人类航天下一步：是定居太空还是科研旅行，能否在火星上生活？
（NASA宇航员对国际空间站的一个太阳能电池阵列进行维护。图/IC）
人类航天下一步
本刊记者/曹然
发于2021.7.5总第1002期《中国新闻周刊》
“中美是在进行太空竞赛吗？”
“是的。”比尔·尼尔森毫不犹豫地回答。
当地时间6月23日，美国国家航空航天局（NASA）新任局长首次接受众议院质询，试图通过强调“中国威胁”获取国会预算支持。
此前一周，中国成功发射神舟十二号载人飞船，将3名航天员送入中国空间站天和核心舱。按照计划，问天实验舱和梦天实验舱会在明年发射升空，进一步扩大空间站。
尼尔森虽然祝贺神舟十二号载人飞船发射成功，但同时主张永久性排斥中国参与美国、俄罗斯、欧洲、日本合作的国际空间站，而美国应以尽快“重返月球”为基础，进而实现载人登陆火星的远期目标，保持太空优势。
过去20年间，在完成登月项目“阿波罗计划”、航天飞机、近地轨道空间站和哈勃望远镜等项目之后，NASA一直在规划尼尔森提及的目标。小布什政府计划2020年前“重返月球”，奥巴马政府则提出不通过月球直接于2030年登陆火星，特朗普政府的“阿尔忒弥斯”计划则回归小布什方案，只是将期限推迟到2024年。
拜登政府上台后，向国会提交了超过200亿美元的NASA新预算案，增幅为6.6％。但尼尔森深知这几乎是不可能完成的任务。一些众议员则警告尼尔森，即使他强调与中国存在“太空竞赛”且有新总统力挺，NASA想获得百亿美元的载人航天新增预算还是“十分困难”。
“NASA一直在向近地轨道和月球之外的空间探索迈进，但这将是长期的问题。”资深航天专家、美国中佛罗里达大学教授罗格·汉德伯格对《中国新闻周刊》介绍，“太空的危险导致当前研究的一系列困难，辐射、微重力等因素使远距太空旅行极其危险，但目前人类还没有解决方案。”
奥巴马政府时期的NASA局长博尔登指出，目前大多数人都已经意识到，美国如期实现登月计划没戏。他对《中国新闻周刊》预测，如果一切顺利，NASA将用数十年时间让人类重返月球，然后再登上火星，但“不能设定一个确切的期限”。
空间站与登月项目“二选一”
按尼尔森的说法，100亿美元新增预算，将全部用于继续推行特朗普政府时期的登月计划，以寻求在未来十余年内实现“年年载人登月”。但在汉德伯格看来，尼尔森只是想保障NASA正常预算不被进一步削减，而非真的要增加资金投入。其根本原因是，冷战之后，“除火星外，国会不会为NASA传统的空间项目提供额外资金，特别是近地轨道和月球项目”。
近地轨道和月球项目均始于冷战时期。1957年，苏联发射世界上第一颗人造卫星；不到半年，时任美国总统艾森豪威尔组建NASA。1961年4月，苏联航天员加加林进入太空；一个月后，时任美国总统肯尼迪在国会承诺“将在十年内登月”。此后直到上世纪80年代末，美国每一份主要太空政策文件都将“保持航天领导地位”作为首要目标。
（俄罗斯“和平号”空间站。图/IC）
NASA最初只计划将人类送上脱离近地轨道的月球轨道，但在肯尼迪的指示下将目标定为“登上月球”。原定计划的下一步任务是建立近地轨道空间站和月球基地，并通过可以反复使用的航天飞机连接地球与太空，以保证宇航员在外太空能够长期停留，并前往更遥远的星球。
目标虽然宏大，但预算与周期是模糊的。肯尼迪宣布登月承诺时，NASA尚未登月计划。尼克松政府决定开启航天飞机项目时，同样没有给出明确方案。启动相对较晚的近地轨道空间站项目给出的成本评估是80亿美元，后来国会意识到，这既没有考虑发射成本，也忽略了每年超30亿美元的运营成本。
制订
太空竞赛缓和后，NASA的预算一砍再砍。1966年，NASA的预算占联邦预算的4.5％，到1975年下降到1％，近些年则下降到0.5％。不过，NASA坚持保留以空间站为代表的近地球轨道任务及以登月为代表的月球任务。如博尔登所言，研发一旦暂停，不仅会被后发国家超越，也难以基于此实现火星任务目标。但本世纪以来，NASA在近地轨道空间站与登月任务间，只能“二选一”。
NASA一直试图给出一系列理由，证明近地轨道和月球探索对美国社会有实际价值。上世纪90年代任NASA局长的丹·戈尔丁被后继者誉为“NASA最伟大的管理者之一”，他首先强调空间站项目可以助力美国科研，特别是“解决骨质疏松等人类衰老问题”。另一个重要的科研领域是材料科学，NASA一度宣称空间站是太阳能电池的潜在生产地。
到2020年底，各国宇航员已经在国际空间站进行了3000多项实验，但前述两个目标最终没有实现，航天器被证明未必是合适的实验场所。专家指出，太空实验的优势是进行需要零重力环境的研究，但零重力并不存在，地球轨道上的任何物体在其结构内部都有微重力最低的位置。那些为太空竞赛设计的航天器，其微重力最低的位置无法进行实验。
（2021年4月24日，搭载美国太空探索技术公司载人“龙”飞船的宇航员抵达国际空间站。图/路透）
此外，即使在空间站，人类活动的空间也很狭小，不论是宇航员还是维持宇航员生活所需的系统设备，都会制造破坏精密实验的振动。而改造空间站，将实验与人类及干扰设备隔离，又得需要一笔昂贵的成本。寻找暗物质粒子的阿尔法磁谱仪（AMS-02）最初设计成本为3300万美元，当NASA决定将其安装在空间站外后，其最终成本突破了20亿美元。
2019年到2020年，因为阿尔法磁谱仪的冷却器损坏，三名宇航员在空间站外进行了四次、总计25个小时的太空行走，才完成了“自哈勃望远镜以来最复杂的修复工程”。
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