美國「最強」的登月火箭成功發射,它有多強?花了多少錢?

老粥科普 發佈 2022-11-17T20:10:17.766837+00:00

儘管在發射之前再一次經歷燃料閥門泄漏和地面系統軟體故障,但經過緊急故障排除,最終有驚無險,火箭順利點火升空,「鴿子王」終於起飛了。

美國東部時間2022年11月16日1時47分,全球最強大的登月火箭「阿爾忒彌斯 1 號」從佛羅里達州甘迺迪航天中心39B發射台起飛。

儘管在發射之前再一次經歷燃料閥門泄漏和地面系統軟體故障,但經過緊急故障排除,最終有驚無險,火箭順利點火升空,「鴿子王」終於起飛了。

2010年,眼見著太空梭越來越難以為繼,為了滿足太空梭2011年退役之後美國載人航天和大質量貨物發射需求,美國國會通過NASA授權法案,要求NASA利用太空梭和戰神一號火箭已有的技術、硬體和團隊開發一款新的運載工具,以期在2016年12月31日前將大於130噸的載荷送入近地軌道,同時能將太空人送到近地軌道以外,以探索更遙遠的深空。

2011年,NASA宣布開發太空發射系統和獵戶座載人飛船,以滿足國會授權法案規定的目標,太空發射系統是一款「重型運載火箭」,火箭的早期飛行將利用太空梭的發動機、固體火箭推進器和其它硬體,應能發射70~100噸有效載荷,之後運載能力將提升到130噸,從數據上看,SLS的最終版本將比土星五號更優秀,成為人類歷史上最強大的超重型火箭;獵戶座飛船是一款多用途載人飛船(MPCV),由洛克希德馬丁公司研發,其加壓容積達690立方英尺(19.5m3),可居住空間為316立方英尺(9m3),能支持4名太空人在軌生存21天,並且比太空梭安全10倍。

NASA在研製太空發射系統的過程中部分採用了太空梭的技術和零部件,其一、二級火箭的顏色類似太空梭燃料儲箱、固體火箭助推器與太空梭使用的助推器近似,SLS的4台一級火箭發動機是從太空梭上拆卸下來的RS-25D液氫液氧發動機,因此可以說太空發射系統是一種「衍生於太空梭的」運載火箭。它主要為載人登月和星際探索任務研發,設計近地軌道運載能力為95噸,按照美國NASA的分類,符合「近地軌道有效載荷大於50噸」的標準,屬於超重型運載火箭。

太空發射系統自2011年開始研製,計劃首次發射時間不晚於2016年12月31日,然而火箭發射因各種原因被推遲了近30次,時間長達6年,最新的發射時間被定為2022年11月16日。因多次「放鴿子」,被網友戲稱為「鴿子王」。

儘管大部分的技術是現成的,連芯一級安裝的4台RS-25氫氧火箭發動機都是從退役太空梭上拆卸下來「發揮餘熱」,但鴿子王可沒少花錢。自2011至2022財年,NASA為太空發射系統的研製總共撥款達238億美元(這還不算獵戶座飛船花掉的204億美元),為了配套火箭發射的地面系統設施(EGS)另外投入約57億美元,考慮到通脹因素,SLS的實際花費數字更加龐大。NASA表示僅「阿爾忒彌斯 1 號」的開發成本就比最初計劃的要高出42.5%。

當然這麼多錢並沒有全丟進水裡,NASA打造出的芯一級火箭推力超過1000噸,兩個固體火箭助推器貢獻推力3266噸,把2600噸重的巨型火箭推到近地軌道綽綽有餘。加上德爾塔IV型火箭11.2噸推力的上面級,使得「阿爾忒彌斯 1 號」能輕鬆將獵戶座飛船送到環月軌道。

SLS的成功發射,預示著美國「再次登月」邁出了第一步,但距離美國太空人踏足月球還有很長的一段路要走。獵戶座飛船並不能在月球表面著陸,所以NASA還需要設計、製造新的月球表面著陸器和上升器。美國新一代月球太空衣經過多次延宕,2022年NASA重新指定承包商研發製造,目前還不知道2030年前能不能拿出可供使用的太空衣來。

不管怎麼樣,能邁出第一步,總比放煙花要好。



參考資料:

1、NASA:《太空發射系統參考指南》

2、Space:「美國宇航局使用其有史以來最強大的火箭發射阿爾忒彌斯 1 號月球任務」

3、planetary.org :「太空發射系統和獵戶座的成本」

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