联合千余企业研制近 10 年，NASA 最强火箭点火失败，美国何时重返月球？
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2021-01-23 01:17
作者 | 付静
1969 年 7 月 20 日，人类第一次踏上月球，此后阿姆斯特朗的那句“这是我个人的一小步，却是人类迈出的一大步”广为流传。
其实，搭载阿姆斯特朗三人登月的火箭正是 NASA 大名鼎鼎的土星 5 号 SA-506 火箭，时至今日，它仍被称为史上最强运载火箭系统。
时隔半个世纪，NASA 再次将载人登月提上日程，雄心勃勃的「阿尔特弥斯计划」（Artemis）由此提出。由于土星 5 号这枚「老古董」早已退役，于是聚光灯照在了另一枚火箭身上——太空发射系统火箭（Space Launch System，简称 SLS）。
但就在上周末，这枚被寄予厚望的火箭在关键测试中出现问题，「阿尔特弥斯计划」是否会因此受影响？
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SLS 核心级测试失败
当地时间 2021 年 1 月 16 日下午 5 时 27 分，美国密西西比州圣路易斯湾附近的斯坦尼斯航天中心 B-2 测试台，NASA 对 SLS 火箭核心级进行了热火测试。
按原先的计划，火箭的 4 台 RS-25 发动机将进行 8 分钟的全功率点火——这正是火箭发射后进入太空所需的时间。
热火测试的流程包括装载 73.3 万磅的液氧和液氢、倒计时、点燃发动机。值得一提的是，测试中，高度为 212 英尺（64.6 米）的核心级在测试台上产生了 160 万磅推力。
意外的是，发动机在启动后 1 分钟多一点的时候突然关机，点火测试提前结束，其团队正在进行评估。
NASA 局长 Jim Bridenstine 表示：
这是我们向前迈出的重要一步，确保 SLS 火箭核心级为「阿尔特弥斯计划」的任务做好准备，最终实现载人登月。尽管发动机最终没有持续 8 分钟点火，但 SLS 团队成功完成了倒计时和点燃发动机的步骤，并获得了有价值的数据。
据 NASA 的官方新闻稿，此次测试是美国「阿尔特弥斯计划」“初试”（Green Run）系列的最后一项测试。
2020 年 1 月，SLS 芯级“初试”（Green Run）系列测试正式开启。
当时，核心级已在位于美国新奥尔良的米丘德（Michoud）组装设施完成组装并交付，随后被安装在斯坦尼斯航天中心 B-2 测试台上。
这一系列测试的第一项刚刚完成，疫情开始大范围肆虐，3 月份团队决定先暂时搁置原先的计划。2020 年 5 月起，这一系列逐步恢复，SLS 团队陆陆续续完成了其余几项测试，但在这一过程中也受到了墨西哥湾沿岸的热带风暴、飓风影响，进展并不似预期中的那么顺利。
不难理解，每一项测试都建立在前一次测试的基础上，复杂性是在不断增加的，直到最后点燃四台发动机，进行热火测试。
如今第八项测试结束，不过是以失败告终。下一步，除了分析相关数据，SLS 团队将要依次检查核心级和四个 RS-25 发动机，从而确定下一步该如何走。
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NASA 最强火箭能否不负众望？
号称史上最强运载火箭系统的 SLS，有何过人之处？
实际上，它是一种从美国航天飞机演变而来的超重型运载火箭 ，在地位上，SLS 不同于 NASA 外包给 SpaceX 等众多商业公司的太空项目中所用到的火箭，它由美国国家航空暨太空总署设计，可以说是有着 NASA 的“纯正血统”。
在美国航天飞机时代，挑战者号航天飞机、哥伦比亚号航天飞机都发生过灾难，共 14 名宇航员罹难。
在此背景下，NASA 一方面把研制往返国际空间站飞船的重任承包给商业航天公司，另一方面经过分析，NASA 认为如果采用普通串并混合式火箭发射系统，两次灾难都可避免，研制一种更为可靠的运输系统，也是一定要推进的事情，因为除了国际空间站，NASA 还有一个重要的目标——再次实现载人登月。
为此，SLS 的研发被提上日程。2011 年立项，9 月其设计被最初确定下来。
2015 年，SLS 助推器的试射任务顺利完成，7 月，SLS 设计方案完成并进入评估阶段，准备实施火箭的全尺寸建造。终于在 2019 年，SLS 建造完成。
其实，有两个字贯穿着火箭的整个设计、建造、测试过程：成本。
NASA 预计，SLS 预计花费 180 亿美元开发（100 亿美元用于其本身、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），据说 2012-2017 年 NASA 每年拨出 30 亿美元预算。加上火箭的制造成本，前期总投入估计将达 360 亿美元，发射费用也在 10 亿左右（SLS 不可重复使用）。
据悉，SLS 的庞大工程背后是 NASA 全部门和 1000 多家美国公司的支持，其中SLS 核心级的主承包商正是有着百年历史的波音公司。
所有这一切努力，为的是打造 NASA 体积最大、动力最强的火箭：
核心发动机：RS-25，即航天飞机的液氢液氧主发动机；
固体燃料助推器：航天飞机助推器的升级版本；
高度：98 米（载人版本）、122 米（货舱版本）；
质量：2497 吨（载人版本）、2951 吨（货舱版本）；
近地轨道有效载荷：70 吨（载人版本）、130 吨（货舱版本）；
最终运载能力可达到 165 吨，可向月球运送最高 27 吨的有效载荷。
斯坦尼斯航天中心主任 Rick Gilbrech 曾说过：
当年，斯坦尼斯是土星 5 号第一、第二级火箭推进设施的首要测试地点。自上世纪 60 年代土星 5 号火箭测试以来，斯坦尼斯还从未见过如此强大的能量。
1967-1973 年，NASA 共发射了 13 枚土星 5 号运载火箭，保持着堪称完美的发射记录，但考虑到性价比，土星 5 号退役。
自 NASA 1972 年最后一次阿波罗任务以来，美国再也没能在月球上着陆。2019 年 7 月 20 日，即阿姆斯特朗登月 50 周年当天，NASA 公布了雄心勃勃的「阿尔特弥斯计划」。
这一工程包括 3 个阶段，其第一阶段则是发射搭载 SLS 重型火箭的“猎户座”飞船，它将在为期 3 周的绕月无人飞行后返回地球。
在 SLS 核心级热火测试之前，NASA 曾表示 2021 年 11 月将完成「阿尔特弥斯计划」第一阶段任务。
而万众期待的测试失利，被誉为是土星 5 号继任者的 SLS，又能否不负众望？
引用来源：
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-conducts-test-of-sls-rocket-core-stage-for-artemis-i-moon-mission/
https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/index.html
https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E5%8F%91%E5%B0%84%E7%B3%BB%E7%BB%9F/4623116?fr=aladdin
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E7%99%BC%E5%B0%84%E7%B3%BB%E7%B5%B1#%E8%A8%AD%E8%A8%88%E8%88%87%E7%99%BC%E5%B1%95
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