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SLS
(美國航空航天局太空發射系統)
鎖定
- 簡 稱
- SLS
- 前型/級
- 戰神系列運載火箭
- 載 荷
- 獵户座飛船、酬載貨艙
- 運 力
- 70噸(載人)130噸(運貨)
- 次型/級
- 本級已是最新
SLS設計與發展
美國國家航空航天局的空間發射系統從2011年2月時的參考配置
空間發射系統是一種從航天飛機演變而來的超重型運載火箭。第一階段以載重量70噸的星座計劃載人任務為主,發射時將產生3810噸的推力;再發展出載重量130噸的貨艙型酬載任務,發射推力約合4173噸,高度和總重量將分別為117米和2948噸。
初步設計顯示,航天飛機主發動機和航天飛機固態助推器都會被作為本計劃的一部分。不像戰神五號需要另外開發新的燃料槽。
2011年5月,美國國家航空航天局宣佈將已取消的星座計劃中的獵户座飛船繼續開發,並命名為多功能人員酬載艙。在2011年9月所公佈的資料顯示,第一階段載人任務會使用一對航天飛機固態助推器以及三顆航天飛機主發動機的改進版本(RS-25D/E),第二級則選用RL-10B發動機。第二階段貨艙任務會使用一對航天飛機固態助推器的加強版以及五顆航天飛機主發動機的改進版本(RS-25D/E),第二級使用J-2X引擎。
空間發射系統預計花費180億美元開發,2012年至2017年間,每年將編列30億美元的預算;其中100億美元用於空間發射系統本身:20億美元改建發射台及肯尼迪航天中心:60億美元用於獵户座載人艙組的研究、製作。根據美國宇航局的預算,從2014年到2017年首次試射前,建造測試版本的SLS火箭需要投入約70億美元。到2019年,經費投入將達到180億美元左右,而這筆資金還只是用於研發和設計,並不涵蓋火箭的製造成本。新型火箭研製計劃的總估計投入將達到360億美元。
SLS研製背景
挑戰者號航天飛機災難是由於助推器在發射過程中損壞,並且人員無法逃離而產生的。航天飛機的助推器一旦啓動,航天員們便無法逃逸。而如果當時採用普通火箭,則航天員們可以啓動逃逸塔逃離。
SLS發展沿革
在2011年9月所公佈的資料顯示,第一階段載人任務會使用一對航天飛機固體助推器以及三台航天飛機主發動機(SSME)的改進版本(RS-25D/E),第二級則選用RL-10B發動機。第二階段貨艙任務會使用一對航天飛機固體助推器的加強版以及五台航天飛機主發動機(SSME)的改進版本(RS-25D/E)。
2011年9月14日,美國國家航空航天局確定新一代太空發射系統的設計,並説明美國可以將宇航員運送到更遠的地方,並且做為人類太空探測的基石。
[1]
2015年3月11日,美國國家航空航天局(NASA)進行了新型運載火箭“太空發射系統”的助推器任務,整個試射過程進展順利,沒有任何瑕疵。試射任務於當地時間3月11日下午3時30分進行,整個過程持續126秒,這架耗資360萬美元(約合人民幣2254萬)的運載火箭發射時會產生2500℃的高温。當SLS系統正式發射時,它將使用兩個助推器幫助其成功發射。
[2]
2015年7月,太空發射系統火箭設計方案已完成並進入評估階段,即將開始實施全尺寸建造,最終版本的“太空發射系統”將成為體積最大、動力最強的火箭。
SLS性能數據
發射歷史 | |
酬載量 | |
外型及質量參數 | |
用 途 | |
製造國家 | |
高度 | 320英尺(98米)(載人版本) 400英尺(122米)(貨艙版本) |
直徑 | 8.4 米 |
質量 | 2,497,000千克(5,504,943磅)(載人版本) 2,951,000千克(6,505,841磅)(貨艙版本) |
級數 | 2(載人版本) 2(貨艙版本) |
一級 | 4XSSME |
二級(Block 1) | 1XRL10 |
二級(Block 2) | 4XRL10 |
二級(Block 2A) | 1XJ2X |
助推器(Block 1) | 2XSRB |
助推器(Block 2) | 2X先進固體助推器 |
有效載荷-近地軌道 | 70,000千克(154,324磅)(載人版本) 130,000千克(286,601磅)(貨艙版本) |
現況 | 計劃中 |
發射場 | 肯尼迪航天中心39號發射複合體 |
首次發射 | - |
SLS研發資金
太空發射系統的火箭平台模擬圖(2張)
宇航局希望將向國際空間站運送宇航員的工作交由私營公司完成,同時租用巨型“太空出租汽車”,依此節省資金。節省下的資金將用於地球軌道和地月系統以外的太空探索。宇航局擁有“超支”傳統,航天飛機計劃的費用便達到最初預算的兩倍左右。新火箭的研製也可能延續這一不良傳統,最後不得不“剋扣”其他任務的資金,填補“太空發射系統”火箭計劃的資金缺口。
[4]
SLS技術特點
“太空發射系統”將有能力向太空發射77到110噸貨物,可用於發射6人獵户座多功能乘員艙,最終的運載能力將達到143噸,甚至有可能達到165噸。相比之下,曾將宇航員送上月球的現已退役的土星V型火箭運載能力為130噸,航天飛機的運載能力為27噸,目前近地運載能力最高的重型獵鷹火箭也只能將60噸載荷送入地球低軌。“太空發射系統”研製計劃讓人感到吃驚,如此巨大的運載能力將限制火箭的製造和發射頻率。與可以重複使用的航天飛機不同,這種火箭往往是一次性的,每次發射都要製造新火箭。美國國會規定了“太空發射系統”火箭的一些設計元素、最後期限以及需要滿足的要求。退役的航天飛機的主發動機雖然採用液體氫和液體氧,但還是需要藉助固體燃料推進器進入軌道。固體燃料火箭推進器在設計上成本更低,但是其推力不可調,同時比衝較液體發動機也更低。但是它的起飛推力巨大,可以彌補氫氧燃料引擎海平面推力低的劣勢,是較為合理的設計。
“太空發射系統”芯級採用液氫液氧燃料,助推器使用固體推進器,與航天飛機極其類似。航天飛機是一種可重複使用的有翼航天器,裝有巨型液體燃料油箱,大部分動力由兩個固體燃料火箭推進器提供。研製這種新型火箭體現出美國太空探索重點發生改變,放棄小布什政府提出的以固體燃料火箭為主的月球探索任務。斯坦福大學教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示:“太空探索的未來將依靠可靠的液體燃料技術。”哈巴德曾參與2003年“哥倫比亞”號空難事故調查。據以匿名方式接受採訪的宇航局高管透露,在本世紀20年代至30年代,宇航局將在15年以上時間裏每年製造和發射大約一枚火箭。2020年,宇航局將進行第一次無人試射,2021年進行第一次載人發射,2025年將搭載宇航員奔赴地球附近的一顆小行星。宇航局希望在30年代使用火箭向火星派遣宇航員,首先環繞這顆紅色星球飛行,而後進行登陸。
在最初的試射過程中,“太空發射系統”火箭將採用航天飛機的5段型固體燃料推進器設計,安裝在外部,內部採用航天飛機的主發動機提供動力。不久之後,這些固體燃料推進器將被新型推進器取代。這種新技術可能採用液體燃料,也可能採用固體燃料。
SLS發射計劃
一個非官方與非正式的單位在預算的最壞狀態列出一些太空發射系統的早期發射排程:
SLS-1 | 2020年 | 將未載人的獵户座太空船進行環繞月球的任務。 |
SLS-2 | 2021年8月 | 將載人的獵户座太空船進行環繞月球的任務。 |
SLS-3 | 2022年8月 | |
SLS-4 | 2023年8月 | |
SLS-5 | 2024年8月 | 進行首次太空發射系統的貨物艙酬載發射。 |
SLS-6 | 2025年8月 | 載人的探測任務。 |
SLS-7 | 2026年8月 | 貨物艙酬載發射。 |
SLS-8 | 2027年8月 | 載人任務。 |
SLS-9 | 2028年8月 | 貨物艙酬載發射。 |
SLS-10 | 2029年8月 | 載人任務。 |
SLS-11 | 2030年8月 | 新型貨物艙酬載發射。 |
SLS-12 | 2031年8月 | 載人任務。 |
SLS-13 | 2032年8月 | 新型貨物艙酬載發射。 |
- 參考資料
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- 1. “設計與發展”的資料來源?(1)
- 2. 美國航天局成功試射史上最強運載火箭“太空發射系統” .中國網[引用日期2015-03-12]
- 3. 史上最強大火箭將發射:高約98米負載力達70噸 .新浪網[引用日期2015-07-30]
- 4. “運載能力”和“資金投資”的資料來源
- 5. 美國SLS火箭核心級轉運:工程浩大 .網易[引用日期2021-05-01]