载人航天的艰难抉择

2014年5月载人航天的艰难选择：美国作为伊卡洛斯詹姆斯•安德鲁•刘易斯美国的威望将部分取决于我们在太空活动中表现出的领导作用——1961年给空间特设委员会当选主席的报告让我们考虑一下美国已失效的载人航天计划的两种可能性。一是这是一个暂时的中断，美国很快就能再次做它在1970年代可以做的事情，将小型太空舱送入低地球轨道。另一种可能性是，政治冷漠和政府管理大型复杂项目的能力下降的结合意味着美国载人太空探索的时代已经结束。一个小型的、直言不讳的、但政治上无效的太空社区将抗议这种下降是不可接受的。这当然与美国作为全球领导者的形象以及围绕我们太空活动的言论背道而驰，就像美国宇航局局长最近在北京举行的一次国际太空会议上告诉观众一样，美国仍然拥有“世界上最好的太空计划”。许多太空活动都是如此，但载人航天不是其中之一。太空的修辞反映了早期的政治，当时太空是一种新的、具有战略意义的技术，载人航天具有巨大的象征价值。但政策最好以结果来衡量，让载人航天停滞不前的决定在很大程度上说明了美国对太空的看法。美国的政治领导人对太空漠不关心可能是对的。或者他们可能在将领导权交给中国方面犯了一个战略错误估计，假设他们是，而我们是速度仍然无与伦比的野兔。空间和影响力美国的无人太空探索计划是任何其他国家都无法比拟的，美国在太空活动的某些类别中排名第一 - 支出，运行的卫星数量，拥有空间站 - 但这不是传统意义上的太空领导地位，由载人航天提供。问题是，美国是否仍然希望从载人航天活动中获得影响力和声望。载人航天飞行的任何策略的选择都是： 增加美国宇航局资源; 使NASA更有效地利用其现有资源; 将太空飞行留给受补贴的私营部门企业家; 放弃载人航天飞行。当然，后者实际上是目前的立场。如果美国不在支出和组织上做出一些艰难的选择，载人航天的终结将成为永久性的。这些都是政治决定，政治领导人必须权衡声望的丧失与严肃的载人计划的成本。他们需要 2 |载人航天的艰难选择：美国作为伊卡洛斯评估载人航天飞行是否有政治、军事或经济利益，证明其合理性超过保管支出。载人航天的主要原因是国际声望和影响力。载人航天没有军事利益。在军事方面，美国在太空中拥有无与伦比的（尽管脆弱）和无人能力。载人航天的经济和研究贡献微乎其微——通过投资载人航天创造新技术会产生附带效应，但直接将资金用于研发同样有效。如果目标是推进科学发展，机器人会更有效。这只留下了为了国际政治利益而从事载人太空飞行的可能性，太空计划提供了更大的能力来影响其他国家在与太空无关的问题上的行为或决定。1958年国家安全委员会文件“美国外层空间政策”强调了太空领导对美国全球地位的影响，指出太空的特点是“国家竞争”，太空成就等同于“一般的领导”。该文件指出，苏联在人造卫星方面的成功“破坏了美国的威望和领导地位”，另一个拥有“太空军事能力明显优越”的国家将“对美国安全构成直接威胁”。1竞争很快集中在载人航天飞行上，最终是登月竞赛。美国在竞赛中取得成功的高潮是登陆月球，建造和发射两个空间站（其中一个仍在轨道上），以及航天飞机的发展。这意味着美国的载人计划落后了二十多年，并引出了一个基本问题：美国还需要载人航天计划吗？载人航天的政治理由——证明美国优于苏联——已经消失了。自2011年以来，美国一直没有能力将人类送入太空。唯一具有这种能力的国家是陆地竞争对手俄罗斯和中国。航天飞机虽然引人注目且引人注目，但却是一条昂贵的死胡同。如果美国在10年前就知道需要更换航天飞机，如果NASA自2000年以来获得了超过1500亿美元的资金，为什么没有更换它的动力？错误的开始不算在内。航天飞机任务缺乏想象力，仅限于为空间站提供补给。这不是探索，也不是对科学的重大贡献。美国载人计划的失败说明了太空战略的失败和缺乏政治兴趣。美国的最低要求是能够将人类送入太空，以便在空间站上轮换机组人员。直到最近，空间站的人员配备还依赖于昂贵且越来越不稳定的俄罗斯载人航天能力。俄罗斯、欧洲以及越来越多的商业运营商有能力满足其在低地球轨道上的需求。中国刚刚起步的载人计划能否为空间站提供服务是一个悬而未决的问题。中国设计的轨道飞行器能够与空间站对接，但在当前中国对美国怀有敌意的气氛中，这一选择并不具有吸引力。在月球上存在的军事影响是有限的。太空的军事价值在于地面应用服务。几十年前，美国人和苏联人都发现，在对武装航天器和轨道观测站进行一些实验后，这些应用最好由无人航天器执行。后面的部分将讨论在太空中使用武力，但载人航天和月球基地都没有提供军事优势。1国家安全委员会5814/1,1958年6月20日。 詹姆斯·安德鲁·刘易斯| 3商业活动也是如此。尽管人们谈论如何提取氦3等有价值的资源，但往返月球的物质的经济性并不乐观。50年后，已经确定了太空中最具商业价值的活动。这些是具有地面应用的服务，例如通信、影像或定位、导航和授时 （PNT）。鉴于目前的技术限制，使得进入太空和返回变得昂贵，在月球或小行星上采矿或在失重环境中制造在商业上是不可行的.2只要我们依赖昂贵和脆弱的运输系统，小行星采矿，太空旅游或月球上的工业发展就不会收回成本。低地球轨道的高端太空旅游在经济上可能是可行的，但这将是一个小市场，而不是国家声望的来源。美国国家航空航天局的选项分配给NASA的资金水平是一个很好的意图指标。美国宇航局的年度预算平均约为该机构整个生命周期内160亿美元。经过六年的紧张努力，阿波罗计划平均约为270亿美元。现在对人类太空探索的认真努力需要在未来五六年内每年将NASA的预算增加约40%（从这个角度来看，总成本将与阿富汗五个月的战争相同）。当然，今天的NASA不是阿波罗的NASA，可以合理地认为，向现在的机构发送更多资金不会产生相同的结果。几十年来，管理问题和国会干预一直困扰着NASA。美国宇航局的一些航天中心部分地作为国会捍卫的就业计划发挥作用，并剥夺了美国宇航局管理人员进行削减和调整的灵活性。我们可以问，在同一组织下开展载人和无人空间活动是否有重大好处。到最后，载人航天的存在主要是为了为航天飞机服务，并且很难重新调整。另一种方法是逐步减少NASA的载人工作，并按照成功的COMSAT先例创建一家公共公司 - COMSAT是一家由联邦政府资助的公共公司，成立于1962年，旨在开发通信卫星。NASA可以进行重组，使其更精简，更具创业精神。国会和政府不愿意考虑这种重组，因为希望保留现有股票。这是美国治理中一个更大的问题，1970年代的巨型笨拙企业集团的企业模式仍然是首选的组织模式。效率低下、规避风险的公司倒闭或剥离无利可图的活动;机构继续存在。令人担忧的是，将民用太空计划分成两个在国会竞争资金的机构可能会导致两者的拨款减少。另一种选择是让NASA成为资助机构，并让它资助私营公司进行太空探索。这将允许美国宇航局的载人航天计划大幅缩减规模（鉴于国会对维持就业的兴趣，这本身就是一个障碍）。这种方法的优点是小型私营公司可能更具创新性。到目前为止，太空企业家的规模足够小，以至于他们可以更少地被官僚权力中心之间的内部谈判所消耗，并且更愿意进行实验。缺点是这些公司还没有能力完成低地球轨道以外活动所需的大规模项目，这将需要NASA持续的长期资金和支持。2 国防部估计，使用现有运载火箭在轨道上发射一磅的成本为10，000美元。太空运载火箭的创业运营商预计，将一磅送入轨道的成本将降至3000美元。 David Kestenbaum ， “ 太 空 飞 行 越 来 越 便 宜 。 但 它 仍 然 不 够 便 宜 ， “NPR ， 2011 年 7 月 21 日 ，http://www.npr.org/blogs/money/2011/07/21/138166072/spaceflight-is-getting 便宜但仍然不够便宜。 4 |载人航天的艰难选择：美国作为伊卡洛斯没有总统会说他或她已经放弃了载人航天。中间的选择是继续宣布美国计划重返载人飞行，补贴企业太空活动，为空间站提供低地球轨道再补给能力（空间站至少还有十年的运行寿命），并最终使用化学火箭上的太空舱返回低地球轨道， 就像美国在航天飞机之前所做的那样，就像中国人和俄罗斯人现在所做的那样。这将为改进旧的推进技术和发明新技术争取时间——所有国家使用的化学火箭对于1950年代的太空科学家和工程师来说都是熟悉的。由于这一备选办法不需要额外资金，也不需要重大改组，因此在官僚和政治上具有吸引力，但也几乎没有带来重大改进的希望。最后一个选择是放弃NASA在载人飞行中的作用。国会预算办公室估计，放弃载人航天将在九年内为美国节省730亿美元.3在联邦支出的背景下，这是一个很小的数额，4但如果将其重新分配给更有成效的太空研究，它可以提供更大的利益。美国可以依靠第三方供应商来维持空间站在轨道上的剩余时间。当然，民用空间政策不是一个全有或全无的问题。美国可以为一系列用于探索和地球科学的太空计划提供资金。它可以在没有载人航天飞行的情况下满足其安全、商业和科学需求。虽然世界上许多人会认为放弃这种能力对美国来说是一种倒退，虽然这对一些人来说会令人痛苦，但考虑到美国在太空的其他活动范围以及太空作为全球影响力杠杆的作用下降，载人航天的紧缩可能不会产生太大的政治影响。火星作为承诺的象征在低地球轨道上的活动不会带来政治利益。它们已成为例行公事。国际空间站是空间机构之间合作的有用工具，为美国在太空提供了立足点，但其更大的政治影响微乎其微。美国重返低地球轨道载人飞行的政治价值也有限，因为它将复制40多年前的壮举。只有载人飞越低地球轨道，飞向月球或火星，才能带来政治上的支出回报，但收益是否大于成本仍然值得怀疑，实现任何一个目标都会带来困难的技术和预算问题。美国拥有允许重返月球的技术。困境在于，美国宇航局在过去十年中花费了超过1500亿美元，但没有成功投资载人航天。在首次访问月球超过45年后，至少还需要1500亿美元才能将美国人送回月球。毫无疑问，如果像中国这样的另一个国家提前登上月球，这将被解释为美国衰落的另一个迹象，而重返月球将给美国带来一些声望。问题是声望有多大，达到什么目的。在月球上建立永久存在（也许是为了取代空间站作为科学前哨站）的成本超出了政治领导人想要支付的费用。火星之旅并非不合理。新的太空推进系统可以将旅行时间缩短到更易于生存的长度。但飞往火星的成本可能与NASA自该机构成立以来获得的所有资金一样多。将人类送上火星将需要大量投资，通过更便宜的机器人探索可以获得科学利益。与登月竞赛不同，美国的任何政治利益3 Brian Berger，“CBO：结束美国载人航天计划将节省数十亿美元”，SpaceNews，2013年11月19日，http://www.spacenews.com/article/civil-space/38242cbo-ending-us-human-spaceflight-program-would-save-billions。42012年非国防可自由支配支出为6150亿美元，国防支出为6700亿美元。 詹姆斯·安德鲁·刘易斯| 5承诺飞往火星的航班是如此遥远，以至于它们在很大程度上可以打折。相比之下，重返月球在技术上是可行的，但为重返月球计划提供资金在政治上具有挑战性。自2000年以来，美国宇航局获得了超过2400亿美元.5有了这些资金，一个重点突出，管理良好的计划可以让人们重返月球。相反，这笔钱用于其他活动，其中一些活动只能为科学和安全提供低回报。载人探索火星的提议不足以替代积极的载人计划，甚至不能替代重返月球，因为飞往火星的飞行太遥远了，没有政治影响。事实上，火星任务超出了我们现在和可预见的未来的技术能力。达芬奇可以画直升机和飞机，但它们是用木头和布制成的。在材料、化学和物理学取得科学突破之前，他的想法是无法实现的。现在载人行星探索也是如此。生命支持系统将不支持载人飞往火星。有更极端的提议呼吁宇航员“单程”前往火星，但这些在政治上是站不住脚的，因为美国人不太可能接受没有生存可能性的任务。由于现在有这么多国家进入太空，这些载人活动不