NASA最強火箭SLS點火失敗美國何時重返月球?
1969 年7 月20 日,人類第一次踏上月球,此後阿姆斯特朗的那句“這是我個人的一小步,卻是人類邁出的一大步”廣為流傳。其實,搭載阿姆斯特朗三人登月的火箭正是NASA 大名鼎鼎的土星5 號SA-506 火箭,時至今日,它仍被稱為史上最強運載火箭系統。
時隔半個世紀,NASA 再次將載人登月提上日程,雄心勃勃的“阿爾特彌斯計劃”(Artemis)由此提出。由於土星5 號這枚“老古董”早已退役,於是聚光燈照在了另一枚火箭身上——太空發射系統火箭(Space Launch System,簡稱SLS)。
但就在上週末,這枚被寄予厚望的火箭在關鍵測試中出現問題,“阿爾特彌斯計劃”是否會因此受影響?
SLS 核心級測試失敗
當地時間2021 年1 月16 日下午5 時27 分,美國密西西比州聖路易斯灣附近的斯坦尼斯航天中心B-2 測試台,NASA 對SLS 火箭核心級進行了熱火測試。
按原先的計劃,火箭的4 台RS-25 發動機將進行8 分鐘的全功率點火——這正是火箭發射後進入太空所需的時間。
熱火測試的流程包括裝載73.3 萬磅的液氧和液氫、倒計時、點燃發動機。值得一提的是,測試中,高度為212 英尺(64.6 米)的核心級在測試台上產生了160 萬磅推力。
意外的是,發動機在啟動後1 分鐘多一點的時候突然關機,點火測試提前結束,其團隊正在進行評估。
NASA 局長Jim Bridenstine 表示:
這是我們向前邁出的重要一步,確保SLS 火箭核心級為“阿爾特彌斯計劃”的任務做好準備,最終實現載人登月。儘管發動機最終沒有持續8 分鐘點火,但SLS 團隊成功完成了倒計時和點燃發動機的步驟,並獲得了有價值的數據。
據NASA 的官方新聞稿,此次測試是美國“阿爾特彌斯計劃”“初試”(Green Run)系列的最後一項測試。
2020 年1 月,SLS 芯級“初試”(Green Run)系列測試正式開啟。
當時,核心級已在位於美國新奧爾良的米丘德(Michoud)組裝設施完成組裝並交付,隨後被安裝在斯坦尼斯航天中心B-2 測試台上。
這一系列測試的第一項剛剛完成,疫情開始大範圍肆虐,3 月份團隊決定先暫時擱置原先的計劃。2020 年5 月起,這一系列逐步恢復,SLS 團隊陸陸續續完成了其餘幾項測試,但在這一過程中也受到了墨西哥灣沿岸的熱帶風暴、颶風影響,進展並不似預期中的那麼順利。
不難理解,每一項測試都建立在前一次測試的基礎上,複雜性是在不斷增加的,直到最後點燃四台發動機,進行熱火測試。
如今第八項測試結束,不過是以失敗告終。下一步,除了分析相關數據,SLS 團隊將要依次檢查核心級和四個RS-25 發動機,從而確定下一步該如何走。
NASA 最強火箭能否不負眾望?
號稱史上最強運載火箭系統的SLS,有何過人之處?
實際上,它是一種從美國航天飛機演變而來的超重型運載火箭,在地位上,SLS 不同於NASA 外包給SpaceX 等眾多商業公司的太空項目中所用到的火箭,它由美國國家航空暨太空總署設計,可以說是有著NASA 的“純正血統”。
在美國航天飛機時代,挑戰者號航天飛機、哥倫比亞號航天飛機都發生過災難,共14 名宇航員罹難。
在此背景下,NASA 一方面把研製往返國際空間站飛船的重任承包給商業航天公司,另一方面經過分析,NASA 認為如果採用普通串並混合式火箭發射系統,兩次災難都可避免,研製一種更為可靠的運輸系統,也是一定要推進的事情,因為除了國際空間站,NASA 還有一個重要的目標——再次實現載人登月。
為此,SLS 的研發被提上日程。2011 年立項,9 月其設計被最初確定下來。
2015 年,SLS 助推器的試射任務順利完成,7 月,SLS 設計方案完成並進入評估階段,準備實施火箭的全尺寸建造。終於在2019 年,SLS 建造完成。
其實,有兩個字貫穿著火箭的整個設計、建造、測試過程:成本。
NASA 預計,SLS 預計花費180 億美元開發(100 億美元用於其本身、20 億美元改建發射台及肯尼迪航天中心、60 億美元用於獵戶座載人艙組的研究、製作),據說2012-2017年NASA 每年撥出30 億美元預算。加上火箭的製造成本,前期總投入估計將達360 億美元,發射費用也在10 億左右(SLS 不可重複使用)。
據悉,SLS 的龐大工程背後是NASA 全部門和1000 多家美國公司的支持,其中SLS 核心級的主承包商正是有著百年曆史的波音公司。
所有這一切努力,為的是打造NASA 體積最大、動力最強的火箭:
- 核心發動機:RS-25,即航天飛機的液氫液氧主發動機;
- 固體燃料助推器:航天飛機助推器的升級版本;
- 高度:98 米(載人版本)、122 米(貨艙版本);
- 質量:2497 噸(載人版本)、2951 噸(貨艙版本);
- 近地軌道有效載荷:70 噸(載人版本)、130 噸(貨艙版本);
- 最終運載能力可達到165 噸,可向月球運送最高27 噸的有效載荷。
斯坦尼斯航天中心主任Rick Gilbrech 曾說過:
當年,斯坦尼斯是土星5 號第一、第二級火箭推進設施的首要測試地點。自上世紀60 年代土星5 號火箭測試以來,斯坦尼斯還從未見過如此強大的能量。
1967-1973年,NASA共發射了13枚土星5號運載火箭,保持著堪稱完美的發射記錄,但考慮到性價比,土星5號退役。
自NASA 1972 年最後一次阿波羅任務以來,美國再也沒能在月球上著陸。2019 年7 月20 日,即阿姆斯特朗登月50 週年當天,NASA 公佈了雄心勃勃的“阿爾特彌斯計劃”。
這一工程包括3 個階段,其第一階段則是發射搭載SLS 重型火箭的“獵戶座”飛船,它將在為期3 週的繞月無人飛行後返回地球。
在SLS 核心級熱火測試之前,NASA 曾表示2021 年11 月將完成“阿爾特彌斯計劃”第一階段任務。
而萬眾期待的測試失利,被譽為是土星5 號繼任者的SLS,又能否不負眾望?