說好的是一年五十幾班。

太空梭定案前,NASA 委託的經濟分析拿一組基準任務模型算過帳:1978 到 1990 年之間飛 736 趟,平均一年 57 趟;系統上軌道後,每多飛一趟的邊際成本 460 萬美元。同一份分析裡,一枚 Delta 火箭一次要 540 萬美元,只能帶 5,000 磅,而太空梭一次帶 65,000 磅。結論寫得很直白:如果一切順利,太空梭會讓太空飛行的成本降低一個數量級。

三十年後結算:135 次任務,平均一年 4.5 趟。2010 財政年度,準備並發射一趟太空梭任務的平均成本約 7.75 億美元。

概念插畫:黎明時分,一架大型白色三角翼太空飛機以機頭朝上的姿態滑向一條又長又濕的跑道,起落架已放下,三具尾部引擎全部熄火;機腹是深色隔熱層、帶著再入燒灼的煙痕,機背白色上表面被低角度的暖陽勾出亮邊;跑道向遠方的海岸線收束,天空由頂端的深藍過渡到地平線一整帶橘金色
圖:星際前沿自製概念插畫(非實拍、非數據圖)

那對翅膀不是 NASA 要的

太空梭的形狀是一份妥協文件。

NASA 自己要的東西不大。按 NASA 官方史《The Space Shuttle Decision》,1969 年 6 月一份 NASA 文件寫明,它只需要 250 到 400 海里的橫向機動能力——再入大氣層後能往左右偏多遠——足夠讓太空梭至少每 24 小時能回一次卡納維爾角就好。費格(Max Faget)的直翼設計能做到 230 海里,稍微改一下就夠用。

空軍要 1,100 海里。

理由很具體:空軍打算從范登堡基地發射太空梭,執行繞地球一圈就回來的極軌任務。90 分鐘後太空梭回到基地的緯度,但地球轉了——基地已經往東走掉 1,100 海里。要接得回來,它必須能在再入時橫向滑那麼遠。

1971 年 1 月 19 到 20 日,NASA 在威廉斯堡開了一場定義需求的會,把空軍要的全給了:三角翼、1,100 海里橫向機動、東向發射帶 65,000 磅、極軌 40,000 磅,酬載艙 18.3 公尺長、4.6 公尺寬。

為什麼要給?因為預算。NASA 需要國防部站在同一邊,計畫才過得了關。

代價寫在同一本官方史裡:改成三角翼,光是翼面積就讓需要熱防護的面積大增,再加上橫向機動帶來的熱負荷,又往上跳一階。

記住這件事。三十二年後它會回來收帳。

概念示意圖:深藍近黑的太空底色上並排兩架太空飛機,都以正下方視角呈現。左邊那架機身細長、兩側只有短而窄的直翼,整片機腹是暗灰色隔熱層,只有機鼻尖端與細長的機翼前緣透出暗橘色微光;右邊那架同樣的機身卻長出一面巨大的後掠三角翼,面積是左邊的好幾倍,整片機腹與整條三角翼前緣燒成橘白色,熱流沿著翼尖與機鼻往後拖出流動的電漿霧;畫面最下緣是一線橘色大氣輝光
圖:星際前沿自製概念插畫(非實拍、非數據圖)

復用的部分,和沒復用的部分

太空梭常被說成第一架可復用的太空船。說得準確一點:一次發射有三種大件,下場各不相同。

軌道器滑翔回跑道,再飛。兩枚固體助推器用降落傘落海、撈起來翻修再用。外部燃料箱在發射後約九分鐘再入,在太平洋上空燒掉——每飛一次丟一個。

回來不等於便宜。這是回收與復用那一章講過的機制,而太空梭是它最貴的一次示範:整套系統約有 250 萬個活動零件,軌道器每次回來都要拆檢、換件、重新驗證。

1985 年 10 月 3 日,亞特蘭提斯號執行一趟國防部的機密任務首航;11 月 26 日,它再度升空。中間 54 天,是整個太空梭時代最短的周轉紀錄,而且再也沒有被打破。

一年 57 班的承諾,現實裡的最好成績是 54 天一次,只達成過一次。

概念插畫:一片藍色海洋上方的高空同時發生四件事。左下角,一枚鏽橘色巨型燃料箱側掛著白色三角翼太空飛機、兩側綁著白色助推器,踩在一道白色火柱上爬升,地面拖出鋪天蓋地的白色濃煙;中間偏左,兩枚已分離的白色助推器各自吊在三具白橘相間的降落傘下往海面落,海面上已有一枚漂在水裡、旁邊停著一艘回收船;右上方接近黑色的高空,那只鏽橘色燃料箱獨自翻滾解體,拖出一串橘白色的燃燒碎片;右下方,白色太空飛機放下起落架、機翼水平,朝著海岸邊一條跑道無動力滑降
圖:星際前沿自製概念插畫(非實拍、非數據圖)

兩次

1986 年 1 月 28 日,挑戰者號。

發射時氣溫 36 華氏度(約 2 攝氏度),比前一次最冷的發射還低 15 度。羅傑斯委員會的結論是:右側固體火箭推進器下方兩節之間的接合處失效,用來阻止熱氣外洩的密封被破壞。接合處靠兩道直徑 0.280 英寸的 O 形環密封,而那天它們冷到約 28 華氏度。七名太空人罹難。

2003 年 2 月 1 日,哥倫比亞號。

升空後 81.7 秒,一塊隔熱泡棉從外部燃料箱左側雙腳架斜坡脫落,擊中左翼前緣第 8 號強化碳-碳面板下半部附近,打出一個破口。十六天後再入,超高溫氣體從破口灌進機翼,一路熔穿鋁結構,直到機翼失效、軌道器解體。七名太空人罹難。

哥倫比亞事故調查委員會(CAIB)沒有把責任停在泡棉上。報告寫,組織成因根源於太空梭計畫的歷史與文化,其中第一項就是「為了取得計畫核准而必須做的那些原始妥協」;接著是多年的資源限制、時程壓力,以及把一架仍在發展中的載具當成已經進入常態運作的東西在用。委員會的原話是:NASA 的組織文化與這場事故的關係,和泡棉一樣大。

那對為了 1,100 海里長出來的翅膀,和它需要的那一大片熱防護,就在這條因果鏈的起點附近。

一組 NASA 自己算過的數字

NASA 自己的機率風險評估算出來:一趟標準任務發生機組與載具損失的平均風險是 85 分之 1。

實際紀錄是前 129 趟損失兩架,65 分之 1。NASA 那份報告對這個對照的用詞是「與計算結果一致」。

而且這是計畫晚期、兩次事故都改過之後的數字。同一份評估的前一版算出來是 67 分之 1,NASA 說風險之所以下降,主要來自復飛改進。

這台機器的名字叫「太空運輸系統」——從命名的第一天起,它就是被當成運輸工具在賣的。CAIB 說的「把發展中的載具當成常態運作」,講的就是這件事。

它確實做到的事

帳的另一邊也得算。

國際太空站是太空梭建起來的。人類送上軌道最大的東西,一段一段運上去、在軌組裝——沒有一個 18.3 公尺長的貨艙加一條機械臂,那件事做不到。哈伯太空望遠鏡由太空梭送上軌道,也由太空梭多次上門維修,最後一次是 2009 年亞特蘭提斯號的 STS-125。355 個人飛過它,來自 16 個國家。

這些成果是貴出來的。太空梭證明了一件事:一台能載人、能帶 29 公噸貨、能把衛星抓回貨艙修好再放出去的機器,做得出來。它沒有證明的是,這件事可以做得便宜。

現在就能做的事

下次看到任何一家公司說自己的火箭「可回收復用」,先查兩個數字:

同一枚箭最短的周轉天數,以及同一枚箭最多飛過幾次

這兩個數字比任何宣傳詞都準。復用省下來的錢,分子是翻修成本,分母是飛行次數——周轉越慢、翻修越貴,省下的就越接近零。太空梭沒有輸在「回不回得來」,它輸在這個分數上。

太空梭的答案可以當基準線:最短周轉 54 天,只做到過一次;飛得最多的發現號,從 1984 年到 2011 年飛了 39 趟,平均八個月一趟。

拿這條基準線去量今天的獵鷹 9 號,你會看到這三十年真正改變的是什麼。那正是下一章的題目:商業太空崛起——SpaceX 改寫規則的二十年。