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2019台湾王孟源文章:【美国】【工业】波音和载人登月(续)

日期:2019-9-17 16:56:34 人气: 标签:大连 律师
导读:熟悉我的读者,应该知道我不是一般的时评人:后者是文人的一个子集,他们写作是爲了抒发情感、引起读者的共鸣;我的文章则纯粹表述科学上的分析和研究,所以表面…

   熟悉我的读者,应该知道我不是一般的时评人:后者是文人的一个子集,他们写作是爲了抒发情感、引起读者的共鸣;我的文章则纯粹表述科学上的分析和研究,所以表面看来是科普或评论,实际上其核心目的在于要对现实世界里的重要事件做出正确预测。

   这里的读者群虽然小,但都是在乎时间一贯性和空间普世性的人。我的分析,不但五年来就摆在博客,供公衆检验,而且其实我一再反复要求新读者先读完旧文,再参与讨论。可惜大陆读者因爲习惯于閲读一般时评人的评论,往往头几次看了我的新文章就开始反射式地喷。

   然而我的250+篇文章、6000+留言回复,包含了大大小小约1000个预言,应该有80%已经被后来的发展证实(至少从独家意见转爲主流),另外10%还有待观察,失败率大概是10%。如果有其他时评人,在预言几月或几年后的世界事件(往往是可能性极多的多选题)上有50%以上的胜率,还请赐教。

   但是我也有一小部分文章比较特别,它们的主要目的不是做正确的预测以自娱,而是对业内的相关人士发声,希望直接改变现实里的政策和决定。最早的例子是三年前有关大对撞机的辩论,后来对学术界一窝蜂发热门论文的批评也可以算是这一类。到今年,例子就更多了:《域外管辖权》是写给华爲听的,《737Max必须重新认证》则针对航空公司和民航局,然后就是这一篇写给中国航天人的《波音和载人登月》。

   正因爲是写给行内专家看的文章,所以不须要仔细科普每个技术细节,只要把论证最后结论所需的事实和逻辑都解释清楚就行了。在这个案例里,反而是波音如何挟NASA以自肥的历史,才是中国的航天人所少知的,因而我也就专注在那个议题上。

   结果《波音和载人登月》在《观察者网》首页登出来之后,绝大多数的留言还是遵循前述一般大陆读者的习惯,把它当成一般时评人的卫生纸式写作,亦即偶尔臭不可闻,一贯用后即丢,绝对没有重复使用五年的必要。结果不但都忽视了正文里面已经解释过的事实和逻辑,居然还有指控我居心否测、抹黑长征九号的留言。

   我想这一方面是很多读者对科幻小说太当真了,没有把娱乐和学术分开。我曾经在《观察者网》评论过:“请科幻作家来评论现实世界的科技,这和选擧演总统的演员来当总统有什麽差别?”金庸的武侠小说我也喜欢看,但我绝不会想要跑到少林寺练易筋经。至于少林派从来就只是一个诈骗集团的历史,请重读四年前的旧文《从少林来谈宣传和迷思》。

   另一方面,《波音和载人登月》对技术上的事实和逻辑也的确写得十分简略,往往一笔带过。所以我在这里补充一下。

    首先,100+吨级LEO轨道载重的火箭,除了一次性发射载人登月之外,真没有任何其他的用途。我以爲已经写得很明确了,但是没有受过科学训练的人性,是自然会对与自已既有认知有冲突的说法,视而不见,而不是去做理性逻辑分析。这也是爲什麽近年来,有“重要的事说三遍”的段子。如果有读者还是不能接受这个事实,请自问:在Apollo退役之后40几年,爲什麽到现在才又有开发同一级别火箭的讨论。

   在改用20+吨级火箭多次发射、轨道并接之后,即使未来在载人登月之外还出现了新任务,效费比仍然会有20倍左右的优势,那麽不但使100+吨级火箭成爲白象,与其相关的衍生技术也是如此。20倍的费用是什麽概念?有点像把铝锂合金拿来做家用冰箱,然后说可以衍生用铝锂合金做压缩机的技术。别说世界上没有铝锂压缩机的需要,要是真有了,直接去开发不是更快、更便宜、更适切?

   在上周的博客留言栏讨论里,有人提出因爲港珠澳大桥的实际使用率,只有原估算最低底线的1/3,现在中共当局已经开始重新正视和警惕这类浮夸的面子工程;这和我所知的长九计划基本停摆是相合的。此外,有大陆读者说中国航天界已经提出921火箭的设计,所以长五载人登月必然是次优的。这个说法在逻辑上完全错误;正确的解读是行内人必然是知道长九已经死透了,才会拿出替代方案,否则就是自打嘴巴、自找麻烦。至于921火箭的技术价值,我们来详细讨论一下。

   首先,载人火箭的安全性要求,天生就远高于卫星和机器,后者又远高于燃料和货物。定量来说,NASA在21世纪所订的载人级别标准(Human Rating)是全任务事故率必须小于0.4%,所以发射过程的事故率绝不能超过0.2%,如果使用N个发动机,单个发动机显然顶多(假设所有其他部件都100%可靠)只能有0.2%/N的事故率。开发大推力发动机已经够难了,但是载人任务要求远超过99.9%的可靠性,这和卫星和机器所需的~99%,或燃料和货物需要的~90%,根本不是同一回事。看起来是同一型的引擎,其实费用差别和开发/制造难度就可能是几十倍。

   1960年代的历史,也证实上面的论点:苏联的N1载人登月火箭,由于没有超大推力引擎可用,第一级就用了30个中推力的NK-15并联,结果正因爲无法保证全部30个引擎都正常工作,结果计划完全失败。

   Apollo的Saturn V用的是5个F1引擎,所以维持可靠性就容易了6倍,再加上美国的工业实力更加扎实,这才成功了。但是实际上,Apollo的事故率依旧远高于现代标准:除了Apollo 13的著名事故之外,Apollo 11 和12都有一个罕爲人知的设计错误,在重返大气层的过程中,仪器舱的脱离过程太简略,很可能会撞上返回舱。NASA在航天员报告了两次惊险之后,才赶紧修改设计。大家想一想,7次登月就有3次是险象环生,这种事故率是21世纪人类能接受的吗?(虽然这些事故不是全发生在发射阶段,但仍然证明相信Musk吹嘘的人太过天真;见下文。)

   那麽921火箭是怎麽回事呢?它基本是在抄袭SLS(本身又是Saturn V的现代化版本)的长九无法上马之后,改爲抄袭SpaceX的BFR(名义上是Big Falcon Rocket的缩写,但是实际上大家都知道是Big Fucking Rocket)。因爲Elon Musk宣称可以省钱,所以就希望用同样的论点来做类似的圈钱。

   但是BFR的第一级就用了35个Raptor引擎,比苏联的N1还多。35个货物级别(Cargo Rated;SpaceX至今的所有火箭,虽然有发送卫星的记录,实际上都还是货物级别的,而且用的是旧式的Merlin引擎,Raptor根本还没有首飞)的Raptor或许会比SLS的4发载人级别的RS-25便宜,但是如果要求同样的安全级别,那麽单发Raptor的事故容错率必须达到低于0.0057%,也就是十万分之五。人类历史上还没有造出任何一个如此可靠的火箭发动机,更别提价钱必须低于RS-25的十分之一。不管你们信不信Musk,反正我只相信物理和工程定律。

   改用ACES/Depot方案之后,长征五号只需要运送燃料,这可以有高达10%的容错率,宇航员则继续飞已经千锤百炼的长征二号F,那麽即使不看20倍的价差,孰优孰劣还是一目了然的。

    总结来说,在决策核心对面子工程有高度警惕的今日,中国要在未来20年载人登月的唯一希望和可能,就只有Depot方案。刚好它还多快好省,以极低的价格和极高的安全性,在10年内就可以完成。我本来以爲只有像波音这样坏的,才会反对这样的计划;但是显然无知可以比自私更糟糕。

      ——以上由大连律师转帖



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