不需要火箭科学家

太空建筑师康斯坦斯·亚当斯曾在 NASA 工作了七年。这是她给 NASA 开出的“药方”。
美国国家航空航天局 (NASA)

好消息/坏消息:哥伦比亚号的悲剧让人们重新关注太空飞行,但到目前为止,这种关注很大程度上缺乏真正的理解。哥伦比亚号并没有凸显出我们太空计划对资金和愿景的绝望需求,反而似乎开启了针对 NASA 的“猎杀季”。国会听证会重提关于我们太空计划价值的陈旧辩论,训斥该机构并呼吁仓促制定的改革。许多我曾有幸与他们密切合作的 NASA 内部和周边人士都和我一样担心,我们可能正处于做出子孙后代会后悔的不可逆转的决定的边缘。布什政府宣布的太空计划的调整方向(在新闻截稿时仍待定)可能解决了哥伦比亚号事故引发的一些问题,但肯定会忽视一些更根本的问题——这些问题根深蒂固,结构性强,并且,如果你相信太空探索的价值,对我们在 21 世纪的地位至关重要。

“知识捕获”问题
在我十年的大型城市、医疗和机构建筑的专业实践中,我总是从对机构记忆的调查开始任何新项目。我需要知道之前的项目是如何达到最终设计的,然后我才能觉得自己有资格提出下一代解决方案。但当我于 1997 年来到 NASA 后不久,我就了解到,在这个拥有 18,000 名员工、16 个设施的机构中,试图收集这类信息是困难重重。当我要求提供旧项目数据时,标准回应是疑惑地盯着看。当我开始设计 TransHab(一种适用于载人火星任务等长期远征的充气式栖息地)时,我意识到我需要天空实验室(Skylab)内部和家具的可靠尺寸。那些图纸似乎总是存档在难以触及的地方。最终,我只好带着卷尺和一些橡胶底鞋,前往休斯顿太空中心游客中心的 Skylab 1G 训练器。我敢肯定,看到我挂在天花板上,一定让不少游客大吃一惊。

NASA 在其集体知识以及员工的个人历史和经验方面,是一个独特的、活生生的国家宝藏,拥有丰富的技术知识。但这种技术知识却令人沮丧地难以获取。将 NASA 想象成一台几乎没有接口、硬盘生锈的计算机。
此外,它的存储介质正在老化:美国唯一成功设计和驾驶过航天器的男女都已退休或即将退休;许多其他人已不在人世。如果没有组织内部有意识的指导计划,这种知识只能断断续续、不完全地传递给新一代工程师和科学家。其结果是,年轻的工程师不断重新设计项目,却不知道同一个项目先前已有的设计。他们可能因此引入新的问题或风险层级,而这就触及了
问题的核心:正如在哥伦比亚号事故中指出的那样,NASA 内部对真正专业知识的兴趣正在逐渐丧失。当任何官僚机构支持其官僚文化而非真正的智力资本时——这正是调查哥伦比亚号事故的委员会指责 NASA 所做的——它就会停滞不前,而不是富有成效。

NASA 需要做的是建立一个积极的指导计划,让新招聘的员工在一定时间内接受资深技术人员的指导;允许真正的工程师(而不是招聘团队)挑选研究生进行实习;并为每个项目办公室和中央档案之间开辟一条直接通道,以便能够轻松获取团队的决策过程记录和最终产品的详细信息。
制定过程和详细的最终
产品信息易于获取。

但即使这些措施也无法完全解决宝贵专业知识的浪费问题,因为问题不仅仅在于存档失败。任何承担项目的团队都会积累一些真正有价值的信息。然后会发生什么?在 NASA,项目团队往往会被解散,拥有独特知识的人才也会被挖走。而其他行业积极鼓励在团队环境中捕获知识——在那里,知识的总和明显大于任何个人努力——NASA 似乎意识不到一个稳定、成功的团队及其存储、传输和利用积累知识的能力的价值。

我们的 TransHab 项目团队最终能够完成足够多的测试和设计,足以获得 NASA 称为“独立技术评估”。就我们而言,这意味着 NASA 邀请了一些“老将”(包括 X-15 的总工程师 Charlie Feltz;任务控制先驱和前约翰逊航天中心主任 Chris Kraft;航天飞机总工程师 George Jeffs;以及约翰逊航天中心主任 George Abbey)退休后重出江湖几天,正式评估该项目。此类活动似乎相对罕见,但在其强度、方法和无情的节奏方面,它们让人回想起载人航天早期。评估小组像处理我们开发的技术一样,仔细分析了我们的推理和过程,并通过这样做教会了我们他们自己是如何取得
那些使 NASA 伟大的成就的。在三天的艰苦工作后,终于获得他们的认可,感觉是我一生中最伟大的成就。

我们最后的任务,是一项为期六周的关于不同飞行器的可行性研究,特别令人兴奋。那时我们已经吸收了顾问们的所有问题和批评,并开始将他们的评估策略运用到彼此身上。现在我们能够预测队友们的工作方式,我们想出了真正优雅的航天器解决方案。

然后我们被解散了。一个能用有限的预算生产出 TransHab 这样飞行器的项目团队的解散,对太空计划来说是一个巨大的损失,不一定是说我们中的任何一个人特别出众,而是因为团队积累的知识代表了将近
40 年的太空飞行,是成千上万大小失败的结果。正如 Charlie Feltz 告诉我们的,“工程师通过失败学习。我们经历了很多失败。”

这里有个想法:为什么我们不借鉴建筑和工业设计等设计学科的模式,建立由不同领域的专家组成的“工作室”——并且在一个项目完成后,尝试让团队保持在一起。

“愿景捕获”问题
NASA 有一个比上述知识捕获失败更严重的问题:它在制度上无法捕获愿景。哥伦比亚号事故后,比以往任何时候都更多的美国人感受到了这一点。他们说:“航天飞机不安全,我们应该立即停止飞行。”“为什么 NASA 没有开发出替代品?”这是内部人士也会提出的问题。我在 NASA 高级工程部门工作的大多数人都同意,美国应该在 90 年代中期开始建造下一代航天飞机,那时哥伦比亚号和发现号(最老的两架航天飞机)已经达到了 10 年的最低使用寿命。Mercury、Gemini 和 Apollo 飞船的总工程师 Max Faget 去年春天告诉媒体,我们没有建造一艘新飞船真是太遗憾了。以今天的技术和材料,我们可以制造出比航天飞机更轻、更便宜的飞行和维护的飞行器。

并非 NASA 没有采取过朝着开发有意义的航天飞机替代品迈出的第一步——只是这些步骤总是以失败告终。在过去的三年里,我们已经看到了三个独立的计划提案:第二代可重复使用运载器(2GRLV)、空间运输体系结构研究(STAS)和空间发射倡议(SLI)。每一项都提出了人类太空飞行的总体新战略和体系结构,但范围略有不同。每一项都迈出了蹒跚的几步,然后就被取消了。(就在哥伦比亚号事故发生前三个月,NASA 将 SLI 的 45 亿美元预算转移,以帮助满足航天飞机和国际空间站项目的需求。)

现在 NASA 正在推动一项名为“轨道空间飞机”(Orbital Space Plane)的新计划,该计划被广泛吹捧为航天飞机替代计划。这其中存在一些困惑,因为按目前设想,轨道空间飞机的一个规格也无法匹配航天飞机对乘员支持的容量,也无法与之作为大吨位发射系统的强大能力相提并论。

当然,OSP 的要求直接源自上述三项主要倡议的某些方面。但 OSP 只继承了三个组件——乘员返回、乘员转移、乘员救援——它们来自包含发射平台、轻重型运载能力、科学有效载荷、货物和探索支持的复杂系统,以及 ISS 及其乘员更日常的普通支持功能。

继承的乘员转移组件最初被设想为一个广泛、可升级、长期系统的一部分,能够携带多达 10 名乘客执行完整的任务,并进行主动对接和轨道操作。当 OSP 在去年春天出现时,它越来越少地具备这些特征,直到它变成如今设想的被动乘员救援车辆的“袖珍版”。一场已经进行的竞争——其中一些潜在投标人已被淘汰——已被大幅修改范围,以在预算飙升的情况下满足当前的政治目标。

为什么?大概是因为最初对航天飞机替代计划的支持就缺乏足够的远见或承诺。

应该发生什么?NASA 应该继续开发真正的航天飞机替代
系统的体系结构,并要求加快计划的乘员转移部分;或者,如果这种方法对于满足当今的需求似乎不够有效,那么就应该将桌面清空,然后以一套新的问题重新开始流程。

导致我们得到 OSP 计划的仓促改造的一个结果是,那些规模较小、风险承受能力较高、通常更具活力的公司在竞赛开始前就被淘汰了。现在 OSP 只需容纳四个人并搭载一次性商业运载火箭,在我看来,它看起来越来越像 X Prize 竞赛的各个竞争者正在开发的各种飞行器。然而,由于竞标的性质,这 25 个团队中没有任何一个有机会将其航天飞机概念引入 OSP。如果 NASA 通过邀请竞争并重新开放设计解决方案领域来促进这种
思想的交流,结果会怎样?很可能节省成本并获得更优的设计。

简而言之,航天飞机替代系统近期的历史是这样的:提出并研究一系列系统,然后在预算削减时争取维持单个子组件——而不考虑其与人类太空飞行计划其余部分的长期兼容性。所有这些独立的部件都必须设法与下一波大图景计划相匹配。而且“大计划”的幽灵一直在变化——没有人确切知道 OSP 将如何融入布什政府新的太空倡议。当组件在新场景中的效用难以证明时,它们就会被枪毙——无论其开发已投入多少努力。它们变成被搁置的想法,最终被后代重新发明。

“宏伟工程”问题
正如许多明智的太空评论家近年来所说,NASA 需要一项挑战。没有广泛的外部挑战,以及持续的支持和政治意愿,那种曾经是 NASA 存在最初十五年特征的英雄般的努力和远见似乎不太可能重现。

这些评论家真正哀叹的是缺乏持续的愿景,而这最终源于一个比 NASA 更大、更古老的问题,其性质对建筑师和总体规划师来说具有深远的意义,因为它对我们可能建造的项目类型和规模有很大的影响。简单来说,在一党制国家,我们称之为“宏伟工程”——即规模宏大、公众参与、需要十年或更长时间才能完成的项目——非常难以进行。

在专制社会中,统治者通过委托修建道路、防御工事、宏伟的宗教或统治者建筑来留下自己的印记是很常见的。一旦下达命令,政府就会以确保工程完工为目标,并以某种方式使其成为建造者荣耀的象征。

在我们民主制度下,很难确保任何长期计划都能获得年度拨款,或在年复一年中保持持续拨款。从这个角度来看,富兰克林·罗斯福(FDR)近乎不受挑战的四个任期,不仅对建立公共工程振 R 兴署(WPA)至关重要,更重要的是,对许多单独的 WPA 项目的完成也至关重要。

当然,在当今政治两极分化的环境中,民主党政府转变为共和党政府(或反之)通常预示着许多未完成的公共项目的取消——例如,在乔治·W·布什就职不到一个月后的 2001 年 2 月底之前被取消的几项主要载人航天计划。

当预算被削减时,公众需要意识到这将导致宝贵项目和人员的损失。但为了让这些损失对美国人民有意义,必须阐明一个真正鼓舞人心的 NASA 愿景。而且,当政客们宣布新的 NASA 计划时,无论是去月球、火星还是更远的地方,公众都必须仔细听取公告中是否有连贯的计划和强大的承诺——当然,包括为此使命提供资金——以实现使命本身,而不仅仅是使命的概念。

在这方面,《哥伦比亚号事故调查委员会报告》非常明确:“委员会认为,此前试图开发取代老旧航天飞机的替代飞行器的尝试代表了国家领导力的失败。”

NASA 早已证明了自己能够应对一个深远而不可能的挑战,正如 1961 年肯尼迪总统宣布的伟大的登月任务那样。但 NASA 本身无法提供愿景。这取决于我们的领导人。如果他们提供了愿景,那么一个真正复兴的 NASA 极有可能出色地将其变为现实。

美国国家航空航天局 (NASA)
美国国家航空航天局 (NASA)
布伦特·休谟斯(Brent Humphreys)
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