第04版:科技 PDF版下载

解放军报客户端

兵在掌上阅 亮剑弹指间

美重型火箭面临三大挑战


■少 谋

美国新一代重型运载火箭“太空发射系统”(简称“SLS重型火箭”)完成首飞。

历经两次发射推迟后,美国新一代重型运载火箭“太空发射系统”(简称“SLS重型火箭”)于北京时间11月16日14时47分,从肯尼迪航天中心成功首飞,将“猎户座”载人飞船和10颗立方星送往月球轨道,开始执行“阿尔忒弥斯-1”绕月任务。中国有句老话:“事不过三”。在经历了前两次发射推迟后,多次低温推进剂的加注与泄出对管路密封性和仪器设备带来巨大考验。如果此次发射再度推迟,SLS重型火箭计划将面临失败风险。

值得注意的是,SLS重型火箭首飞成功后,其未来发展前景依旧扑朔迷离。究其原因,主要受制于计划周期、发展成本以及竞争对手的影响。

周期漫长存在风险

SLS重型火箭计划始于2010年。当时,航天飞机运营成本高、深空探测能力有限且没有载人逃逸系统,美国政府提出利用航天飞机上的成熟技术,快速研制一型具备载人逃逸能力的一次性运载火箭。其首次发射时间原定于2017年,但直到2022年才迎来首飞,整整晚了5年。

此次首飞的是SLS 1型重型火箭。根据SLS重型火箭发展规划,为缩短研发周期,SLS 1型重型火箭芯二级直接采用“德尔塔”4火箭芯二级,配备1台真空推力为11吨的RL-10系列膨胀循环氢氧发动机,近地轨道运载能力仅75吨。如果要进一步提升SLS重型火箭的运载能力,还需要研制配备4台RL-10系列膨胀循环氢氧发动机的探索上面级,形成近地轨道运载能力105吨的SLS 1B重型火箭,这一过程不仅将耗时3年至4年,还需要充足的经费保障。

至于SLS重型火箭的“终极版本”,即近地轨道运载能力达130吨的SLS 2重型火箭,预计要到2030年才能研制出来。这一进度显然与美国“重返月球”计划的时间节点不匹配。要想实现载人登月,甚至超过“阿波罗计划”将人类送往月球两极,研制SLS 2重型火箭构型非常必要,但2030年这个时间节点显然太迟。研制周期的一拖再拖,给SLS重型火箭的后续发展蒙上一层阴影。

成本高昂难以为继

SLS 重型火箭一飞冲天,将现役“运载能力最强火箭”这一称号收入囊中,但它也是名副其实的“吞金巨兽”。由于计划延期以及成本的不断增加,“阿尔忒弥斯-1”计划的4枚火箭的平均发射价格达到惊人的40亿美元,即便后期发射价格降至20亿美元,也达到2010年预计发射价格的5倍,大大超出人们的想象。真可谓“没有最好,只有最贵”。想当年,美国政府正是由于航天飞机约5亿美元的单次往返费用太贵,才启动SLS重型火箭计划。如今,其价格却是航天飞机的5倍,着实有些讽刺。

同时,SLS重型火箭采用的新技术屈指可数。例如将四段式固体助推器升级为五段式固体助推器,将可重复使用发动机改为可靠性更高的一次性发动机,但总体上看,SLS重型火箭不仅没有了当年“土星五号”火箭横空出世时的惊艳,也少了从“土星五号”火箭过渡到航天飞机,创下人类首个可重复使用天地往返输送系统的革新精神。换句话说,美国宇航局耗时12年、花费200多亿美元,仅仅完成SLS 1重型火箭首飞。其略显贫乏的技术创新、高昂的研制费用和发射成本,很难支撑SLS重型火箭计划的长远发展。

竞争对手带来挑战

在SLS重型火箭首飞后第二天,美国宇航局局长比尔·纳尔逊在社交媒体上宣布,作为“阿尔忒弥斯-4”计划的一部分,美国太空探索技术公司(SpaceX)将加入第二次载人着陆演示任务。他还表示,有了来自太空探索技术公司和未来合作伙伴计划中的多个着陆器,美国宇航局将能更好地完成任务。对此,太空探索技术公司负责人马斯克在回复中不失时机地表示“非常感谢”。然而,这对于SLS重型火箭显然算不上好消息。

SLS重型火箭计划采用传统发展模式,即美国宇航局负责总项目设计,各大承包商负责研制产品,美国国会统一拨款支持。其技术方案以稳为主,循序渐进。这种发展模式的优点在于成功率较高,缺点是耗费周期长、成本高。相比之下,马斯克的太空探索技术公司采用完全相反的发展模式,研制前期不断试错,产品损毁爆炸屡见不鲜,方案更改优化频繁,换来的是快速更迭的研发周期和低廉的发射成本。目前,美国太空探索技术公司旗下的猎鹰9火箭已经抢占美国超过3/4的卫星发射市场,与SLS重型火箭形成竞争的“超重-星舰”重型火箭预计也将在今年底或明年初首飞,距离正式服役已不远。届时,SLS重型火箭将面临激烈竞争。其能否在未来深空探测领域拥有一席之地,将被打上一个大大的问号。

SLS重型火箭未来发展存在一定不确定性,但首飞仍然值得关注。同时,我们应该更清醒地认识到,随着人类科技的不断发展,进入宇宙空间的需求不断增加,对深空探测的不断向往,除了运载能力外,对重型火箭的研制周期、研制成本,乃至未来发展模式都提出了新的要求和挑战,进而推动人类向更高的太空目标前进。

您的IE浏览器版本太低,请升级至IE8及以上版本或安装webkit内核浏览器。