【科技.未来】新太空时代:从政治角力到商业竞赛
本月初,美国太空总署(NASA)宣布任命九名太空人,最快于明年分别乘坐由私人公司如太空探索技术公司(SpaceX)和波音(Boeing)的“太空的士”,展开首个商业火箭及太空船载人试飞。这不但代表美国不用借助俄罗斯的火箭往太空,也标志着太空探索时代更迭:从过往由国家之间的政治角力,迈向私人公司的商业竞赛。
这九名身穿NASA宝蓝色连身工作服的太空人,在美国休斯顿詹森太空中心(Lyndon B. Johnson Space Center)亮相。他们获NASA任命,在来年分别乘搭两艘“太空的士”前往国际太空站(ISS):联合发射联盟(ULA)擎天神5号(Atlas V)火箭运载的波音CST-100 Starliner太空船,以及SpaceX猎鹰9号(Falcon 9)火箭运载的龙飞船(Crew Dragon)。其中一位太空人的制服稍稍与别不同,绣上了白色BOEING字样。他是波音Starliner载人及任务总监费格逊(Chris Ferguson)。
费格逊曾是接受俗称“TOPGUN”训练的美国海军战斗机机师,1998年航道转换至外太空,共参与过三次NASA太空任务,在轨道上度过逾40日。2011年,美国最后一次穿梭机任务完成后,费格逊最后一位步出穿梭机,自NASA退役。今次他的太空服别具意义:作为波音太空船的测试驾驶员及商业太空人,他将是首位乘坐私人公司火箭升空的“普通市民”,验证民间企业染指太空的可行性,既为NASA终结长久以来国家垄断的太空时代,亦为未来普通人也可以上太空的新时代踏出了第一步。
太空探索曾只为竞赛
回望过去,太空探索意是对内对外展示科技实力、强化国民认同感的政治舞台。1957年10月4日,前苏联研发卫星史普尼克1号(Sputnik 1)进入低地球轨道(LEO),既成为首个进入外太空的人造物体,也正式揭开了美苏冷战太空竞赛战幔。
美国不甘后人,时任总统艾森豪威尔(Dwight D. Eisenhower)随即向国会建议,设立国家太空机构应对,NASA因而于1958年成立。起步较早的苏联很快取得接连胜仗:翌年月球3号(Luna 3)太空船首次披露了前所未见的月球背面、加加林(Yuri Gagarin)在1961年抢先成为首个环绕地球飞行的太空人、1966年发射的月球9号(Luna 9)则是首个软着陆月球表面的太空船。
但在关键一役,由美国总统肯尼迪(John F. Kennedy)启动的阿波罗计划终于令美国后来居上。1969年7月20日的阿波罗11号(Apollo 11)登月任务中,随着太空人岩士唐(Neil Armstrong)踏出“他个人一小步,人类的一大步”,太空竞赛已告一段落。
前欧洲太空总署(ESA)署长云利(George P. van Reeth)曾十分扼要地点出了这种太空探索的逻辑:“当俄罗斯做到,美国就要做到,然后欧洲也要做到。”
所以,当美国胜出了太空竞赛,欠缺对手,太空探索的动机及拨款理由也自然随之消失。在岩士唐带来的国家荣耀过后,美国对太空竞赛的热情逐渐退却,焦点也开始分散到越战,自阿波罗计划1972年终止以来,再没有人类登陆过月球。
NASA政策顾问委员会(National Advisory Council)前主席麦卢卡斯(John L. McLucas)就形容,“好像一个常见的卡通角色桥段,跑到一个位发现脚下是空的。忽然,很多人认为太空探索已经不再迫切。”
平民升空计划屡变
NASA自1970年代改变研发方针,专注研发可重复使用的穿梭机,并在1980年代展开一系列升空任务。
其中之一就是送平民上太空,推出以促进教育和科普为名的“教师上太空”计划(Teacher in Space)。1985年,时任美国副总统老布什(George H.W. Bush)在白宫罗斯福室(Roosevelt Room)说,他很高兴宣布史上首个参与太空旅程的普通市民(private citizen)的名字:36岁高中女教师麦奥莉芙(Christa McAuliffe)。
当时,她承诺会以日记形式记录这段先驱旅行者的经历,NASA甚至已准备好在教师之后要送记者上太空,《纽约时报》更说“在将来,诗人、画家、工人、音乐家及其他人将会飞到太空”。
但之后,人们见到的是至今仍历历在目的悲剧:1986年挑战者号穿梭机(Challenger)升空仅73秒就发生爆炸,麦奥莉芙与另外六名队员丧生。教师上太空计划亦因而取消,当然也没有记者登上过太空。2003年悲剧重演,穿梭机哥伦比亚号(Columbia)返回地球时解体,机上七人全数罹难。
此后,美国时任总统小布什(George W. Bush)一声令下,穿梭机在2011年各国合力完成兴建国际太空站后全数退役。至今美国要前往国际太空站,就要每程付8,200万美元予俄罗斯,到位于哈萨克的发射站乘搭俄国联合火箭(Soyuz)。同时,NASA以星座计划(Constellation Program)取代穿梭计划(Space Shuttle Program),建造新的火箭和太空船,以2020年重返月球、兴建太空基地、长远登陆火星为目标。
惟奥巴马上任后太空政策再度转变,一方面他认为星座计划不合乎成本效益,而于2010年取消,让NASA的目标由月球转到小行星,只保留2030年代踏足火星的目标;另一方面他改变了NASA的定位,转趋保守而务实,经费大多落在气候相关的地球科学研究,又积极推动商业机组人员暨货运计划(Commercial Crew and Cargo Program),把来往于国际太空站的运输交由私人太空公司的火箭或太空船负责,以更有效运用经费。
其中SpaceX和Orbtital ATK已先后于2013和2014年起负责运送补给品,Sierra Nevada将于2020年加入。NASA再在2014年分别与波音和SpaceX签订合共68亿美元的合约,让美国太空人能乘坐两间公司开发的所谓“太空的士”,再次从佛罗里达州太空海岸(Space Coast)升空。
私人参与助降成本
太空竞赛从昔日的苏联和美国,到今日变成波音和SpaceX。两间公司原定于2017年实现首次商业太空载人航行,因各有技术问题未达NASA要求而多次延迟:波音在今年6月一次测试中发现其紧急逃逸系统有问题,引擎停止时会令燃料泄漏;SpaceX则需要改善其猎鹰9号火箭在2016年发射时爆炸的问题。直到任命九名太空人前一天,才正式确定于明年首次载人试飞。
波音行政总裁梅伦堡(Dennis Muilenburg)还在6月“另开战线”,扬言首架载人往火星的火箭将由波音制造,SpaceX创办人马斯克(Elon Musk)则在Twitter回应“放马过来!”
私人公司参与太空任务非今日之事,Orbital Sciences早于1980年代已有好些与NASA合作的卫星和火箭发射任务。但近年对太空兴致勃勃的公司如SpaceX和Blue Origin,可能已抛离了国家主导的研发。至少,从未有一个政府的太空机构能够重用一支火箭。而SpaceX火箭自2015年末首次成功降落地球,得以回收重用,近年已多次展示这门拿手好戏。这将会彻底改变行业生态,因为可以避免造价媲美波音737客机的火箭,如过往般用后付诸一炬,升空成本有望大幅降低,让更多人成为太空探索者。
私人公司在太空探索界崛起,从鼓励创新而言,未尝不是好事。英国星际协会(British Interplanetary Society)成员碧卡(David Baker)曾向《新政治家》(New Statesman)杂志指出NASA的局限:
作为政府部门,NASA是保守、不愿冒风险的机构,它们每年得到国会批出预算,需要对纳税人负责。而创业家如马斯克和贝佐斯(Jeff Bezos)有数以十亿美元计的私人资金,则可以发挥所长,用他们的资金冒风险,并聘请那些有想法、但受官僚体制掣肘的优秀工程师。
而对NASA更直接的好处,可能是令他们从长年经费压力中舒一口气。NASA在1960年代最活跃时,可获得政府财政预算的4.5%,但此后随太空竞赛而暴跌,至今占不足0.5%。
当日NASA决定与私人公司签订高价合同购买运输服务,取代过往与承包商生产私伙载具,曾遭质疑是否真的可以降低成本。但去年9月由NASA肯尼迪太空中心(Kennedy Space Center)员工做的一份研究发现,SpaceX的龙飞船和波音的CST-100 Starliner研发成本分别只需22亿和32.7亿美元,但NASA研发中的猎户座太空船(Orion)却预计要接近195亿美元;三者的发射成本则分别为3.08亿、4.18亿及10亿美元,可见,转向私人公司明显划算得多。何况NASA每年耗资30亿及40亿美元自家研发的SLS火箭和猎户座太空船,进度也多番滞后而备受国会压力,商业太空航行未尝不是他们的长远出路。
低地球轨道商业化同时,NASA也正为未来能让费格逊以外的更多“普通人”前往太空而铺路。NASA提供的合约条款之一,准许波音和SpaceX售卖太空船票乘载普通人,作为游客随NASA任务前往太空。游客经过训练后,可在太空逗留约一周。
基本上,我们想创造新的市场,希望这些公司有能力向非政府消费者售卖服务……NASA一直很希望开放太空航行予更多受众。
据摩根士丹利(Morgan Stanley)去年发表的研究报告,估算全球太空营收到2040年将达1.1兆美元,是2016年的三倍有多。
这正是这些私人太空公司想要的。SpaceX主席及营运总监索维(Gwynne Shotwell)就对《华盛顿邮报》(Washington Post)说:“人类太空航行是我们公司的核心理念,要创造出数以百万人计能探索星体,甚至居住于其他星球的未来。”
他们的第一步是提供太空旅游服务。虽然从未进行过载人太空任务,SpaceX创办人马斯克已扬言要载两名游客环绕月球旅行,甚至2023年载人往火星;贝佐斯的Blue Origin希望一年内送消费者到地球亚轨道(suborbital);布兰森(Richard Branson)的Virgin Galactic也有类似目标,虽然在2014年其太空飞机失事导致一名机师死亡。
作为美国政府大型承建商的波音,也正与一间名为Space Adventures的公司筹备,让游客预订其太空航班。这间公司过往曾安排过一次旅程,让七名游客乘坐俄罗斯火箭到太空站,包括美国富商狄图(Dennis Tito)。虽然公司不愿透露价钱,但说另有多个游客准备好太空旅途,其中包括2008年已付500万美元订金的Google共同创办人布林(Sergey Brin)。
费格逊固然也意识到他参与这次任务的历史意义:“到底我们可否安全而合乎成本地,让太空旅途不只限于财力雄厚的大公司或政府精英?”这些公司希望未来成本会降低,以实现他们要让更多人上太空的目标,但现时太空不是国家太空人执勤,就是有钱人的玩意。Virgin Galactic每程收费25万美元,据《路透社》报道,预计来年开始预售的Blue Origin,票价将介乎20万至30万美元。
至于前NASA国际太空站经理苏费甸尼(Mike Suffredini)创办的Axiom Space则计划建造私人太空站,聘请了法国设计大师史塔克(Philippe Starck)来设计,以创造出“最佳的地球景色”。他们希望太空站首付工程可在2022年末至2023年启用,同时也与NASA达成协议,可提供长达十天的国际太空站旅游服务,连同15周训练课程开价5,500万美元。
NASA的麦卡列斯特认为,价钱只是暂时问题:“我们只是刚开始。你可以看看飞机旅行的历史,最初推出时也是极昂贵,只有少数有钱人负担得起。慢慢出现了一代又一代更合乎经济效益、更平民化的飞机。”
随着技术门槛慢慢降低,以及探索太空步向开放、商业化的进程,太空已经不限于昔日围绕自然科学,甚至未来人类物种存亡之类的国家级科研,也延伸至地球上其他商业应用。在波音、SpaceX、Blue Origin等太空探索巨企提供商业太空飞行以外,其他领域的龙头与新创也早已在低地球轨道市场分一杯羮。
近年展开的卫星星座(Satellite Constellation)竞赛是其中之一。科技公司在低地球轨道发射成千上万的小型通讯卫星,以近乎零死角包围地球建造互联网网络,弥补了穷乡僻壤、沙漠、高山及海洋等现时大量未有网络之处。SpaceX的Starlink计划预计到2025年将吸纳4,000万用户,带来300亿美元收入。除了获得空中巴士(Airbus)、维珍集团、软银集团(Softbank)等支持的主要对手OneWeb之外,也吸引了波音、三星等制定卫星星座计划。
英国新创孵化器Satellite Applications Catapult的行政总裁马田(Stuart Martin)也补充,一些公司也开始利用太空数据来处理业务。例如超级市场可以太空数据来追踪和监察货源,以确定渔夫有否违规捕鱼。甚至,开始出现一些可谓无关痛痒的消费产品,例如日本初创公司ALE正计划在来年发射一种有大量球体的小型卫星,在太空释放并进入地球时,可模仿出流星雨效果,还可以按消费者要求来设计。
不过,NASA推动的商业化太空新时代,似乎未获美国人赞同,请详见另文:《【科技.未来】特朗普命NASA转型 太空商业化未得美国人心》
上文节录自第125期《香港01》周报(2018年8月20日)《从政治角力到商业竞赛 新太空时代 平民可游月球?》。