NASA第一发登月火箭升空,一鸽再鸽技术旧,谁先载人登月可能难说

在美国人的欢呼中,“鸽”了几年零几个月又几天的SLS火箭终于升空,将猎户座载人飞船送往月球轨道,至此,美国重返月球的阿尔忒弥斯计划,终于迈出了第一步。然而,发射一拖再拖的背后,美国载人航天事业的一些问题难以掩盖,这无疑让登月计划蒙上一层阴影。

SLS火箭发射升空

SLS数据强大,但技术并非最先进

本来SLS应该在今年8月底就把猎户座飞船送上太空,但因为液氢泄漏,推迟到了九月,随后又推到10月,最终到了11月中旬才发射成功,而让人捏把汗的是,直到这次发射前的3小时,液氢还发生了泄漏。

SLS搭载的猎户座飞船

为了替代一旦出事就逃无可逃的航天飞机,也为了保住航天产业链,美国在2010年立项研发新的载人航天器,也就是太空发射系统(SLS)重型火箭。在研发过程中,这种航天器就一直背负着“超支拖延,挤占经费”等骂名,原定2016年首飞,结果推迟了十几次。

航天飞机并没有取得预想的成功

应该说SLS数据虽不错,但用的并不是最先进技术,而是NASA几十年成熟技术的堆砌,对于登月任务本身来说,稳妥固然没错,但对于美国载人航天事业,却不一定是好消息。

载人航天本来是一个前沿行业,理念设想经常领先实践几十年,如果不能不断地研发实现新技术,就很可能在发展的潮流中落后。就像造得再好的螺旋桨飞机还是螺旋桨飞机,不是喷气式。

例如,可重复使用航天器的理念就是上世纪70年代提出,80年代NASA的航天飞机技术上固然是有了重大突破,但不够经济,运作也不够简单和安全,才退出历史舞台。到了新世纪,美国各家私营航天公司都已经在玩可重复使用的火箭了,“国家队”NASA却还在死磕一次性的SLS,难道就不考虑给纳税人省省钱吗?

发动机都是老型号,最久远可以追溯到1963年

多级火箭每一级都有单独的芯级发动机,SLS芯一级采用4台航天飞机所用的RS-25发动机,这是世界上推力最大的闭式循环氢氧发动机,每次发射都要一次性使用四台,而这种发动机本可重复使用10多次。助推器也是航天飞机技术修改后的产物,也不能重复使用。

为航天飞机研制的RS-25发动机,被用在SLS上

而到了芯二级,安装的是1台RL-10B-2膨胀循环氢氧发动机,虽然RL-10系列发动机是“宇宙神-5”和“德尔塔-4”上都在用,但真空推力11吨对于SLS这个大家伙来说是有点磕碜了。当年登月的“土星-5”是三级火箭,其二、三级都是百吨级推力的J2发动机。RS-25是1981年首飞,RL-10则是1963年首飞的,应该工龄比绝大多数NASA员工都要长了。

几十年前的“土星-5”火箭是美国的骄傲,也是人类的宝贵财富

说这台火箭是旧技术的堆砌确实是实至名归,当初被NASA说它是“可快速研发成型的低成本一次性重型运载火箭”,这个概念里面,也就“一次性重型火箭”完全准确了。

苏联N-1的精神传人——“重型猎鹰”火箭

反观SLS在美国国内的对手“重型猎鹰”,走的虽是当年苏联N-1火箭多发动机并联的老路线,一级用了27台梅林-1D发动机,但和SLS不同的是,这发动机可是近几年才首飞的新型号,也可以回收使用。

中国两种新火箭亮相,时间节点也有了

近年来,载人登月计划,提的国家不少,但目前谈得上靠谱的也就只有中美了。美国官方不惜使用旧技术打造SLS,在新世纪抢先重返月球,是为了证明“我们还行”;而私营的太空探索公司,则是在新技术的探索中看重商业市场。至于中国,并没有那么强的别苗头意识,纯粹是按照自己的规划来。

中国新一代载人运载火箭模型

按照计划,中国新一代载人运载火箭在2027年会具备首飞条件,这种火箭就已支持具备载人登月的能力。而下一步,重型运载火箭在2030年前后首飞后,地月转移轨道发射能力将能提升至50吨,支撑后续的月球开发活动。

“光杆”造型的中国重型运载火箭模型

在本次珠海航展上,我们也看到了新一代载人运载火箭,这款火箭全长约90米,采用三级半构型,箭体直径5米,捆绑2个5米直径通用芯级,可将27吨有效载荷直接送入奔月轨道(重量和这次的猎户座飞船差不多)。同时,和技术上“不思进取”的SLS比较起来,中国的新一代载人运载火箭也考虑了重复利用的问题。

我国25吨级氢氧发动机完成全系统试车

更可喜的是,更大一号的重型运载火箭,已经直接进化到了没有助推器,带栅格翼的“光杆”造型,这基本上就算是把“循环使用”的图标刷到火箭上了。

如果说航展让我们看到了火箭结构上的升级,那么试验场传来的好消息就更实实在在:就在本月,我国25吨级闭式膨胀循环氢氧发动机完成了全系统试车,这种用于重型运载火箭的发动机,基本可以对标SLS用的RL-10B-2,已经是世界先进水平。

NASA载人航天项目染上“鸽”病,谁先登月不一定

苏联还在的日子,是美国航天的黄金年代,绷着大国竞争的弦,创新频出。但近年美国航天事业风头,被拿着NASA技术外溢的民营公司抢走,而美国官办航天,就似乎少了一些雄心壮志,甚至连进度都有些不太能保障了。

载人龙飞船解决了NASA的尴尬

航天飞机无了之后,NASA长期依赖俄罗斯飞船运人上国际空间站(ISS),直到去年载人龙飞船第一次对接ISS,才算结束了这一窘况。太空探索和波音公司作为商业公司,载人飞船的要求也许没有NASA这种国家队那么苛刻,但NASA自己不去搞,又能怪谁呢?

就阿尔忒弥斯计划来说,今年的SLS首飞是第一步,下一步绕月最早会是在2024年,而2025年的载人登月目标,也只是“争取”,照目前状况来看,多少是可能要“鸽”一下的。

而从中国载人航天近年的势头来看,不光不“鸽”,还经常提前完成任务,这么一来一去,最后谁先登月,或许又会成为一个未知数了。不过还是那句话,中国的太空探索时间节点,是按照自己进度,科学决策的结果,如今的中国航天实力已不可同日而语,也更有自信,不需要靠和谁比来证明自身。

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页面更新:2024-03-12

标签:火箭   苏联   猎户座   航天器   运载火箭   新一代   美国   中国   发动机   航天飞机   技术

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