502 宇宙超级工程是如何垮掉的:刘怡谈「挑战者号」事故四十周年
忽左忽右
01 | 挑战者号:一场被预告的灾难
程衍樑:今天非常开心能够跟长期以来和我台合作的嘉宾刘怡老师一起,讨论关于挑战者号的话题。对我们这代人来说,当时上初中的时候专门有一篇课文讲述挑战者号的失败,但那是一个新闻写作的作品,关于挑战者号背后的故事没有讨论得那么深。刘怡之前给我推了一本书之后我才发现,原来在2024年有一位非虚构写作者、一位记者,关于挑战者号、关于发生在1986年的太空工程的失败,写作了这么厚的一个作品。我印象当中,刘怡你自己在你所供职的平台上做了一个关于英文版的推出节目之后,这本书的中文版才被引进到国内来。可以请刘怡来给我们稍微讲一讲。
刘怡:这本书的英文版是2024年上半年出版的,出版半年之后我就在亚马逊Kindle上买了这本书,觉得它的整个视角也好、提供的素材也好,都非常有价值。所以我当时是在得到听书,写了这本挑战者号的英文版介绍,后来也让版权方留意到这本书,再把它引进到中文世界。这本书的中译者鲁一其实也是在我原先的单位《三联生活周刊》很资深的科学记者,所以我本人算是跟这本书有一点渊源。
挑战者号这个事件离今天其实是有点远了,因为它发生在1986年1月28号,离今年刚好是40年时间。但在这40年时间里,它的连带影响包括这个事件本身造成的震撼一直没有真正消失。挑战者号的影响之所以那么大,一个很重要的原因是它是在全世界一亿多电视观众的注视之下,一架庞大的、造价达到当时20多亿美元的航天飞机,在升空70多秒之后在电视机画面之前出现爆炸。这种情况在全世界的电视新闻传播史上都没有发生过,导致当时NASA主持这个直播活动的公关主任奈斯比特自己都非常震惊,有40多秒钟的时间一句话也说不出来。
还有挑战者号影响非常大的另一个重要原因是,挑战者号上有一位接受航天员培训的普通人,是一个中学历史女教师叫麦考利夫。当时是作为里根政府宣传的「普通人也能进入太空」、太空探索活动和普通人有关的这么一个样板工程。挑战者号之所以要赶在1月28日这天发射升空,是因为那天晚上里根总统要发表国情咨文的演讲,而且预定要在演讲当中谈到美国的太空事业又取得了一个重大的进展——挑战者号航天飞机成功完成了一次升空任务。但实际情况却是以失败告终,导致里根不得不在当天的国情咨文演讲当中,在美国全国的电视画面之前哀悼这个事故。
挑战者号事故发生之后,围绕着事故何以发生,有一个非常广为人知的说法:挑战者号发生这个事件是因为它的外接助推器里边的一个小的橡胶圈存在故障。这就形成了一个非常经典的管理学上的叙事——一个小零部件的问题、一个小疏漏如何引发了一个系统性灾难。哪怕在40年之后,这个说法依然广为人知。
另外,跟挑战者号、跟航天飞机这种太空科研平台相连的事故,实际上在1986年之后也没有终止。2003年又发生了哥伦比亚号航天飞机在返回地球的过程当中因为隔热瓷砖的破损而烧毁的事件。到了2026年40年后的今天,如果大家关注航天新闻可能会注意到,今年4月美国发射的双子座飞船完成了阿尔忒弥斯2号环绕月球的探月任务,实际上这个双子座飞船包括发射用的火箭,上面就有一些零部件还是从20多年前退役的航天飞机上拆下来的。它可以说是直接延续了和挑战者号有关的航天飞机项目的这些技术,甚至是其中的一些零部件。
另外就是大家可能也非常关注的马斯克,他作为一个私营企业家开发的火箭和飞船,经常被拿来和美国由国家航天局主导的政府项目进行比对,其实有非常多的争论。为什么马斯克一个私营企业家搞的火箭、搞的飞船项目似乎比政府的更省钱?但反过来也有人会反驳说,如果美国政府开发的火箭和宇航载体像马斯克的火箭那样动不动就发射失败,那些项目早就终结了。这也是讨论比较多的问题。这些内容在这本书里面其实也有非常多的提及,它有很多的支线。因为西金伯特姆是一个媒体人出身的记者作者,他也把形形色色的跟挑战者号有关的、跟到1986年为止的世界宇航事业有关的素材都放到了这本书里,最后串联成一本聚焦在挑战者号事件、但实际上回顾了美国整个宇航事业从20世纪60年代到80年代这20多年历史的书,包括其中的一些发现,还有历史当中的这些暗线,其实也是延续到了今天依然有非常大的影响。
程衍樑:西金伯特姆你也说了他自己是记者的背景,所以他写这本书应该采访了200多个当事人。而且他之前的有一部作品是关于切尔诺贝利的《午夜》,所以给我的感觉他好像是一个专门关注20世纪以来的这些灾难现场、影响全人类的重大事故现场的这样一位作者。我之前跟你聊天的时候你也跟我讲过,其实挑战者号这个事故发生以后,你会发现中文世界关于这些当事人的回忆其实很早就被翻译引进到国内来。
刘怡:对,因为在1993年还是94年中国加入联合国版权公约之前,实际上关于挑战者号事故的一些亲历者和记录者相关的回忆录也好、研究著作也好,从80年代末开始就已经进入到中文世界了。这也折射出一个现象:在挑战者号事故发生之后,整个美国从新闻记录者到科技工作者其实都在追问——为什么1986年看上去处于冷战后期、里根政府处于一个对苏冷战非常强势的这么一个阶段,而且从历史后端回溯的话,当时确实也是一个苏联在太空竞赛当中逐渐掉队、逐渐跟不上的状态,但是为什么在那个阶段、看上去是美国比较强的阶段,却发生了挑战者号这样的悲剧?
包括美国政府也组建了以尼克松时代的司法部长威廉·罗杰斯为首的委员会调查挑战者号事故的原因,罗杰斯委员会还专门请来了著名的物理学泰斗理查德·费曼作为他们的首席顾问来调查这个事件,后来也有相关的报告公布出来。可以说围绕着挑战者号事故为什么发生、直接原因是什么、背后的制度背景和历史原因是什么,从当时的美国一直到今天,凡是要讨论美国的宇航事业、包括要讨论像航天飞机这样的超级大工程可能会面临哪些问题,都绕不开挑战者号这个事故。
程衍樑:我过去对于挑战者号的影响更多关注在它的结果——因为有这样的一个事故,包括你刚提到2003年以后哥伦比亚号的另一次事故,这直接带来的结果就是航天飞机在今天消失掉了。另一个就是关于挑战者号,我是知道这本书之后才发现,原来有那么多的机制层面、体制层面以及美苏冷战大背景当中,一些可以说是由于外部环境和人为影响造成的系统性悲剧。我觉得这个可能需要回溯整个大的历史背景——为什么在80年代,美国要在一个冷战末端、其实自己已经处于优势的环境下,以一种我们看起来比较粗糙的方式大干快上去推动这种航天飞船的项目?
02 | 超级工程的三大先决条件
刘怡:说到航天飞机这个项目,首先需要回溯到它的前身,就是大家应该都知道的美国载人登月的阿波罗计划。几个月之前我看了小布什时代的美国国家航天局NASA的副局长斯科特·佩斯的一个采访,佩斯是一个搞项目管理尤其是成本评估方面的专家。他提了一个很有意思的视角:所有我们所认为的工程学上的超级项目,要想成功几乎都依赖三项先决条件——第一,稳定的政治承诺;第二,有保障的资金支持;第三,清晰的阶段性目标。
这三项先决条件在载人登月的阿波罗计划当中都是比较妥善的。首先政治承诺,阿波罗登月计划的美国总统肯尼迪认为美国有必要把宇航员送上月球,以显示他们在太空技术和太空探索方面相对于苏联的优势,美国要在全世界面前展示它在宇航技术和探索的深度广度方面都超过苏联,这是一个很重要的政治承诺。其次是有保障的资金支持,整个阿波罗计划当中,美国几乎是以今天无法想象的投入的资源规模来支持。到1970年代初为止,阿波罗计划花费的所有经费差不多是当时的250多亿美元——因为美元在1971年之后经历了大幅贬值,如果我们考虑汇率因素折算成今天的经费的话,这笔钱基本上要乘以10,而这笔钱在当时要占到美国全国GDP的将近3%。在阿波罗登月计划的巅峰时期,整个美国有40多万人、2万多个机构和企业为它工作,这就是它当时获得的资金和资源的体量。
另外就是它有一个清晰的目标——目标很明确,我就是想把宇航员送上月球表面,所有在这个过程当中我不塞任何附带的东西进去,我不想在当中再搞一个空间站,或者说顺便在火箭的研发过程当中试试看用这个火箭去发射卫星。所有中间的目标都被砍掉了,我只有一个清晰的整体目标:我要把人送上月球。甚至为了实现这个目标可以不顾中间的成本,阿波罗登月计划所用的飞船和火箭几乎都是一次性的,这也是它跟今天马斯克要搞的每一步都考虑成本、每一步都要考虑回收再利用的火箭项目最大的一个区别。
所以在这三项先决条件的保证之下,这个项目才能成功。但是你也可以想象得到,这三项先决条件不可能五年、十年、二十年的持续下去,成本太高了。我们大家可能看到1969年是阿波罗计划第一次把宇航员送上月球,但实际上差不多也是在1969年,美国政府已经确定阿波罗计划不会再扩大,就不会再发展成野心更大、需要烧掉更多钱的比如说在月球上建立一个永久科研基地,不搞了。因为1960年代的美国虽然当时的美国经济看统计数字的话好像还过得去,但1960年代美国同时也在陷入越南战争,要花非常多的钱;其次美国当时在林登·约翰逊政府的时代开始搞大社会项目,有大量的国内基建;包括美国当时是处在民权运动的高峰期,社会政策和福利政策方面也要投入非常多的成本。而当时69年前后美国又处于经济增长放缓、通胀率高企的这么一个阶段。
大家可能会想象说美国人登上了月球,当时的美国人对这件事情是非常好奇、非常自豪,这个是个事实,但只是第一次。我可以告诉大家,到1972年最后一次阿波罗登月飞船发射的时候,电视转播权没有卖出去,因为美国人对这件事情就已经倦了。他开始问一些我觉得普通人都会关心的问题:登上了月球这件事情跟我有什么关系?为什么美国政府不把登陆月球的钱花在资助本国的贫困群体上?又比如到阿波罗登月计划到了第四次发射以后,每一次在发射基地门口都有抗议的队伍,都说美国政府宁可把钱花在把人送到荒芜人烟的月球上去,都不肯把这个钱花在改善国内福利上。包括我在YouTube上还搜到了一些当时的讽刺歌曲,那些歌曲里面就唱说为什么美国政府有那么多赤字、为什么美国政府的预算永远不够,然后下一句就唱因为美国政府把人都送到月球上去了。当时有大量的对于登月计划的质疑,包括美国政府也感受得到阿波罗登月计划的成本实在是太高了,大量的一次性的无法再复用的设备,这个情况就无法持续。
而且我自己有这么一个感受,因为我在关注挑战者号事故的相关内容的时候看了很多跟管理学有关的书,里边有一个东西让我的印象非常深。NBA的传奇篮球明星以赛亚·托马斯在一次电视节目的时候讲到所有的冠军球队是怎么衰落的,他说几乎所有的冠军球队都是在拿到冠军之后的第二年开始分崩离析。原因是当一支球队拿到了冠军之后,这个球队里边的所有人都会想要更多。以前你会好好地打替补,因为你想着说我要帮助球队拿到冠军,但是到了第二年你会想说我冠军已经拿到了,我自己想要更高的出进率、我想要更多的出场时间;以前你是这个球队里的第二号球星,拿到了冠军之后第二年你就会想凭什么我不能当老大、我要有更多的表现机会;以前你是这支球队的老大,大家都服从你,到了第二年你看到你的队友对你不再那么尊敬的时候,你就想把他赶走。所有人都是在拿到第一次成功之后想要更多。
其实阿波罗计划也是类似的情况,拿到了第一次成功之后就带来了知名度、带来了关注,大家又都会想着说我要从这个项目当中拿到更多的东西。最典型的就是NASA和它的核心供应商——对NASA来说,我只要把太空探索项目继续下去,再搞出下一个巨型工程,我就能不断地从政府那里拿到钱;而对美国的这些NASA的核心供应商来说,只要政府还在搞超级工程、超级项目,我可以一直拿到订单,我的工人就一直有工作;包括跟这些供应商联系在一起的美国的这些国会议员,我只要在国会层面继续帮助NASA和供应商去游说政府继续给这个项目投钱,企业能拿到订单,这个企业盖在我的家乡,那工人有了工作机会,下一次国会选举的时候他还会投票给我。这里面又有政治关联。
也关联到了美国当时的社会情绪的一个变化。在1969年第一批阿波罗项目的宇航员登上月球的时候,没人会关心他们是什么性别、什么肤色、什么样的族群背景,大家都关心的是美国人最早登上了月球。但是因为1960年代整个社会氛围的变化,美国的所有不同的群体都希望在这个下一阶段的航天项目当中跟自己所处的这个群体来产生关联。美国人会开始追问说为什么所有的宇航员都是男的,女性就不能成为宇航员吗?然后黑人会站出来说那为什么所有的宇航员都是白人,一定是你们刻意不培训黑人,黑人也要当宇航员。包括挑战者号的七名宇航员当中还有一位是日本裔的,其实也是因为美国当时的亚裔群体也在追问,那凭什么都是盎格鲁-撒克逊裔的人去当宇航员,亚裔就不能有宇航员了吗?你仔细想想这些事情跟宇航本身有没有关系?没有直接关系。但是在当时的社会氛围之下,所有人都希望把跟宇航本身无关、但是跟他自己所属的群体的这个话语权和社会地位有关的这些事情,去跟宇航这么一个露出率很高的公共事件产生关联。导致阿波罗登月项目结束之后,NASA不得不去搞一个新的超级工程,而且在这个过程当中,因为美国政府已经不想投入这么多资源了,为了获得政府的支持、为了获得政府相应的资金,他要去找无数跟这个项目其实不搭界的人——国会议员、妇女团体的成员,让他们去给政府施压,告诉政府说NASA想搞这么一个超级工程是有价值的。整个航天飞机项目就是在这样一个情况下被推出来的。
程衍樑:听起来刚刚刘怡已经介绍了整个前期的背景。刚说到了第一次,如果把它视为一个队伍夺冠的话,那69年就是第一次夺冠。但是在69年以后,像阿波罗登月这样的一个全民工程已经实现了它的价值,然后像土星五号这样的一些一次性的火箭运送实在是成本爆炸,即便是美国它也负担不起了。但是在冷战的美苏争霸当中,宇航又是非常重要的,无论是宣传的价值还是其他的一些价值,所以美国在之后还是需要去持续地上线一些新的太空工程。我觉得可能最后出现了像航天飞机这样的一些可以重复往返、重复使用的新设备,可能也呼应了当时需要把太空竞赛给平价化的一个趋势,但是它最后带来的可能是一个预算以及相应的一个质量问题。如果我们粗暴地总结,可能到了1986年这次挑战者号的失败,它最后就形成了一个非常大的质量灾难。这个过程当中就会涉及到很多联邦政府的预算以及它背后供应商在成本上的博弈,这块我觉得是这本书当中非常有意思的部分。
03 | 目标不清、预算不足:航天飞机的先天缺陷
刘怡:回到我前面说的,斯科特·佩斯总结的成功的超级工程需要的三项先决条件——政治承诺、资金支持、清晰的目标。如果说这三项先决条件在阿波罗计划当中都具备的话,那么可以说它在航天飞机这个项目当中都存在疑问。
我们从目标开始说起。从航天飞机这个项目诞生的第一天开始,它就有一个很大的问题:它到底是一个以军事目的为主的项目,还是一个纯科研目的为主的项目?因为阿波罗计划当中这件事情是很清楚的,美国并不指望说在月球上监视苏联或者要在月球上对苏联发动军事打击,它就是一个纯科研性质的项目。但是到了航天飞机当中,这件事情变味了。因为NASA从航天飞机项目立项的第一天起,它指望美国空军来帮助它获得政府的支持和更多的预算,而航天飞机其实一开始并不是为军事用途开发的,但是NASA为了拉拢美国空军,把空军所提出的一些实际上不是很现实的想法给放了进去。比如说当时苏联在搞近地轨道的空间站,它认为说如果苏联在那个空间站上装上雷达,那它就可以对美国进行直接的高精度的监视,而我只要有了一个可以反复使用的航天飞机,那我这个航天飞机可以破坏苏联的近地轨道空间站和苏联的间谍卫星;甚至可以提出说我搞出这么一个航天飞机,可以在非常短的时间内靠自己的动力环绕地球,在这个过程当中对于苏联的核心地面军事目标进行拍照和侦查;还有包括他提出说我可以用航天飞机在近地轨道上一次性携带很多小的卫星,航天飞机发射到了轨道上,我可以在空中直接把这个几十颗卫星一次性放出去。这些东西在当时技术上到底能不能够成立其实是有疑问的,但是为了满足美国空军的要求、为了把这件事情跟军事用途挂上钩,那它到底是为了实现科研还是为了实现军事目的,这个目标就变得夹杂不清。
然后就是政治承诺其实也不稳定。美国的航天飞机项目实际上是在尼克松时代开始立项,随后尼克松、福特、卡特、里根,到航天飞机真正开始发射升空、开始执行太空任务,中间基本上是隔了四届美国政府,每一届美国政府对这件事情的看法和需求都不一样。所以航天飞机项目必须不断地进行民间宣传和公关,必须不断地进行政治游说。
然后最要命的一点就是,做出了这么多努力,政府给的预算还是非常不足的。而这种预算不足又直接决定了航天飞机随后出现的一系列问题。因为按照NASA尤其是整个航天飞机项目最早的设计师法格特的设想,航天飞机是一台极其昂贵但是可以反复使用的太空卡车。当时最初的时候航天飞机被称为太空卡车或者太空快车,包括法格特设想的是美国每个星期都会进行一次太空发射,使用航天飞机,每一次发射都能执行复合型的任务,可以载着不同类型的宇航员——有专业的空军的宇航员,有普通人来进入太空。但是NASA自己做的项目评估说,如果要搞这么一个复杂而精密的平台,而且凭借自身的动力就能达成目标的话,它要用到140亿美元的预算。但实际上美国政府就是在尼克松时代后期尤其是到了卡特政府时代,为了限制整个项目的成本的无限膨胀——你不得不说NASA有一种非常不好的机构文化。前几年美国出了一本叫《星太空竞赛》的书,彭博社的一个记者写的,他采访了一个NASA工程师,就讲到NASA有一个非常不好的企业文化:当他启动一个项目的时候,他会先去跟上面要一亿美元做一个80%完善度的平台母型,然后接下来他再慢慢地打磨这个80%完成度的母型。大家都可能知道经济学上有一个边际效用递减的理论,往往你一开始是一分钱一分货,到了后期往往是一块钱三分货。那最后的结果就是他做出那个有八成功能的平台母型只需要花一亿美元,但最后他做成了一个能够达到95分标准的最终的原型产品,他可能要多花三倍到五倍的钱。这是NASA的一种传统的技术导向的企业文化。
但是美国政府就是为了遏制住他的这种不断涨价的企业文化,就告诉他说你要140亿美元来做这么一个航天飞机的原型,我不给,我就给你55亿,多一分都不行。55亿你能把这个原型做出来,那这个项目就接着往下推,否则我就把这个项目砍掉。所以NASA面临的一个问题就是,哪怕他做了那么多公关、做了那么多游说,实际也只给他55亿美元来做整个原型项目。所以就出现了一个问题:NASA一开始设想的那个昂贵而精密的平台,55亿美元是不可能达成要求的,他要不断地使用所有现成的、更加简陋但是理论上的短期成本更低的这些技术来做出他的这么一个平台。
我记得跟阿姆斯特朗一起登月的三个宇航员之一谢波德曾经说过一个金句,我觉得非常形象。他说你们普通人看到说我坐着这个登月舱登上月球了,会觉得那是一个高科技的东西,但是谢波德说我每次训练的时候进入那个登月舱,我都是想这个东西就是那些在项目竞标当中报价最低的供应商用最便宜的零部件攒出来的这么一个东西,我每次登上这个东西的时候我都想这玩意儿是一个便宜货,我也不知道它最后能不能成功地运转起来。而这种用报价最低的供应商提供的最便宜的零部件去攒一个超级平台的情况,在这个航天飞机的项目当中是体现得最充分的。
一开始设计师想的是为了让航天飞机在返回大气层的时候能够耐住高温,我要用钛合金来做它的外壳,但是钛合金太贵了,那怎么办?用铝合金来做航天飞机的外壳。但是铝合金是不耐高温的,它在再入大气层的过程当中会因为高温而融化。那怎么办?就在铝合金的表面贴上一层耐高温的瓷砖。就是大家看着这个航天飞机白白的那个外壳,它外面那一层是一万四千片耐高温的瓷砖贴在它的铝合金表面。而在铝合金表面贴瓷砖这个事情,是比用钛合金来做一个外壳更加便宜、更能实现省钱的这么一个目标。但大家可能不知道,这一万四千多片瓷砖没有一片形状是一样的,因为里边的那个铝合金基身它是流线型的,而且这个铝合金基身在每一次使用完之后它其实还是会有轻微的变形。为了满足它的这个不规则的表面每一片都能被瓷砖覆盖到,这一万四千多片瓷砖每一片都是单独开模制作的。而且你想,铝合金表面的这个瓷砖你不可能说用锚钉把它锚上去,或者说你不可能用焊接把它焊上去,每一片都是工人用胶水把一万四千多片瓷砖一片一片粘到航天飞机的表面上去,粘得牢粘不牢其实不知道。实际上后来挑战者号包括每一次航天飞机返回地面之后,都会发现都会有瓷砖脱落或者瓷砖上出现了一个小孔,这个完全就是为了节省成本而出现的问题。
还有一开始设想的是航天飞机的动力完全由它内部的这个发动机来承担,而这个发动机是液体燃料的,每一次返回之后只需要维修一遍可以反复使用。但是为了要省钱、为了把航天飞机的这个机身做小,导致航天飞机本身的发动机的功率不足以支持它向上飞出大气层进入太空轨道。包括一开始想的是所有的燃料舱就像我们普通飞机的这个燃料舱一样,它藏在机翼里边、藏在机体内部,但是因为这个机身要不断地做小,就导致燃料舱不能容纳在内部,而且发动机的功率也不够。那怎么办?首先是我们常说的这个航天飞机那个有点像民航客机、机翼很短的那个平台,其实它的大名叫轨道器,轨道器自己是带发动机的,但它尺寸非常小。轨道器的背面大家可以去看美国的这些航天飞机的照片,有一个特别像热水瓶内胆的橘红色的圆柱体,那个东西其实是轨道器的发动机的燃料。大家可能会认为这个航天飞机整个系统里边最贵的可能是那个轨道器还有它携带的发动机,但是每一次航天飞机发射花钱最多的是燃料,尤其是装在那个橘红色的好像热水瓶里边的那个液体燃料。
另外就是橘红色的燃料舱的旁边还有两根像爆竹或者说像火腿肠一样的比较细的那个圆柱体,那两个其实是它的外接发动机,而这个外接发动机实际上是美国空军提供的创意和原型。因为美国空军当时有大力神洲际导弹,美国空军就提出说如果你这个航天飞机的动力不够,那它在升空的过程中可以绑上大力神洲际导弹的第二级和第三级,用它作为一个额外的动力。这个额外的动力是只支持把航天飞机推过大气层,随后它再点燃自己的发动机进行下一阶段的飞行。所以大家可能在看跟航天飞机相关的视频的过程当中,看到它点火升空,其实第一步点火点的是它的这两个大的外接发动机,而这两个外接发动机使用的是固体燃料。固体燃料发动机有一个特点,它只能点一次火,它必须发动之后要把所有的燃料都烧光之后才能自己熄灭。于是就造成一个问题:绑在航天飞机侧面的两个外接助推器,大家可以理解为它像两根爆竹,它点燃之后就不能再熄灭了,而所有燃料烧完的时间是122秒钟。也就是说在整个航天飞机系统升空的前122秒钟,它是不能控制的,完全取决于这两个外接助推器是不是在正常运转。在这122秒里如果外接助推器发生事故,你没有任何办法把这个轨道舱救下来。事实上挑战者和后来发生的事情也是这么一种情况。
所以在所有的项目分包的过程当中,为了省钱,NASA找的是报价最低也是参加过阿波罗项目相对有经验的供应商,实际上就是大的集体分包商就只有四家。大家想象的说这种超级工程宇航项目非常精密的,肯定都是在一个干净的无尘车间里面,有戴着面罩穿着防护服的这些工人在生产,但实际上外接燃料舱里边的这个密封橡胶圈是蒂奥科尔公司在盐湖城找了七个摩门教的妇女给它手搓出来的。就像它表面的那些瓷砖是工人用胶水一片一片贴在航天飞机上面的一样,分包商到了最后都是用最简单的最便宜的方式把它给搞出来的。
04 | 公关压倒安全:发射决策的层层失守
程衍樑:整个过程当中刚刚刘怡说到,它其实用今天的话说充斥着今天看起来非常多草台班子以及一些低成本考量的因素,它背后当然还有就是甲方无法约束乙方这种军工复合体的深度的利益绑定关系。但是我们如果去回看的话,80年代以来在筹备挑战者号的历次实验当中,你刚才也说到了它出现过很多的事故,包括像瓷砖的掉落,包括刚刚说到的各个环节的一些事故风险都暴露过,而且在整个过程当中很多工程师也好、一些深度技术的参与人员都发出过预警,但是最终还是为了呼应里根总统在那天晚上国情咨文讲话的这样的一个需求,其实是一种硬上了。这个过程就给人的感觉是一种公关压过了安全诉求。能讲讲这样的一个过程当中的博弈吗?
刘怡:我们虽然刚刚说到NASA因为美国政府削减它的预算,还有出于政治利益,NASA要去找一些跟特定的国会选区、跟特定的产业集群绑定的供应商,听上去NASA很可怜,但实际上NASA在这个过程当中它一点也不无辜。原因就是最想要把美国的宇航工程和这种能够持续几十年的超级项目持续下去的就是NASA自己。所以NASA在这个过程当中用今天的话来说,做出了大量的过度承诺。
比如说NASA一开始在论证航天飞机这个项目的时候就找了一个公关公司来帮他做数据,竭力论证说我这个可以反复使用的航天飞机能够比阿波罗计划当中那些一次性的火箭和飞船便宜多少。他们算出了一些非常荒谬的数字,比如宣称说航天飞机发射一次只需要35万美元。事后发现35万美元的数字是建立在美国每个星期发射一次航天飞机的基础之上,但是每个星期发射一次是建立在什么基础之上?美国要建造10到15架航天飞机,我才能保证说我每个星期能发射一次,但实际最后造了5架,因为项目预算又要超支了。而且NASA一开始承诺的是每发射一次航天飞机返回地面之后我只需要检修一个星期,我可以接着执行第二次任务,但实际情况是航天飞机尤其是航天飞机里边的这些子系统,它的发动机也好、它的这种电子设备也好,每经过一次使用尤其是经过再入大气层的这种高温考验之后,可能要进行两到三万次的子系统的检查,而这种检查最快基本上要四个月左右,最慢的实际上要花18个月时间。它做出的所有的承诺都跟它对不上。
还有包括NASA毕竟是一个政府机关,它花纳税人的钱,公众舆论对它来说是一个要争取的对象,它要花大量的精力去做一些跟航天飞机项目本身完全无关的事情。比如说80年代初NASA搞了大量的所谓的普通人上太空的项目,就包括美国当时是有国会议员去接受宇航员培训、坐着航天飞机进入太空,还包括我记得80年代初的时候有一位沙特的亲王,他是空军飞行员出身,也是经过美国的宇航员培训,就坐着航天飞机也是进入了太空。这个其实是形成了一个很好的公关效应——你看普通人经过培训坐着航天飞机也能上太空。包括麦考利夫那个事情,除了能对公众宣传说你看美国终于出了一个女宇航员之外,其实一个很重要的原因是麦考利夫在美国他是一个讲美国历史的中学教师,当初NASA吸收麦考利夫进入他们的宇航员培训项目的时候,就是因为美国教育部和里根政府提出了这么一个设想:一个美国的中学历史老师在太空当中给美国的中学生讲课,讲美国有多强大、美国的历史有多么辉煌,是一个特别好的爱国主义教育。这个事情被认为是麦考利夫被选中的一个重要原因。当然麦考利夫本人是一位非常勇敢、非常有责任心的女性,但是我们不能否认说利用一位女性宇航员、利用一个历史老师在太空当中讲课做宣传这件事情是带有特别重的公关色彩的。
同时NASA当初在上马航天飞机项目的时候是夸口说我每个星期都能发射一次航天飞机,但实际上美国造了五架航天飞机,在航天飞机服役的31年时间里一共只完成了135次发射,平均一年是不到五次。而在里根政府的前期发射频率是非常之低的,而且他一开始说我每次发射的成本只需要35万美元,实际上事后核算一次发射的成本是15亿美元。里根政府对这个是极其不满的,就提出说如果你再达不到高的发射频率、你如果这个系统的完善率达不到指标,我要把这个项目给叫停的。导致NASA就给里根承诺说前期有一些小毛病在所难免,从你的第二个总统任期1986年开始,我至少能保证说我每个星期发射一次——达不到,但是我一个月发射一次可以保证,而且是每一次发射我能完成多桩的科研和太空探索项目,保证每个月给你政府提供新的公关和宣传题材。所以对NASA来说,到了1986年他非常清楚航天飞机项目在成本控制上没有达到预期,但是为了让这个项目不被政府喊停,他就做出了更多的过度宣传来保证这个项目,而且他搞的更多的公关和宣传差不多也是从1986年开始达到了一个新的高峰。所以对他来说,1986年差不多是不允许再出现任何偏差的这么一个高速发射阶段的这么一个开端,而1986年的第一次发射恰恰就是挑战者号,所以第一次发射就面对了一个巨大的失败和悲剧。
程衍樑:然后我看到在这个过程当中好像还有一些自然因素的限制,比如说这次发射承担的那个关于哈雷彗星的观测任务,而哈雷彗星大家知道76年造访一次,它的整个观测的时间窗口只有48个小时,以及当时应该是做了针对全美乃至全世界的一个舆论动员和电视直播。所以我们后来看到在书里面也讲到了,其实在发射之前出现了一些甚至极端低温的情况,远远低于一个安全的发射气温,包括工程师也出来试图去进行一些最后的干预,但是最后很讽刺的是这些行政人员等于是拍板否定了来自NASA内部工程师的意见,最后宣布要发射,然后发射出去几十秒后这样的一个载人飞机解体。
05 | 密封圈:被忽视的低温风险
刘怡:这里我可以稍微细致地讲一下挑战者号的密封圈到底是怎么回事。我前面说到,航天飞机因为它自己的发动机的功率没有那么大、携带的燃料也没有那么多,它是不能靠轨道器自己的发动机点火发射产生足够多的推力进入太空的,它必须靠那两个外接助推器。但是外接助推器因为它采用了洲际导弹上的固体燃料,你就得保证说我的固体燃料是一节一节地烧起来的,包括还要保证说外接燃料舱它也有不同的分段,中间有燃料、有发动机,包括最下面有喷嘴,得保证不同的舱段之间你得留出一定的空隙,否则燃料燃烧高温气体喷出来可能这个外接助推器直接就爆炸了。所以它的不同的舱段之间必须用橡胶片来作为连接、作为一个缓冲,而且这个橡胶片当中要开口,就保证说燃料燃烧释放出的高温的气体可以通过这个橡胶的连接片和它中间的这个开孔被释放出去,就不至于说在一瞬间就整个地爆炸了。
但是航天飞机在1981年开始的早期发射过程当中,外接助推器的这个承包商蒂奥科尔公司就发现了一个问题:航天飞机的不同舱段之间的这个橡胶垫片有一些在回收之后就发现这个橡胶垫片在高温高压气体喷出的一瞬间,他们发现这两层垫片当中有一层实际上是被烧毁了。但是他们认为说因为它有两层,烧毁一层问题还不是很大。而且因为蒂奥科尔公司非常担心说我把这个事故隐患上报——当然他们没有完全造假,他们在上报给NASA的这个调查报告当中就提到说我们发现橡胶垫片在外接助推器上升的过程当中有被烧毁的症状,但是他们认为说因为我用了双层垫片,烧毁了一层问题就不是很大。
但是又不是所有人对这个事情都掉以轻心了,因为蒂奥科尔公司有一个工程师叫麦克唐纳,这麦克唐纳是一直关注这个橡胶垫片的安全,随后又发现了一个新的问题:这个橡胶垫片如果在温度极低的环境之下,它会因为低温而丧失弹性。橡胶制品没有弹性之后它会收缩,本来你要靠橡胶片来维持密封性,但是收缩了之后它边缘就露出空隙了,那在点火之后产生的这些气体就会通过橡胶圈边缘的这些缝隙进入助推器的其他环节,从下往上把上面的那些燃料段和发动机就完全点燃。但是蒂奥科尔公司就反对它把它的这个新发现给报上去,其次蒂奥科尔公司的其他部门就反驳说,你说低温环境下这个橡胶密封圈会失灵,那具体是多少摄氏度?这麦克唐纳似乎也没有办法给出一个非常清晰的答案。所以就导致说这个缺陷被蒙混过关了。
但实际上程衍樑刚刚也提到,1月27日的这次发射是1986年NASA的格雷厄姆给里根总统承诺的一个月发射一次,1月27号就已经是1月份的月底了,这个月再不发射就错过窗口期了。另外就是它除了说要部署两颗卫星之外,还要观测哈雷彗星在太阳附近活动的轨迹,也有这个时间窗。但是你仔细想想,首先就是我前面说了,81年到85年之间的几次发射几乎每一次都有故障,有的时候是轨道器有问题,有两次是表面的这个耐高温的瓷砖出现了破损,只是没有像后来的哥伦比亚号事故一样直接烧毁掉。而27号那一天实际上又出现了一个意外的故障,就是轨道器的那个舱门关不上了,然后修那个舱门花了一天时间,导致27号那天就过去了,就不得不改在28号发射。
但是27号这一天卡纳维拉尔角基地出现了低温,当天晚上的温度是降到了零下8度,第二天早上也只有零下3度,气温非常低。但是美国之前成功发射的所有航天飞机最低的发射温度是零上12摄氏度。刚好那个发现密封橡胶圈会在低温环境下失灵的那个工程师——蒂奥科尔的那个工程师麦克唐纳,那一天他就在卡纳维拉尔角基地参与最后的环境观测。所以27号晚上就是他反复警告卡纳维拉尔角发射中心的管理层、还有在场的这个NASA的高官、还有他自己的蒂奥科尔公司的这些高层,甚至于那天晚上开了一场电话会,他说如果第二天的气温低于12度,他不能保证这个密封圈是绝对安全的。但是麦克唐纳被自己的公司给背刺了,蒂奥科尔公司就告诉NASA说所谓的低温问题是麦克唐纳的个人意见,不代表公司立场,他们公司是赞成继续发射的。
但是可以说老天爷一直在以不同的方式对这一次发射做出警告。因为到了第二天早上28号天亮的时候,最后对这个挑战者号做检查的这些基地的工作人员发现挑战者号它的外接助推器和发射台结冰了,就是挂了冰。结果就是导致生产轨道器的洛克维尔公司的工程师坐不住了,他们说这个冰目前还结着,你在升空的过程当中冰会被高温融化,融化的那些冰柱掉下来可能就会砸到轨道器表面用胶水贴上去的那些瓷砖,因为那些瓷砖非常脆,它可能被这个融化的冰柱给打破,或者说被吸进外接助推器的那个发动机。所以洛克维尔公司的人认为这个发射是必须终止,否则他们不能保证绝对安全。但是因为NASA的代理局长格雷厄姆已经给里根许下了承诺,你今天晚上发表国情咨文演讲的时候就可以提到挑战者号今天成功发射升空了,包括可以提到麦考利夫很快就可以在太空当中给美国的中小学生讲美国历史课。所以挑战者号在28号早上是只做了非常简单的一个除冰作业,就早上11点38分还是发射了。
但实际情况就是挑战者号升空仅仅73秒钟之后,它的外接助推器里边这个高温气体就顺着密封圈边缘的这个缝隙,先是把发动机和所有的固体燃料给点燃了,接着就是固体燃料又烧着了轨道器背面的那个橘红色的携带液体燃料的这个燃料箱。你想液体燃料是什么?液氧液氢,都是极其易燃易爆的,然后就导致轨道器被直接撕成了几块,最后是掉进了海里。
但是我觉得我看这本书受到一个很大震撼的一个点是,挑战者号坠落一个多月之后,美国海军的打捞队在一百多米深的海底找到了挑战者号的那个人员舱的残骸。他们发现那七个宇航员当中至少有三个人在爆炸发生的一瞬间是活着的,甚至于他们在向海面坠落的这个过程当中他们还试图采取自救措施,他们打开了人员舱里面的应急氧气包。他们其实最后这些人是怎么去世的?他们是跟着那个挑战者号那个轨道器里边的人员舱,就是从高空以没有缓冲的方式砸到海里边,砸到一百多米深的海底,其实是活活地砸进水里边砸死的。最后他们的遗体的残骸其实最后是在海里被捞起来。可以说是一个事后复盘来看的话,也是一个让人感到非常震惊的这么一个事件——事前已经有了那么多不祥的可能出事的征兆,但是最后出于宣传和政治的目的,NASA依然做出了要发射它的这么一个决定,那最后果然是经历了一个极其糟糕的结果。
所以最后有了那个费曼的对这个事件的评论,就是说现实应该优于公关本身,大自然是无法被愚弄的。我觉得像挑战者号这样的一个失败,也是对所有的这种复杂系统工程的一个终极的警告。
06 | Go Fever:为何马斯克能失败,NASA却不能?
程衍樑:但今天你看40年过后,其实我们今天好像又回到一个太空竞赛的时代。最后请刘怡来总结一下你自己的一个感受,就是你觉得在今天2024年这本书的英文版出版、2026年它的中文版出版,你觉得它对今天我们生活在这个时代的人阅读它的一个意义,你可以归纳一下。
刘怡:我在这本书里面有一件印象很深的事情,就是它提到了NASA从阿波罗登月计划时代开始就有的一种组织文化叫Go Fever——硬干狂热。其实就是我们每个人在日常生活包括职场当中都会碰到的一个情况:一件事情我已经给它投入了足够多的成本,因为投入的成本太多,我不能接受它可能失败或者它达不到我的预期的这样一个效果,那到最后我会陷入一种类似玄学的心理状态。我会想,我要是停在这儿,我要是承认这件事情失败了,我投入进去的所有成本就都损失掉了;但是我要是接着往前走呢,再搞一搞呢,万一成功了呢?我投进去的所有成本、我之前的所有支出不就都收回来了吗?我一定要接着往前,我指望说我只要多走一步、多试一次结果就会不一样,但实际上是可能会付出更多的代价。这个就是我明知道存在这么多的隐患、存在这么多的风险,我不顾风险也要接着往下干。
其实费曼主持的这个罗杰斯委员会得出的这个结论,其实不光是说这个密封橡胶圈这么一个小事情导致了一个巨大的系统崩溃。其实罗杰斯委员会得出的结论是,因为这个项目里边使用了如此多的过度承诺和存在技术上的不成熟,你的密封橡胶圈不出事,轨道器表面的那个隔热瓷砖依然可能出事;隔热瓷砖不出事,轨道器本身携带的主发动机也存在相当高的故障概率。就每一个环节可能都有问题,只是说这一次暴露出的是密封橡胶圈的问题。那事实就是挑战者号事故过去十几年之后,又发生了哥伦比亚号航天飞机在返回大气层的时候就是因为隔热瓷砖出现破损最后被完全烧毁的这么一个事故。而这一切其实就是航天飞机所设想的可重复使用的载具在1970年代的技术环境和成本之下还不是很现实。
今天我们会拿这个事情来跟马斯克的猎鹰超重型包括后来马斯克的这种星舰计划里面使用的火箭和飞船来做对比。但你反过来想,马斯克跟NASA相比它有一个天然的优势:马斯克的太空项目烧掉的是投资人和他自己的钱,而NASA花掉的是美国纳税人的钱。所以NASA比马斯克其实是更无法承受失败的代价,NASA每发射失败一次,公众会更加质疑。包括前几个星期在看那个彭博社财经评论里边就已经在问,美国的这个阿尔忒弥斯重返月球的项目其实在过去十几年里也已经烧掉了930亿美元了,到现在为止依然没有能把一个人给送上月球,这件事情要不要问责?其实这是NASA面临的一个天然的舆论困境,因为它是一个政府下属的机构,它花纳税人的钱,它势必要面对公众舆论的更多的问责。
但是马斯克,我们不管说他是话术也好,还是说马斯克能搞叙事溢价也好,总之就是他有办法让投资人以及他自己的客户相信他的火箭会在每一次失败当中能够获得更多的经验,下一次会变得更安全、会变得更成功,他甚至于可以把失败变成一种公关的话术,变成一种对于他个人的叙事神话有利的因素。但是NASA就没有这种便利。
NASA还面临一个问题,就是他启动一个新的项目——我们仔细想想这个可能也是一个管理学上一个常有的问题——因为想要省成本,在项目论证和研发的阶段就得不断地尝试说我要把原有的成熟技术或者把上一代项目当中已经用到了的这些东西我得再用一遍。所以我一开始的时候跟大家讲到,2026年美国用于阿尔忒弥斯计划里边的火箭和飞船里边还在用40年前为航天飞机项目生产的这些二手的零部件,原因就是他在项目论证的过程当中不断地要在说我没有投入更多的成本、我没有花更多的钱,我用的都是二手的零部件,这是一个很好的话术。但实际在过程当中,大家想象你要买一辆新车,然后为了使这个预算获得通过,你说我可以把旧车里边的这个某个内饰、某个零部件用在我这个新车上面,我能更省钱,但实际上你要用旧车里边拆下来的零部件来适配新车,你改造那个旧的零部件还是要额外花钱的,就不见得更省。但是这是一种常见的话术。
而反过来,就是马斯克和贝索斯其实也试图承接美国下一步登月计划当中的某些分包项目。就我自己的感觉是,马斯克过去他的所有的这种优势——他更会公关、他的研发周期更短、他的整个项目里边的这种成本控制更好——就一旦他开始参与政府项目、必须承担舆论风险的时候,他也不得不去试图磨合和接受NASA过去的那种不太让人舒服的这种管理文化。就最后可能不是说马斯克把NASA改造得更像SpaceX,而是SpaceX在一些形式的环节变得更像NASA。
程衍樑:好,以上就是本期节目录音的全部内容,感谢各位的收听,我们下期再见,拜拜。
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