sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)

航天飞机是块“山芋”

2010年,NASA取消了“星座”登月计划转而提出了“阿尔忒弥斯”登月计划,两个计划的不同之处在于,NASA将“星座”计划中的“战神一号”和“战神五号”合并成为今天的sls(太空发射系统),由于两枚“战神”火箭来源于上世纪的航天飞机,所以我们不妨说sls火箭是“暴改”航天飞机来的。

sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)(1)

其实,把航天飞机改成载人运载火箭有诸多好处。首先是具有动力优势,我们知道,航天飞机的固体助推器推力很高,达1245吨,相当于能推动6架运-20,这就十分适合作为大型火箭的助推器,而RS-25氢氧发动机也具有超常的推力,186吨的推力甚至超过了某些液氧煤油发动机,这样推力和比冲并举,适合作为重型火箭的起飞级,并能与固体助推器提供优势互补。然后是可靠性高,我们知道“挑战者”和“哥伦比亚”两个飞机曾在1986年和2003年因疏忽发生灾难,但是其余133次任务都成功了,成功率还是很高,证明其结构、设计和制造的可靠性高。其次是有改为载人火箭的潜力,我们知道航天飞机只出过两次灾难,造成宇航员遇难的原因都是不具有逃逸系统,但是航天飞机设计逃逸系统会十分复杂,就像星舰一样,而把航天飞机设计成火箭就可以轻易地加装逃逸系统,并且还继承了航天飞机的优秀性能,使sls火箭如虎添翼。

sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)(2)

RS-25性能卓越

RS-25发动机是航天飞机的主发动机,主要用于起飞和入轨,航天飞机使用RS-25执行过100多次任务,在往返天地合重复使用上没有出现过什么故障,可靠性和重复使用性上有很大优势。RS-25的综合性能十分优越,尤其在它的推力,作为一台氢氧发动机它却有着186吨的推力,超过了长征五号有着120吨推力的YF-100液氧煤油发动机;它227吨真空推力仅次于有着230吨推力的2代低空猛禽发动机,可以说它是一台推力“开挂”的氢氧发动机。但是推力很高比冲就不会出色,RS-25的366秒的比冲在氢氧发动机中显得中规中矩,但是在起飞发动机上,RS-25能在推力和比冲上并举的确是不错的选择。改进后它将升级为RS-25D/E,4台RS-25D/E与2台“老搭档”FSB-1固体助推火箭将成为最强登月组合。但是RS-25也很贵,每台约1亿美元,令人痛心的是,在首次无人绕月测试中,除了猎户座返回舱,sls火箭都不会回收,4台RS-25只有约8分钟的燃烧时间,命中注定是一次性“短命”的。

sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)(3)

FSB-1“宝刀未老”

在2020年9月3日,NASA在犹他州顺利进行了FSB-1固体助推器全尺寸全工况试车,全过程耗时120多秒,产生推力1600多吨,平均每秒释放13吨左右的能量,这是继2011年航天飞机退役以来首次进行试车,它的成功证明了FSB-1“宝刀未老”的优秀实力,展现出了它成熟的制造工艺,作为一款为航天飞机服务的固体助推器,它有能力“改行”为sls火箭的载人登月继续贡献力量。

sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)(4)

当然并不是说FSB-1固体助推器就是从航天飞机上拿来的,毕竟sls火箭的用途是载人登月。FSB-1在原有的长度上增加了四分之一的长度,达54米,高度更高了意味着装填燃料的空间也更多,爆发力也更加持久。NASA还对FSB-1应用了一些新型材料并进行了结构改装,以适应比航天飞机重量高600多吨的sls火箭,并适应未来低轨“送货”、载人登月等新发展动态。

说到“送货”就提一下NASA为货运版sls火箭研制的新固体助推器。它是sls火箭过时和寿命延长计划的一款新助推器,研制它的目的是优化FSB-1的性能,提高它的未来适应性,毕竟sls火箭的最终版推力将达到4173吨,运载能力达165吨,而固体助推器又是sls的起飞推力的主力并占百分之75以上,因此固体助推器的爆发力和持久性越高,sls的运载能力更强悍。

虽然FSB-1的升级版将要问世,但现阶段的FSB-1也是稳坐固体火箭的“王位”的,然而我国500吨级整体式固体发动机的成功试车预示着“宝刀未老”的FSB-1将被超越,笔者认为这是国人之幸,美帝之悲(有些夸张)。当然FSB-1也有它的“洪荒之力”,单台1588吨的推力可以轻松带飞849吨的长征五号;一对FSB-1可以拖起2211吨的我国新一代载人火箭;然后再搭配4台RS-25氢氧发动机,就能以3810吨的起飞推力超过土星五号。

sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)(5)

当然如此强悍的固体助推器也不会便宜,毕竟它是sls火箭动力系统的主力,虽然FSB-1是块“烫手山芋”,但是在航天飞机时代有一个众所周知的优点,那就是可重复使用,平均每台FSB-1可以重复使用10次左右,这就使FSB-1不至于成为航天飞机的“资金黑洞”,虽然性价比不算高,但是也让NASA欣然接受了。但是本次sls火箭的助推器不具有回收的能力,使它一度被网传为“吞金巨兽”,每次发射价格耗费41亿美元。

被“鸽”的内外因素

虽然航天飞机上优秀的动力系统在上百次任务中得到检验,但是航天飞机与sls火箭在结构上存在差异,比如液氢输送结构、发动机并联数量等,使得同样的动力系统在sls火箭上并不能马上奏效,必定会有一些差误,毕竟人的大脑移植也会有不良反应的。

除此之外,笔者猜想sls迟迟被“鸽”还有外部因素。众所周知美国的投资多在军事上,而sls一发射就41亿美元,有点吃不消。再说美国上世纪登月之后就已经使相关产业发展起来了,航天地位遥遥领先,现阶段就没有必要“使出吃奶的劲”去搞登月。除此之外,还有疫情因素、总统变卦也变、国内外形势的变化,让美国在重返月球上分心,相比之下更有欲望在地球上得到霸权地位。

我们再把话题拉回来,美国在sls火箭上的投入也确实很拉胯,人们的诟病也很多,美国作为一个超级航天国,竟然还搞不定上世纪的发动机,使人不免置疑美国的航天技术是不是外星人送的。

sls火箭组装进展(全面剖析sls火箭)(6)

为了人类登月时代的再度启航,而sls火箭又是全球焦点,人们都期待sls火箭早日在肯尼迪39B发射台,开始那句震撼的前奏:Three、Two、One,Left off!那么sls会不会继续改下去,陷入湿彩排的“死循环”,或者说NASA有着什么秘密,有待大家在评论区内讨论。

我是spacewriter,一名业余航天领域作家,文章创作中废寝忘食,欢迎大家关注!

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