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造價不菲的“太空發(fā)射系統(tǒng)”是否物有所值?

2022-08-31
來源:新浪科技

   新浪科技訊 北京時間就8月31日早間消息,據(jù)報道,在經(jīng)歷了長時間的推遲并克服了成本超支等問題之后,美國國家航空航天局(NASA)的重型運(yùn)載火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”(Space Launch System,簡稱SLS)即將進(jìn)行首次發(fā)射。這枚重型火箭是NASA目前開發(fā)的最強(qiáng)大的飛行器,由航天飛機(jī)演變而來,將成為重返月球的“阿爾忒彌斯”計劃的基礎(chǔ)。

  SLS原本計劃于當(dāng)?shù)貢r間8月29日上午搭載獵戶座(Orion)飛船發(fā)射升空,這是NASA“阿爾忒彌斯”月球探測計劃的第一次任務(wù)。如果一切按計劃進(jìn)行,這枚98米高的火箭將于美國東部時間上午8點(diǎn)33分(格林威治時間12點(diǎn)33分)從NASA位于太空海岸的肯尼迪航天中心(KSC)發(fā)射升空,將一個無人駕駛的獵戶座太空艙送往月球軌道,進(jìn)行為期6周的旅程。這艘飛船將以一個大弧線圍繞月球,然后返回濺落在太平洋。不過,就在升空前的最后一刻,由于核心級的一臺RS-25發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)故障,NASA官方不得不宣布取消此次發(fā)射任務(wù),并延后至下一個發(fā)射窗口。

  對太空迷來說,目睹發(fā)射臺上的SLS是一種超現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。多年來,他們只能湊合著通過數(shù)字模擬圖像和動畫來了解SLS的發(fā)射效果。隨著時間的推移,這些模擬的效果圖像和動畫,以及這枚深空火箭的預(yù)期目標(biāo)和目的地都發(fā)生了改變。

  美國國家航空航天局從2011年開始研制SLS,以取代星座計劃的戰(zhàn)神一號和戰(zhàn)神五號運(yùn)載火箭。就在前一年,旨在重返月球的星座計劃宣告終結(jié),該計劃包括一系列新的航天器、運(yùn)載火箭和相關(guān)硬件,目標(biāo)是使用戰(zhàn)神火箭將獵戶座飛船送往國際空間站、月球,并最終前往火星。

  當(dāng)時,開發(fā)SLS的預(yù)算為100億美元,預(yù)計在2016年底實(shí)現(xiàn)首次發(fā)射。然而,開發(fā)成本、預(yù)算問題、設(shè)計變更、政治阻礙以及其他種種問題,使火箭的首次發(fā)射推遲到了2017年,接著又推遲到2018年、2019年、2020年和2021年,最后是2022年。

  在SLS十年多的發(fā)展過程中,太空領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了很多重大變革,包括國際空間站的商業(yè)貨運(yùn)和商業(yè)載人任務(wù)的出現(xiàn),SpaceX公司開發(fā)出了可重復(fù)使用的火箭,以及新的私人太空公司迅速成長。2022年到目前為止,肯尼迪太空發(fā)射中心已經(jīng)進(jìn)行了37次發(fā)射,絕大多數(shù)是由SpaceX獵鷹9號火箭完成的。

  2016年,也就是SLS計劃進(jìn)行首次發(fā)射的那一年,SpaceX公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克透露了該公司下一代深空運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計方案,這是一個巨大的火箭和宇宙飛船組合體,稱為“星艦”(Starship)。

  馬斯克表示,當(dāng)星艦投入使用時,它將成為有史以來最強(qiáng)大的運(yùn)載火箭。他的最終設(shè)想是在未來幾十年里,利用數(shù)以百計的星艦讓多達(dá)100萬人登陸火星。到目前為止,SpaceX公司只有少數(shù)幾架星艦原型機(jī)進(jìn)行了起飛測試,還沒有一架進(jìn)入軌道測試飛行。不過,完整的星艦軌道測試飛行預(yù)計將在今年年底前完成。

  如果這次任務(wù)成功,那將意味著SpaceX的超級重型運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)“從圖紙到太空”的時間遠(yuǎn)比NASA的太空發(fā)射系統(tǒng)短得多。SpaceX的目標(biāo)是建立一個完整的星艦船隊(duì),每天可進(jìn)行多次發(fā)射,平均發(fā)射成本控制在100萬美元左右。

  NASA也看到了星艦的巨大潛力,于2021年與SpaceX公司簽訂合約,將星艦作為阿爾忒彌斯3號任務(wù)的月球著陸器。阿爾忒彌斯3號計劃在2025年或2026年將宇航員送到月球南極附近。

  相比之下,根據(jù)阿爾忒彌斯計劃的框架,以及SLS/獵戶座的建造時間表,NASA的火箭需要大約每兩年發(fā)射一次。此外,SLS并不是為重復(fù)使用而設(shè)計的,整個飛行器(不包括獵戶座)是基于航天飛機(jī)時代的技術(shù)。SLS的核心級外觀是航天飛機(jī)主燃料箱常見的橙色色調(diào),直徑也與之相當(dāng),盡管SLS的燃料箱高度更高,體積更大。SLS的兩個固態(tài)火箭助推器也是航天飛機(jī)助推器的放大版,其主要發(fā)動機(jī)都是為之前航天飛機(jī)任務(wù)制造和使用過的剩余RS-25發(fā)動機(jī)。

  NASA的監(jiān)察長辦公室在2021年11月發(fā)布了一份報告,概述了從第一次SLS迭代至今的開發(fā)成本增加情況,并透露了每次發(fā)射的成本將有多高。據(jù)報道,NASA于2012年到2025年期間在阿爾忒彌斯計劃上將總共花費(fèi)930億美元,而SLS/獵戶座的每一次發(fā)射都將花費(fèi)大約41億美元。

  那么多錢都花在哪里了?而且,如果SpaceX星艦的載重能力更強(qiáng)、性能更高、成本更低,并且能夠更頻繁地發(fā)射,那是否意味著SLS在星艦投入運(yùn)行的那一刻就過時了?

  簡單來說,回答是肯定的。但這里需要做一些重要的說明。首先,SLS的發(fā)展已經(jīng)吸引了美國和世界各地許多不同的合作伙伴。在美國國家航空航天局的網(wǎng)站的一張地圖上,精確列出了美國每個州的承包商和歐洲20多個合作伙伴。阿爾忒彌斯計劃930億美元的費(fèi)用中,有相當(dāng)部分就被分配給了這些公司及其員工。對于美國國會的許多議員來說,如何保住這些航空業(yè)的工作崗位是每年都要關(guān)注的議題。他們希望借此提高自己在選民和地區(qū)航空公司中的政治地位。反過來,這將有助于SLS和阿爾忒彌斯計劃繼續(xù)進(jìn)行下去。

  在NASA前副局長洛麗·加弗的新書《逃離地心引力》(Escaping Gravity)中,她將國會與航空工業(yè)之間發(fā)生的互惠互利描述為“自舔的冰淇淋甜筒”,而這種操作可以追溯到航天飛機(jī)時代或更早。當(dāng)然,這種模式并不局限于航天工業(yè);把各種各樣的工作機(jī)會輸送給選民是美國國會議員們由來已久的做法。

  那么,SLS的未來會如何?當(dāng)然還會繼續(xù)進(jìn)行下去,不會很快中止。阿爾忒彌斯2號到4號任務(wù)所用的運(yùn)載火箭已經(jīng)在組裝中,而下一次阿爾忒彌斯任務(wù)還要等到兩年(或更久)之后。然而,對于整個阿爾忒彌斯計劃而言,其前景尚有爭論。

  如果NASA的宗旨是推進(jìn)人類對太空的探索,并假設(shè)這一宗旨得到了普通民眾的支持,那么社會就應(yīng)該將資源集中到一個公共管理的機(jī)構(gòu)中,而不是完全依賴一個認(rèn)為自己有能力完成這項(xiàng)任務(wù)的私營公司或個人——即使這意味著實(shí)現(xiàn)的過程是充滿低效且不完美的。

  當(dāng)如此眾多的人參與阿爾忒彌斯計劃其中時,這種團(tuán)結(jié)不應(yīng)被低估。今年3月,當(dāng)SLS首次在發(fā)射臺上亮相時,有數(shù)百人到場。8月29日,成千上萬的人來到太空海岸,希望目睹阿爾忒彌斯1號的發(fā)射——他們到此的目的并不僅僅是為了看一枚大火箭。

  對一些人來說,阿波羅登月計劃是令人敬畏的歷史壯舉;對更多的人來說,那段輝煌歲月已經(jīng)是遙遠(yuǎn)的記憶。一些美國人希望阿爾忒彌斯計劃能夠重新點(diǎn)燃人類探索太空的火花,并讓人們感覺自己對該計劃的成功有所投入。

  那么,為SLS和阿爾忒彌斯計劃付出的全部成本是否值得?也許是值得的。如果阿爾忒彌斯計劃在未來十年或更長時間里完成了其所設(shè)定的所有目標(biāo),那么“也許”就會變成“很可能”。一旦SpaceX公司的星艦?zāi)軌蛞择R斯克期望的頻率發(fā)射,阿爾忒彌斯計劃可能就會被取消,類似阿波羅計劃。但與阿波羅計劃和航天飛機(jī)的不同之處在于,SLS的落幕意味著一個積極而繁榮的太空工業(yè)已經(jīng)出現(xiàn),人類太空探索的新時代將開花結(jié)果,而不是再停滯50年。



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