航天飞机|2021年,这些火箭首飞缘何“打水漂”?
随着点火口令下达 , 火箭发动机发出震耳欲聋的巨响 , 随后运载火箭从烟雾中缓缓上升 , 逐渐加速并直插云霄 , 这就是运载火箭起飞的画面 。 但火箭在首飞前 , 需要历经长达数年的研制时间 , 而过程中出现的任何问题都有可能导致首飞时间一推再推 。 例如 , 众多火箭曾言之凿凿于今年首飞 , 但2021已临界末尾 , 一通盘点过后 , 依然还有不少火箭的首飞打了水漂 , 放了“鸽子” 。
又慢又贵的“鸽王”重型火箭
要论近几年火箭领域的“鸽王争霸” , 第一名要数美国重型火箭领域的当家花旦——太空发射系统(SLS) 。 这种集美国宇航局万千宠爱于一身 , 由美国国会在经费和政策上“双重”护航 , 基于航天飞机成熟技术“堆砌”而成的重型火箭 , 于2011年正式立项研制 。
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美国SLS运载火箭
该火箭原定于2016年首飞 , 但随后历经8次重大推迟 , 截至目前已研制长达10年 , 累计花费212亿美元后仍在推迟 。 之前 , SLS定于今年末首飞 , 但因近期芯一级发动机的控制器失效更换等一系列问题 , 最新首飞时间已经推至明年初 。
纵观人类航天史 , 重型火箭由于体量大、难度高 , 有所推迟是正常现象 , 但SLS不同以往 , 其构型并无创新性的设计理念 。 恰恰相反 , SLS的设计相对于可部分重复使用的航天飞机而言称得上是倒退 , 它抛弃了重复使用设计 , 算是航天飞机技术遗产的重新组合 。
火箭芯一级采用4台航天飞机使用的RS-25主发动机 , 并将航天飞机的四段式固体助推器延长至五段 , 而芯二级派生自即将退役的德尔塔4系列火箭的芯二级 , 安装有单台RL-10发动机 。
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SLS火箭安装的4台RS-25主发动机
纵观全箭 , 各主要分系统都是成熟的技术和产品 , 尤其是RL-10作为美国第一种氢氧发动机 , 自1963首飞至今已可靠服役超过半个世纪 。
得益于成熟技术的堆砌 , SLS在诞生之初 , 美国宇航局就将它定位为一种可快速研制成型的低成本、一次性火箭 , 以期替代复用成本高昂的航天飞机 。 然而 , 随着SLS的不断推迟和耗资暴涨 , 单次发射成本已高达20亿美元 。
由于SLS承担着维持航天飞机时代供应链体系的责任 , 供应商体系依然庞杂、昂贵且低效 。 除供货、协调等低效产生的延期外 , 部分试验环节的不顺也加剧了项目节点后移 。
“星舰”首飞遭多种因素拦路
说到曾计划今年首飞的重型火箭 , 不得不提进度上正在奋起直追的“星舰” 。 相对于SLS的磨洋工 , “星舰”研制可谓飞速 , 从2019年首台原型机开始制造至今不过两年 。
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