美太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭首次亮相
北京時間3月18日,美國肯尼迪航天中心,太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)重型火箭與“獵戶座”載人飛船完成總裝。隨后,承載著箭船組合體的活動發(fā)射平臺駛出總裝車間,垂直轉運至發(fā)射區(qū),開始進行發(fā)射場合練。至此,歷時10年研發(fā)的太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭Block1構型正式亮相。未來,它將承擔美國 “阿爾忒彌斯” 登月計劃的載人發(fā)射任務。
縱觀美國太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭的研發(fā)歷程,可謂一波三折。該型火箭于2011年開始研制,原定于2017年首飛。然而,其研制過程中遇到諸多困難,最終在耗資200多億美元、歷時多年后才得以亮相。
3種構型漸進發(fā)展
20世紀70年代末,美國成功研制出航天飛機,用于天地間往返運送人員和物資。由于沒有逃生系統(tǒng),美國航天飛機曾發(fā)生兩起嚴重事故,導致14名航天員遇難。特別是2003年,美國“哥倫比亞”號航天飛機從太空返回地面時發(fā)生爆炸,給人們留下揮之不去的陰影。時任美國布什政府啟動“星座計劃”,研制“阿瑞斯”系列火箭代替航天飛機。奧巴馬政府上臺后,“星座計劃”由太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭取代。2011年,“亞特蘭蒂斯”號航天飛機執(zhí)行完最后一次飛行任務后,航天飛機徹底退出歷史舞臺。與此同時,太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭正式進入研制階段。
按照原計劃,太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭有Block1、Block1B和Block2三種構型。其中,Block1構型由芯級、五段式固體助推器(2枚)、級間段、過渡低溫上面級和飛船支架組成,可實現70噸近地軌道運載能力和27噸地月轉移軌道運載能力。Block1構型通過月球任務演示驗證后,美國宇航局計劃采用探索上面級替換過渡低溫上面級,同時換裝固體助推器,形成Block1B構型。Block1B構型的近地軌道運載能力為105噸,深空運載能力達到42噸。未來,在Block1B構型的基礎上,通過換裝更先進的助推器形成Block2構型,實現130噸的近地軌道運載能力,深空運載能力提升至46噸。
太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭充分借鑒了航天飛機技術,如發(fā)動機改裝自航天飛機的主發(fā)動機,芯級采用與航天飛機相同的8.4米直徑,因而可使用原來的生產線進行生產。固體助推器由航天飛機的四段式改為五段式,大部分也采用回收的固體助推器。二級為過渡低溫上面級,配備一臺成熟的液氫液氧發(fā)動機,級間段則由歐洲生產,是最早交付總裝的產品。
研制模式已落伍
既然技術上具備充足的繼承性,為何太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭的亮相時間從2017年推遲至2022年,是受重視程度不夠?恰恰相反,太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭作為美國宇航局唯一承載空間發(fā)射任務的重型運載工具,受到“百般呵護”。
真正使太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭一拖再拖的原因,一是在于研制重型運載火箭的難度,二是受制于按部就班的傳統(tǒng)研制模式。太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭直徑8.4米,擁有世界上最長的芯一級,全箭長度接近100米,起飛質量約2600噸,起飛推力3992噸,無論從“身高”“體重”還是“腰圍”看,都是一個“巨無霸”式的存在。如果按照傳統(tǒng)研制模式開展大型地面試驗,必然需要花費更多時間。再加上研制中出現種種故障,進度推遲也就不足為奇了。與其形成鮮明對比的,是美國太空探索技術公司的“超重-星艦”。其采用快速迭代的研制模式,正式研發(fā)僅3年多時間,但研發(fā)進度驚人。
如今,太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭終于亮相,讓外界對其首飛增添了幾分期待。如果一切順利,太空發(fā)射系統(tǒng)重型火箭有望于今年底完成首次飛行任務。(少謀)
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