继承重型火箭衣钵 美国太空发射系统这样诞生

　　出品：科普中国

　　作者：矛隼工作室

　　监制：光明网科普事业部

　　人类与上个世纪登上了月球，把人类重新定义为了“活跃在地月系中的物种”。之后的登月虽然停止，但是更精妙复杂的航天飞机又开始了自己的旅程。

　　正在起飞的航天飞机（来源：wiki）

　　然而随着新世纪的到来，航天飞机退役，人类航天似乎又重新回到了一个黑暗的时代。许多评论家曾经信心满满的认为，航天飞机之后将会是无助推器的空天飞机甚至轨道电梯的时代，然而事实是，直到2018，人类不再能投送一个超过三十吨的物体进入轨道了。

　　美国在本世纪初有一个“星座计划”，而其核心将是把人类重新送上月球。

　　星座计划是由战神系列火箭和猎户座飞船组成的方案。最初的战神一号运载火箭被用于发射猎户座飞船以完成国际太空站的乘员交换。而其设计也非常有趣，其一级火箭为一个五段固体火箭，来自于航天飞机的固体助推器。当然，这个助推器与航天飞机时代一样可以重新添加燃料并复用。

　　图为战神一号的想象图（来源：wiki）

　　而其二级火箭则使用了一台J-2X液体发动机，以液态氧和液态氢为燃料，这也是土星五号的发动机之一。

　　没错，战神一号火箭的几乎所有的核心技术，都来自于航天飞机时代甚至更以前的遗产。之后的战神系列火箭也都如此，这能显著地降低研发周期，并且使用现有部件也能大大的降低成本。最终规划出的超级运载火箭为战神五号，原计划被用于携带猎户座飞船“重返月球”。但是很快，在新的财务规划里，战神五号也被取消。

　　2011年9月14日，美国国家航空航天局重新决定了新一代超重型火箭的计划。NASA副主管查尔斯·波尔顿表示：“当初我为能与航天飞机一起飞翔而骄傲，如今未来的探险者们则梦想有朝一日能在火星上漫步旅行。”

　　SLS太空发射系统的想象图（来源：wiki）

　　最终决定的运载火箭，就是我们今天要谈的SLS太空发射系统运载火箭。

　　SLS太空发射系统运载火箭被设计用于载人航行和货运，他将把飞船送入地球轨道、月球轨道甚至更远的太空。无论是国际太空站还是NASA的火星计划都会从中受益。

　　初期版本的SLS运载火箭将有约计70吨的近地轨道运送能力，而最终版本的货运三级运载火箭的运输能力将达到130吨。

　　图为美国各种运载火箭的对比图，从左起为土星五号、航天飞机、战神一号、战神五号，最后一个是SLS运载火箭（来源：wiki）

　　这项计划最终得以实施，根本的原因是其费用较低，原因是其大量的使用了之前的航天飞机和战神系列的科技遗产，几乎是“凑”成了这人类历史上最伟大的运载火箭。

　　以最初版本的SLS运载火箭为例，其一级火箭使用的是四台航天飞机时代所留下的RS-25D/E液氢液氧发动机，并装备有两个航天飞机固态火箭。而SLS的二级火箭则是使用的RL10B-2上面级液氢液氧发动机，这是与德尔塔IV运载火箭上面级一样的发动机。

　　图为航天飞机的主发动机（来源：wiki）

　　SLS运载火箭的一级火箭是由航天飞机的燃料罐改进而来，这一个模块在之前经常被称之为“橙罐”。航天飞机上的橙罐仅仅作为一个燃料箱，其将把燃料输送进入航天飞机的发动机，本身没有任何推动能力。而在SLS身上，“橙罐”底部被改造以链接火箭的主推进系统（MPS），也就是底部的四台发动机，而顶端则被改装为级间结构。

　　从某种意义上，从土星五号到航天飞机，再到战神系列，再到最终的SLS太空发射系统，技术一代一代传承，可以说是美国航天一步一个脚印的结果。

　　而最终的SLS太空发射系统，将达到这些史无前例。

　　图为SLS运载火箭的版本计划（来源：NASA）

　　第一个史无前例是最强的运载能力，后期版本的SLS太空发射系统的运载能力将超过土星五号。第二个则是完完全全使用液氢液氧发动机，这是燃料储存技术的发展的体现。而最后一点，在于其将帮助人类完成史无前例的壮举——包括月球轨道空间站和登上月球。

　　总而言之，太空发射系统接下了之前美国超重型火箭的衣钵传承，请大家拭目以待它在未来的表现吧。