肩负 6000 亿元登月项目,NASA 用航天飞机改的 SLS 是否物有所值?

2022/8/31 9:02:25 来源:新浪科技 作者:- 责编:汪淼

北京时间就 8 月 31 日早间消息,据报道,在经历了长时间的推迟并克服了成本超支等问题之后,美国国家航空航天局(NASA)的重型运载火箭“太空发射系统”(Space Launch System,简称 SLS)即将进行首次发射。这枚重型火箭是 NASA 目前开发的最强大的飞行器,由航天飞机演变而来,将成为重返月球的“阿尔忒弥斯”计划的基础。

发射台上的太空发射系统(SLS)火箭。作为美国国家航空航天局(NASA)阿尔忒弥斯1号任务的主要飞船,猎户座太空舱将搭载该火箭发射升空

SLS 原本计划于当地时间 8 月 29 日上午搭载猎户座(Orion)飞船发射升空,这是 NASA“阿尔忒弥斯”月球探测计划的第一次任务。如果一切按计划进行,这枚 98 米高的火箭将于美国东部时间上午 8 点 33 分(格林威治时间 12 点 33 分)从 NASA 位于太空海岸的肯尼迪航天中心(KSC)发射升空,将一个无人驾驶的猎户座太空舱送往月球轨道,进行为期 6 周的旅程。这艘飞船将以一个大弧线围绕月球,然后返回溅落在太平洋。不过,就在升空前的最后一刻,由于核心级的一台 RS-25 发动机冷却系统故障,NASA 官方不得不宣布取消此次发射任务,并延后至下一个发射窗口。

对太空迷来说,目睹发射台上的 SLS 是一种超现实的体验。多年来,他们只能凑合着通过数字模拟图像和动画来了解 SLS 的发射效果。随着时间的推移,这些模拟的效果图像和动画,以及这枚深空火箭的预期目标和目的地都发生了改变。

美国国家航空航天局从 2011 年开始研制 SLS,以取代星座计划的战神一号和战神五号运载火箭。就在前一年,旨在重返月球的星座计划宣告终结,该计划包括一系列新的航天器、运载火箭和相关硬件,目标是使用战神火箭将猎户座飞船送往国际空间站、月球,并最终前往火星。

当时,开发 SLS 的预算为 100 亿美元,预计在 2016 年底实现首次发射。然而,开发成本、预算问题、设计变更、政治阻碍以及其他种种问题,使火箭的首次发射推迟到了 2017 年,接着又推迟到 2018 年、2019 年、2020 年和 2021 年,最后是 2022 年。

在 SLS 十年多的发展过程中,太空领域已经发生了很多重大变革,包括国际空间站的商业货运和商业载人任务的出现,SpaceX 公司开发出了可重复使用的火箭,以及新的私人太空公司迅速成长。2022 年到目前为止,肯尼迪太空发射中心已经进行了 37 次发射,绝大多数是由 SpaceX 猎鹰 9 号火箭完成的。

2016 年,也就是 SLS 计划进行首次发射的那一年,SpaceX 公司创始人兼首席执行官埃隆・马斯克透露了该公司下一代深空运输系统的设计方案,这是一个巨大的火箭和宇宙飞船组合体,称为“星舰”(Starship)。

马斯克表示,当星舰投入使用时,它将成为有史以来最强大的运载火箭。他的最终设想是在未来几十年里,利用数以百计的星舰让多达 100 万人登陆火星。到目前为止,SpaceX 公司只有少数几架星舰原型机进行了起飞测试,还没有一架进入轨道测试飞行。不过,完整的星舰轨道测试飞行预计将在今年年底前完成。

如果这次任务成功,那将意味着 SpaceX 的超级重型运载火箭实现“从图纸到太空”的时间远比 NASA 的太空发射系统短得多。SpaceX 的目标是建立一个完整的星舰船队,每天可进行多次发射,平均发射成本控制在 100 万美元左右

NASA 也看到了星舰的巨大潜力,于 2021 年与 SpaceX 公司签订合约,将星舰作为阿尔忒弥斯 3 号任务的月球着陆器。阿尔忒弥斯 3 号计划在 2025 年或 2026 年将宇航员送到月球南极附近。

相比之下,根据阿尔忒弥斯计划的框架,以及 SLS / 猎户座的建造时间表,NASA 的火箭需要大约每两年发射一次。此外,SLS 并不是为重复使用而设计的,整个飞行器(不包括猎户座)是基于航天飞机时代的技术。SLS 的核心级外观是航天飞机主燃料箱常见的橙色色调,直径也与之相当,尽管 SLS 的燃料箱高度更高,体积更大。SLS 的两个固态火箭助推器也是航天飞机助推器的放大版,其主要发动机都是为之前航天飞机任务制造和使用过的剩余 RS-25 发动机。

NASA 的监察长办公室在 2021 年 11 月发布了一份报告,概述了从第一次 SLS 迭代至今的开发成本增加情况,并透露了每次发射的成本将有多高。据报道,NASA 于 2012 年到 2025 年期间在阿尔忒弥斯计划上将总共花费 930 亿美元(约 6426.3 亿元人民币),而 SLS / 猎户座的每一次发射都将花费大约 41 亿美元(约 283.31 亿元人民币)。

那么多钱都花在哪里了?而且,如果 SpaceX 星舰的载重能力更强、性能更高、成本更低,并且能够更频繁地发射,那是否意味着 SLS 在星舰投入运行的那一刻就过时了?

简单来说,回答是肯定的。但这里需要做一些重要的说明。首先,SLS 的发展已经吸引了美国和世界各地许多不同的合作伙伴。在美国国家航空航天局的网站的一张地图上,精确列出了美国每个州的承包商和欧洲 20 多个合作伙伴。阿尔忒弥斯计划 930 亿美元的费用中,有相当部分就被分配给了这些公司及其员工。对于美国国会的许多议员来说,如何保住这些航空业的工作岗位是每年都要关注的议题。他们希望借此提高自己在选民和地区航空公司中的政治地位。反过来,这将有助于 SLS 和阿尔忒弥斯计划继续进行下去。

在 NASA 前副局长洛丽・加弗的新书《逃离地心引力》(Escaping Gravity)中,她将国会与航空工业之间发生的互惠互利描述为“自舔的冰淇淋甜筒”,而这种操作可以追溯到航天飞机时代或更早。当然,这种模式并不局限于航天工业;把各种各样的工作机会输送给选民是美国国会议员们由来已久的做法。

那么,SLS 的未来会如何?当然还会继续进行下去,不会很快中止。阿尔忒弥斯 2 号到 4 号任务所用的运载火箭已经在组装中,而下一次阿尔忒弥斯任务还要等到两年(或更久)之后。然而,对于整个阿尔忒弥斯计划而言,其前景尚有争论。

如果 NASA 的宗旨是推进人类对太空的探索,并假设这一宗旨得到了普通民众的支持,那么社会就应该将资源集中到一个公共管理的机构中,而不是完全依赖一个认为自己有能力完成这项任务的私营公司或个人 —— 即使这意味着实现的过程是充满低效且不完美的。

当如此众多的人参与阿尔忒弥斯计划其中时,这种团结不应被低估。今年 3 月,当 SLS 首次在发射台上亮相时,有数百人到场。8 月 29 日,成千上万的人来到太空海岸,希望目睹阿尔忒弥斯 1 号的发射 —— 他们到此的目的并不仅仅是为了看一枚大火箭。

对一些人来说,阿波罗登月计划是令人敬畏的历史壮举;对更多的人来说,那段辉煌岁月已经是遥远的记忆。一些美国人希望阿尔忒弥斯计划能够重新点燃人类探索太空的火花,并让人们感觉自己对该计划的成功有所投入。

那么,为 SLS 和阿尔忒弥斯计划付出的全部成本是否值得?也许是值得的。如果阿尔忒弥斯计划在未来十年或更长时间里完成了其所设定的所有目标,那么“也许”就会变成“很可能”。一旦 SpaceX 公司的星舰能够以马斯克期望的频率发射,阿尔忒弥斯计划可能就会被取消,类似阿波罗计划。但与阿波罗计划和航天飞机的不同之处在于,SLS 的落幕意味着一个积极而繁荣的太空工业已经出现,人类太空探索的新时代将开花结果,而不是再停滞 50 年。

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关键词:SLSNASA 登月

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