太空发射系统 编辑

一种从航天飞机演变而来的超重型运载火箭

太空发射系统太空发射系统

太空发射系统又叫空间发射系统(Space Launch System,简称SLS)。是一种从航天飞机演变而来的超重型运载火箭,由美国国家航空暨太空总署设计,主要目的是维持星座计划的进行以及取代已经退役的航天飞机(Space Transportation System,简称 STS)。第一阶段以70到110吨的星座计划载人任务为主,之后会发展出130吨的货舱型载荷任务。最终的运载能力将达到143吨,甚至有可能达到165吨。整体而言,太空发射系统与土星五号非常相近。号称史上最强运载火箭系统。2022年11月16日,“太空发射系统”首次发射升空,执行“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务,并计划于当地时间12月11日返回地球。

基本信息

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中文名:太空发射系统

外文名:Space Launch System

制造国家:美国

用途:运载火箭

现况:服役中

简称:SLS

前型/级:战神系列运载火箭

载荷:猎户座飞船、酬载货舱

运力:70吨(载人)130吨(运货)

次型/级:本级已是最新

研制历程

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美国国家航空航天局的空间发射系统从2011年2月时的参考配置

空间发射系统是一种从航天飞机演变而来的超重型运载火箭。第一阶段以载重量70吨的星座计划载人任务为主,发射时将产生3810吨的推力;再发展出载重量130吨的货舱型酬载任务,发射推力约合4173吨,高度和总重量将分别为117米和2948吨。

初步设计显示,航天飞机主发动机和航天飞机固态助推器都会被作为本计划的一部分。不像战神五号需要另外开发新的燃料槽。

2011年5月,美国国家航空航天局宣布将已取消的星座计划中的猎户座飞船继续开发,并命名为多功能人员酬载舱。在2011年9月所公布的资料显示,第一阶段载人任务会使用一对航天飞机固态助推器以及三颗航天飞机主发动机的改进版本

“太空发射系统”计划未来5年的投入将达到180亿美元左右。格斯滕迈尔指出,这笔资金主要用于研发和设计,并不涵盖火箭的制造成本。太空发射系统预计花费180亿美元开发,2012年至2017年间,每年将编列30亿美元的预算;其中100亿美元用于太空发射系统本身:20亿美元改建发射台及肯尼迪航天中心:60亿美元用于猎户座载人舱组的研究、制作。总投入估计可达到360亿美元左右。

宇航局希望将向国际空间站运送宇航员的工作交由私营公司完成,同时租用巨型“太空出租汽车”,依此节省资金。节省下的资金将用于地球轨道和地月系统以外的太空探索。宇航局拥有“超支”传统,航天飞机计划的费用便达到最初预算的两倍左右。新火箭的研制也可能延续这一不良传统,最后不得不“克扣”其他任务的资金,填补“太空发射系统”火箭计划的资金缺口。

技术特点

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SLS发射渲染图SLS发射渲染图

“太空发射系统”将有能力向太空发射77到110吨货物,可用于发射6人猎户座多功能乘员舱,最终的运载能力将达到143吨,甚至有可能达到165吨。相比之下,曾将宇航员送上月球的现已退役的土星V型火箭运载能力为130吨,航天飞机的运载能力为27吨,目前近地运载能力最高的重型猎鹰火箭也只能将60吨载荷送入地球低轨。“太空发射系统”研制计划让人感到吃惊,如此巨大的运载能力将限制火箭的制造和发射频率。与可以重复使用的航天飞机不同,这种火箭往往是一次性的,每次发射都要制造新火箭。美国国会规定了“太空发射系统”火箭的一些设计元素、最后期限以及需要满足的要求。退役的航天飞机的主发动机虽然采用液体氢和液体氧,但还是需要借助固体燃料推进器进入轨道。固体燃料火箭推进器在设计上成本更低,但是其推力不可调,同时比冲较液体发动机也更低。但是它的起飞推力巨大,可以弥补氢氧燃料引擎海平面推力低的劣势,是较为合理的设计。

“太空发射系统”芯级采用液氢液氧燃料,助推器使用固体推进器,与航天飞机极其类似。航天飞机是一种可重复使用的有翼航天器,装有巨型液体燃料油箱,大部分动力由两个固体燃料火箭推进器提供。研制这种新型火箭体现出美国太空探索重点发生改变,放弃小布什政府提出的以固体燃料火箭为主的月球探索任务。斯坦福大学教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示:“太空探索的未来将依靠可靠的液体燃料技术。”哈巴德曾参与2003年“哥伦比亚”号空难事故调查。据以匿名方式接受采访的宇航局高管透露,在本世纪20年代至30年代,宇航局将在15年以上时间里每年制造和发射大约一枚火箭。2020年,宇航局将进行第一次无人试射,2021年进行第一次载人发射,2025年将搭载宇航员奔赴地球附近的一颗小行星。宇航局希望在30年代使用火箭向火星派遣宇航员,首先环绕这颗红色星球飞行,而后进行登陆。

在最初的试射过程中,“太空发射系统”火箭将采用航天飞机的5段型固体燃料推进器设计,安装在外部,内部采用航天飞机的主发动机提供动力。不久之后,这些固体燃料推进器将被新型推进器取代。这种新技术可能采用液体燃料,也可能采用固体燃料。

发射动态

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2022年11月16日,据美国国家航空航天局(NASA)推特消息,延宕到11月16日发射的美国“太空发射系统”(SLS)被NASA的现场团队监测到芯级液氢补加阀门出现液氢泄漏状况。

美东时间2022年11月16日,美国国家航空航天局(NASA)登月火箭太空发射系统(SLS)托举猎户座飞船,在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射台首飞升空。 此次任务共发射11个航天器,包含猎户座-CM-002(Orion CM-002)飞船和10颗立方体卫星。

“太空发射系统”SLS Block 1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。

“猎户座”飞船飞行轨迹示意图“猎户座”飞船飞行轨迹示意图

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