王孟源:波音本末倒置 中國載人登月卻大有可為

【文/觀察者網專欄作者 王孟源】

我在今年四月初的《737Max必須重新認證》一文中，詳細介紹了737Max問題的來龍去脈。最近有消息傳出，南方航空也在四月就決定要取消所有後續的737Max訂單，但是客機行業的慣例是不能退訂金的。當然南方航空可以要求中國民航局或法院強制認定波音負擔100%的責任，不過更大的可能是要把訂單轉為787。

這裡的問題在于波音的漏子已經大到連美國聯邦航空管理局（FAA）都不敢再幫忙遮掩的地步，結果是美國媒體（尤其是《紐約時報》）又得到了一連串的爆料。其中有關737Max的，仍然集中在MCAS那套飛控軟體的諸般細節上，所以表面上雖然難堪，實際上卻幫助波音遮掩了氣動設計的真正問題。但是後來連生產787的南卡羅萊納州（South Carolina）工廠也鬧出一大堆醜聞；其本質是波音在過去十幾年，為了降低成本、提升利潤，在人事和管理上亂抄捷徑，已經是整個公司每個部門都腐爛到底。這一方面證實了我在《737Max必須重新認證》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。波音佔有全世界民航客機市場的一半，未來各國的航空公司和乘客如何自求多福，實在是個大大的難題。

在軍用市場方面，美國國防部代理部長派屈克·沙納漢（Patrick Shanahan）在六月23日因家庭醜聞而辭職，美國總統川普最後決定讓馬克·埃斯珀（Mark Esper）接手國防部。沙納漢是波音高管出身，埃斯珀卻是雷神公司（Raytheon）的人。沙納漢在國防部當主管雖然不久，但是積極主動地做出了許多重大的採購決定：不但無視KC-46加油機的一大串毛病，逕行增發獎金；空軍的新教練機和海軍的艦載無人加油機，亦即軍方過去幾年最大的兩筆新航空訂單也都很巧合地給了波音；連正在準備退役的F-15都重新畫上口紅、粉墨登場，要搶洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin Space Systems Company） F-35的生意。

當然人去政息，到了7月23日，波音反過來宣布要提前退出價值850億美元的GBSD（Ground Based Strategic Deterrent，陸基戰略威懾，其實就是美國新一代的陸基核彈道飛彈）競標；這個肥得流油的項目（金額和大對撞機的實際價格相當），現在基本已經落入諾斯羅普·格魯曼公司（Northrop Grumman）的口袋裡。好玩的是，在2017年的上一輪競爭中，沙納漢作為剛上任的副國防部長，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，我們終於可以言歸正傳，來談本文的真正主題，也就是波音的民用航天生意。

美國的民用航天由NASA（國家航空航天局）主管。在Space Shuttle（太空梭，或太空梭）計劃嚴重超支並且連續出事之後，只能回歸舊式的大火箭。

在2004年，小布希如同今日的川普一樣，也突發奇想，要重新載人登月。於是NASA啟動了長達30年、總額2300億美元的Constellation（星座）計劃，開始設計Ares I和Ares V兩型火箭，低軌道（LEO，Low Earth Orbit）最大載重能力將達到188公噸。不過歐巴馬上臺之後，發現NASA執行效率極低，五年多下來什么正事都沒幹，基本上純粹是對承包商的利益輸送，於是在2010年初取消了整個計劃。

但是NASA那麼大的官僚體系，再加上政治能量極大的承包商，數以萬計的工作崗位都要繼續吃飯，沒有個名目也不行，於是把計劃和火箭都換了同一個名字，成為Space Launch System（SLS，空間發射系統）。借著回收使用太空梭（Shuttle）的各種既有子系統（包括火箭引擎、燃料箱和助推器，獵戶座載人艙則是太陽神的放大版，所以真正換了的就只有火箭殼子和電子系統），低軌道最大載重能力降到70公噸（然後將增加到130公噸），每年的預算則勉強壓低到20億美元左右。就這樣因陋就簡的設計，九年下來同樣也是一再拖延，例如原本（2013年時）預期在2017年首飛，結果每年延後半年，現在的計劃是明年六月；但是如同英文裡常說的： Don’t hold your breath。

那麼這個十幾年來拿了錢不幹事的承包商是誰呢？是一小一大兩個：負責Orion載人艙的是洛克希德，佔了絕大份額的SLS火箭主體則由波音包辦。

引發我寫這篇文章的，是以下這個有關波音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/；它的消息來源則是George Sowers（美國科羅拉多礦業學院空間資源教授）。

2009年時，Sowers教授還在ULA（United Launch Alliance，聯合發射聯盟，這是波音和洛克希德·馬丁公司在2006年合資成立的新公司，負責統合兩者以往賣給NASA的老產品，以期消弭競爭，維持較高的利潤率）任職，做一個研發計劃主管。他的構想是直接利用既有的20+噸級載重火箭（即Atlas V和Delta IV，都是ULA的產品；前者來自洛克希德·馬丁公司，後者原屬波音）推送Centaur（半人馬，也歸ULA管，來自洛克希德·馬丁公司；這是目前還在飛的美國太空飛行器中的老爺爺，1962年首飛，比阿波羅計劃的前身雙子座還要早）上面級，把燃料（在阿波羅計劃裡，佔總載重的70%）、登月飛行器和太空人分幾次送上近地軌道，組合之後再飛往月球。

這個主意（叫做Distributed Launch）在60多年前太空時代剛開始，就已經被仔細考慮過了。後來Apollo還是採用一次性發射的設計，除了當時不差錢的時代背景之外，最主要的考慮，在於60年代的技術，無法把低溫液體燃料（Cryogenic Fuel，包括液氧和液氫，後者尤其是個大問題）在軌道上保存，只能在發射前直接加注入火箭。

Sowers教授注意到燃料冷藏技術已經今非昔比，而100+噸級和20+噸級載重火箭的價差卻比50年前高出許多，於是登月的最優解也就顛倒過來，而且差別極大，可以節省十倍以上的費用；這主要（次要的因素是發射燃料和補給，可以用風險高但是便宜的火箭）是因為他的ACES/Depot（Advanced Cryogenic Evolved Stage/Depot，先進低溫演進火箭級和儲藏倉；參見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發新一代的100+噸級重載火箭（Heavy Lift Rocket），例如SLS。

ACES/Depot的上面級總成，由Centaur搭載一個附有遮陽罩的低溫燃料箱；只需要Atlas V-400這個基本型火箭就能發射進入軌道

做為ULA的大股東，波音自然不會容許一個一年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。於是先在2011年下令不準對外提起ACES計劃和「Depot」這個字眼，隨後Sowers教授和ULA的CEO（Michael Gass）也先後離職。Sowers尤其懷恨，但是人在航天工業，怎麼能得罪波音呢？一直到最近幾個月，波音真正成為過街老鼠，他才敢對媒體談起這件往事。

川普上任不久，就要求NASA在2028年之前完成載人登月；上個月副總統彭斯又宣布時限提前到2024年，NASA的執行計劃也隨之不斷修改。然而不論預算如何大幅增加，技術核心仍然是SLS。我們可以總結上文，得到兩個很強的邏輯結論：1）波音在八年前扼殺ACES/Depot，是絕佳的商業決定；2）既然SLS是由波音負責，別說2024年，就是2028年，NASA的載人登月也絕無成功的可能。

相對的，中國的載人登月計劃還沒有正式啟動；目前先期上馬的一些準備項目，例如100+噸級的長徵九號火箭，仍然依循阿波羅和SLS的一次性發射思維路線，所以在資金和時間上的投入都非常大，風險也很高，隨之使得載人登月不可能在2035年之前完成。尤其中國在氫氧火箭引擎技術上，特別落後，不但不如美國，連日本都比不上。2016年才有20+噸級的長徵五號火箭完成首飛，隨即2017年的第二次發射失敗了，問題就出在第二級的YF-77氫氧火箭引擎上。

如果中方仔細研究一下（真是相當簡單的）ACES/Depot設計，就能揚長避短，繞過開發100+噸級火箭這個大難關，在長徵五號稍微成熟穩定之後，馬上可以開始載人登月計劃（因為長徵五號只須要送燃料，有些風險也可以承受）。如此一來，不但節省十倍左右的經費，而且在2030年之前就能成功。中國有那麼多航天人才，相信也一定有人注意到了類似的方案。

20+噸級的火箭，除了載人航天之外，還有許許多多的實際應用；100+噸級的火箭，卻只有一次性發射載人登月這個唯一的用處。一旦有了換為前者來完成同樣任務的選項，而且還多快好省，那麼純粹為了發展100+噸級火箭技術而硬要去發展，就不只是極大的浪費，而且是本末倒置。我相信中國的航天從業人員，會做出正確的技術路線選擇。

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