

休斯顿,你遇到麻烦了。这不是一个可以用胶带和二氧化碳过滤器就能解决的问题。而且问题不仅仅是休斯顿,它还影响着卡纳维拉尔角、克利夫兰、亨茨维尔、帕萨迪纳、华盛顿特区——尤其是华盛顿特区——以及美国各地的其他NASA中心。
43岁的美国国家航空航天局(NASA)正经历中年危机。在其年轻时,NASA将人类送上月球,激励了全国的学生学习科学、数学和工程。如今,就像许多中年美国人一样,NASA正努力找回状态并为生活找到意义。该机构的主要焦点——国际空间站——陷入了成本超支的泥潭,估计价格已从174亿美元飙升至300多亿美元——而且没有人相信这些数字。此外,过去三次火星任务中有两次以灾难告终。1999年,本应轻轻着陆并寻找冰的“火星极地着陆器”却坠毁在火星表面。同年,“火星气候轨道器”,本应成为火星气象卫星,带来了更大的尴尬。它在大气层中烧毁,原因似乎是一个荒谬的疏忽错误:工程师们未能将导航数据从英制单位转换为公制单位。
NASA缺乏一项使命——从更广义的意义上讲。如果该机构不尽快采取行动,它将成为20世纪的遗迹。《大众科学》杂志在采访了包括NASA官员、宇航员、空间政策分析师和私营部门领导在内的数十位专家后,得出结论:要恢复其权威,NASA需要前往某个地方:那就是火星。“M字开头的词”(M-word),就像该机构内部有些人称呼它那样。一个只在紧闭的门后低声提及的目的地,而它本应被 proclaimed 为世界上最伟大航天机构的首要目标。
NASA近期的人事变动使得现在是重新评估该机构目标的好时机。局长丹尼尔·S·戈尔丁去年年底卸任,他担任该机构负责人近十年。戈尔丁是一位航空航天工程师,曾鼓励他的员工开发创新技术;他的继任者肖恩·奥基夫是一位精于计算的“数字达人”,在国家航天项目方面没有任何经验。一些观察家预计,曾任管理和预算办公室副主任的奥基夫会将航天飞机任务从每年六次减少到四次,裁撤宇航员和工程师,并可能关闭一些NASA中心。即使是太空项目的爱好者也相信,采取如此激进的措施对于恢复NASA的政治信誉是必要的。
“肖恩去NASA不是为了亲自设计火箭,”众议院科学委员会主席谢尔伍德·博赫尔特(纽约州共和党人)在去年12月参议院确认听证会上介绍奥基夫时说。“但他对火箭的了解足以明白,它们就像燃料一样燃烧金钱,而两者都是有限的。让一个能够管理该机构资源的人来领导NASA不会有什么坏处。”
公平地说,在戈尔丁任期内,NASA取得了许多辉煌的成就——而且近年来该机构的预算并未增加;航天飞机按时发射率从23%提高到84%;171次任务中有160次成功;并且没有发生严重伤亡。无人探测器提供了前所未有的近距离观测彗星、小行星、火星和木星的卫星的图像。哈勃太空望远镜对黑洞、游荡行星和爆炸恒星的研究已将科幻变成了科学事实。尽管1999年火星探测器出现了故障,NASA发射的总价值235亿美元的设备中只损失了5.5亿美元。
然而,NASA已经失去了公众的想象力。该机构必须重新确立其首要地位——考虑到它是唯一一个以整个宇宙为领域Thus. The agency must reassert its primacy—which shouldn’t be hard, given that it’s the only government agency with the entire universe as its domain. And it must be willing to take risks. “When NASA has a vision, a compelling vision that all are following, there’s nothing it can’t do,” says Keith Cowing, a former NASA space scientist who runs nasawatch.com. (它必须愿意冒险。“当NASA拥有一个愿景,一个引人入胜的、所有人都在追随的愿景时,没有什么它做不到的,”前NASA太空科学家、nasawatch.com网站的运营者Keith Cowing说道。)
奥基夫局长在激动人心的关键时刻加入NASA。以下是我们对变革的建议。
1. 将宇航员送往火星
“合乎逻辑的下一步是火星任务,但美国可能还没有为此做好准备,”前局长戈尔丁,现任竞争力委员会高级研究员表示。我们对此表示不同意。为什么现在是时候去火星了?与我们去月球的原因相同:争当第一,并看看那里有什么。没有探索,美国本身就不会存在。“如果你不认为人类生来就是为了探索,那就观察一个1岁的孩子学走路,”NASA空间科学副局长Ed Weiler说。
诚然,地球上仍有许多地方可以探索。例如,我们对月球的了解比对我们自己的海洋还要多。但要理解我们在宇宙中的位置,我们必须继续探索外层空间。火星,太阳系中最像我们自己的行星,是显而易见的下一个目的地。我们能够到达的大多数其他大型天体的条件都过于恶劣,甚至不适合短暂访问,更不用说永久居住。
并非NASA没有谈论过登陆火星——甚至起草了初步计划并预测了发射日期。但该机构尚未表现出对载人火星任务的严肃承诺,因此未能获得成功所需的公众支持和政治意愿。我们现在可能比1989年离火星更远,那时老乔治·布什总统呼吁在2019年(阿波罗登月50周年)实现载人火星任务。没有哪个后续政府,包括他的儿子,能够接过火炬。
1961年5月25日,约翰·F·肯尼迪总统在国会特别联席会议上宣布,要在十年内将一名美国人送上月球。八年后,尼尔·阿姆斯特朗走下登月舱舷梯,踏上了月球表面。然而,火星将是一个更复杂的挑战。
首先,它的平均距离是4800万英里——比月球远200倍。以现有技术,到达那里需要数月时间,而不是去月球的四天。途中,宇航员将面临危险的辐射、骨质流失,以及在狭小、没有隐私的空间中生活的严酷考验。当他们到达时,没有人会用担架把他们抬下飞船。一旦抵达火星表面,宇航员将需要能够使用六个月的宇航服。阿波罗宇航服只能使用四天然后就报废了。
“我们想做的不仅仅是把男人和女人送上火星,”NASA的Weiler说。“我们想让他们安全返回。”
登陆火星不仅困难——而且昂贵。“大多数美国人可能不记得阿波罗计划耗费了国家总预算的约4%,”Weiler补充道。而如今,NASA的总预算还不到国家总预算的1%。即使资金无限,也需要多年时间来开发必要的技术。NASA的火星计划只有在机构列出必须采取的逻辑步骤并附上实际日期后,才能被认真对待。
一旦NASA确定其总体目标是在一代人内(例如)到达火星,那么太空计划的其他部分就会开始就位。空间站的研究将侧重于了解长期太空旅行的生物学效应。无人探测器将为未来的载人登陆奠定基础。工程师们将有一个明确的目的地来部署下一代航天器。对火星的承诺将重新聚焦该机构,并赋予其使命感。
2. 以合理的价格完成国际空间站
NASA的观察家们开玩笑说,空间站已经变成了一个黑洞,吸走了该机构所有其他项目的资金。空间站于20世纪80年代构思,然后在1998年第一个舱段发射前经过无数次重新设计和延迟,这个重达150吨的空间站是有史以来建造的最大航天器,已由三名宇航员组成的乘组进驻一年多。这是一个令人印象深刻的技术成就,比俄罗斯的和平号空间站要复杂得多,但它只完成了50%。
与此同时,空间站正威胁要吸走越来越多的资金。“NASA目前的处境就像你家里住着一个你喜爱的儿子,他是个瘾君子,拥有巨大的潜力,但你无法让他戒掉瘾,”太空边疆基金会主席Rick Tumlinson谈到空间站时说。“你不能通过给瘾君子更多的海洛因而治愈他。”
由于所有财务困难,NASA已推迟了向国际空间站添加居住舱和紧急乘员返回车的计划。没有它们,空间站只能容纳三名乘员,这极大地限制了可以进行的科学工作量。我们采访的大多数专家都相信,在能够容纳六人或更多乘员之前,空间站作为研究设施永远不会非常有用——也无法提供我们深入太空所需的数据。与此同时,NASA的欧洲伙伴们正威胁退出这个16国伙伴关系。
NASA的旗舰项目必须放慢速度,得到控制,并指向正确的方向——未来的空间站活动应侧重于为地球轨道外的载人任务做准备。最大的挑战是在不牺牲安全的情况下削减空间站的成本。
“到达火星的最佳方式是做好空间站项目,”Cowing说。“无论你喜欢与否,空间站是NASA目前的核心目标,而且在空间站得到控制并完成其预期目标之前,NASA将永远无法再做任何大事。”
3. 让私营公司掌控地球与月球之间的区域
NASA最大的投资,空间站和航天飞机,就像一对功能失调的夫妻:它们使彼此陷入低效的互动。航天飞机已沦为往返空间站的交通工具,而空间站则成了航天飞机去的地方。NASA没有将目标投向太阳系及更远的地方,而是平均在距离地球220英里的轨道上盘旋。
现在是该机构开始放弃部分太空项目控制权的时候了。“NASA是一个探索机构,而不是一家建筑公司或房东,”Tumlinson说。在他看来,NASA应该更像刘易斯和克拉克,而不是跟随他们的小贩。他说,NASA应该撤离近前沿——即人类已经实际探索过的从地球到月球的区域——然后进入远前沿。“我希望看到宇航员从火星的悬崖上垂降,”他说,“目标是让他们身后跟着定居者。这个交接是我们做得不够好的一点。”
联邦政府有一个传统,即开发新技术,然后将其移交给工业界。例如,互联网就是这样开始的。但是,由于航天飞机和空间站是国家资产和象征,私有化不应被轻视。它应该是渐进的,并且不应是无偿转让:企业应承担大部分财务负担。
NASA可以像五角大楼那样,首先从工业供应商那里购买更多的商品和服务。该机构还可以移交更多的管理任务。例如,NASA可以与商业公司签订合同,运营运送补给到空间站的无人货运飞船。该机构还可以考虑将美国四架航天飞机中最老旧的“哥伦比亚”号转交给一个准政府机构,类似于纽约和新泽西港务局。
NASA还应努力鼓励私人公民体验太空。即使是探索在一定程度上也可以私有化,正如南非企业家马克·舒特尔沃斯本月试图通过飞往国际空间站来证明的那样(见“白手起家的科学家”)。
4. 建造下一代航天飞机
航天飞机已经飞行了二十多年,发生类似“挑战者号”事故的风险正在增加,但目前还没有可行的替代品。NASA的主要候选项目X-33在投入12.5亿美元、工作五年后于去年被取消。与当前的航天飞机不同——后者依靠可分离的火箭助推器部分推入轨道,然后依靠自身发动机动力完成旅程的后半段——X-33是“太空之星”(VentureStar)车辆的原型,该车辆本应一次性从地面加速到轨道。但所需技术被证明过于雄心勃勃。
根据阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)的说法,解决方案是坚持使用两级发射系统,但要逐步改进。该机构可以从创建更先进的助推器开始,然后在技术和资金允许的情况下——开发更先进的助推器来推动它们。
NASA可以通过与五角大楼合作来扩展新航天飞机的预算。火箭就是火箭,无论它们是发射间谍卫星还是望远镜——哈勃太空望远镜基本上是一台指向天空而不是地面的“钥匙孔”间谍卫星。鉴于奥基夫局长曾担任海军部长,乔治·布什(老布什)政府时期的迪克·切尼五角大楼管理团队成员,以及参议院国防拨款小组委员会的议员,他应该知道如何最好地利用五角大楼的专业知识。
5. 庆祝人类成就
还记得1998年的科特·布朗(Curt Brown)航天飞机任务吗?当然不。你们知道的是“约翰·格伦任务”——尽管布朗是指令长。这是因为美国人与格伦以及其他“水星”号和“阿波罗”号的宇航员建立了联系。我们感觉自己认识他们作为个体,因此对他们的事业感到投入。从那时起,NASA就设法将一群潜在的英雄变成了几乎难以区分的自动人。
尽管NASA现在有宇航员在空间站长期生活,但该机构却淡化了他们的经历,将他们描绘成高级建筑工人。当首批空间站乘组指令长比尔·谢泼德(Bill Shepherd)开始撰写每日日志,让公众了解空间站真实生活时,NASA的回应是将其撤下。
更多的坦诚会大有帮助。即使是失败也能激发支持。还记得阿波罗13号的英雄吗?尽管在卡纳维拉尔角感受航天飞机引擎的轰鸣声,或者看到空间站在头顶闪烁,或者看到一个小小的火星车爬过数百万英里外的岩石,令人兴奋不已,但打动我们的不是硬件。是宇航员们因G力而扭曲的面颊,是宇航员们告诉我们从太空看闪电的样子,是科学家们因探测器成功登陆火星而欢呼雀跃。
我们并不是建议NASA resorting to gimmicks(花招)。“我们不再处于太空飞行的‘浪漫’时代了,”乔治华盛顿大学空间政策研究所所长John M. Logsdon说道。“现在,太空必须不仅仅是公众娱乐。”但NASA不应因为利用其员工的公关吸引力而感到羞愧。
而且,该机构应该停止假装其动机纯粹是科学。几乎没有人相信一项只有一个受试者——且该受试者不愿公开所有医疗记录——的实验能够为我们对衰老的理解做出多大贡献。然而,NASA坚称约翰·格伦的飞行纯粹是为了科学。当该机构考虑将全女性航天飞机乘组送入太空时——这是一个肯定能吸引媒体关注的创举——官员们坚持认为目标仅仅是研究性别差异。
美国人喜欢看宇航员踏上月球,在那里插上旗帜,甚至挥杆打高尔夫球。这些活动有科学价值吗?不大。但它们激励了一代人学习科学、数学和工程。20世纪90年代的经济繁荣源于太空计划驱动的技术革命。
“不是有人有一天突然发明了手机或互联网,”NASA首席空间科学家Weiler说。“如果不是NASA小时候激励了我,我今天就不会是一名在NASA工作的科学家。”
6. 不要过于狭隘地关注
戈尔丁最出名的是他为NASA注入了“更快、更好、更便宜”(faster, better, cheaper)的口号,NASA内部人士称之为FBC:在每艘航天器上安装更少、更简单的仪器,快速、相对廉价地建造它们,然后大量发射。这样,即使丢失了一艘,你也没有浪费十年的工作。
在20世纪80年代,NASA每年只发射约一次太空科学任务。现在,该机构每年发射的任务多达10次。FBC取得了一些重大成功,例如“火星探路者”(Mars Pathfinder),这艘航天器部署了安全气囊着陆火星,然后释放了一个机器人探测器来调查该行星的岩石表面。但NASA已经把太多鸡蛋放进了FBC的篮子里。诚然,该机构继续支持一些大型科学任务,例如“空间红外望远镜设施”(Space Infrared Telescope Facility)。然而,FBC制造了一个错误的期望,即NASA可以在最小化对昂贵任务和基础研究的资助的同时实现其科学目标。“他们所做的就是将文化推向更小的、仪器更少的航天器,”作家James Oberg说。
当然,“探路者”证明了即使是廉价的机器人任务也能够激发公众对太空的热情,并带回有用的图像和结果。但是,尽管机器人可以传回有趣的数据,却无法进行复杂的解释。无人任务虽然是载人探索的重要前驱,但却无法与之媲美。
7. 促进国家安全
当宇航员第一次到达月球并回望他们的母星时,他们看到的是一个渺小、脆弱的蓝色星球。他们的照片让我们意识到我们的星球是多么宝贵和脆弱。如今,人类生命不仅受到恐怖主义和核、化学或生物大屠杀的威胁。我们还面临着气候变化、物种灭绝以及可能毁灭地球上大部分生命的陨石撞击等全球性威胁。NASA在保护我们免受这些危险方面可以发挥作用。
NASA开发的仪器可以帮助发现恐怖分子的活动。NASA的地球监测卫星可以提供有关环境问题的信息。NASA望远镜可以搜寻飞向地球的近地小行星。而NASA在航空领域的项目——NASA中被遗忘的第一个“A”——可以提高航空安全。但也许NASA最重要的任务是寻找人类文明的安全避难所。
“总有一天,我们真的需要离开这里,”《新海洋:第一次太空时代的故事》一书的作者William E. Burrows说。“没有人谈论放弃船只。地球是一艘非常适合航行的船。但任何理智的船长在出海时都会带上救生艇和保险。”去年5月,Burrows在普林斯顿大学高等研究院的一次演讲中,提出了一个利用太空保护人类的长远战略,名为ARC(文明救援联盟)。这个想法是备份行星的“硬盘”——我们文明的记录——并将其存储在别处,例如在火星上的载人前哨站。“如果恐龙 had had a space program(拥有太空计划),”Burrows说,“它们现在还在这里。”
NASA的困境已经酝酿多年。在我们1989年7月刊的封面故事中,我们庆祝了阿波罗登月20周年,并询问了NASA内外专家该机构是否“迷失在太空”。当时NASA面临的问题,特别是空间站和航天飞机是否应该主导太空计划的问题,至今仍然紧迫。而NASA并没有采纳13年前得到的建议——为太空探索设定清晰的长期目标。
NASA仍然有潜力激励、推进和保护人类。现在是太空机构重新回到正确轨道的时候了。