老美登月1号任务老上不了天,是新火箭不如上世纪的土星五号吗?
时间:2022-09-03 11:43:54 来源:科普之家 作者:时空通讯 栏目:军事 阅读:227
阿尔忒弥斯计划是NASA(美国航天局简称)花费了十多年功夫打造的载人登月任务,而阿尔忒弥斯1号任务则是测试发射系统的首飞,早在2017年就计划要发射,后来推迟到2019年,之后又推迟到2022年5月,再推迟到8月27日、29日。
就在前两天,10万人已经到达现场,准备好了演化庆祝,又推迟了。
NASA网站发布的信息是,工程师团队在2个小时的发射窗口,无法将火箭发动机提升到启动所需的温度范围,由此只能错过这次发射窗口。目前,工程师团队正在对此次发射期间收集的数据进行评估,并确定新的发射窗口。
上世纪实施的载人登月任务是采用土星五号巨型火箭,如今时隔五十多年,采用更为先进的NASA新开发的SLS发射系统,为啥反而一再上不了天呢?由此引起网友广泛猜测。
一拨人认为,上世纪登月本来就是假的,因此那个所谓土星五号也是假的,现在过了五十年还是等不了,更说明那是假的了;还有一拨人相信土星五号图纸丢失的传闻,认为没有了图纸,这种大火箭就很难做出来了,所以才无法实现再次登月。
那么,事实是怎样的呢?我们一起来学习讨论,或许就能解开这个谜团了。
先简单了解一下阿尔忒弥斯计划和SLS发射系统/
所谓阿尔忒弥斯计划,是美国政府资助的一项载人登月任务,原定目标是2024年前将宇航员平安送上月球并返回,在月球上建立常态化驻留机制,并为未来火星载人登陆任务铺平道路。
这项计划由NASA主导,多家美国商业航天企业和国际伙伴合作,如波音公司、洛克希德·马丁公司、马斯克的SpaceX火箭公司等都参与了这项计划,而参与的国家和地区的航天机构则有:欧洲、日本、加拿大、意大利、澳大利亚、英国、阿联酋、卢森堡、韩国、新西兰、巴西、乌克兰、以色列、波兰、墨西哥、罗马尼亚、巴林、新加坡等。
计划实施大体上分为两个阶段:2019年到2024年为第一阶段,将实施五次任务,其中阿尔忒弥斯1号任务为发射无人实验飞船,实现绕月飞行后返回,就是目前一再推迟发射的任务;2号任务是实现载人环月飞行后返回;3号任务是实现载人在月球南极登陆;4、5号任务就是后续的载人继续登陆月球。
第二阶段是从2025年开始到2030年,建设月球基地和完善月球轨道空间站建设,实现人类在月球长期驻留机制。实际上,由于种种原因,这个计划已经推迟了至少一年,目前计划在2025年将宇航员送上月球,实现人类再次登陆月球。
阿尔忒弥斯计划最关键的重要技术,第一是建造一艘大推力重型火箭,第二是建造一艘新型飞船。这两项重大工程都由NASA主导设计,并分包与波音公司和洛克希德·马丁公司合作研发建造。
新型火箭发射系统简称“SLS”,任务是将运送宇航员的飞船送入地月转移轨道,主要由波音公司建造。其实,上世纪土星五号的主要承包商也是波音公司;登月飞船命名为“猎户座”,是一艘可一次运载6名宇航员的新型飞船,主要由洛克希德·马丁公司建造。
除此之外,这项宏伟的计划每一个环节都需要同步推进,比如新型宇航服的设计和制造,就由于各种原因,拖延了进度。据悉,整个阿尔忒弥斯计划总投资将达到930亿美元。相比上世纪登月总投资约为250亿美元,似乎这次登月花费更大了?
其实不然,要知道50年前的1美元可是相当于现在的50美元,如果按现在的美元计算,上世纪登月可是花费了1.25万亿美元!这样比起来,再次登月任务可是便宜多了。在巨大的投资里面,“SLS发射系统”占据了一大块,总投资可能要超过300亿美元。
早在奥巴马当总统的2010年,“SLS发射系统”的研发就启动了,历经12年,一再改进才成了今天这模样。而发射的一再推迟,NASA的解释是:2017年是由于载人飞船设计改进而推迟;2019年是由于疫情影响而推迟;而前几天的8月27日是因发射塔被多次雷击而推迟。
从NASA披露的火箭外形来看,与土星五号有些相似,但又有点航天飞机发射系统的样子。据称这是史上最强大的火箭,是执行阿尔忒弥斯1号任务的SLS Block1型火箭。
火箭箭体长98米,一级火箭直径为9.8米,还捆绑了2个直径为3.71米的固体火箭,起飞质量2608吨,起飞推力为4200吨,可将95吨有效载荷送入地球近地轨道,将27吨载荷送入地月转移轨道。
从这个数据来看,火箭高度还没有土星五号高,也达不到土星五号的运载能力。土星五号高度为110米,最大直径为10.1米,总质量约为3038.5吨,起飞推力为3408吨。比较起来,土星五号的推力不如SLS Block1型火箭,但近地轨道运载能力可达118吨,地月转移轨道运载能力可达45吨。
既然如此,为何舍近求远,不用现成的土星五号呢?
许多人认为最简单却似乎最合理地解释有两点:上世纪登月本来就是假的,根本没有什么土星五号;或者说,土星五号图纸遗失了,制造土星五号的前辈也早已凋零了,如今的技术再也造不出来土星五号。
其实这些带有阴谋论色彩的流言或谣言早就有中科院的科学家们避过谣了,如果有上述疑问的人们还相信中国科学家的话,就没有必要再陷入这些阴谋论中,去不厌其烦地贬损上世纪人类登月壮举了。
事实上,土星五号火箭至今还有两枚,保存在美国位于亨茨维尔的航天火箭中心,并且一直在不同地方向公众展示。而所谓已经“遗失”的火箭图纸,早就被NASA官员出面澄清了,这些图纸依旧完好完整,保存在位于乔治亚州的联邦档案部门。
要知道那个年代的蓝图都是手绘图纸,土星五号的蓝图总量达到2900立方英尺,约合82立方米之多。这些古老的原始蓝图,已经通过摄影技术制作成微缩胶卷存放在马歇尔太空飞行中心了。
但NASA官员表示,试着重建土星五号是毫无意义的,关键是成千上万的零部件早就不再生产了。时空通讯的理解是,经历了五十多年的进步,现代技术已经与上世纪有天壤之别,实在没必要重复过去的落后了。
比如上世纪整个登月任务计算机的运算能力,加起来也不如一部现代手机。土星五号的计算机硬件重量达到32.9公斤,4个内存模块字的节总容量却只有16K。这是个什么概念?如今一部最小内存的手机也有64G!1G为1048576K,一部最低配手机相当多少土星五号火箭内存,自己去算吧。
那时候火箭零部件的制造,大多数还要靠人为手工完成,比如每一条焊缝都是技术工人手动焊接出来的,许多技术性操作都是没有图纸的,依靠技术工人们手口相传,而这些制造人员现在都已退休或不在人世了,因此要完全制造出真正一模一样的土星五号火箭,也是不可能的。
而且,现代科学技术已经与上世纪完全不在一个数量级上,再次登月也不是到月球上像兔子那样蹦跳一阵,再捡几块石头回来那种象征意义了,而是实打实的科学考察与基地建设,要求完全不一样了,因此无论是运载火箭还是飞船,以及各种设施,如宇航服等,都将升级到更高层次。
那么,相比上世纪阿波罗登月任务,阿尔忒弥斯计划有哪些亮点呢?
首先,“SLS”火箭发射系统肯定会比土星五号要强大很多。这套发射系统已经是结合土星五号和航天飞机发射系统的优势,在现代科技基础上打造出来的一套崭新系统,完全脱胎换骨。但从外形上,却依稀保留着土星五号和航天飞机发射系统的影子。
因此时空通讯认为,“SLS”1号,是土星五号和航天飞机发射系统亲密结合诞生的“亲闺女”,这个“亲闺女”比爹妈都要强很多。
比如,NASA曾经试图重新制造土星五号用过的F-1发动机,采用激光扫描将拆解F-1发动机的零部件进行3D建模,并利用现代工艺最终将5600个零部件精简到40个,打造出全新的F-1B发动机,最大推力达到820吨,比F-1提升了15%。
不过,“SLS”后来还是采用了更先进的RS-25发动机系统。这款发动机虽然推力较小,但比冲更高,速度更快,总体上比F-1优秀很多。为了达到更大推力和运力,NASA会同波音公司还在研发后续的SLS Block1B、SLS Block2等一系列火箭,以满足未来发射需要。
NASA宣称,SLS Block1B的运力近地轨道可达105吨,地月转移轨道可达42吨;SLS Block2近地轨道可达130吨,地月转移可达46吨。如需要,未来还将推出SLS Block3和SLS Block4。
因此,未来的“SLS”运载火箭运力将根据需要不断提升,最终大大超越土星五号;而载人飞船“猎户座”,相比上世纪的阿波罗飞船,体量上要大2.5倍,可一次搭载宇航员6名,安全性和舒适性也大大提升;宇航服也比上世纪登月要强很多,不但比过去轻便灵活,抗辐射和生存保障能力也大大加强。
据悉,NASA开发的新款Xemu宇航服,能够提供6天的舱外活动生命支持,难道吃喝拉撒都能够在里面消化?这些参数还有待NASA来揭示。
而登陆月球的方式,也与上世纪完全不一样了,很可能是先将宇航员们和货物运送到月球之门空间站,再由马斯克的巨型星舰装运到月球表面。这样马斯克的星舰就充当了月球与空间站之间的穿梭机作用。
一直执行到2030年的阿尔忒弥斯计划,除了载人登月完成月球考察任务,还需要完成在月球轨道建设“月球门户”空间站,以及建设月球基地,形成月球长期驻留机制的任务。同时,还要完成登陆火星的训练和演习,最终实现2033年左右人类登陆火星的任务。
因此,阿尔忒弥斯计划是人类对太空一次更深层次的延伸探索,而1号任务则是迈出最关键的第一步。如今一再推迟,慎之又慎,确保万无一失是可以理解的。那么,就像去年升空的韦伯望远镜那样,经历了一波又一波的磨难后,一旦成功,就带给了人类一个又一个的新发现新惊喜,阿尔忒弥斯1号任务也会如此吗?
航天科技是人类文明最高层次的结晶,每一个进步都将带给人类进步与分享,就如纸尿裤这种惠及全世界亿万儿童的发明,也是上世纪登月的成果。
据NASA最新消息,再次延期的阿尔忒弥斯1号任务,将在9月3日迎来新的发射窗口,“SLS”这个土星五号和航天飞机的“亲闺女”会在这个窗口一飞冲天,还是又会遇到新的问题,只能拭目以待。
航天事业千难万险,遇到什么情况都有可能,我们没有必要大惊小怪,更没有必要幸灾乐祸,这才是真正的科学精神。对此,广大网友有什么看法?欢迎讨论点评。
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