「我們的測試設施無法模擬實際重返太空器所經歷的熱通量、壓力、剪應力等組合。我們總是必須等待飛行測試來獲得系統已準備就緒的最終認證。」— 獵戶座熱防護罩副經理 Jeremy VanderKam，2022 年語
週三，NASA 將嘗試發射四名太空人繞月飛行，執行名為阿提米絲二號的任務。這將是 NASA SLS 火箭的第二次飛行，也是服役 20 年的獵戶座太空船首次搭載太空人飛行。問題在於，獵戶座的熱防護罩會「吹掉碎片」。這不是比喻或貶義的說法，而是指 NASA 在 2022 年執行相同任務時，重返地球過程中，獵戶座熱防護罩的大塊材料脫落，留下凹痕。嵌入熱防護罩的大型螺栓也部分被侵蝕和熔化。
NASA 最初的反應是掩蓋問題。在早期的新聞稿中，他們強調火箭和太空船都表現出色，同時拒絕公布飛行後評估報告。首次提及熱防護罩損壞是在 2023 年 3 月，由獵戶座計畫經理 Howard Hu 在與記者的通話中提到。Hu 表示：「我們觀察到熱防護罩的差異比預期更大；一些預期會在家中燒蝕的碳化材料，其燒蝕方式與我們的電腦模型和地面測試預測的不同。」
在 2024 年 1 月的電話會議上，被記者問及碳化材料損失的量化時，月球到火星副局長 Amit Kshatriya 說：「這是非常小的局部區域。有趣的是，如果我們有更大的碎片，情況更明確，分析起來會容易得多。」同一通話中的洛克希德馬丁公司代表補充說：「還有健康的原始 Avcoat 材料餘量。所以並不是說有大塊、大塊的碎片。」
直到 2024 年 5 月，監察長辦公室發布了熱防護罩的照片，損壞的程度才變得清晰。問題不是碳化材料損失或過度燒蝕，而是構成熱防護罩的 Avcoat 塊出現了深邃的刻痕和孔洞。Avcoat 材料的設計並非要以塊狀脫落。它應該碳化並平滑剝落，保持熱防護罩的整體輪廓。但獵戶座是一個龐大而沉重的太空船，重量約為其仿製對象阿波羅指令艙的兩倍。而 Avcoat 熱防護罩是一種實驗性設計。沒有人曾在月球返回速度下飛行過這種分段式熱防護罩，更不用說在如此沉重的太空船上。
監察長辦公室報告的實質內容與照片一樣令人警惕。監察長辦公室確定了三個可能導致阿提米絲二號機組人員喪生的問題：
熱防護罩剝落 (Heat shield spalling)。這是所有那些凹痕的技術術語。由於剝落會在熱防護罩材料中留下空隙和裂縫，可能導致未受保護的太空艙本體暴露並導致燒穿。剝落還會改變太空艙周圍高超音速氣流的模式，產生局部熱點和級聯效應的潛力。
熱防護罩碎片撞擊 (Impact from heat shield fragments)。當剝落將熱防護罩碎片送入高超音速氣流時，它們可能會撞擊太空艙頂部，損壞降落傘艙。阿提米絲一號任務是否發生了這種情況尚不清楚。正如監察長辦公室報告略帶沮喪地指出的那樣，儘管 NASA 制定了詳細的計劃，但未能回收降落傘或降落傘罩。任何碎片撞擊的證據現在都沉在太平洋底。
螺栓侵蝕 (Bolt erosion)。監察長辦公室報告指出，嵌入熱防護罩的四個大型分離螺栓出現了侵蝕和熔化。這些螺栓填充有耐熱材料，應該足夠堅固，能夠承受重返地球。但四個螺栓中有三個熔化了，這是由於 NASA 在設計它們時使用的加熱模型存在缺陷。報告進一步指出：「重返地球過程中，分離螺栓熔化超出隔熱層，可能導致車輛暴露於熱防護罩後方的熱氣進入，超出獵戶座的結構極限，導致車輛解體和機組人員喪生。」
因此，獵戶座從月球返回時，其損壞程度足以以三種不同的方式危及機組人員的生命。這可不是好事！
這讓 NASA 陷入了困境。阿提米絲二號任務的獵戶座太空船已經與其服務艙組裝在一起。即使該機構知道該做什麼改動，將其拆開來修改熱防護罩，也需要數年時間。日程安排也無法進行飛行測試，也沒有備用硬體進行飛行測試。每艘獵戶座的成本都超過十億美元，而它唯一的發射火箭 (SLS) 的成本則根據會計方式不同，每發需要兩到四億美元。
在這裡，引用海軍上將 Harold Gehman 的話很有價值，他曾擔任哥倫比亞號事故調查委員會主席，關於當嚴格的日程遇到不可動搖的預算時，組織上會發生什麼：「如果一個計畫經理面臨問題、短缺和挑戰，如果日程無法延長，他需要資金，或者他需要削減餘裕。」沒有其他選擇，所以猜猜 NASA 的人做了什麼？他們開始削減餘裕。沒有人指示他們這樣做。沒有人告訴他們這樣做。這個組織這樣做了，因為組織中的個人認為他們是在捍衛這個組織。他們認為他們正在做組織希望他們做的事情。因此，NASA 尋找方法來說服自己，認為飛行有缺陷的熱防護罩是安全的。
2024 年 4 月，該機構召集了一個獨立審查小組。該小組的調查結果並未公開，但在 12 月，NASA 宣布已找到熱防護罩損壞的根本原因。阿提米絲一號熱防護罩上的 Avcoat 滲透性不足，導致材料層下的氣體膨脹並將碎片從熱防護罩中炸出。重返地球的軌跡加劇了這一過程，加熱過程分兩個獨立階段進行。
這是一個尷尬的發現，因為阿提米絲二號任務將使用的熱防護罩的滲透性被進一步降低，以便更容易進行超音波測試。但你必須使用你擁有的熱防護罩，該機構表示有信心，改變重返地球的軌跡足以抵消任何剝落問題。
有點令人困惑的是，他們也宣布打算從阿提米絲三號任務開始改用新的熱防護罩設計。換句話說，阿提米絲二號的熱防護罩完全可以安全飛行，但他們在這一次任務後永遠不會再使用它，而新的設計將在未來的月球任務中首次進行測試，並搭載太空人。這一切都有些荒謬。正如 YouTuber Eager Space 所指出的，如果一艘商業載人太空船（SpaceX Dragon 或 Boeing Starliner）以獵戶座所見的損壞程度返回地球，NASA 會堅持重新設計並進行無人測試飛行以驗證。但該機構並沒有對其旗艦計畫採取對商業載人計畫的高標準要求，儘管太空人的生命同樣處於危險之中。
觀察家們也注意到，NASA 用來得出新分析的工具和模型，正是那些未能預測到剝落問題的工具和模型。雖然該機構能夠從飛行數據回溯，誘導 Avcoat 的測試樣本出現剝落，但他們無法預測全尺寸熱防護罩在阿提米絲二號新飛行條件下的表現。
你不必成為一個隨機的太空部落客，才能覺得這一切很可疑。公開反對聲音最強烈的是熱防護罩專家、太空梭太空人 Charles Camarda，他是詹森太空中心的前工程總監。他對 NASA 重複導致哥倫比亞號和挑戰者號失事的「動機推理」感到震驚，Camarda 開始在機構內外發聲，認為太空人的生命處於危險之中。為了表示開放，NASA 邀請 Camarda 和兩名記者參加 2026 年 1 月關於熱防護罩的簡報會，並讓他有限地接觸了一些尚未公開的研究材料。但這次經歷只加深了 Camarda 的痛苦，他最終發表了一篇「呼籲」，我鼓勵大家完整閱讀。
簡而言之，Camarda 認為 NASA 正在展示導致哥倫比亞號和挑戰者號災難的相同功能失調。面對意想不到的工程故障，它構建了「玩具模型」來說服自己，它想要達到的結論（飛行是安全的）有證據支持。這些玩具模型並非基於物理學，但由於它們看起來是量化的，因此產生了一種虛假的「安全感和理解感」，成為管理層可以躲藏的「認識論的遮羞布」。
更簡單地說，NASA 將基於「感覺」來飛行阿提米絲二號，希望阿提米絲一號熱防護罩發生的事情不會嚴重到傷害阿提米絲二號的機組人員。這是阿提米絲一號重返地球期間的螢幕截圖，顯示了獵戶座熱防護罩的一塊燃燒的碎片。
讓情況更加令人沮喪的是，根據該計畫自身的邏輯，根本沒有理由讓阿提米絲二號載人飛行。在阿提米絲的原始計畫中，阿提米絲二號是阿提米絲三號月球著陸嘗試之前，唯一一次搭載太空人飛行的機會。阿提米絲三號將是一項充滿技術創新的艱鉅任務（首次著陸、首次使用月球著陸器、首次深空對接等），在繞月乾跑任務中盡可能降低技術風險是有意義的。
但在 2026 年初，NASA 決定在任務表中增加一次額外的阿提米絲任務。新的阿提米絲三號將於 2027 年作為近地任務飛行，測試與任何可用的月球著陸器（藍色起源或 SpaceX）的對接。首次登月將推遲到之後的任務，阿提米絲四號。
這一變化消除了阿提米絲二號載人的任何理由。如果獵戶座出現問題，機組人員在地球軌道上遇到它們比在繞月長途旅行中更安全。阿提米絲二號也可以輕鬆地在沒有太空人的情況下飛行，讓地面控制人員獲得發射經驗，並在不危及機組人員的情況下驗證（或駁斥）NASA 的熱防護罩模型。
NASA 會因為基本上重複阿提米絲一號而損失一些顏面，但這樣做將表明該機構真正相信它經常口頭上宣揚的安全文化。不幸的是，看起來沉沒成本和面子問題將佔上風。
NASA 的工程師和管理者並不愚蠢，他們也不會輕視太空人的生命。他們讀過羅傑斯委員會和哥倫比亞號事故調查委員會的報告，其中許多人親身記得挑戰者號和哥倫比亞號的事件。但他們存在於一個特定的環境中。這個環境是一個月球計畫，已經花費了近 1000 億美元和 25 年的時間卻一無所獲，而該機構剛剛經歷了大規模裁員，並經歷了其科學預算的「瀕死體驗」。
新任的魅力型局長將他的聲譽押在了提高發射頻率上，並設定了在川普總統 2029 年 1 月任期結束前將太空人送上月球的明確目標。因此，人們正在絞盡腦汁，試圖避免說出顯而易見的事實：獵戶座熱防護罩需要一次成功的月球重返速度飛行測試，以避免對機組人員造成不可接受的風險。
如果阿提米絲二號的機組人員在重返地球過程中喪生，我們將再次看到一份精心研究的報告，列出那些對關注該計畫的任何人來說顯而易見的促成因素。太空計畫將因調查結束和國會的憤怒而延誤數年。NASA 會自我鞭策，增加更多的安全官僚層級，直到相同的計畫壓力導致他們在未來的飛行中再次犯下同樣的錯誤。
很有可能——希望非常有可能——阿提米絲二號將安全著陸。但我們真的必須等到太空人喪生，才能第三次重新學習同樣的教訓嗎？
祝阿提米絲二號的太空人好運和一路順風。