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美重型火箭首飞再推后

2022年09月20日10:01 | 来源:中国国防报
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执行美国“重返月球”计划首次发射任务的太空发射系统(简称SLS重型火箭)。

作为美国“重返月球”计划的首次发射,由太空发射系统(简称SLS重型火箭)执行的阿尔忒弥斯一号任务可谓一波三折。原定于8月29日的第一发射窗口,发射前40分钟由于传感器故障发射程序中止,同时由于在2小时的发射窗口期内未解决问题,导致发射推迟至9月4日。在9月4日的第二发射窗口前3小时,美国国家航空航天局(NASA)宣布液氢加注管与火箭快速对接口处发生严重泄漏,发射任务再次推迟。据外媒报道,下一个发射窗口可能安排在9月27日。其间,这个近百米高的“大家伙”是在发射台上继续等待,还是返回垂直总装厂房进行检测,也是留给美国国家航空航天局的一个难题。

美国为何研制SLS重型火箭?SLS重型火箭发射为何一推再推?它与美国太空探索技术公司(简称SpaceX)的超重-星舰之间有什么关系?让我们一一揭晓谜团。

航天飞机的替代者

20世纪90年代后,美国太空优势明显。其主打的航天飞机即便在今天,在技术上也足够先进,但航天飞机有一个致命弱点,没有逃逸系统。作为载人航天器,无论可靠性有多高,都面临发射失利的风险,一旦出现威胁航天员生命的故障,就需要逃逸系统将航天员快速带离危险。美国“土星五号”、俄罗斯“联盟号”等飞船采用的有塔逃逸模式,SpaceX公司的猎鹰9号“龙”飞船采用的自逃逸模式,都能让航天员在危急时刻幸免于难。然而,“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机的两次事故,14名宇航员遇难,让航天飞机备受指责,也让美国下定决心研制新型载人航天器。几经波折,美国最终确定使用SLS重型火箭代替航天飞机。

由于技术难度大、系统复杂等因素,原定于2017年首飞的SLS重型火箭被整整推后5年,总耗资超过200亿美元。尽管问题层出不穷,进度一拖再拖,但无论是特朗普政府、还是拜登政府,都对SLS重型火箭研制工作大开绿灯。从某种程度上讲,SLS重型火箭是美国航天技术的集大成者,NASA期待借此重现“阿波罗”时代的发展模式:由国家主导,推动航天事业快速发展。

老问题影响首飞

SLS重型火箭首飞为何一推再推?事实上,在航天飞机时代,因发动机问题和液体推进剂泄漏造成的发射推迟就曾多次出现。SLS重型火箭和航天飞机使用相同的RS-25系列氢氧发动机,这是世界上推力最大的闭式循环氢氧发动机,具备自诊断能力,缺点是由于系统过于复杂,存在“误诊”可能。SLS重型火箭首次发射推迟,就是由于“误诊”引起的。然而,作为美国空间探索工程的专用发动机,这种谨慎的设计仍有必要。

SLS重型火箭还继承了航天飞机的液氢液氧推进剂。业界有一种说法:“美国的氢氧、俄国的煤油、老马(马斯克)的甲烷”,指的是在液体发动机主流推进剂方向上的3大翘首。其中,美国青睐的氢氧推进剂在3种推进剂中比冲(效率)最高,但由于氢气极易泄漏,与氧气或空气混合后容易爆炸,因此一旦发现氢气的泄漏量超标,同时在短时间内处理不了,就会导致发射推迟。

被“取代”风险犹存

当SLS重型火箭矗立在佛罗里达州肯尼迪航天中心的发射工位上时,远在得克萨斯州的博卡奇卡,SpaceX公司的超重-星舰也在紧张地试飞。比起2010年开始研制的SLS重型火箭,超重-星舰是名副其实的“后辈”。自马斯克2016年提出载人登陆火星计划以来,超重-星舰方案几经变更,2019年才进入发展“快车道”。从2020年8月5日原型样机首次完成150米高空悬浮跳跃飞行试验,到2021年5月5日进行高空飞行测试,并成功完成回收着陆,再到2022年计划首飞,超重-星舰3年3大步,直追SLS重型火箭研制进度。同为运载能力百吨级的重型火箭,SLS重型火箭和超重-星舰有着明显不同。SLS重型火箭相当于“国家队”代表,其特点是研制程序按部就班、实验项目一个不少,目标单一明确,不求重复使用。而超重-星舰商业色彩浓厚,方案多线并行,模式灵活创新,追求重复使用。两种模式各有优劣,一个强调“稳字当头”,一个追求“快字优先”,前者意在实现载人登月,后者欲抢占商业发射市场份额,无论哪一型研制成功,都将在世界航天史上留下痕迹。

SLS重型火箭能否在9月下旬顺利首飞,目前仍未可知。毕竟,美国已有10年未组织如此复杂的重型火箭发射任务,射前出现插曲也不意外。可以肯定的是,SLS重型火箭一定会首飞,至于美国重返月球的阿尔忒弥斯计划能否顺利实施,还有待观察。如果SLS重型火箭前期发射任务多次失利,整个工程将面临下马风险。另外,如果超重-星舰实现完全可重复使用,SLS重型火箭还面临被取代风险,其未来发展将更加扑朔迷离。(少谋)

(责编:陈羽、唐宋)

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