2019-08-07 08:02:00
熟悉我的讀者，應該知道我不是一般的時評人：後者是文人的一個子集，他們寫作是爲了抒發情感、引起讀者的共鳴；我的文章則純粹表述科學上的分析和研究，所以表面看來是科普或評論，實際上其核心目的在於要對現實世界裏的重要事件做出正確預測。
這裏的讀者群雖然小，但都是在乎時間一貫性和空間普世性的人。我的分析，不但五年來就擺在博客，供公衆檢驗，而且其實我一再反復要求新讀者先讀完舊文，再參與討論。可惜大陸讀者因爲習慣於閲讀一般時評人的評論，往往頭幾次看了我的新文章就開始反射式地噴。
然而我的250+篇文章、6000+留言回復，包含了大大小小約1000個預言，應該有80%已經被後來的發展證實（至少從獨家意見轉爲主流），另外10%還有待觀察，失敗率大概是10%。如果有其他時評人，在預言幾月或幾年後的世界事件（往往是可能性極多的多選題）上有50%以上的勝率，還請賜教。
但是我也有一小部分文章比較特別，它們的主要目的不是做正確的預測以自娛，而是對業内的相關人士發聲，希望直接改變現實裏的政策和決定。最早的例子是三年前有關大對撞機的辯論，後來對學術界一窩蜂發熱門論文的批評也可以算是這一類。到今年，例子就更多了：《域外管轄權》是寫給華爲聽的，《737Max必須重新認證》則針對航空公司和民航局，然後就是這一篇寫給中國航天人的《波音和載人登月》。
正因爲是寫給行内專家看的文章，所以不須要仔細科普每個技術細節，只要把論證最後結論所需的事實和邏輯都解釋清楚就行了。在這個案例裏，反而是波音如何挾NASA以自肥的歷史，才是中國的航天人所少知的，因而我也就專注在那個議題上。
結果《波音和載人登月》在《觀察者網》首頁登出來之後，絕大多數的留言還是遵循前述一般大陸讀者的習慣，把它當成一般時評人的衛生紙式寫作，亦即偶爾臭不可聞，一貫用後即丟，絕對沒有重復使用五年的必要。結果不但都忽視了正文裏面已經解釋過的事實和邏輯，居然還有指控我居心否測、抹黑長征九號的留言。
我想這一方面是很多讀者對科幻小説太當真了，沒有把娛樂和學術分開。我曾經在《觀察者網》評論過：“請科幻作家來評論現實世界的科技，這和選擧演總統的演員來當總統有什麽差別？”金庸的武俠小説我也喜歡看，但我絕不會想要跑到少林寺練易筋經。至於少林派從來就只是一個詐騙集團的歷史，請重讀四年前的舊文《從少林來談宣傳和迷思》。
另一方面，《波音和載人登月》對技術上的事實和邏輯也的確寫得十分簡略，往往一筆帶過。所以我在這裏補充一下。
首先，100+噸級LEO軌道載重的火箭，除了一次性發射載人登月之外，真沒有任何其他的用途。我以爲已經寫得很明確了，但是沒有受過科學訓練的人性，是自然會對與自已既有認知有衝突的説法，視而不見，而不是去做理性邏輯分析。這也是爲什麽近年來，有“重要的事説三遍”的段子。如果有讀者還是不能接受這個事實，請自問：在Apollo退役之後40幾年，爲什麽到現在才又有開發同一級別火箭的討論。
在改用20+噸級火箭多次發射、軌道並接之後，即使未來在載人登月之外還出現了新任務，效費比仍然會有20倍左右的優勢，那麽不但使100+噸級火箭成爲白象，與其相關的衍生技術也是如此。20倍的費用是什麽概念？有點像把鋁鋰合金拿來做家用冰箱，然後說可以衍生用鋁鋰合金做壓縮機的技術。別説世界上沒有鋁鋰壓縮機的需要，要是真有了，直接去開發不是更快、更便宜、更適切？
在上周的博客留言欄討論裏，有人提出因爲港珠澳大橋的實際使用率，只有原估算最低底綫的1/3，現在中共當局已經開始重新正視和警惕這類浮誇的面子工程；這和我所知的長九計劃基本停擺是相合的。此外，有大陸讀者說中國航天界已經提出921火箭的設計，所以長五載人登月必然是次優的。這個説法在邏輯上完全錯誤；正確的解讀是行内人必然是知道長九已經死透了，才會拿出替代方案，否則就是自打嘴巴、自找麻煩。至於921火箭的技術價值，我們來詳細討論一下。
首先，載人火箭的安全性要求，天生就遠高於衛星和機器，後者又遠高於燃料和貨物。定量來説，NASA在21世紀所訂的載人級別標準（Human Rating）是全任務事故率必須小於0.4%，所以發射過程的事故率絕不能超過0.2%，如果使用N個發動機，單個發動機顯然頂多（假設所有其他部件都100%可靠）只能有0.2%/N的事故率。開發大推力發動機已經夠難了，但是載人任務要求遠超過99.9%的可靠性，這和衛星和機器所需的~99%，或燃料和貨物需要的~90%，根本不是同一回事。看起來是同一型的引擎，其實費用差別和開發/製造難度就可能是幾十倍。
1960年代的歷史，也證實上面的論點：蘇聯的N1載人登月火箭，由於沒有超大推力引擎可用，第一級就用了30個中推力的NK-15並聯，結果正因爲無法保證全部30個引擎都正常工作，結果計劃完全失敗。
Apollo的Saturn V用的是5個F1引擎，所以維持可靠性就容易了6倍，再加上美國的工業實力更加扎實，這才成功了。但是實際上，Apollo的事故率依舊遠高於現代標準：除了Apollo 13的著名事故之外，Apollo 11 和12都有一個罕爲人知的設計錯誤，在重返大氣層的過程中，儀器艙的脫離過程太簡略，很可能會撞上返回艙。NASA在太空人報告了兩次驚險之後，才趕緊修改設計。大家想一想，7次登月就有3次是險象環生，這種事故率是21世紀人類能接受的嗎？（雖然這些事故不是全發生在發射階段，但仍然證明相信Musk吹噓的人太過天真；見下文。）
那麽921火箭是怎麽回事呢？它基本是在抄襲SLS（本身又是Saturn V的現代化版本）的長九無法上馬之後，改爲抄襲SpaceX的BFR（名義上是Big Falcon Rocket的縮寫，但是實際上大家都知道是Big Fucking Rocket）。因爲Elon Musk宣稱可以省錢，所以就希望用同樣的論點來做類似的圈錢。
但是BFR的第一級就用了35個Raptor引擎，比蘇聯的N1還多。35個貨物級別（Cargo Rated；SpaceX至今的所有火箭，雖然有發送衛星的記錄，實際上都還是貨物級別的，而且用的是舊式的Merlin引擎，Raptor根本還沒有首飛）的Raptor或許會比SLS的4發載人級別的RS-25便宜，但是如果要求同樣的安全級別，那麽單發Raptor的事故容錯率必須達到低於0.0057%，也就是十萬分之五。人類歷史上還沒有造出任何一個如此可靠的火箭發動機，更別提價錢必須低於RS-25的十分之一。不管你們信不信Musk，反正我只相信物理和工程定律。
改用ACES/Depot方案之後，長征五號只需要運送燃料，這可以有高達10%的容錯率，宇航員則繼續飛已經千錘百煉的長征二號F，那麽即使不看20倍的價差，孰優孰劣還是一目瞭然的。
總結來説，在決策核心對面子工程有高度警惕的今日，中國要在未來20年載人登月的唯一希望和可能，就只有Depot方案。剛好它還多快好省，以極低的價格和極高的安全性，在10年内就可以完成。我本來以爲只有像波音這樣壞的，才會反對這樣的計劃；但是顯然無知可以比自私更糟糕。
【後註一】2021年1月16日，NASA的SLS引擎進行臺架實驗，徹底失敗，連進一步研究用的數據都沒有搜集齊全，詳情參見《After a decade, NASAs big rocket fails its first real test》。
【後註二，2022/08/31】雖然關於航天用兆瓦級核發電機的報導似乎部分被緊急下架，但在我抱怨只看到籠統的英文轉述之後，還是有讀者找到原始公關稿和我分享（參見《我国首个空间核反应堆国家重点研发计划项目通过验收，将有力推动空间核动力发展》），提供了額外的細節。首先，這不是以往美俄所用的同位素熱電池（一般使用Pu238），而是正經八百的完整核裂變反應器。其次，因爲空間和質量的極端限制，采用液態鋰金屬冷卻劑，所以不是商用或軍用反應器的簡單縮小。三，我在網絡找到NASA 1970年發的相關論文（參見《NASA PDF》），是預研論證的報告；據我印象，並沒有實際建成（有熟悉NASA歷史的讀者，請不吝賜教）。四，中國研究團隊在2022年2月發表過一篇英語論文（參見《Operation and safety analysis of space lithium-cooled fast nuclear reactor》），討論新設計的安全性問題，有興趣的讀者可以參考。
【後註三，2023/07/12】中國載人登月計劃終於有了新的進展（參見《我国载人登月初步方案公布》），采用四年前博客反復論證的基於大型火箭（而不是長征9或土星5這個級別的超大型火箭；新聞報導所提的長征10，應該是長征5的載人小改型）、在軌交會對接，以便在2030年前完成的最優方案。對相關技術細節以及更高層的戰略和經濟考慮有興趣的讀者，請復習正文和留言欄的既有討論。