SLS重型火箭悬了?美国“重返月球”再添变数
来源:中国航天报发表时间:2024-12-09 11:44:08浏览量:972
近日,国外消息人士爆料称,美国宇航局正在重新评估SLS重型火箭,该项目被取消的可能性“至少有50%”。如果该消息被证实,意味着“阿尔忒弥斯计划”将出现重大变动,美国载人登月火箭也将面临全新选择。
SLS重型火箭的全称是“太空发射系统”,承担着支持美国航天员“重返月球”乃至开发地月空间、为探索火星打基础等重任。从这个角度来看,SLS重型火箭的地位类似“阿波罗计划”中的土星5号重型火箭。
2022年11月16日,SLS火箭首次发射成功
为了将航天员和大量物资送上月球,SLS重型火箭早期型近地轨道运载能力不低于95吨,地月转移轨道运载能力达到27吨。随着2022年11月16日首次发射成功,SLS火箭成为世界上现役运力最强的火箭,预计直到“星舰”入轨投送载荷才会“宝座易主”。后续,波音公司研制团队计划为SLS重型火箭配备改进型发动机、新型上面级和助推器等,使其近地轨道运载能力超过130吨,地月转移轨道运载能力超过46吨。
然而,与一代传奇土星5号重型火箭不同,美国政府和国会长期支持的SLS重型火箭饱受诟病,近期甚至传出“有可能整个项目下马”的消息。外界认为,这主要涉及3个原因。
其一,SLS重型火箭的整体技术方案“拼凑性”明显,大量依赖老旧产品改造,风险隐患和升级潜力的缺陷不断暴露,加上一再延期发射,早年宣传的“成熟可靠、快速研发成型优势”不复存在。
具体来说,SLS重型火箭的研制工作始于2011年,但主要应用20世纪60~80年代美国航天技术。比如,芯一级采用4台航天飞机的RS-25分级燃烧循环氢氧发动机,甚至服役初期直接使用航天飞机退役后的库存发动机。但4台真空推力220吨、原设计能够重复使用超过10次的发动机改成“发射1次就扔”,且不说经济上的浪费,仅是发动机为重复使用预留的冗余质量“无用武之地”,就直接拉低了SLS重型火箭的推重比。
再比如,SLS重型火箭芯二级基本上“移植”使用今年退役的德尔塔4系列火箭芯二级,安装1台真空推力11吨的RL-10B-2膨胀循环氢氧发动机。这款发动机历史悠久,早期型号曾配备土星5号重型火箭。由于潜力有限,SLS重型火箭早期型被外界调侃为“小马拉大车”,严重限制了运载能力发挥。
此外,SLS重型火箭芯级直径与航天飞机外燃料贮箱直径均为8.4米,存在技术继承性,原本应该成熟可靠,但多次被查出焊接质量不佳等问题,屡次触发燃料泄漏等重大安全隐患,拖延了整个美国载人登月项目的进度。
SLS火箭的3种构型均有载人、载货两个版本
其二,SLS重型火箭耗资巨大,成本加速恶性膨胀,与“低成本重返月球”的美国宇航局初衷背道而驰。SLS重型火箭设计之初,美国宇航局宣称其“单次发射成本4亿美元”,低于航天飞机的4.5亿美元。然而,随着项目不断延期,SLS重型火箭单次发射成本已涨到20多亿美元,整体研制成本超264亿美元,后续还要斥巨资新建移动发射架等,预计“阿尔忒弥斯计划”前4次发射任务平均成本将超过40亿美元。当前,美国政府财政压力巨大,SLS重型火箭乃至庞大复杂的“阿尔忒弥斯计划”持续海量烧钱,似乎难以为继。
其三,也是外界猜测SLS重型火箭传出不利消息的主要原因,那就是“星舰”研发进展迅速,使美国航天员“重返月球”似乎多了一种选择。
“星舰”自2023年4月首次试飞至今,不到两年内完成了6次试飞,成功实现了发射台“筷子夹火箭”回收第一级以及第二级发动机太空点火、小规模转移推进剂、再入大气层、精准降落预定海域等目标,预计明年将尝试投送载荷入轨、回收第二级。按设计,“星舰”选择完全回收复用模式时,近地轨道运载能力有望达到150吨,单次发射成本仅有2800万美元,后续仍有下降空间。即使这些指标存在“水分”,外界仍不能否认,未来“星舰”的运载能力和经济性上必将全面超越SLS重型火箭。
不过,“星舰”想要用于载人登月任务,仍需解决载人安全资质认证、多次大规模“太空加油”等难题,暂时不如SLS重型火箭具备适用性优势。而且,“星舰”发射存在缺陷的猎户座载人飞船,面临适装性问题,很可能加剧载人登月方案的复杂化和风险。
SLS火箭概念图,其在发射猎户座载人飞船方面具有优势
另外,有观点认为,猎鹰重型火箭具备发展成载人登月火箭的潜力。事实上,这款火箭并非SpaceX公司发展重点。何况猎户座载人飞船超过26吨,猎鹰重型火箭的运载能力无法满足载人登月任务所需,同样面临载人安全资质认证问题。
其实,背后支持力量强大的SLS重型火箭项目未必会被完全取消。因为SLS重型火箭不仅是一款航天运输工具,更承担着维持美国航天产业供应链的使命,而美国基本上不再具备重新设计载人登月火箭的政治、经济和技术条件。作为大推力液氢液氧动力和固体动力技术的集大成者,通过优化总体设计、控制成本,预计SLS重型火箭仍会有一定的应用机会。
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