美国新款登月火箭多次推迟后终迎首飞,专家:多“复刻”以前技术

被美国国家航空航天局(NASA)称为有史以来最强大的火箭之一的美国“太空发射系统(SLS)”重型火箭,在推迟发射十余次之后,终于在北京时间11月16日14时47分迎来了首飞的历史时刻。这款累计耗资已达200多亿美元,单枚成本达20亿美元的火箭承载着美国重返月球的梦想。作为美国联合多国开展的载人登月计划——阿尔忒斯计划的重要一环,SLS火箭共有三个型号,该型火箭“能走多远”将决定着美国重返月球计划“能走多远”。
NASA太空发射系统推特账号报道截图航天专家15日在接受《环球时报》记者采访时表示,美国此前已实现载人登月,此次的重返月球计划沿袭了许多美国此前成熟的航天技术,整体方案趋于保守。而美国不惜花大力气重返月球,意图之一就是再次证明自身在太空中的领先地位。

号称史上最强,专家:多“复刻”此前技术,整体较为保守

据NASA官网发布的数据显示,此次发射的SLS Bloc1 型火箭高达98.3米,NASA制作的宣传片中显示,在这个高度相当于32层楼房的高度。该型火箭采用二级半构型设计,一子级配置4台单台推力约189吨的RS-25氢氧发动机,二子级则配置1台RL10B-2氢氧发动机,真空推力约11.2吨。此外,该型火箭还有两枚3.7米直径的5分段固体火箭助推器,单枚助推器的起飞推力约1498吨,工作时间约为126秒。

SLS Bloc1 型火箭整箭的起飞重量达到2603吨,起飞推力约3752吨,这一数据已经超过了美国上世纪六、七的用于阿波罗探月计划的“土星五号”重型运载起飞推力达3408吨的数据。NASA在其官网也不吝赞美之词,称SLS是世界上最强大的火箭。

然而SLS Bloc1 型火箭近地轨道的运力约为95吨,地月转移轨道的运力约为27吨,这两项指标却要逊于土星五号近地轨道118吨,地月转移轨道45吨的运力数据。

航天技术专家黄志澄15日在接受《环球时报》记者采访时表示,美国发展载人航天工程已有60余年的历史,无论是SLS火箭还是“猎户座”载人飞船都直接沿袭了许多美国此前的航天技术,例如SLS火箭的助推器固体火箭发动机和和芯级主发动机都来自于美国的航天飞机,而猎户座载人飞船基本上可以视为是阿波罗载人飞船的放大版,两个工程运用的都是成熟方案,较为保守。

“而且从SLS这支美国‘国家队’研发火箭此前的表现来看,整体研制进展较为缓慢,从论证到首飞花费了15年以上的时间,期间代价也很大,这当中还三番五次推迟发射,凸显了管理上的混乱。”黄志澄称。

美国重返月球意欲为何?

NASA官网此前发布的“阿尔忒弥斯1号”任务的任务书显示,SLS Bloc1 型将把不载人的“猎户座”载人飞船送到约3700公里的轨道高度,然后“猎户座”飞船将与火箭上面级箭体分离,点燃推进器继续前往月球,环绕月球6-19天后返回地球。在这次任务中,它与地球的最远距离将达到45万公里。

而此次执行的无人绕月飞行的“阿尔忒弥斯1号”任务也只是美国重返月球“三部曲”中的第一步,按照NASA此前公布的计划,美国计划最早于2024年开展“阿尔忒弥斯2号”载人绕月飞行任务,并争取在2025年执行“阿尔忒弥斯3号”任务真正实现载人登月。

美国为何在通过“阿波罗计划”实现载人登月约50年后还要花费如此大的财力和人力,去“复刻”此前所获得成功?航天科普专家钱航15日在接受《环球时报》记者采访时分析称,上个世纪六、七十年代的美国执行的载人登月阿波罗计划,完全是希望在美苏太空争霸中能获得领先地位。但随着美苏太空争霸落幕,美国对探月的狂热逐渐冷却。而现在美国再次提出登月计划,对外宣称最终目标是在月球建立基地,进一步深空探索,“从技术发展的路径上而言,这可能也是为将来登陆火星做准备。”

但实际上,随着国际航天领域新一轮探索热潮,早已不是只有超级大国才具备进入空间的能力。目前,中国、俄罗斯乃至印度都提出了载人登月计划,中国和俄罗斯还计划联合在月球建立科研站。

钱航认为美国此番历经波折也要重返月球,意在借重返月球再次证明自身在太空中的领先地位。此外,航天事业一向是科技工业领域的战略性先导产业,在美国经济萎靡不振的大环境下,通过重大工程也可以带动其他产业高速发展,探索新型科研生产模式,带来科学和技术的革命。“另外,就像50年前阿波罗计划激励了一代人一样,重返月球也能点燃了美国举国上下对探索太空热情,乃至激发美国民众的爱国情感。”钱航称。

然而此番SLS Bloc1型的发射成功也不一定意味着美国重返月球计划将是一片坦途。钱航表示,虽然美国有在上个世纪成功登月的经验,但那是在美苏争霸的背景下进行的。现在再次登月,并不代表每次都能成功。此前NASA已多次推迟重返月球的计划,这都是意料之中的现象,“因为现如今的美国面临着技术和资金上的双重阻碍。”钱航称。

黄志澄也认为,美国发展载人航天工程已有60余年的历史,但这些工程总是难以持续,这当中有一个重要原因就是开销太大,此前的阿波罗探月计划,美国一年需要拿出4.5%的国民生产总值投入到该计划中,而后续的航天飞机计划费用也是居高不下,因此最终作罢。此外,美国国内也一直存在着重返月球还是直接登火的争议,这些也为美国重返月球计划的未来增加了不确定性。

中国新一代载人火箭预计2027年具备首飞条件

中国此前也已多次公布包括载人登月计划在内的下一步探月计划,特别是中俄在今年三月签署的国际月球科研站的合作项目协议更因为两大航天大国的“强强联手”而引发外界强烈关注。

《环球时报》记者近日从中国航天科技集团处获悉,中国正在研制新一代载人运载火箭和重型运载火箭,这些火箭未来将承担载人登月、火星探测、木星探测和小行星探测等任务。两型火箭的展品都在近期的中国航展上展出。

据了解,我国新一代载人运载火箭火箭全长约90米,起飞重量约2187吨,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,或将70吨有效载荷送入近地轨道。该型火箭也将在重复使用技术方面开展探索,预计在2027年具备首飞条件。

该型火箭研制工作近日也已完成多项试验,取得新进展。其中,作为该型火箭二级动力装置的我国首型高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机,于近日进行了300s长程试车,试车取得圆满成功。而自9月28日以来,此台发动机共完成3次650s试车,三战三捷,发动机各项指标基本满足总体要求,标志着该型发动机关键技术已突破。而火箭的三级发动机也于今年七月圆满完成了整机试验,验证了我国新一代载人运载火箭多机并联、箱底传力关键技术。

钱航介绍称,中国的新一代载人运载火箭具备将中国人送上月球的能力,而重型运载火箭研制成功后,将把中国运载火箭地月转移轨道发射能力提升至50吨,支撑月球开发活动,此外,目前所规划的一系列重复使用航天运输系统研制工作,将大幅提升中国进入太空的能力、降低进入太空的成本,助力未来航天运输领域大发展。

而我国的探月工程四期经过多年论证,已于2021年底正式立项,进入实施阶段。钱航表示,探月四期的主要目标是对月球南极开展科学探测,建立起月球科研站的基本型。后续将分3次任务实施,分别是嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号,计划在2030年之前完成。目前研制工作进展顺利。