曾经寄希望以新兴的商业航天公司，但毕竟它们起步较晚，对这些公司能否保证载人的安全，外界也有许多疑虑。

其次，对于近地轨道以远的载人航天，由于将决策点后延，使得在相当一段时期内，目标比较含糊，必定会受到各方面的责难。

再次，国际空间站的应用急待取得重大突破。正是由于空间站的应用前景不够明朗，布什才决定将载人航天的目标从近地轨道转向月球，这个因素现在依然存在。除此以外，现在美国失去了具有航天飞机的优势，必然增加了俄罗斯将自己的舱段独立出去的可能性。

最后，美国的载人航天仍然存在经费超支、进度拖延的很大风险。

作为对上述授权法案的回应，美航宇局于2011年1月10日，向国会提交了关于SLS和MPCV的初步报告。提出将航天飞机约8.4米直径的外贮箱、5个主发动机(又称RS－25D)，1个基于J－2X的上面级和2个在“战神”火箭中研制的5级段固体火箭助推器，组合利用到SLS上。MPCV基本上将采用原来的“猎户座”飞船方案。因此，这两个系统的设计将符合国会的指示，即充分利用现有航天飞机基础结构设施，并将由终止“星座计划”硬件合同的损失降到最小。但该报告声明，目前两个系统的设计，有可能达不到授权法案提出的预算和进度目标要求。目前美航宇局还正在等待大量SLS研究合同的研究结果，以进一步评估设计方案和得出是否有别的值得考虑的选择。

载人航天必须全程优化

我们应客观、科学地进一步分析美国发展载人航天的道路，以便吸取它们在发展历程中宝贵的经验教训。朱光亚院士等在领导我国载人航天的论证时，曾在1989年写成了《对载人航天的再认识》一文。文章指出世界载人航天的经验教训主要是；“设计和实施这样一项经过深思熟虑的航天计划，不仅要在整体上优化，还应在全程上优化，使它既包含能带来国家威望的重大成就，又是一项能带来持久的经济、科学和技术好处的计划。”(详见人民出版社2009年出版的由顾小明和朱明远合著的《我们的父亲朱光亚》第四篇第二章。)我国载人航天如何在研制到运行的全程上实现优化，值得我们进一步思考。

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