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我的轨道栖居地在哪？ {#e051 .graf .graf—h3 .graf—leading .graf—title name=“e051”}
NASA一直在奇幻想象与务实理性之间保持平衡。当这架天平开始倾斜时，会发生什么？
杰拉德·奥尼尔（Gerard O’Neill）习惯于从高处俯瞰世界。每到周末，这位普林斯顿大学教授就会驾驶滑翔机，在新泽西州西北部上空飞行。从那样的高度，你能看见由玉米、大豆和马匹牧场拼成的拼布般的景象，其间点缀着深色的树林与蜿蜒的道路。你或许会看到被零星池塘点缀的长方形田地，或是成片的郊区袋状死胡同，四周被绵延的绿色地带所环绕。
奥尼尔于 1927 年出生在布鲁克林，高中毕业后立即加入美国海军担任雷达技术员，在第二次世界大战结束前被派往太平洋战区。脱下军装换上便服后，奥尼尔在斯沃斯莫尔学院和康奈尔大学学习物理与数学。后来，他在普林斯顿获得教授职位，并建造了最早的对撞束存储环之一 --- --- 一种为后来著名”后裔”铺平道路的系统，例如欧洲核子研究中心（CERN）的”大型强子对撞机”。
1965 年，NASA 向科学家开放了宇航员队伍，奥尼尔也报名参与。他通过了早期测试，但在最终名单出炉前被淘汰。太空遥不可及，奥尼尔便退而求其次：周末当滑翔机飞行员，工作日则教书。几年后，他一边研究通过基于太空的太阳能向地球输送电力的方法，一边仍在思考人类在群星之间的位置。某天在课堂上，他在思索是否会有其他产业迁移到太空时，在黑板上写下一个问题：“行星表面真的适合扩展技术文明吗？”
这一思想实验之所以获得制度层面的支持，要归功于汉斯·马克（Hans Mark），他是 NASA 艾姆斯研究中心（Ames Research Center）的主任。1975 年，马克资助了一项为期 10 周的暑期教师研究员计划，参与者包括 19 位教授、6 名学生和 3 名志愿者。他们的任务是判断是否有可能在这片最后的疆域上建造”定居点”。奥尼尔担任技术总监。
NASA 早在 1969 年就开始考虑载人探索前哨基地，当时其”后阿波罗”计划设想了一项包含空间站、月面基地以及后续火星远征的项目。但在每一种设想中，NASA 都将空间站与基地视为任务基础设施，而非自给自足的民用定居点。
这项研究员计划的成果在 1977 年以《太空定居点：设计研究》（Space Settlements: A Design Study）之名发表，视觉上堪称赏心悦目。插图呈现出被紫色调星云环绕的闪亮铝制结构、墨色的航天飞机剪影与太空行走的宇航员，以及大量图表与示意图，用来强调这一雄心勃勃的未来愿景背后的数学严谨性。
在数百页的篇幅里，这份文件向我们展示了轨道文明可能的模样。它描绘了数千名居民如何在一个直径 1.8 公里的环形体（torus）中生活、工作与娱乐，这个环形体被战略性地安置在地球与月球之间。各章依次解释月球矿物开采的机制，描述空间站如何通过旋转来模拟重力，甚至还探讨了远离家园时教育与社交的现实问题。
但这本书最引人注目的地方，是它始终保持着一种”绿色”。《太空定居点》中设想的社区宁静而田园，这一设计选择是在项目推进过程中由领导层确定的。第一幅概念画完成后，奥尼尔对插画师里克·圭迪斯（Rick Guidice）说，他希望后续版本能包含”像法国田园诗般的五百平方英里的绿色田野”。
那并不是新泽西，但从高空俯瞰时，它同样郁郁葱葱。
自发布以来，这套图像志已经成为乌托邦式太空探索愿景的一个”参照物”，其影响横跨《质量效应》（Mass Effect）这样的电子游戏系列，以及《星际穿越》（Interstellar）这样的好莱坞大片。它的遗产向我们展示了其视觉语言的持久生命力，但《太空定居点》也让我们理解了 NASA 这部机器是如何运作的。
每年，该机构都会与白宫预算办公室就下一财政年度的经费展开谈判。总统会向国会提交预算请求，但真正”开支票”的只有拨款委员会。如果新的拨款法案未能按时通过，持续决议就会将 NASA 的预算冻结在接近上一年的水平。以《太空定居点》为例，在该项目引起一些政策制定者注意之后，NASA 用于所有后续工作的预算被削减了；这些人认为该机构需要谨慎分配资金。从某种意义上说，这正是他们所希望的结果。项目领导层喜欢先抛出大胆计划来展示雄心，随后在预算审议（mark-ups）过程中把最具投机性的部分”让出去”，以保护其旗舰项目。
这种模式在该机构的历史中反复出现：从核动力火箭（1955 年提出，1973 年取消），到”自由号空间站”（Space Station Freedom）计划（1984 年提出，1993 年被大幅削弱），再到”小行星重定向任务”（Asteroid Redirect Mission）（2013 年提出，2017 年被废弃）。在每一种情况下，NASA 都规划了一系列吸睛的构想，最后却收束为少数几个标志性项目，例如阿波罗计划或航天飞机计划。
美国太空探索的历史，是在乐观与现实之间不断协商的历史。《太空定居点》证明了这种平衡行为究竟有多么岌岌可危。当这份文件在媒体上被报道时，国会山上的批评者攻击它，认为这是一项极不现实的计划。NASA 的反应是把自己的工作”推下车”（为其背锅、主动否定）。只有在它让政客相信自己对任务的判断足够清醒之后，NASA 才能获得新的资金，并继续在科学潜力与政治现实之间小心翼翼地走钢丝。
太空时代的梦想 {#5f0f .graf .graf—h3 .graf-after—p name=“5f0f”}
始于 1945 年的核时代既许诺拯救，也许诺毁灭；它的精神是一种无边无际的可能性与冷峻的存在主义。苏联在 1957 年率先取得领先优势，成功部署了”斯普特尼克”（Sputnik）卫星，这在一定程度上得益于二战结束时对德国火箭技术的接收。随后，苏联又在 1961 年将第一位人类送入太空。
但美国也同样得到了德国工程师的帮助。沃纳·冯·布劳恩（Wernher von Braun）后来成为阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔航天飞行中心（Marshall Space Flight Center）的主任，他是美国太空计划的总设计师；在肯尼迪总统于 1962 年发出那次著名的行动号召之后，这一计划最终反超苏联。NASA 的”水星计划”（Project Mercury，亦即其首个人类航天飞行计划）证明，像艾伦·谢泼德（Alan Shepard）和约翰·格伦（John Glenn）这样的宇航员，确实拥有 --- --- 正如汤姆·沃尔夫在其 1979 年著作中所称 --- --- “过硬的本领”。“双子星”（Gemini）计划完善了交会对接与太空行走技术。最后，“阿波罗”（Apollo）计划以 1969 年至 1972 年间的六次登月为高潮，标志着超级大国在太空领域竞争的终结。
但这种简略史叙遗漏了一件重要的事：美国是被迫对苏联作出反应，并重新配置自身战略的。它之所以能做到这一点，恰恰是因为它把既有计划暂时搁置了。在大众想象里，美国是靠”加速”赢得太空竞赛；而在现实中，它是靠”转向”赢得的。
在肯尼迪将登月确立为任务之前，工程师们原本预计会在 1960 年代先把一个小型实验室送入轨道，然后在常态化飞行可行后升级为更大的工作舱。在那之后，是近地轨道组装：通过数十次发射把推进级锁定成一艘登月飞船，最终由一型名为”诺瓦”（Nova）的超重型助推器完成发射 --- --- 这是一种自 1959 年起就在兰利（Langley）与马歇尔中心研究、推力达一千万磅的超级助推器。（把它与实际在 1967 年首飞的”土星五号”（Saturn V）火箭相比较：后者推力为 750 万磅。）
按这一路线，美国人的首次登月足迹本应出现在 1970 年代中后期。但当政府决定，展示科学霸权的唯一方式就是抢在苏联之前踏上月壤时，这一时间表被匆忙改写。为实现这一目标，NASA 抛弃了轨道组装的逻辑，取消了 Nova，转而采用”月球轨道交会对接”（lunar-orbit rendezvous）方案 --- --- 这种方案只需要一次发射。
对于急于压倒苏联的美国政策制定者而言，像轨道实验室这类非必要项目，只会分散对”真正重要之事”的注意力。NASA 明白，经费来自雄心，但为了让钱持续流入，这种雄心又必须看起来足够现实。在将空间站边缘化之后，该机构的拨款从 1962 年的 18 亿美元上升到 1965 年的 50 亿美元，占全部联邦开支的 4% 以上（按实际价值计算的峰值，此后再也未被超越）。
当阿姆斯特朗踏下梯子、走上”宁静海”（Sea of Tranquility）的那一刻，美国太空探索的财政潮水随之转向。年度支出从 1967 年的 50 亿美元降至 1974 年略高于 30 亿美元，按名义值计算削减了 40%。在尼克松白宫内部，预算主管罗伯特·梅奥（Robert Mayo）被要求模拟接近 25 亿至 30 亿美元的未来情景，工作人员甚至还勾勒过一个 15 亿美元的方案 --- --- 按此方案，载人飞行将在阿波罗 14 号之后被一并取消。
在这一时期，NASA 转向更务实的活动，以期让纳税人看到投资的可见回报。其中一种方式，就是把空间站重新引入为该机构下一步”明智、实用且在经济上可行”的选择。国会希望在阿波罗余晖中看到明显的成果，于是 NASA 将旧有空间站概念重新想象为服务于地球观测、材料研究、气象、通信、以及卫星维护的基础设施。
1969 年，NASA 载人飞行副局长乔治·穆勒（George Mueller）曾建议，美国可以拥有一座空间站，“它将为我们提供面向全世界所有家庭的直接电视广播与直接无线电广播，同时还将为我们提供大型恒星观测台，以及用于空中交通管制、导航与永久气象监测的观测平台” --- --- 而这一切都能在 1970 年代结束之前实现。实际情况是，一个庞大的”太空基地”概念最终让位于”天空实验室”（Skylab）的单一工作舱，并在之后逐步演变为模块化、由航天飞机提供服务的实验舱。
阿波罗之后的生活计划，仍然围绕着一个单次发射的空间站展开，其大小相当于一枚土星五号（Saturn V）火箭的第二级。NASA 委托麦克唐纳·道格拉斯（McDonnell Douglas）和北美洛克韦尔（North American Rockwell）两家航天公司设计一座可容纳 12 人的实验室，计划于 1977 年进入轨道并运行十年。它被设想为随后一个更大规模、可容纳 100 人的设施的基石，但对该项目而言，不祥的迹象早已显现。
在国会山，1970 年的拨款辩论提醒 NASA：每花一美元都必须给出理由。尼克松总统不愿再拿出更多资金，而国会议员又把空间站与令人担忧的”雄心勃勃的新目标”归为一类，这迫使 NASA 领导层收缩阵线，把希望押在一个项目上：可重复使用的航天飞机。
没有大型空间站的承诺，土星五号的生产线被关闭，空间站相关工作也再度被削减。此前参与该项目的人被告知要克制对任何”能容纳两三名宇航员以上”的设想的热情。美国第一座空间站 --- --- 小得可怜的”天空实验室”（Skylab） --- --- 确实设法幸存了下来 --- --- 但这只是因为它是阿波罗应用计划的遗留项目，而且在”斧头落下”时就已在建造之中。
增长的极限 {#7929 .graf .graf—h3 .graf-after—p name=“7929”}
到 1970 年代初期，NASA 正在清算自身成功所带来的遗产。阿波罗赢得了太空竞赛，但这场胜利迫使该组织急忙寻找新的统领性使命。航天飞机计划承诺以低成本、常态化地进入轨道 --- --- 每年 50 次飞行、快速周转、用一套系统同时运送科学载荷、商业货物与军事卫星。然而，它从未像登月那样激起公众的想象力。
与此同时，国会山的气氛也在转冷。“罗马俱乐部”（Club of Rome）在 1972 年发布的《增长的极限》（Limits to Growth）报告认为，随着消费速度超过资源生成速度，全球人口将在未来 100 年内的某个时点出现崩溃；1973 年的石油危机使原油价格飙升至四倍，将能源安全变成每晚新闻的固定议题；越南战争时期的开支也让国会开始寻求国内节省。这也正是为什么 NASA 局长詹姆斯·弗莱彻（James Fletcher）对国会表示，航天飞机是”所有民用与国防太空活动的关键支点”，而支持者则将其重新想象为”一辆商业卡车”，能够把卫星拖入轨道，并通过发射费用实现自我偿付。
在这样的背景下，为《太空定居点》提供资金似乎也就说得通了。NASA 只需拿出一笔象征性的款项，支付来访学者几周的费用，作为回报，它便得到一个在环境意义上”共鸣”的航天飞机目的地，同时也契合《增长的极限》关于人口过剩的叙事。这项研究是一种低成本的对冲，让 NASA 可以宣称自己在思考”近地轨道货运”之外的事情，同时又不必投入超过紧缩逻辑所允许的额外资金。只要研究不偏离其恰当语境，几乎没有什么坏处。
但它确实偏离了。1977 年 10 月，这项研究突破了”封装”，当时《60 分钟》（60 Minutes）播出了一段由 CBS 新闻制作、题为《太空殖民地》（“Space Colonies”）的专题报道，内容基于该研究。节目一开始就用宽阔的全景镜头展示那些插图，并由奥尼尔解释太空生活的来龙去脉。观众看到月球”质量驱动器”（mass drivers）把岩石抛射出去，也看到巨大的镜面把阳光反射进想象中的空间站。有一幕，奥尼尔与工程师们讨论；另一幕则切到渲染画面：起伏的农田、微笑的家庭，以及旋转天空之下的小小划艇。
并不是所有人都喜欢自己看到的东西。参议员威廉·普罗克斯迈尔（William Proxmire） --- --- 负责制定 NASA 预算的参议院拨款委员会小组委员会主席 --- --- 以恐惧与难以置信交织的情绪作出反应。他给 CBS 发去一张传真短笺，态度明确无误：“这是迄今为止最好的理由，说明应该把 NASA 的经费砍到见骨…这种疯狂幻想一分钱都别给。“三个月后，在回复一位选民（对方问他为何反对殖民地却不反对太阳能卫星）时，普罗克斯迈尔把话说得更尖锐：“我不赞成的是发展一个项目 --- --- 在我看来，它会花费数千亿美元，甚至数万亿美元 --- --- 把相对少数的人 --- --- 一万、 一万五或两万 --- --- 安置在一个太空舱里。”
在为下一年度 NASA 预算进行加注审议（markup）时，“达斯”（Darth）普罗克斯迈尔（这是太空探索爱好者后来给他起的绰号）提出动议，要求从预算中删除所有关于”太空工业化”（space industrialization）的表述。这原本只是一个温和的 500 万美元请求，用于资助对质量驱动器与生命保障的后续设计工作，但委员会支持普罗克斯迈尔，决定扣留这笔资金。赞助这项工作的 NASA 艾姆斯中心（Ames center）团队 --- --- “先进项目办公室”（Advanced Programs Office） --- --- 也在这段时间前后被解散。
听起来似乎 NASA 处于被动挨打的境地，但历史学者认为，该机构其实非常乐意把太空定居研究当作祭品。霍华德·麦克柯迪（Howard McCurdy）在《NASA 内部》（Inside NASA）中描述，后阿波罗时期的管理者”学会了用牺牲蓝天研究来向国会表明，他们理解了这个新的克制时代”。而帕特里克·麦克雷（Patrick McCray）在《愿景家》（The Visioneers）中则报告说，机构内部许多人开始把奥尼尔的空间站与一种”咯咯笑因素”（giggle factor）联系起来，认为这会削弱其使命的重要性。
保罗·韦尔博斯（Paul Werbos） --- --- 一位支持太空探索的组织者，最为人所知的身份是反向传播（backpropagation）机器学习算法方面的研究者 --- --- 在 1978 年发表于《L5 新闻》（L5 News[^ L5 学会（L5 Society）的杂志；该学会后来成为”国家太空协会”（National Space Society），一个倡导文明向地球之外扩展的民间团体。]）的一篇文章中写道：“NASA 里的人几乎对这一想法的公共关系层面带着偏执；没人指望国会会把我们绑定到奥尼尔式栖居地上。“从这个角度看，这份报告有两种截然不同的用途：它足够雄心勃勃，能证明该机构仍然会做梦；同时又足够可牺牲，能在普罗克斯迈尔来找削减目标时被宰掉。
为了显示自己是认真的，NASA 加码押注航天飞机计划。到 1979 年，该飞行器的研发就吞噬了 NASA 获得的每一美元研发经费中的大约 70 美分。管理层通过强调高飞行频次与适中的发射成本来推销航天飞机，同时还强调其能力 --- --- 例如卫星维修、实验舱部署以及各种军事用途。
国会之所以买账，是因为这一承诺契合后阿波罗时代务实的基调。不到五年时间，那些曾经起草月球基地栖居地的工程师，就在重新设计载荷支架与隔热瓦。其他一切都在等待一个假设：一旦航天飞机飞起来，美国的下一次伟大推进就会随之到来。
艰难着陆 {#9982 .graf .graf—h3 .graf-after—p name=“9982”}
从原则上说，航天飞机是个颇具吸引力的想法，但这一计划从未兑现其潜力。1981 年”哥伦比亚号”（Columbia）首飞大获成功后，NASA 坚称到 1980 年代末，其航天飞机机队可以实现每年 50 次发射的节奏。现实中，航天飞机计划在 1985 年达到峰值 --- --- 全年 9 次飞行 --- --- 此后再也没有达到过这个数字。1986 年”挑战者号”（Challenger）的失事让整个机队停飞两年多，暴露出助推器接头是一个由成本驱动的妥协性设计，并迫使火箭分段被重新制造。
当航天飞机再次准备就绪时，单次发射价格已经从预计的 1000 万美元膨胀到按全额计入成本约 15 亿美元 --- --- 这一数字连 NASA 自己也在内部审计中予以承认。1997 年他们完成了 8 次任务，此后每年也就零星几次；直到 2003 年，哥伦比亚号左翼上一块有缺陷的面板，彻底终结了”航空公司式”运营的梦想。2011 年，在完成 135 次飞行、耗资 1960 亿美元之后，航天飞机退役。
在航天飞机计划推进之际，随着与苏联重新展开的竞争升温，NASA 的总预算在 1983 年至 1988 年间从 69 亿美元跃升至 91 亿美元。里根政府希望建造一个空间站，以与俄罗斯的”和平号”（Mir）轨道栖居地竞争，这在柏林墙倒塌与美国单极时刻到来之前不久，为拟议中的”自由号空间站”（Space Station Freedom）解锁了额外资金。
随着该计划的成本估算不断上升，而航天飞机挑战者号爆炸又给航天飞机计划带来新一轮成本压力，“自由号空间站”逐渐演变成我们今天所熟知的”国际空间站”（International Space Station）。在航天飞机的服务之下，这一项目代表着 NASA 与欧洲航天局、日本、加拿大以及俄罗斯联邦合作的新纪元。从资源管理的角度看，空间站之所以能延续下来，只是因为其价格被分摊到多个航天机构之中。一旦航天飞机机队退役，整合的底层逻辑便再次显现：NASA 开始寻找下一次”登月式豪赌”。
2005 年，“星座计划”（Constellation）成为那个项目，因为它的”战神 I”（Ares I）与”战神 V”（Ares V）火箭承诺提供一条重返月球的路径。然而到了 2010 年，奥巴马白宫在成本翻倍、进度拖延后取消了该计划 --- --- 使 NASA 在将近十年的时间里几乎没有载人发射能力。国会坚持要有替代方案，于是 NASA 锁定了”太空发射系统”（Space Launch System，SLS） --- --- 一种单一架构，火星、重返月球以及 NASA 的深空梦想都将依赖其上。
我们今天所熟知的 NASA 仍活在阿波罗的漫长阴影之中。登月成功使该机构倾向于用一个超级项目来维持资金流，并在财政克制的”戏剧化表演”中不断以让渡选择空间来换取支持。航天飞机计划展示了这种反射动作的隐性成本。它最终被取消后，卫星发射被搁置，国际空间站乘组依赖俄罗斯的”联盟号”（Soyuz），而国会面对的则是一座空空如也的发射台。这些冲击促使 NASA 从 2006 年的”商业货运”（Commercial Cargo）与 2010 年的”商业载人”（Commercial Crew）开始，转向”为冗余而建”。从那以后，该机构向至少两家私营公司授予固定价格的发射合同，NASA 的角色也从”拥有者 --- 运营者”变为”主力承租人”（anchor-tenant）。SpaceX 成为这一转向的受益者：2012 年向国际空间站运送货物，2020 年运送乘组。
随后出现的商业发射热潮，正是那种同一冲动的最终结果 --- --- 这种冲动在 1970 年代启动了投机性的研究工作，也最终将其关停。两者都源自愿景与务实之间的张力，这种熟悉的动力自太空时代伊始便驱动着每一次战略选择。《太空定居点》正是这种调解的典型。该文件代表着一种乌托邦式太空探索的奠基性愿景，至今仍被学者、概念艺术家、业余爱好者与技术工作者引用，用以思考 --- --- 并梦想 --- --- 太空。它最初之所以有用，是因为它能提供与当时主流文化气候相契合的灵感；但当它一头撞上政治现实，NASA 便将其丢弃。
该机构牺牲了奥尼尔的空间站设计，以证明自己有纪律把每一笔可腾挪的资金都集中到一个标志性项目上 --- --- 这种策略也驱逐了关于廉价通俗科幻未来的玩笑。从这个角度看，NASA 的历史是一场谈判：既要把梦做得足够大，才能点燃公众想象力；又要显得可信、自律，并配得上美国纳税人的钱。
原文：Where’s My Orbital Habitat?{.markup—anchor .markup—p-anchor data-href=“https://link.zhihu.com/?target=https%3A//asteriskmag.substack.com/p/wheres-my-orbital-habitat” rel=“nofollow noreferrer noopener” target=“_blank”} ::: ::: :::