美國號稱「史上最強」的火箭，首飛日期一再推遲，到底有何顧慮？

科技日報記者 付毅飛

號稱史上最強運載火箭的美國「太空發射系統（SLS）」，首飛又被推遲。

據美國太空網報道，NASA監察長辦公室10日發布報告顯示，該火箭及獵戶座飛船的無人首飛任務將由2019年推遲到2020年，而載人飛行任務最早要到2022年才能實施。推遲原因是預算超支，以及波音公司對核心級開發持續延誤。

SLS最初計劃2017年首飛，到目前已數次「跳票」。它到底強在哪，又難在哪？

登月探火都靠它

航天專家龐之浩介紹，作為美國新一代重型運載火箭，SLS有三種構型：SLS 1型採用五段式固體助推器，通用芯級和過渡型低溫上面級，可實現70噸近地軌道運載能力和30噸月球軌道運載能力；SLS 1B型採用探索上面級替換過度型上面級，可使近地軌道運載能力達到105噸，月球軌道運載能力增至40噸。在此基礎上，用先進助推器替代五段式固體助推器的SLS 2型，可實現130噸的近地軌道運載能力。

SLS的研製經歷了美國小布希和奧巴馬兩任總統，特朗普上台後，看到了享受前人成果的希望。2017年，他簽署了就任後首項航天政策指令，明確表示美國將重返月球，並最終實現載人探火。當然，這都要倚仗SLS的超強性能。

龐之浩說，特朗普很希望在任期內實現美國重返月球，甚至想讓SLS首次發射就實施載人繞月任務，遭到了NASA的強烈反對。按計劃，SLS首飛將運送獵戶座飛船進行無人繞月探索，還將搭載13顆立方星開展科學試驗，包括可對月球進行全方位掃描、探測月球水資源的「月球冰立方」衛星。

SLS的能力並不僅限於探月。科學家認為木衛二上有巨大的地下海洋，水量為地球的2倍之多。NASA正在考慮將SLS應用於木衛二的飛越探測任務，調查其是否適宜居住。根據不同方案，如果使用宇宙神-5（551）火箭執行該任務，需要利用金星-地球-地球重力輔助軌道，將耗時7至8年。但SLS可以在3年內直接轉移至木星，返回時間也能提前，有助於更好地利用飛越任務的數據。後續，SLS還能執行木衛二著陸器任務，通過重力輔助軌道，它能送去16噸重的有效載荷。

除了運載能力，SLS還擁有驚人的載荷容積。其整流罩直徑可達8.4米至10米，能容納16米級大孔徑太空望遠鏡。這讓科學家用超高對比分光鏡觀測行星成為可能，以實現2013年提出的NASA天體物理路線圖目標。

造火箭不是拼積木

實現上述種種計劃的前提，是先把SLS造出來。

中國航天科工集團二院研究員楊宇光表示，SLS可以說是太空梭的衍生產品。他說，美國太空梭退役後，留下了許多寶貴「遺產」，SLS就用上了其中多項技術。例如，太空梭主發動機用的是3台RS-25發動機，而SLS芯級所用4台RS-25D發動機，正是基於前者改進而來，這也是迄今為止堪稱性能最高的氫氧火箭發動機。SLS的芯級直徑達8.4米，基本上也繼承了太空梭外掛燃料箱的直徑。此外，SLS的2個五段式固體助推器，是在太空梭四段式固體助推器的基礎上增加了一段，推力更強。

同時該火箭還借用了其他成熟技術。楊宇光說，SLS的過渡型低溫上面級由德爾塔4重型火箭的低溫二子級改進而來，直徑5米，通過一個過渡段與芯級連接。這樣的組合使它具備了將獵戶座飛船直接發射到奔月軌道的能力。

雖然大量採用了「拿來主義」，但火箭研製並不能像拼積木那樣即插即用。楊宇光說，對成熟技術的綜合運用和改進，需要進行大量系統設計和分析計算，並開展一些大型地面試驗以確保火箭的可靠性。重型火箭的整體力學條件非常複雜，地面試驗也很複雜，所以儘管SLS起點高，但研製難度仍然很大。

龐之浩認為，除了技術攻關和試驗需要下功夫，波音這樣的公司本身效率也不高。「如今的需求不像冷戰時期那樣急切，所以波音公司把研製周期拖得比較長，更注重求穩。」他說。

解決技術是波音的事，NASA面對的是「燒錢」的心痛。由於經費縮減，他們早已沒有當年研製土星五號、太空梭時一擲萬金的豪情。龐之浩說，SLS於2011年開始研製，之前預算約每年15億美元，實際上基本在每年20億美元左後，目前總耗資約100億美元。

然而，如今研發尚未完成，而且後續火箭製造還需要高昂的成本。已經投入了這麼多的NASA，未來還需咬緊牙關繼續堅持。

來源：科技日報 文中圖片除註明外均來自網路

編輯：左常睿

審核：管晶晶

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