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【美國】【工業】波音和載人登月
2019/08/03 11:45:22瀏覽40358|回應15|推薦24

先說幾句題外話:我在前文《域外管轄權》裏,介紹《美國陷阱》這本書給中文讀者的時候,講到了GE政治能量很大,可能是美國肢解Alstom的推手。當時並沒有憑據證明GE主動挑起了讓Pierucci受逮捕的反海外腐敗法案件,所以我根據有幾分證據說幾分話的原則,只能依邏輯推斷GE可以被動地參與受益。

後來那篇文章有很大的反響,刊登它的《觀察者網》似乎接著促成了《美國陷阱》的翻譯和出版,並合作邀請Pierucci到上海演講。我注意到有讀者在閲讀過《美國陷阱》的中文翻譯版之後,說Alstom的案子的確是GE主動安排美國司法部去辦的。我想提醒大家,我並不懂法文,這本書又始終沒有英文譯本,半年前我對它的瞭解完全來自英國人的書評和節譯,所以錯過一些細節有所難免。

不論如何,做爲一個Evil Business(邪惡企業)的典型,波音居然可以壓倒上述的GE。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(不知我的文章是否有影響),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强制認定波音負擔100%的責任,不過更大的可能是要把訂單轉爲787。

這裏的問題在於波音的漏子已經大到連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那套飛控軟件的諸般細節上,所以表面上雖然難堪,實際上卻幫助波音掩蓋了氣動設計的真正問題。但是後來連生產787的South Carolina工廠也鬧出一大堆醜聞;其本質是波音在過去十幾年,爲了降低成本、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。波音占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,美國國防部長Shanahan在六月23日因家庭醜聞而辭職,Trump最後決定讓Mark Esper接手。Shanahan是波音高管出身,Esper卻是Raytheon的人。Shanahan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采購決定:不但無視KC-46加油機的一大串毛病,徑行增發獎金;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Lockheed F-35的生意。

當然人去政息,到了七月23日,波音反過來宣佈要提前退出價值850億美元的GBSD(Ground Based Strategic Deterrent,陸基戰略嚇阻,其實就是美國新一代的陸基核彈道導彈)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Northrop的口袋裏。好玩的是,在2017年的上一輪競爭中,Shanahan做爲剛上任的副國防部長,主持了將Lockheed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,或航天飛機)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Trump一樣,也突發奇想,要重新載人登月。於是NASA啓動了長達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Obama上臺之後,發現NASA執行效率極低,五年多下來什麽正事都沒幹,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那麽大的官僚體系,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)。藉著回收使用Shuttle的各種既有子系統(包括火箭引擎、燃料箱和助推器,Orion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),每年的預算則勉强壓低到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,結果每過一年延後半年,現在的計劃是明年六月;但是如同英文裏常説的: Don’t hold your breath,不要屏息以待(,否則會窒息而死)。

那麽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Lockheed,占了絕大額份的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。

2009年時,Sowers教授還在ULA(United Launch Alliance,聯合發射聯盟,這是波音和Lockheed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Lockheed,後者原屬波音)推送Centaur上面級(半人馬,也歸ULA管,來自Lockheed;這是目前還在飛的美國航天器中的老爺爺,1962年首飛,比Apollo計劃的前身Project Gemini還要早),把燃料(在Apollo計劃裏,佔總載重的70%)、登月飛行器和宇航員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還是采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;這是因爲他的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。

做爲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Lockheed平分)的生意,取代一年至少20億美元的SLS。於是先在2011年下令不准對外提起ACES計劃和“Depot”這個字眼,隨後Sowers和ULA的CEO(Michael Gass)也先後離職。Sowers尤其懷恨,但是人在航天工業,怎麽能得罪波音呢?一直到最近幾個月,波音真正成爲過街老鼠,他才敢對媒體談起這件往事。

Trump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Pence又宣佈時限提前到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,別説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啓動;目前先期準備上馬的一些項目,例如100+噸級的長征九號火箭,仍然依循Apollo和SLS的一次性發射思維路綫,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+噸級的長征五號火箭完成首飛,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。

我的建議,是中方仔細研究一下(真是相當簡單的)ACES/Depot設計,那麽就能揚長避短,繞過開發100+噸級火箭這個大難關,在長征五號稍微成熟穩定之後,馬上可以開始載人登月計劃(因爲長征五號只須要送燃料,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。

我在《開發太陽系的經濟效益》一文中,曾經仔細論證過,載人航天的實體經濟效益(包括科技衍生)是負值;它之所以值得投資,在於心理方面的對内提升士氣和對外產生光環。換句話説,它在經濟學上的作用和價值,屬於廣告類。載人登月,則相當於美國的超級杯,是最高大上的廣告,而且如同球賽本身,贏家(亦即捷足先登者)將獲得絕大多數的光環。當此世界霸權交替的關鍵階段,這個廣告的價值更加可貴;所以中國航天機構至今總是說不急著載人登月的公開立場,應該是因爲衡量自身技術實力嚴重不足之後,不得已的説辭和決定。

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。既然有了換為前者來完成同樣任務的選項,而且還多快好省,那麽純粹爲了發展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、自找罪受,平白地花大錢在國際載人登月競賽中故意買輸。這只有在極端自由主義理念下,像波音這般自私無恥的團隊,或者是習慣勾結境外勢力的漢奸買辦,才做得出來的事。我相信中國的航天從業人員,一旦獲得了新的相關資訊,會毫不猶豫地以國家利益爲先,做出正確的技術路綫選擇。

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大一統理論
等級:7
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2019/08/04 01:14
既然月球上又沒有什麼高經濟價值的東西為什麼要載人登月呢?這只不過是面子工程? 氦3無中子核融合還早呢?如果把錢省下來存研究科學比如收尋太陽系以外纇地行星並且在找到類似地球適居帶上的然後再觀察光譜發現氧氣這樣的科學價值都比載人登月更大,或者是發射無人探測器去木衛二的衛星歐羅巴底下冰層下的海找微生物,如果能找到地球以外的微生物標本科學研究的價值都比載人登月更大,因為一次這種對科學研究有價值發射預算不過是百億美元,載人登月有什麼意義?
王孟源(MengyuanWang) 於 2019-08-04 01:25 回覆:

因爲它是對全世界多數人類的最佳廣告。從戰略角度來看,它是無人傷亡的正面國力碰撞。

你可以抱怨它的實際效益低於很多其他科研計劃,但是正確的比較對象,其實是全面戰爭,包括核戰爭,所以它真正是應該被嚴肅考慮的首選之一。


狐禪
等級:4
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2019/08/03 19:09
果然稍微明眼的人都瞧得出「登月」只是為做而做,沒有實際經濟意義的表演。老美早年明白這點,但現在來個馬戲團的政客,又要趕鴨子上架。不跟著起鬨才是正著。地球上該傷腦筋的事多著了。
王孟源(MengyuanWang) 於 2019-08-04 00:49 回覆:
不做也可以,反正美國人多半做不出來,純浪費錢。這算是中策吧。

但是在2030年,趕在美國人之前做出來的紅利更高得多,而且還逼迫下一任美國總統也大筆投資在波音身上。這是上策。

我覺得中方自己花大錢在長征九號上,在2035年之後慢慢做出來,反而是下策。

下下策是用長征九號急著登月。

思考這個議題的關鍵,是“廣告”兩字;亦即根據經濟和戰略態勢,依照以下的順序來考慮:是否適合做廣告?該做多大的廣告?什麽樣的廣告消費比最高?

無知者,無畏
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我不太相信中國會被米國帶到溝裡
2019/08/03 15:35

中國的體制相對來說不太容易被忽悠進溝裡,特別是近年他們的決策機制相對成熟,主要決策者不一定都是理工男,但是高層的決策參考智庫的確是人才輩出。

仍以王貽芳的高能所大型對撞機項目為例說明,我有一個大學同班同學正好在王貽芳手下,我前段時間問他對撞機的進展如何,他說王貽芳還在繼續拉贊助(主要是爭取國家計委立項),意思是說他們仍然在堅持要搞,但是路途遙遠。

特別是最近港珠澳大橋醒目完成以後,運營效果跟他們做可行性研究的結果相去甚遠,國家對大型項目的投資審核變得更加慎重,按照他們現在的問責制,誰批准的項目,誰將會需要對該項目永久問責,這不是開玩笑。除非是國家戰略性的關鍵性項目(可由一哥直接批准),其他大型項目,獲得批准越來越難。

我所知道的情況是,長征五號和長征九號目前全部都放慢了節奏;登月計劃,僅僅是一個遠期目標,目前他們的高優先級別航太項目,主要是保障北斗系列,各種遙感衛星,合成孔徑雷達衛星和量子通訊等。

王孟源(MengyuanWang) 於 2019-08-03 18:34 回覆:

謝謝你的反饋,我在寫這篇文章的時候,的確是多次想起高能所那批人。

至於投資在長五或長九,我原本沒有把我的意見寫清楚,所以又增補了兩個段落,你可以參考一下。


!#@$%^&*()_+
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2019/08/03 13:50
我根本認為大火箭只是個給老百姓看的熊貓工程。現在中國的發展大概還是被美國制約。我考試考很差。媽媽說隔壁王大鳥成績優秀多才多藝。他上什麼補習班,我也要上什麼補習班。結果我是進步了。全都是我自己自修的功勞。媽媽還要我繼續複製隔壁王大鳥的成功經驗。

如果大火箭是千千萬萬人生命財產的唯一希望,是中國未來一萬年的國運樞紐,早就死命令去做了。就是因為不怎麼重要,所以晾著玩兒。如果中國真的不民主,不需要考慮14億智障的感情,那搞不好連載入航天都會變成鹹魚。民主就這點麻煩。

馬斯克在我看不過就是美帝的忽悠機器。全電池電動車?笑話。回收第一節火箭?可能也有點好笑。

我絕對反對全電池電動車。我要最低排氣量 + 最低電池,內燃機需要一直定速開機的電動車。省下變速箱,直接驅動發電機,電力不足就吃電池,電力過剩就充電。這才是效率最高的工程解。要是開起來不方便,告訴你,這就是環保的最低代價。真環保是死掉七十億人。太陽能發電 + 一公噸起跳的鋰電池電動跑車是全方位的污染 + 全方位的低效率。

回收第一節發動機也可能不怎麼靠譜。現在的火箭發動機始終是半手工製作,沒到最低生產線規模。如果不能十倍以上增加發射頻率,重複用第一節會讓生產萎縮。還不如大規模量產小發動機,靠品管分級篩選貨運、載人的等級品。就算要發射大火箭,也可以用很多小發動機湊。現在中國的大規模量產技術比50年前的蘇聯強一萬倍。

所以這個策略看起來是想扼殺中國的量產技術。

就是看中國會不會吃下毒餌。中國人會不會笨到叫國家跟著鋼鐵人走。
王孟源(MengyuanWang) 於 2019-08-03 18:36 回覆:
這類論證必須小心、嚴謹,不要妄下斷言;請參考我在文末增補的段落。

!#@$%^&*()_+
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2019/08/03 12:29
分次發射還有一個極大的優點,就是燃料、空艙、人的發射系統成本差異非常大。

燃料和食物炸了就炸了,可以用最低品管的火箭發射。多做一些備用品放著就可。

空艙是mission critical的標準。材料、品管都高一點。

人是life critical的標準。既然最貴,就用小型但是完全成熟的火箭發射上去。

ISS就是用客貨分離的模式維持日常運作。原則上三個人上去帶的補給很少。大部分補給是靠載貨飛船送上去的。相形之下,太空梭根本是智障。

問題是去月球幹啥?

美國的目的一直是稱霸地球。1960年代也是為打敗蘇聯而搞阿波羅。現在中國慢慢磨洋工,害美國也不想玩。
王孟源(MengyuanWang) 於 2019-08-03 12:37 回覆:

很好,你對航天也有概念;你説的這個細節,我在正文限於篇幅沒有去提,不過它的確是節省費用的一個次要因素。

我以前已經寫過文章,論證了載人航天的實際意義。載人登月,主要是霸權爭奪的象徵,有很重要的士氣和宣傳價值。

此外,同樣的工程,在美國貴5-10倍,這種競賽對中國來説,多多益善。

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