nasa运载火箭技术（独家探秘NASA猎户座飞船及史上最强大的火箭）

本文记录了工程师如何建造和不断测试这枚前所未有的大型火箭以及它要搭载的载人飞船。

2019年，美国宇航局（NASA）将把猎户座飞船（Orion）发射到一条飞行时间长达25天的复杂轨道上。首先，飞船将搭载有史以来最强大的火箭SLS（太空发射系统）飞向太空。然后，飞船将飞到距离地球245,131英里（394,500公里）的地方，在那里环绕月球飞行。最终，它将以每小时24,500英里(39,430公里)的速度返回地球大气层。

在本世纪20年代初，美国宇航局计划再来一次，而且是载人飞行——届时人类深入太空的距离将超过以往任何太空飞行。这一切只是长达数十年的努力中的一小步，也就是派遣宇航员去探索小行星、火星和太空其他地方。

美国宇航局批准摄影师文森特·福涅尔（Vincent Fournier）独家拍摄猎户座任务测试和准备情况，他在5处设施呆了20天，记录了工程师如何建造和不断测试这枚前所未有的大型火箭以及它要搭载的载人飞船。

工程师对所有东西进行了建模，从火箭部件在运输过程中的方向到发动机震动对发射系统其他组件的影响，事无巨细。他们建造了火箭的小号模型，并将其固定在风洞之中；他们扩大了美国宇航局信赖的珀伽索斯驳船（Pegasus），以将巨型金属部件从路易斯安那州的米丘德装配厂（Michoud）运往密西西比州的斯坦尼斯航天中心（SSC），最终运到佛罗里达州的肯尼迪航天中心（KSC）；他们利用液压缸生成数百万磅的压力，模拟发射和飞行，对燃料罐进行测试。

美国宇航局利用一种名为搅拌摩擦焊接（friction stir welding）的技术组装SLS的大部分核心级：金属柱体会在铝合金板之间旋转，将它们加热到塑性状态。然后，金属部件会融合在一起，没有任何裂缝或杂质。在经过手工打磨后，技术人员会使用超声波和X射线对焊接处进行扫描，以免留有瑕疵。

氢燃料罐，位于路易斯安那州米丘德装配厂

这个高达130英尺（约40米）的火箭氢燃料罐极为笨重，而且十分娇贵，把水平状态的燃料罐竖起来需要3天时间（反之亦然），要用到两台带有GPS功能的起重机以及一套对硬件进行定位的激光准直系统。至于那位坐在椅子上的老兄嘛，他负责按下紧急停止按钮，以防万一。

运载火箭级转换器（LVSA），位于阿拉巴马州马歇尔太空飞行中心（MSFC）

美国宇航局的两位技术人员将用3个月的时间为这个28英尺（8.5米）高的转换器手工喷涂绝缘材料，该部件的作用是连接火箭核心级和乘员舱。技术人员已经练习了数百小时，进行了50多次喷涂测试，现在他们每次都可以喷出完全均匀的绝缘层。聚氨酯泡沫塑料在喷涂时呈白色，但它们在发射升空暴露于紫外线下时会变成标志性的火箭橙。

圆顶焊接工具，位于路易斯安那州米丘德装配厂

为了确保焊接出完美的燃料罐圆顶，由6名技术人员组成的工作组光是把所有设备都固定在这个环形圆顶焊接工具上就需要一到两天。蓝色的栅栏用于对齐圆顶的两个部件，焊接完成后，技术人员要用一套复杂的顶置式滑轮系统把圆顶从焊接工具中吊出来。

RS-25发动机，位于密西西比州的斯坦尼斯航天中心

SLS将由4台这样的发动机驱动，它们可以承受的温差范围从华氏零下423度（零下217摄氏度，燃料存储在燃料罐时的温度）到华氏6,000度（约3300摄氏度，燃料点火时的温度）。承包商已经升级了发动机，使其在起飞时能够产生200万磅（约900吨）的总推力。最近，工程师完成了对钟形喷嘴四周声学效果的建模，以确保它们能够承受那种可以震碎骨头的震动模式。

内罐，位于路易斯安那州米丘德装配厂

SLS两个空前强大的助推器会连接到内罐，这是火箭核心级中最坚固的部分。内罐厚度太厚，无法通过焊接制造。所以，技术人员用7,500个螺栓和8块面板建造了它。他们还利用一套组装夹具（脚手架）仔细对齐了内罐上的孔洞，并用X射线进行了检查。在内罐造出来后，美国宇航局用100多个液压执行元件对它进行了压力测试，其中一些跟汽车一样重。

系统集成测试设施（SITF），位于阿拉巴马州马歇尔太空飞行中心

总长度达5英里（约8公里）的线缆乱糟糟地连接着46台航空电子设备，它们控制着从导航到发动机的所有东西。每台设备都会在热室和非常大的摇晃台面上接受测试，以便了解它们在极端高温、低温和晃动环境下的工作表现。然后，技术人员把它们摆在这些机架上（机架弯曲是为了模拟火箭），用线缆连接起来，进行全面的发射模拟。

这些航空电子设备机架的外表面装有数台计算机，它们负责模拟整趟旅程（从升空到助推器分离）中的火箭环境。伴随着逼真的动画效果，模拟将把火焰的高温和太空的低温馈入传感器，向飞行计算机传输伪造的坐标，以及通过5英里（8公里）的线缆发送其他飞行“数据”。

统一规划风洞（UPWT），位于弗吉尼亚州兰利研究中心（LRC）

为了确保火箭能够承受起飞和飞行时的超音速风，美国航天局的工程师在风洞中测试了火箭飞行轨迹中的每一段。这个3英尺（约0.9米）的钢质比例模型被涂上了淡粉色的涂料，涂料可以在黑光灯下发出强烈的彩光，其强度取决于氧气的输入量（在这些测试中，氧气的数量代表着压力的大小）。然后，工程师就能准确地确定风对火箭施加了什么力，确保助推器跟火箭分离时不会突然转向撞到火箭上。

猎户座测试舱，位于得克萨斯州约翰逊航天中心（JSC）

美国海军用一个测试舱演练猎户座飞船降落后从大海中寻回宇航员的任务。另一个测试舱则被用于结构测试，以观察当闪电击中发射台附近时它会有何表现。美国宇航局还在用第二个测试舱设计紧急情况下的操作程序。其中有一个是，如果突然遭遇太阳耀斑的强烈辐射，宇航员要在四周摆满积载袋加以隔绝。

发动机试发射，位于密西西比州斯坦尼斯航天中心

在获准进行飞行之前，工程师把RS-25发动机的测试模型固定到斯坦尼斯航天中心的一个试验台上，他们进行了500秒的试发射，顺序跟真实发射完全相同，只不过没有把发动机安在火箭上。工程师在0.25英里（约400米）外安全地进行观察，但试发射仍然激动人心。正如美国宇航局承包商Aerojet Rocketdyne公司的SLS项目主管丹·亚当斯基（Dan Adamski）所言：“腾起的巨大云雾都是水汽，赶上风向合适的话，你会被淋湿。”

翻译：何无鱼

来源：WIRED

造就：剧院式的线下演讲平台，发现最有创造力的思想

,