“挑战者”号的先天不足

1969年7月，第一批美国宇航员登上月球，宣告“阿波罗计划”大获成功。随后的3年里，又有5批宇航员完成登月，让“冷战”时期的美国挣足了面子。但“阿波罗计划”的结束非常仓促。1972年，尼克松政府干脆利落地宣布：不会再有新的载人登月飞行了。这是怎么回事呢？

答案其实就是三个字：太烧钱。要知道，“阿波罗计划”从1961年立项开始，持续了整整11年，高峰期有40万人在为它工作。登月用的“土星5号”火箭和月球舱，都是一次性的，每发射一次就要烧掉4亿多美元。据美国国家航天局，也就是NASA，在1973年估算：整个登月项目的成本高达254亿美元，相当于今天的2570亿，折合当时美国GDP的2.8%。用这笔钱，可以造16艘最大的航空母舰。而美国在20世纪70年代的经济形势并不好，政府正在勒紧裤腰带。总不能削减日常开支，饿着肚子去圆“登月梦”吧？“阿波罗计划”自然就成了牺牲品，被放弃了。

不光政府囊中羞涩，美国民间对登月计划，怨念也越来越重。1969年阿姆斯特朗第一次踏上月球时，全国舆论都把他看成英雄。但随着第二批、第三批宇航员顺利归来，老百姓的新鲜劲儿很快就过去了。他们开始质问：美国已经有了越南战争这个烧钱的无底洞，为什么还要在40万公里外一个光秃秃的星球上，“浪费”那么多钱呢？到了后期，每一次“阿波罗”飞船升空，都会有社会活动家在发射场门口抗议，要求政府把钱花在民生上。1972年最后一次“阿波罗”飞船发射时，电视传播权居然没卖出去，因为民众已经审美疲劳了。这对花纳税人钱的NASA，也是个坏消息。

问题是，登月可以暂停，载人航天却不能不搞。原因很简单：1971年，苏联开发出了近地轨道空间站。这种平台是有军事用途的，可以搭载重型雷达，这让美国感到了迫在眉睫的威胁。以美国的技术实力，搞出自己的空间站不成问题。但如果每一次把宇航员送上站，都要动用超大超重的“土星5号”火箭，又会是一笔沉重的财政负担。更要命的是，负责登月计划的那一代科学家，到20世纪70年代已经面临退休。美国的下一代发射工具，必须另起炉灶。

又要省钱，又要让民众有获得感，还得从头研发新载具：这根本就是“不可能三角”！没承想，NASA捣鼓了快10年，还真的把符合要求的载具研发出来了——航天飞机。一架航天飞机的造价，也接近4亿美元，但它是可以重复使用的。每次任务完成后，它可以像滑翔机一样，自主再入大气层并完成降落。而且在10年的设计寿命里，用得越多，单次发射成本越低。NASA给航天飞机起了个绰号，叫“太空卡车”，听上去就很皮实廉价。民众的参与感问题呢，也好解决。因为航天飞机的内部空间非常大，它除了携带27.5吨科研器材，还可以搭载7位宇航员。NASA打算推出一个“普通人上太空”的招募计划，在这7名宇航员里，塞进一位新闻主播或者一名中学老师，让他（她）在太空中开讲。这是一个绝佳的宣传噱头，准能激发美国公众的热情。至于技术问题吗，一架航天飞机的功能，相当于过去的一枚火箭加一艘飞船，所有功能集成在一个平台上，可以放心大胆地实施技术迭代。

不过，新项目也带来了新问题。这里要交代一下航天飞机的结构。我们熟悉的那个外形圆滚滚，很像普通客机的东西，大名叫“轨道器”，是航天飞机的主体，它有3台主发动机和2台变轨用的小发动机。但要把这么一个100多吨重的“铁疙瘩”送上太空，光靠主发动机的推力是不够的。所以，轨道器在升空前，需要像火箭一样直立在发射台旁边，再捆绑上两台外接助推器。轨道器的背部还有一个外形很像热水瓶的橘红色燃料箱，那是主发动机用的。航天飞机发射时，会先点燃外接助推器，由它们推着整个载具冲上45000米高空。随后外接助推器脱落，轨道器点燃自己的主发动机，背着重重的“热水瓶”，继续飞向近地轨道。等“热水瓶”里的燃料耗尽了，它也会自动脱落，这时轨道器已经顺利入轨，可以执行任务了。外接助推器在脱落之后，会掉进大海，可以回收使用。这就又省了一笔开支。

“省开支”，指的是未来的运营成本。在研发阶段，该花的钱还是得花。正是在研发预算上，NASA和美国政府拉扯起来了。NASA想给轨道器装上逃生舱，让宇航员在遇到危险时，可以实施自救。他们还想削减“热水瓶”燃料箱的体积，把主发动机的燃料装载在轨道器内部，这样比较安全。但那样一来，轨道器的体积和重量会显著增加，研发预算也得加码，要140亿美元。而美国政府的回答是：就给你55亿美元，多一个子儿都不行。为了迁就这个预算上限，NASA可谓绞尽脑汁。逃生舱太重，那就不要了；内置燃料箱太费钱，还是老老实实背“热水瓶”吧。在给航天飞机的子系统寻找供应商时，NASA也专挑报价低的厂商，不管它们有没有行业经验。著名的登月宇航员谢泼德，对此说过一个金句：“航天飞机的乘员，其实是坐在报价最低的那批厂商，攒出的一台便宜货里。”

预算受限还造成了另一个隐患，那就是外接助推器。从“阿波罗计划”开始，NASA使用的一直是液体燃料的火箭发动机，轨道器安装的也是这种型号。它的优点是点燃后可以反复重启，还能调节推力。但液体发动机的结构非常精密，一旦脱落后掉进海里，就会整个报废。而NASA已经拍胸脯保证说，外接助推器是可以循环使用的。为了实现这个承诺，它决定向美国空军求助。空军的建议是，用固体燃料发动机嘛！它跟弹道导弹的助推器一模一样，技术成熟，价格便宜，还不怕海水浸泡。问题是，固体发动机有一个先天缺陷：它一旦点燃，就不能熄火，必须把所有燃料耗尽为止。固体燃料的外接助推器，就像是两根大爆竹。航天飞机的轨道器，是没法自主控制自己身上捆着的这两根“爆竹”的；因为它们的点火作业，是在地面上完成的。从地面飞行到45000米高空，需要花费122秒钟。在这段时间里，宇航员只能祈祷神明保佑。如果外接助推器在这段时间出现问题，它不仅会烧光自己携带的固体燃料，还有可能引燃“热水瓶”里的液体燃料。到时整个航天飞机会直接爆炸，没有任何逃生的希望。

你可能会觉得，NASA也太可怜了。在这场“预算战争”中，它完全就是个受气包。但别以为NASA很无辜，它也犯了两大错误。第一项错误叫过度承诺。为了让航天飞机项目在政府那边顺利“过堂”，NASA雇了一家不靠谱的评估公司，替它“做数据”。这家公司宣称，根据他们的计算，发射一架航天飞机，在最优状态下只需要35万美元，而一艘“阿波罗”飞船是1.85亿美元。这听起来差距确实很大。但数据没说的是，35万美元的价格，不包含燃料和检修费用；而且只有当航天飞机每周发射一次时，才能达到这个所谓的“最优状态”。这在现实中根本就做不到。评估报告还说，航天飞机发生事故的概率是10万分之一。而美国政府后来复盘“挑战者”号事故时，算出的真实概率是1/100，两者差了整整1000倍。虚报数字，欺下瞒上，这个责任只能由NASA自己负。

NASA的第二项错误，是冒险采用不成熟的新技术。这方面的典型，是轨道器表面覆盖的隔热瓷砖。轨道器本身是用铝合金制造的，它承受不了再入大气层的高温。为此，NASA在它的表面贴上了一层二氧化硅瓷砖。这种瓷砖又轻又薄，却能耐高温，是美国材料科学的新成果。每架航天飞机表面，都覆盖有3万多块这种瓷砖。问题是，瓷砖不能用钉子固定，只能靠胶水粘。而轨道器的轮廓不是直线，不同部位需要的瓷砖厚度还不一样。结果，供应商只能给3万多块瓷砖，每一块都单独开模具，再用人工贴在轨道器表面。就算是这样，轨道器每运输一次，甚至是挪动一次，都会有没粘牢的瓷砖掉下来。如果在发射准备中，任何一个小零件或者冰块，打到了瓷砖，它也会开裂甚至破孔，露出下面的铝合金机身。那轨道器在再入大气层时，就会被这个破洞连累，完全烧毁。而耐热瓷砖掉落损坏的问题，困扰了NASA整整30年，直到航天飞机退役都没解决。但他们对外却声称，一切正常，不必担忧。

在隔热瓷砖这件事上，NASA是甲方，产品是由供应商制造安装的。品质不过关，甲方不得提点要求吗？结论是：办不到。因为生产和安装瓷砖的，是军工巨头洛克希德-马丁公司，它也是NASA的长期合作伙伴。整个航天飞机项目，几乎都被洛马、罗克韦尔这类强势军工企业包场了。它们从“阿波罗计划”开始，就和NASA合作，彼此形成了深度绑定的利益集团。NASA已经在报价上压了乙方一头，当然不好再提其他要求。因此，被寄予厚望的航天飞机，从一开始就是一个先天不足的平台。更多的麻烦也在前面等着它。