进度一推再推，从研制之初就命运多舛的SLS火箭路在何方

SLS 火箭模拟图

1月16日，美国宇航局用来登月的超重型火箭“航天发射系统”（SLS火箭）进行第一次芯一级试车，这是该火箭研制过程中的一个重要里程碑。按照计划，这次试车要持续485秒，但出乎人们意料的是，火箭只工作了67秒就自动关机了。这到底是怎么回事？从研制之初就命运多舛的SLS火箭该前景如何？

SLS火箭诞生记

众所周知，SLS火箭的研制已经严重拖期，即使按照美国宇航局自己的进度表，也只能很勉强满足2024年登月的目标。这次试验虽然算不上失败，但也肯定会耽误其研制进度。

命运多舛的SLS火箭是从2003年哥伦比亚号航天飞机失事之后提出的。当时，美国宇航局决定放弃航天飞机的技术路线，转而发展飞船，并且提出重返月球、奔向火星的星座计划。其中的主要发射工具是一种基于航天飞机发动机的重型火箭“战神”。

奥巴马上台之后，立刻砍掉了星座计划，其中包括战神火箭，打算用商业公司来承担后续美国航天发射服务。但是国会认为这样不妥，因为没有哪个商业公司会去研制难度和风险都非常巨大的重型火箭。国家不支持的结果就是产业基础的流失，导致美国再也造不出重型发射工具来。于是国会强令美国宇航局必须研制一种重型火箭。经过国会、白宫和美国宇航局的反复拉锯，SLS火箭终于在2011年正式立项，成为继土星五号和航天飞机之后，美国唯一的国家重型航天发射运载工具项目。

SLS重型运载火箭系列

SLS火箭立项之后，成为美国宇航局的年度预算大户。美国宇航局对它的总研制费用预算一再增加，到2020年年底，已经上涨到了170亿美元。相比之下，马斯克的“重型猎鹰”只花了5亿美元。

研制一型重型火箭本来就不容易，如果从零开始，10年的时间不算多，第一次芯级试车没有达到燃烧时长更不算什么大问题，但SLS并不是从零开始研制的，而且它的起点还非常高，那么此次试验为什么不理想就值得深思了。

寄予厚望的“起点高”

SLS火箭的芯一级采用4台氢氧发动机。这些发动机并非全新研制，甚至无需研制。它们是从航天飞机上继承来的RS-25大推力发动机。这种发动机的研制最早可以追溯到20世纪60年代，经过长期的研制和实际飞行，已经非常完善。RS-25发动机在航天飞机上使用了20多年，飞行了100多次，从来没出过问题。

SLS火箭发动机

其实，研制新火箭最大的拦路虎就是新型发动机。如果一型火箭采用成熟的发动机，那么后续的研制工作进度可以非常快。美国的“宇宙神-5”在俄罗斯成熟发动机的支撑下，很快从设计图变成了实际型号，而且发射的成功率很高。

美国的“宇宙神-5”

另外，SLS火箭使用的助推器也来自航天飞机，只不过把两个固体助推火箭延长了1/4而已，而且它还取消了重复使用的需求。至于为RS-25发动机提供燃料的储罐，无论长度还是直径都远不如航天飞机的外储箱。

它装在火箭内部，对结构强度的设计要求也简单了很多。

从这个角度来说，波音公司作为SLS火箭的总承包方，所承担的技术压力并不算大，没有太多重大的技术难关。在这种情况下，波音公司还是用了10年的时间，才把火箭的第一级造出来，这就不能不说是工程管理方面存在问题了。

“巨无霸”火箭研制为何难

火箭研制本身就是很困难的，体型越大，动力、姿态控制、振动抑制就越难。除此之外，重型火箭还有自己独特的困难。

重型火箭要将一个超过1000吨的物体从地球上拔地而起，让它在气流干扰下超音速飞行，然后一段一段地把级段抛掉，最后精确地进入预定轨道。这个过程中，如果发生影响飞行的故障，价值连城的火箭就会坠回地面，变成一摊残骸，连迫降的机会都没有。试错机会太少是重型火箭与其他超级工程的最大区别与最大难度。

SLS火箭模拟图

相比之下，航空母舰、大飞机和加速器都可以一边试验一边修修补补，哪怕宕机了也有修复的余地。

如果是中小型火箭，早期可以多花点钱来完善设计，哪怕早期失败几次也可以承受，只要技术成熟，后期大规模生产就可以摊薄研发经费。但重型火箭不是多花“一点钱”的问题，阿波罗计划时期的土星5重型火箭成本就非常高。

没有几个国家能承受重型火箭反复失败的成本。苏联的N-1超重型火箭就是因为失败次数太多而被迫下马。

尴尬局面如何收场

经过几天的调查，美国宇航局公布了此次试车的初步调查结果：提前关机的原因是二号发动机的液压系统设置参数太苛刻，刚刚比设置低限低了一点，导致计算机就立刻发出警报并关闭了发动机。

SLS火箭热试车

美国宇航局有关人士说：“辅助动力装置的液压降低到极限之下，虽然只有几毫秒，但计算机结束了测试。”而且美国宇航局还特别强调，这个预设极限是为了试验而设置的，和真正发射不一样，这一解释无非是要人们宽心。

不过仔细分析美国宇航局的说法可以发现，这次试验还是存在严重问题的。四号发动机发生了“重大部件故障”。火箭点后45秒，参数显示四号发动机的一套冗余系统失效。分析发现，其实点火后只过了1.5秒，故障就已经发生。但是因为主系统还在正常工作，所以计算机没有切断动力。

此次试车失败进一步加剧了进度的紧迫性。为了赶上进度，美国宇航局在1月29日宣布，将很快实施第二次试车。从具体工作来说，首先是替换掉了4号发动机上的有关电子元器件，这个过程就会消耗大约1个月。

如今，眼看着SLS火箭的交付期越来越近，美国宇航局的压力想必也不小。1月19日，美国宇航局在新闻简报中提出，如果第一次热试车取得成功，可能会取消第二次热试车，直接进入飞行试验模式，执行阿尔忒弥斯计划的飞船发射任务。美国宇航局副局长路德斯解释说：“我们必须理解芯一级进行另一轮试验所面临的风险，要权衡风险和收益。”

所谓的“风险”是指芯一级重复加注燃料的次数是有限的。1月16日还在担任美国宇航局局长的吉姆·布里登斯汀曾经说，SLS火箭芯一级储箱可以反复使用9次。算上1月16日的试验，这9次寿命已经用掉了两次。

SLS火箭桔黄色的燃料贮箱

这样紧迫的进度，让人不禁担心SLS火箭的首飞能不能顺利进行。如果11月强行开展发射而导致失败，将进一步耽搁阿尔忒弥斯计划的进度。

不过美国多名政界要人已经放话，表示未必要坚守2024年登月的时间节点。整个登月计划甚至都有可能面对大删大改，但SLS火箭项目下马的可能性应该是微乎其微的，估计拜登政府还会把这种超级烧钱的重型火箭搞下去。

作者/ 常飞

原标题：《进度一推再推，SLS火箭路在何方》

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