nasa sls核心级火箭试飞，登月火箭sls首飞

来源：头条浏览：0 2022-12-15 12:16:01

《澎湃新闻》特约执笔张杉当地时间11月16日，举世瞩目的美国SLS大火箭在肯尼迪中心发射。这是美国重返月球计划“阿耳忒弥斯”的首次发射任务，SLS火箭从2011年开始研制，经过11年，当首飞时间逼近时，可以说是“2011年磨一剑”。但是，SLS火箭在美国未来的深空探测系统中地位不稳定。

SLS火箭仍然是世界大型火箭发展的标杆之作。土星5号到SLS火箭SLS大型火箭，填补了1973年土星5号退役后美国大型火箭近半个世纪的空白。从土星5号到SLS火箭，美国大火箭的发展走上了曲折的封锁之路。载人登月计划的成功正值美国航天局( NASA )的最高光高峰，但这一重大成就放松了美国民众和议会对NASA的支持。美国航天局一直以来都享受着“随心所欲的收入”的按需待遇，但此后得到的待遇导致预算下降，新的宇宙计划不得不加大力度。由于预算从高峰期开始就呈悬崖式下跌，美国航天局放弃了同时推进航天飞机和空间站的计划，即使是20世纪70年代最优先的航天飞机项目，指标和设计也不得不多次缩小。航天飞机计划将土星5号火箭的第1级作为第1级进行改进。这样的方案继承性高、性能高、安全性最高，但研发成本最高，只能是在预算压力下捆绑大型固体助推器的方案。美国航天局在航天飞机项目上完全告别土星5号的技术，不仅为今后无数登月阴谋论者提供了素材，更重要的是航天飞机的运载能力只有29.5吨。这种运载力对于发射普通卫星和宇宙空间站的密封舱来说绰绰有馀，而对于载人深空探测则绰绰有馀。载人火星探测方案需要向轨道发射上千吨的载荷，而且里面有几百吨的单个模块，不能把这些模块分解成20吨级的小模块让航天飞机发射。好在航天飞机本身是入轨质量为100吨的大型宇宙飞船，基于其先进的推进技术，可以制造出具有100吨级运力的重型运载火箭。苏联已经有能量号大运载火箭珠，美国航天飞机派生运载火箭( SD-HLV )的概念也始终是大运载火箭方案的首选。从初期的航天飞机-C方案到“星座计划”下的“战神一号”和现在发射的SLS大型火箭，在概念上属于SD-HLV一族。但是，与苏联的“能源”火箭相比，SLS火箭的首飞晚了30多年。美国航天局的预算本来就很紧张，发展路线也不确定，项目一大早就开始聚集。从土星5号到SLS大型火箭，NASA往返的苦涩只能说是人像喝水一样意识到了冷暖。

SLS火箭目前主要用于发射“猎户座”载人宇宙飞船。大型火箭的标杆2010年，当时的美国总统奥巴马中止了重返月球的“星座计划”，但在美国国会的帮助下，“猎户座”宇宙飞船不仅幸存了下来，“战神五号”火箭也摇身一变，成为空间发射系统( SLS )的名称与在“星座计划”下为登月服务的“战神五号”火箭相比，SLS火箭虽然是同一个SD-HLV概念，但设计方案也有了很大的变化。美国航天局作为人类太空行走的主宰者，其SLS火箭在技术和性能上仍然是人类重型火箭的标杆，俄罗斯等航天大国计划研制的重型火箭，受其影响将力争赶超SLS火箭的性能。 SLS火箭计划分两个阶段发展。 SLS第一阶段的目标是发展SLS Block 1火箭。使用由航天飞机油箱派生的8.4米大油箱，使用航天飞机的主发动机( SSME )作为芯级发动机，捆绑2个由航天飞机技术派生的固体助推器，只有过渡上级) ICPS )直接使用Delta IV火箭二级) DCSS )的SLS Block 1火箭的低轨道运力为70吨级，具备同时将27吨以上的载荷送入地面月球移动轨道( TLI )的能力。美国航天局后来表示，SLS Block 1火箭的低轨道运力为95吨。但是，这不仅排行榜好看，也没有实际意义。毕竟，该火箭的唯一用途是发射约27吨重的“猎户座”载人宇宙飞船。 SLS第二阶段的发展目标是研制SLS Block 2型，但随后出现了过渡性的Block 1B火箭。第二阶段的核心是新开发的大型低温上段，它后来被称为探索上段( EUS )。 EUS使用直径8.4米的液态储氢罐，推进剂比直径5米的ICPS/DCSS多数倍，RL10C-3氢氧发动机提高推重比也使用4台。使用EUS，SLS Block 1B火箭的低轨道运力为提高-105吨，关键TLI运力为提高-38吨(有人)和42吨)货物运力为SLS Block 1火箭运力( 001 ) 能够满足更大运力的NASA也有继续开发SLS Block2的想法，将与更强的固体助推器进行交换。 TLI运力将增加到43吨和46吨。据悉，低轨道运力将由提高吨级变为130吨级。 SLS Block2火箭超过了土星5号当初118吨的低轨道运力，为未来载人火星任务的大型模块发射奠定了基础。

SLS火箭采用逐步发展的方式，提高运载能力。 1981年航天飞机首飞成功前后，美国曾考虑发展SD-HLV，但直到2005年“星座计划”才正式启动，而到2010年“战神五号”火箭才问世在2011年美国国会的推动下，SLS火箭正式开发。最初的目标是2016年12月开始发射，2013年航天飞机退役后，美国的载人航天只有3年的空白期。虽然SLS火箭看起来只是航天飞机成熟推进技术的重用，但火箭的设计并不是组装积木那么简单，SLS火箭的开发遇到了许多技术问题和事故。 SLS火箭成本上升和进度滞后的主要原因是波音公司负责的核心级研发生产进度严重滞后。 SLS火箭挪用航天飞机直径8.4米的储藏箱，用另一个火炉代替“战神五号”制造直径10米的储藏箱，在实际研制中，SLS火箭的储藏箱是轴向力，储藏箱的受力结构和侧向力再加上发现SLS火箭设计要求不同、安全性苛刻的漏雨现象，此后工程米丘组装厂( MAF )遭遇飓风袭击，导致MAF垂直组装塔错位和焊接工艺等一系列问题，导致研发延误，2020年？据不完全统计，SLS火箭的首飞时间前后至少推迟了16次以上。

SLS火箭最大的竞争对手是SpaceX公司的“星船(Starship)”。如果SD-HLV能在上世纪80年代就职，当然会成为美国宇宙开发事业的宠儿吧。然而，时过境迁，SLS火箭的性能和技术仍然处于领先地位，但美国在未来载人深空探测中的地位不稳定。在“阿尔忒弥斯”登月计划中，SLS大火箭仅用于发射“猎户座”载人宇宙飞船和“门户”月球空间站10吨级小舱，登月飞船已经选择了SpaceX公司的登月“星舰”方案。实际上，“星船(Starship)”本身具备载人能力。在这种情况下，有时也会用SLS火箭发射“猎户座”宇宙飞船。经常向过去十几年的巨额研究开发预算说明。从这个角度看，即使SLS火箭首飞失败，如果“星船(Starship)”在2024年左右投入使用，美国计划在2025-2026年再次载人登月的目标也不会受到太大冲击。 SLS大型火箭在载人登月等任务中受到新一代运载星舰的挑战，为了保护项目的后续推进，目前波音公司正在大力销售多用途的SLS火箭。根据2021年发布的手册，以SLS Block1火箭的整流罩体积为基准，SpaceX公司的“猎鹰”大型火箭的可用体积只有其0.7倍，而SLS Block 1B是其4倍，SLS Block 2更是如此SLS火箭提供了目前最强大的运载能力和整流罩空间，减少了在复杂轨道上的组装等操作，降低了任务风险，这为载人登月、载人登火、深空探测、大型空间望远镜以及军用卫星的发射提供了有益的场所，但SLS火箭稍有改进

本期资深编辑邢潭