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| 本文作者： 付靜 | 2021-01-19 11:56 |
1969 年 7 月 20 日，人類第一次踏上月球，此后阿姆斯特朗的那句“這是我個(gè)人的一小步，卻是人類邁出的一大步”廣為流傳。
其實(shí)，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(shí)至今日，它仍被稱為史上最強(qiáng)運(yùn)載火箭系統(tǒng)。
時(shí)隔半個(gè)世紀(jì)，NASA 再次將載人登月提上日程，雄心勃勃的「阿爾特彌斯計(jì)劃」（Artemis）由此提出。由于土星 5 號這枚「老古董」早已退役，于是聚光燈照在了另一枚火箭身上——太空發(fā)射系統(tǒng)火箭（Space Launch System，簡稱 SLS）。
但就在上周末，這枚被寄予厚望的火箭在關(guān)鍵測試中出現(xiàn)問題，「阿爾特彌斯計(jì)劃」是否會因此受影響？
當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2021 年 1 月 16 日下午 5 時(shí) 27 分，美國密西西比州圣路易斯灣附近的斯坦尼斯航天中心 B-2 測試臺，NASA 對 SLS 火箭核心級進(jìn)行了熱火測試。
按原先的計(jì)劃，火箭的 4 臺 RS-25 發(fā)動機(jī)將進(jìn)行 8 分鐘的全功率點(diǎn)火——這正是火箭發(fā)射后進(jìn)入太空所需的時(shí)間。
熱火測試的流程包括裝載 73.3 萬磅的液氧和液氫、倒計(jì)時(shí)、點(diǎn)燃發(fā)動機(jī)。值得一提的是，測試中，高度為 212 英尺（64.6 米）的核心級在測試臺上產(chǎn)生了 160 萬磅推力。
意外的是，發(fā)動機(jī)在啟動后 1 分鐘多一點(diǎn)的時(shí)候突然關(guān)機(jī)，點(diǎn)火測試提前結(jié)束，其團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)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(jì)劃」的任務(wù)做好準(zhǔn)備，最終實(shí)現(xiàn)載人登月。盡管發(fā)動機(jī)最終沒有持續(xù) 8 分鐘點(diǎn)火，但 SLS 團(tuán)隊(duì)成功完成了倒計(jì)時(shí)和點(diǎn)燃發(fā)動機(jī)的步驟，并獲得了有價(jià)值的數(shù)據(jù)。
據(jù) NASA 的官方新聞稿，此次測試是美國「阿爾特彌斯計(jì)劃」“初試”（Green Run）系列的最后一項(xiàng)測試。
2020 年 1 月，SLS 芯級“初試”（Green Run）系列測試正式開啟。
當(dāng)時(shí)，核心級已在位于美國新奧爾良的米丘德（Michoud）組裝設(shè)施完成組裝并交付，隨后被安裝在斯坦尼斯航天中心 B-2 測試臺上。
這一系列測試的第一項(xiàng)剛剛完成，疫情開始大范圍肆虐，3 月份團(tuán)隊(duì)決定先暫時(shí)擱置原先的計(jì)劃。2020 年 5 月起，這一系列逐步恢復(fù)，SLS 團(tuán)隊(duì)陸陸續(xù)續(xù)完成了其余幾項(xiàng)測試，但在這一過程中也受到了墨西哥灣沿岸的熱帶風(fēng)暴、颶風(fēng)影響，進(jìn)展并不似預(yù)期中的那么順利。
不難理解，每一項(xiàng)測試都建立在前一次測試的基礎(chǔ)上，復(fù)雜性是在不斷增加的，直到最后點(diǎn)燃四臺發(fā)動機(jī)，進(jìn)行熱火測試。
如今第八項(xiàng)測試結(jié)束，不過是以失敗告終。下一步，除了分析相關(guān)數(shù)據(jù)，SLS 團(tuán)隊(duì)將要依次檢查核心級和四個(gè) RS-25 發(fā)動機(jī)，從而確定下一步該如何走。
號稱史上最強(qiáng)運(yùn)載火箭系統(tǒng)的 SLS，有何過人之處？
實(shí)際上，它是一種從美國航天飛機(jī)演變而來的超重型運(yùn)載火箭 ，在地位上，SLS 不同于 NASA 外包給 SpaceX 等眾多商業(yè)公司的太空項(xiàng)目中所用到的火箭，它由美國國家航空暨太空總署設(shè)計(jì)，可以說是有著 NASA 的“純正血統(tǒng)”。
在美國航天飛機(jī)時(shí)代，挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)、哥倫比亞號航天飛機(jī)都發(fā)生過災(zāi)難，共 14 名宇航員罹難。
在此背景下，NASA 一方面把研制往返國際空間站飛船的重任承包給商業(yè)航天公司，另一方面經(jīng)過分析，NASA 認(rèn)為如果采用普通串并混合式火箭發(fā)射系統(tǒng)，兩次災(zāi)難都可避免，研制一種更為可靠的運(yùn)輸系統(tǒng)，也是一定要推進(jìn)的事情，因?yàn)槌藝H空間站，NASA 還有一個(gè)重要的目標(biāo)——再次實(shí)現(xiàn)載人登月。
為此，SLS 的研發(fā)被提上日程。2011 年立項(xiàng)，9 月其設(shè)計(jì)被最初確定下來。
2015 年，SLS 助推器的試射任務(wù)順利完成，7 月，SLS 設(shè)計(jì)方案完成并進(jìn)入評估階段，準(zhǔn)備實(shí)施火箭的全尺寸建造。終于在 2019 年，SLS 建造完成。
其實(shí)，有兩個(gè)字貫穿著火箭的整個(gè)設(shè)計(jì)、建造、測試過程：成本。
NASA 預(yù)計(jì)，SLS 預(yù)計(jì)花費(fèi) 180 億美元開發(fā)（100 億美元用于其本身、20 億美元改建發(fā)射臺及肯尼迪航天中心、60 億美元用于獵戶座載人艙組的研究、制作），據(jù)說 2012-2017 年 NASA 每年撥出 30 億美元預(yù)算。加上火箭的制造成本，前期總投入估計(jì)將達(dá) 360 億美元，發(fā)射費(fèi)用也在 10 億左右（SLS 不可重復(fù)使用）。
據(jù)悉，SLS 的龐大工程背后是 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歷史的波音公司。
所有這一切努力，為的是打造 NASA 體積最大、動力最強(qiáng)的火箭：
核心發(fā)動機(jī)：RS-25，即航天飛機(jī)的液氫液氧主發(fā)動機(jī)；
固體燃料助推器：航天飛機(jī)助推器的升級版本；
高度：98 米（載人版本）、122 米（貨艙版本）；
質(zhì)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(yùn)載能力可達(dá)到 165 噸，可向月球運(yùn)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(dāng)年，斯坦尼斯是土星 5 號第一、第二級火箭推進(jìn)設(shè)施的首要測試地點(diǎn)。自上世紀(jì) 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(qiáng)大的能量。
1967-1973 年，NASA 共發(fā)射了 13 枚土星 5 號運(yùn)載火箭，保持著堪稱完美的發(fā)射記錄，但考慮到性價(jià)比，土星 5 號退役。
自 NASA 1972 年最后一次阿波羅任務(wù)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 周年當(dāng)天，NASA 公布了雄心勃勃的「阿爾特彌斯計(jì)劃」。
這一工程包括 3 個(gè)階段，其第一階段則是發(fā)射搭載 SLS 重型火箭的“獵戶座”飛船，它將在為期 3 周的繞月無人飛行后返回地球。
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(jì)劃」第一階段任務(wù)。
而萬眾期待的測試失利，被譽(yù)為是土星 5 號繼任者的 SLS，又能否不負(fù)眾望？
引用來源：
https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/index.html
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