聯合千餘企業研製近 10 年,NASA 最強火箭點火失敗,美國何時重返月球?

雷鋒網 於 20/01/2021 發表 收藏文章
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,發動機在啓動後 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:

引用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)系列測試正式開啓。

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,可以説是有着 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,有兩個字貫穿着火箭的整個設計、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 億美元用於獵户座載人艙組的研究、製作),據説 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着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 曾説過:

引用當年,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,保持着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着陸。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“獵户座”飛船,它將在為期 3 周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?

引用來源:

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-conducts-test-of-sls-rocket-core-stage-for-artemis-i-moon-mission/

https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/index.html

https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E5%8F%91%E5%B0%84%E7%B3%BB%E7%BB%9F/4623116?fr=aladdin

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E7%99%BC%E5%B0%84%E7%B3%BB%E7%B5%B1#%E8%A8%AD%E8%A8%88%E8%88%87%E7%99%BC%E5%B1%95

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資料來源:雷鋒網
作者/編輯:付靜

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標籤: NASA  

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