围绕"星舰"(星际飞船)最近的测试发射的法律和监管问题,挑战了美国私营部门在下一代超重型火箭方面与中国竞争的努力。
我们现在距离SpaceX历史性的"星舰"测试发射已经过去两个多月了。这枚巨大的火箭于4月20日在德克萨斯州发射,但在升空后数分钟就爆炸了。SpaceX已经在为其下一次任务做准备;首席执行官埃隆-马斯克最初预测在1-2个月内进行下一次测试,联邦通信委员会的申请要求从6月15日开始的6个月窗口。
但是,这次发射在发射台上炸了一个洞,碎片散落在发射场和附近的城镇。联邦航空管理局(FAA)将"星舰"停飞并展开调查。环保团体起诉联邦航空局,声称该机构违反了《国家环境政策法》,没有对该项目进行足够彻底的审查。
诉讼,而不是工程或制造,可能是对星际飞船下一次测试的最大迫在眉睫的威胁。鉴于美国宇航局令人印象深刻但成本高昂的太空发射系统缺乏作为一个长期的超级重型运载选择的可行性,在近中期内缺乏一个私营部门的同行竞争者,以及中国作为一个太空大国的迅速崛起及其正在开发的"星际飞船"的等同物,美国显然严重依赖"星际飞船"的成功,只有这样才能确保在太空的长期民事和军事领导地位。一个重大的、长达数年的延迟,或者许可证被撤销,就将对SpaceX和美国都是毁灭性的事态。
因此,各方必须努力及时解决法律和监管问题,在环境影响方面与当地社区接触,确保SpaceX已经采取措施,确保对场地和周围的这种破坏不会再次发生,并允许今年的测试继续进行。
开始发射2014年,SpaceX选择博卡奇卡作为其下一个火箭开发和测试设施,或星舰基地。SpaceX迅速开发了这个距离格兰德河仅几英里的场地,并开始测试星舰原型。轨道测试发射爆炸并不是该公司第一次与联邦航空局发生冲突,联邦航空局此前曾表示,2020年的原型测试违反了SpaceX的发射任务许可。但是,联邦航空局在调查了这次发射并批准了SpaceX采取的纠正措施后,批准了下一次测试。
联邦航空管理局开始对星际飞船的轨道发射计划进行环境审查,到2022年6月,联邦航空管理局发布了一份纲领性环境评估,要求SpaceX采取超过75项行动来减轻对环境的影响,包括对湿地和野生动物以及噪音污染。就在星际飞船测试的前六天,联邦航空管理局在确定SpaceX满足所有要求后,授予星际飞船五年的发射许可。但是,联邦航空局没有进行环境影响报告(EIS),而这一报告可能会给申请增加几年的时间。
星际飞船在执行任务几分钟后就自毁了。这提醒我们,即使是像SpaceX这样经验丰富的国家或公司也无法避免失败。事实上,首席执行官埃隆-马斯克淡化了人们的期望,他说如果任务离开了平台就会成功。鉴于这种情况和星际飞船考虑到失败的迭代设计过程,这次测试正确地说应该是一个进步。
爆炸的碎片在陆地和海洋上飞溅,影响了附近的城镇和自然保护区,并在一个州立公园引发了一场火灾。火箭还在发射台上炸出一个坑,使大块的混凝土、灰尘和碎片飞溅。原因之一是发射台上没有火焰沟。在发射过程中,火焰沟可以引导火焰和废气远离发射台。马斯克说,SpaceX正在采取措施,防止在未来的发射过程中出现损坏。
美国联邦航空局将"星船"号停飞,并展开调查,这可能会持续数月。环境和文化团体起诉联邦航空局,声称该机构没有适当考虑星舰的环境影响。该诉讼要求联邦航空局撤销发射许可证。几周后,SpaceX寻求作为被告加入诉讼,并警告说,诉讼可能导致该计划"大大推迟"。
联邦航空管理局确实进行了广泛的环境评估。环保组织寻求的法律延迟,以及完整的环境影响评估本身,与SpaceX典型的快速开发和迭代速度完全不一致。搬迁到其他现有的发射场,如佛罗里达州的卡纳维拉尔角、加利福尼亚州的范登堡或弗吉尼亚州的沃勒普斯,可能需要投资、开发、环境审查和许可证,耗费时间和金钱。
星舰和其他火箭不一样
星际飞船对美国在太空的民用和军用存在和领导地位都至关重要。在短期内,美国宇航局选择了星舰飞船的一个变体作为登陆器,将阿尔特米斯号宇航员带到月球表面,这是最快在2025年执行阿尔特米斯III号任务就需要它。但是,长期暂停或吊销许可证的影响将远远超出着陆器。
星舰的发射在美国宇航局测试其自己的新的超重型升空火箭--太空发射系统五个月后进行。宇航局的火箭打算将人类运回月球并最终运往火星。到目前为止,美国宇航局已经在阿尔特米斯计划、太空发射系统和猎户座乘员舱上花费了12年时间和超过200亿美元。每次太空发射系统发射估计要花费41亿美元,令人瞠目结舌。SpaceX设想每一次星际飞船发射的成本低于1000万美元。换句话说,"星舰"将可能使"阿尔特米斯"号过时。星际飞船测试任务再次提醒我们,在低地球轨道(LEO)之外,阿尔特米斯和太空发射系统目前还在这里。但是,星际飞船未来在降低低地球轨道以外的成本方面的作用,使得现在的每一次延迟在未来都会付出更大的代价。
在NASA之外,星际飞船是迅速扩大的私营部门发射行业的一部分,火箭实验公司的Electron火箭发射小型卫星,也它正在开发的Neutron能运送更大的有效载荷。Relativity Space即将推出的重型、部分可重复使用的TerranR,更接近于星际飞船,但仍较小,可携带的有效载荷较少。
但是,这些由较小的初创公司开发的发射系统更接近于与猎鹰9号竞争,而不是与星舰竞争;巨型火箭要昂贵得多,风险也更大。任务失败会使小公司陷入困境。维珍轨道公司通过空射火箭提供了一个可操作的发射系统,能将小型卫星送入轨道,但是,今年在一次失败的测试后几个月就破产了。星际飞船花了许多年和数十亿美元才达到今年的测试,而SpaceX仍然必须与爆炸作斗争,并在爆炸后进行迭代。
蓝色起源公司即将推出的重型火箭"新格伦",已经赢得了政府的发射合同,应该在商业上取得成功。但是,它可以将星舰的一半货物吨位运到轨道上。目前没有任何私营部门的同类产品可以迅速部署卫星巨型星座,或将主要的后勤基础设施运送到轨道上,如卫星和飞行器加油站,随着地球上的地缘政治紧张局势升级到太空,这可能是关键。未来可能会有星际飞船的同行商业竞争者,但调查目前的情况,并了解建造任何类型的火箭需要多少时间和金钱,就会知道,这在短期内是不可能的。
近几十年来,中国的太空计划发展迅速。中国在2003年将其第一位宇航员送入太空,并建立了一个空间站,即天宫,去年完成。更长期的计划包括在月球上建立一个名为国际月球研究站的永久定居点,它的目标是与俄罗斯和其他伙伴国家一起建设。
国际月球研究站的目标是与美国宇航局的多边阿尔特米斯计划相抗衡,但是,中国正在密切关注星舰的发展。中国正在建造自己的下一代超重型火箭--长征九号。星际飞船的发展仍然遥遥领先,但很明显,中国正在模仿那种火箭,而不是NASA的太空发射系统。最初,长征九号是消耗性的。2022年11月,设计者转而采用可重复使用的第一级的版本。到2023年3月,中国宣布它完全可重复使用。
换句话说,"星舰"测试的结果也有地缘政治的影响。如果没有"星船"号,就可能得承认,不是美国,而是中国可以拥有一个可重复使用的超级重型火箭,能够迅速将乘员、货物和基础设施运送到低地轨道和其他地方。
赌注
猎鹰9号是革命性的,但对私营企业来说是革命性的。星际飞船对人类来说可能具有革命性,有可能比任何政府或其他私营部门的参与者更早赢得前往火星的竞赛。而且,对美国来说,它的货运能力、可重复使用性和快速周转能力都很重要。星际飞船的测试,当然超过了SpaceX设定的预期。但是,空中爆炸还是给星际飞船的近期前景带来了不确定性的阴云。在接下来的几个月里,对于SpaceX、NASA、南德克萨斯、阿尔特米斯合作伙伴和中国来说,随着下一个星舰原型的开发和调查的继续,有很多事情要做。
政策制定者应该密切关注联邦航空局对测试任务的调查和对该机构的法律行动。美国的国家安全利益,可能会因绵延多年的调查和诉讼而受到损害。FAA最初已经调查并批准了"星际飞船",而每次测试都让其发射场变成火山口并被焚烧,这不符合SpaceX的利益。至关重要的是,双方能够达成一个解决方案,解决环境破坏和测试的补救问题,让当地社区参与进来,并允许在今年晚些时候恢复测试。
围绕星际飞船最近的测试发射的法律和监管问题,挑战了美国私营部门在下一代超重型火箭方面与中国竞争的努力。
《国家利益》2023年7月6日Alex Dubin
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