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美重型火箭首飛再推后

2022年09月20日10:01 | 來源:中國國防報
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執行美國“重返月球”計劃首次發射任務的太空發射系統(簡稱SLS重型火箭)。

作為美國“重返月球”計劃的首次發射,由太空發射系統(簡稱SLS重型火箭)執行的阿爾忒彌斯一號任務可謂一波三折。原定於8月29日的第一發射窗口,發射前40分鐘由於傳感器故障發射程序中止,同時由於在2小時的發射窗口期內未解決問題,導致發射推遲至9月4日。在9月4日的第二發射窗口前3小時,美國國家航空航天局(NASA)宣布液氫加注管與火箭快速對接口處發生嚴重泄漏,發射任務再次推遲。據外媒報道,下一個發射窗口可能安排在9月27日。其間,這個近百米高的“大家伙”是在發射台上繼續等待,還是返回垂直總裝廠房進行檢測,也是留給美國國家航空航天局的一個難題。

美國為何研制SLS重型火箭?SLS重型火箭發射為何一推再推?它與美國太空探索技術公司(簡稱SpaceX)的超重-星艦之間有什麼關系?讓我們一一揭曉謎團。

航天飛機的替代者

20世紀90年代后,美國太空優勢明顯。其主打的航天飛機即便在今天,在技術上也足夠先進,但航天飛機有一個致命弱點,沒有逃逸系統。作為載人航天器,無論可靠性有多高,都面臨發射失利的風險,一旦出現威脅航天員生命的故障,就需要逃逸系統將航天員快速帶離危險。美國“土星五號”、俄羅斯“聯盟號”等飛船採用的有塔逃逸模式,SpaceX公司的獵鷹9號“龍”飛船採用的自逃逸模式,都能讓航天員在危急時刻幸免於難。然而,“挑戰者”號和“哥倫比亞”號航天飛機的兩次事故,14名宇航員遇難,讓航天飛機備受指責,也讓美國下定決心研制新型載人航天器。幾經波折,美國最終確定使用SLS重型火箭代替航天飛機。

由於技術難度大、系統復雜等因素,原定於2017年首飛的SLS重型火箭被整整推后5年,總耗資超過200億美元。盡管問題層出不窮,進度一拖再拖,但無論是特朗普政府、還是拜登政府,都對SLS重型火箭研制工作大開綠燈。從某種程度上講,SLS重型火箭是美國航天技術的集大成者,NASA期待借此重現“阿波羅”時代的發展模式:由國家主導,推動航天事業快速發展。

老問題影響首飛

SLS重型火箭首飛為何一推再推?事實上,在航天飛機時代,因發動機問題和液體推進劑泄漏造成的發射推遲就曾多次出現。SLS重型火箭和航天飛機使用相同的RS-25系列氫氧發動機,這是世界上推力最大的閉式循環氫氧發動機,具備自診斷能力,缺點是由於系統過於復雜,存在“誤診”可能。SLS重型火箭首次發射推遲,就是由於“誤診”引起的。然而,作為美國空間探索工程的專用發動機,這種謹慎的設計仍有必要。

SLS重型火箭還繼承了航天飛機的液氫液氧推進劑。業界有一種說法:“美國的氫氧、俄國的煤油、老馬(馬斯克)的甲烷”,指的是在液體發動機主流推進劑方向上的3大翹首。其中,美國青睞的氫氧推進劑在3種推進劑中比沖(效率)最高,但由於氫氣極易泄漏,與氧氣或空氣混合后容易爆炸,因此一旦發現氫氣的泄漏量超標,同時在短時間內處理不了,就會導致發射推遲。

被“取代”風險猶存

當SLS重型火箭矗立在佛羅裡達州肯尼迪航天中心的發射工位上時,遠在得克薩斯州的博卡奇卡,SpaceX公司的超重-星艦也在緊張地試飛。比起2010年開始研制的SLS重型火箭,超重-星艦是名副其實的“后輩”。自馬斯克2016年提出載人登陸火星計劃以來,超重-星艦方案幾經變更,2019年才進入發展“快車道”。從2020年8月5日原型樣機首次完成150米高空懸浮跳躍飛行試驗,到2021年5月5日進行高空飛行測試,並成功完成回收著陸,再到2022年計劃首飛,超重-星艦3年3大步,直追SLS重型火箭研制進度。同為運載能力百噸級的重型火箭,SLS重型火箭和超重-星艦有著明顯不同。SLS重型火箭相當於“國家隊”代表,其特點是研制程序按部就班、實驗項目一個不少,目標單一明確,不求重復使用。而超重-星艦商業色彩濃厚,方案多線並行,模式靈活創新,追求重復使用。兩種模式各有優劣,一個強調“穩字當頭”,一個追求“快字優先”,前者意在實現載人登月,后者欲搶佔商業發射市場份額,無論哪一型研制成功,都將在世界航天史上留下痕跡。

SLS重型火箭能否在9月下旬順利首飛,目前仍未可知。畢竟,美國已有10年未組織如此復雜的重型火箭發射任務,射前出現插曲也不意外。可以肯定的是,SLS重型火箭一定會首飛,至於美國重返月球的阿爾忒彌斯計劃能否順利實施,還有待觀察。如果SLS重型火箭前期發射任務多次失利,整個工程將面臨下馬風險。另外,如果超重-星艦實現完全可重復使用,SLS重型火箭還面臨被取代風險,其未來發展將更加扑朔迷離。(少謀)

(責編:陳羽、唐宋)

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