阿波罗登月计划成功的九大原因

今天看了Andrew Chaikin在戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的演讲视频。他是《A Man on the Moon》这本书的作者,这部书被认为是对美国探月计划最完整和真实的记录。他对阿波罗计划成功归纳了以下九条原因。

A clear and compelling goal that comes from the top 一个成功的项目往往开始于来自组织最顶层的明确目标和要求。而且组织的顶层必须对这个目标抱有信心,提供持续和有力的支持。阿波罗登月计划始于冷战时期,当时苏联和美国在各个方面进行激烈竞争。在空间飞行和探索领域,苏联一度领先。肯尼迪总统在1961年发表著名的讲话,宣称要在十年内将人类送上月球。这个目标在当时看来非常不可思议,甚至有NASA的官员直接说这是个完全不懂现在美国航天工程和研究现状的人讲出来的,根本实现不了。但是美国政府从上到下,坚决执行这个计划。明确地提出在十年内要完成人类登月的壮举。尽管困难重重,当时NASA,军方,白宫和美国国会目标和决心非常坚定。

Sufficient resources to accomplish it. 要有足够的资源完成所定下的目标,肯尼迪任命James Webb担任NASA的负责人。1962年的时候,NASA的科学家团队给出阿波罗计划的总体预算是120亿美元,这已经是一个在当时是非常惊人的数字了,估计能占到那时美国一年GDP的1%。然而James Webb是个老练的政客,他觉得任何预算提交到国会一定都会被打个折扣,于是他把这个数字还翻了一倍报给国会批准。由于1962年肯尼迪被刺杀身亡,通过大打悲情牌。国会最终居然按250亿美元的预算批准了。事实证明,这是多么“准确”的预测,到1969年第一首登月飞船成功为止,总共花费正好这么多,这在如此长期和规模的项目中是绝无仅有的例子。最重要的是,这也说明了阿波罗计划的经费是非常充裕的,整个项目过程中甚至都不需要提出追加费用,或者削减开支。

A system engineering approach to managing complexity 拥有完善的系统工程方法来管理复杂的项目。在上个世纪60年代,并没有现代的很多项目管理的理论体系。他们当时使用的是系统工程方法来管理一个复杂的项目,这种管理方法需要在每个子项目上都有一个系统工程师来负责协调和管理所有工作。而系统工程师必须跨多个工程,学科和实践领域,同时能够和内外部的工程师,管理人员沟通和协作。这个角色其实是现代项目经理的原型,但是这时候NASA还没有专门的项目管理人员。系统工程师实际上既需要了解详细的技术原理,又能够管理工作流程和进度,承担了项目经理+部分架构师的职责。这对这个岗位的候选人的能力要求极高,不过幸好这是美国以举国之力进行的一个工程,能够招揽到当时美国最优秀的人才(实际上不只是美国最杰出人才,土星火箭的总设计师冯.布劳恩其实是二战时纳粹V2飞弹的总设计师),能够给每个子项目都配备一个到多个一流人才作为负责人。

The optimun solution could win 鼓励提出优化方案,最优的方案能够提出并最终落实。登月飞船的设计经过了多次讨论,甚至争吵,刚开始的时候设计的登月飞船非常巨大,高达二十多英尺。后来有工程师提出目标只是把宇航员送到月球然后返回,没有必要发射如此巨大的飞船,而且发射如此大的飞船也不现实。最后采用的方案是登月舱和指令舱的结构,登月部分分成两段。在讨论方案的时候,专家团队内部发生了激烈的争论,但最后选择了简化的方案。事实证明最后的设计和飞船结构是成功的。

Reduce risk by designing for simplicity and redundancy 通过简化设计和冗余来降低风险,

Test, test, test (under flight conditions) 反复测试,在实际飞行状态测试,每一个模块,从每一级火箭到指令舱,登月舱..,统统都要经过严格的测试,而且都要在实际的飞行状态下完成测试任务。

What-if thinking 总是想到,如果发生什么时,应该如何去做。每个设计不但要保证万无一失,而且还得考虑一旦出现任何情况,需要如何化解。比如当登月飞船的指令舱推进器失效的时候,登月飞船是否能够通过登月舱的推进器返回。这一点在第一次登月飞行后被仔细考虑并设计过,在阿波罗13号任务时,起到了关键作用,拯救了3名宇航员的生命。

Accountability at all levels of the program 在团队和项目的所有层级都担当应有的责任,高度的敬业精神和责任心是那时阿波罗工程团队成功的重要保障。

Lucky 运气。毋容置疑,在这样规模的科研和工程项目上,运气一定是存在的。在第一次测试土星火箭的时候,德国的工程师坚持一级一级分模块测试。而项目负责人却迫切要求整个三级火箭一次性测试,当时没有任何人能够保证这样巨型的运载火箭(即使到现在为止,土星火箭依然是人类建造过的最大,推力最强的运载火箭)能够一次试验成功。然而幸运的事,土星火箭第一次点火试验就发射成功。有兴趣大家可以看看亿隆马斯克的XSPace的猎鹰9号是发射了多少次才成功的。阿波罗13号的指令舱推进器出现故障,其中一个氧气罐爆炸。如果爆炸的是另外一个氧气罐,估计三名宇航员当场就挂了。

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