New Fotune：NASA将于9月3日再次尝试发射登月火箭

据美联社当地时间30日报道,在美国巨型探月火箭“太空发射系统”因故障推迟发射后,美国国家航空航天局(NASA)决定于9月3日再次尝试发射。

当地时间8月28日,美国新一代登月火箭“太空发射系统”竖立在佛罗里达州肯尼迪航天中心。据报道,在进入发射倒计时48小时后,“太空发射系统”所在的39B发射台避雷装置多次遭雷击。

相关任务经理们表示,正在通过改变加油程序处理此前出现的问题。

另据美国有线电视新闻网(CNN)报道,气象专家表示,在发射窗口期有60%的可能性出现天气异常。该任务的另一个备选发射时间为9月5日。

这座高达98米的“太空发射系统”被认为是NASA建造的“最强大的火箭”。按计划,在阿波罗计划将12名宇航员送上月球的半个世纪后,它将把一个载有3个人体模型的太空舱送入月球轨道。

据此前报道,今年以来,美国的这项登月火箭发射计划几经波折,点火测试阶段因移动发射装置出现燃料泄漏等原因几次推迟。8月29日,在原定发射时间前约40分钟,发射因引擎故障被叫停。

超级火箭发射至少推迟16次,美国重返月球为何步履维艰?

备受关注的美国重返月球计划的第一步——“阿尔忒弥斯1号”无人环绕月球任务因为“太空发射系统(SLS)”重型火箭的技术故障未能如期在8月29日发射。美国科技界普遍对这次发射推迟抱以“意料之中”的态度,因为该火箭乃至重返月球的“阿尔忒弥斯”计划一再拖延都已经是常态。为何美国重返月球之旅会如此步履维艰呢?

“猎户座”载人飞船概念图

“阿尔忒弥斯大本营”月球基地想象图

超级火箭发射至少推迟了16次

这次发射推迟的SLS火箭堪称美国重返月球任务的核心,但在其研制过程中拖延症屡屡发作,首次发射时间从2016年一直推迟到2022年,造成严重费用超标,NASA监察长办公室警告“SLS的发射成本过于昂贵,不可持续”。

在29日的发射准备过程中,SLS火箭就一路不顺。最初是发射架频繁遭到闪电袭击,导致燃料加注作业比预定时间晚了近两小时。在燃料加注过程中,又出现液氢泄漏问题而一度叫停。最终NASA通过“终止后重启”燃料加注程序后暂时得到解决。

但此后NASA又发现,SLS火箭主发动机出现故障。根据设计,4台主发动机需要预先冷却到预定温度,但其中3号发动机始终无法达到发射允许的条件。在经过紧张抢修无果后,NASA在最后几分钟取消了发射程序。

NASA表示在9月2日和5日还有两次发射机会。但美国 航天观察家埃里克·伯杰表示,NASA事实上从来没有彻底解决SLS火箭的技术问题。从今年4月开始,NASA先后进行了4次“湿彩排”测试。在此期间,SLS火箭演练了从加注燃料到发动机点火前10秒的全过程,以检查是否有隐患存在。但这4次测试都提前结束,最接近成功的第四次也不过执行到发射前29秒。由于“湿彩排”测试屡次因为发生故障被打断,NASA为了检测发射流程的后半部分是否有问题而采取“作弊”手段。

在第四次“湿彩排”测试时就出现密封泄漏,但为完成测试,NASA选择通过电脑程序屏蔽这个问题、继续后续测试,结果跳过了检测发动机冷却的步骤。他表示,“如果NASA按照流程执行,很可能早已经发现导致29日发射推迟的问题”。此外,在发射中出现的泄漏问题早在“湿彩排”测试时就已经多次出现,证明NASA并未能彻底消除这个隐患。

由于SLS火箭这次遭遇的发动机故障问题是首次出现,NASA能否在短短几天内将其解决尚不得而知。如果该火箭无法在9月5日前完成发射,就需要返回装配大楼进行额外作业,这意味着该火箭再次发射推迟将到10月中旬之后。

据美国“太空”网站29日报道,之所以NASA要在SLS火箭尚未完成完整的“湿彩排”测试的情况下,就急着准备发射,根本原因就在于其进度已经严重落后。报道称,SLS火箭并非重新研制。2005年,美国布什政府提出雄心勃勃的“星座”计划,准备用全新研制的“战神”系列火箭将“猎户座”飞船送往月球和火星。但2010年奥巴马政府以经费不足、进度迟缓等理由宣布“星座”计划下马。为维系美国的载人航天能力,NASA于2011年确认研制SLS火箭。它大量采用航天飞机的成熟技术。例如SLS使用的RS-25发动机,就来自于建造航天飞机时的剩余库存。它的两个固体火箭助推器,也是航天飞机助推器的改进放大版。

然而让外界难以理解的是,采用大量成熟技术的SLS火箭,却在研制进度上一拖再拖。“太空”网站称,SLS火箭最初预计于2016年底首飞,但受预算问题、设计变更、政治障碍等诸多因素影响,首飞时间至少改变了16次,一路推迟到2022年。

“太空”网站称,NASA监察长办公室于2021年11月发布的报告显示,SLS火箭的研制和建造费用一路飞涨,最初开发预算为100亿美元,但如今仅研发预算就已经高达360亿美元,这还不算每次发射的41亿美元额外费用。该报告严厉批评“SLS发射成本过于昂贵,不可持续”。

美国媒体关于为何SLS火箭研制进度如此缓慢的讨论很多。普遍观点认为,这与NASA和美国传统太空企业缺乏创新、官僚主义严重,白宫太空政策的反复变更以及美国 航天配套产业的衰落等因素都有关系。NASA曾多次表示,需要学习SpaceX公司等美国私营航天企业的创新精神,并将载人月球着陆器的研制任务交给SpaceX公司的“星船”项目。“太空”网站也表示,如果“星船”能按计划实现高强度发射,官方主导的“阿尔忒弥斯”计划有可能被取消。

载人飞船也是一个未知数

完整的“阿尔忒弥斯”计划包括六大组成部分:SLS火箭、“猎户座”载人飞船、探索地面系统、载人登月系统、“门户”月球轨道空间站和“阿尔忒弥斯大本营”月球基地。美国重返月球计划最关键的“阿尔忒弥斯1号”到“阿尔忒弥斯4号”任务,主要涉及前四部分,但“猎户座”载人飞船和载人登月系统能否如期完成也有很多未知数。

根据NASA官网介绍,作为美国新一代载人太空飞船,“猎户座”飞船可以容纳4名航天员,执行前往国际空间站、月球乃至火星的深空探测任务。英国广播公司称,“猎户座”飞船外形与50年前搭载3名航天员前往月球的“阿波罗”载人飞船非常类似,但“阿波罗”飞船只会在太空停留几天,而“猎户座”飞船预计将飞行至少21天。美国SpaceX公司研制的载人“龙”飞船和波音公司的CST-100飞船问世后,“猎户座”飞船狭窄的居住环境引发很多抱怨。美国 航天员斯蒂夫·鲍文在谈及对“猎户座”飞船的第一印象时说:“实在太狭小了,对四个人来说真的很挤。”

而NASA坚持称,与主要执行近地轨道任务的载人“龙”飞船和CST-100飞船不同,“猎户座”飞船将负责长时间的深空探测任务,因此安全可靠性必须放在第一位,舒适性只能往后排。

“猎户座”飞船备受诟病的另一个原因是,它早在2006年就启动研制工作,可直到2014年才搭载“德尔塔IV”火箭首次升空测试。这次与SLS合体发射才是它的第二次升空,主要测试其隔热罩的性能,因为飞船将以前所未有的每小时4万公里的速度进入地球大气层,必须承受2800摄氏度的高温考验。

按照NASA计划,“阿尔忒弥斯3号”任务最早将于2025年正式开始载人登月。负责将航天员送上月球的载人航天器是SpaceX公司的“星船”。但“星船”项目尚在研制中,到目前为止还从未正式进入太空,何时具备载人能力也没有明确时间表。

此外,美国 航天员登月所需的舱外航天服能否按时完成并不乐观。2021年NASA总监察长保罗·马丁承认“舱外航天服的研制工作出现重大延误”。NASA原计划于2024年11月之前生产两套用于在月球表面活动的“舱外探索机动装置”,但航天服最早要到2025年4月才能准备好,距离彻底完成还得再等几年。

 美俄交恶影响空间站计划

作为美国登月计划的远景规划,“门户”月球轨道空间站和“阿尔忒弥斯大本营”月球基地更是雄心勃勃。但美国《新科学家》网站称,这些计划能否最终落实,还取决于未来的国际合作。

其中“门户”月球轨道空间站由美国、俄罗斯、欧洲、日本、加拿大等共同建造,其中加拿大提供先进机器人;欧洲航天局负责国际居住舱、部署科学有效载荷和立方体卫星的科学气闸舱;日本提供居住舱部件和后勤补给等。它将不仅作为人类登月的转运站,而且将为今后的登陆火星服务。在NASA原先的设计中,“猎户座”飞船运送航天员先抵达“门户”空间站,然后换乘载人着陆系统降落在月面;从月球表面返回时,同样先在“门户”空间站中转,再换乘“猎户座”返回地球。但同样由于进度延误,“门户”空间站无法加入“阿尔忒弥斯3号”任务。此外,随着美俄关系恶化,两国太空合作也宣告破裂,原先由俄罗斯火箭负责运送的空间站组件计划也需要重新修改。

“阿尔忒弥斯大本营”月球基地则由月球地形车、可居住移动平台(加压月球车)、月球基地居住舱、电力系统及原位资源利用系统等组成。但该计划耗资更大,不确定因素更多。