DAOrayaki |星舰和 SLS 将预示着一场航天革命?

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赏金总量:40 USD

研究种类:Space Exploration, spaceflight revolution, SLS, Space X

原文作者:   Dave Adalian

创作者:forest be@DAOrayaki.org

审核者:xinyang@DAOrayaki.org

原文:  Will Starship and SLS herald a spaceflight revolution?

2021年8月,SpaceX 的里程碑。星舰超级重型助推器4号和星舰20号进行了短暂的组合,标志着星舰首次完成堆叠组合的里程碑。图片来源:NASASpaceFlight.com。

星舰和 SLS

也许……人类正处于太空航天革命的边缘。

根据著名的科普杂志《科学美国人(Scientific American,以下简称SciAm)》的 Jonathan O'Callaghan 在 2022 年 4 月 12 日的一篇报道,人类迄今为止已创造了两个最大型、最强大的火箭,距离它们首次飞出地球大气层还有数周(或数月)的时间,太空科学家正忙于制定它们未来的深空任务计划。

O’Callaghan描绘了这样一个画面,一群热切的科学家梦想着在遥远的地方进行崭新和奇特的任务。现有的航天飞行舰队受制于货物载重,虽然正在开发的 NASA 的太空发射系统(SLS)和 SpaceX 的星舰重型运载工具几乎同步到达完成阶段,但这些任务仍然无法实现。这两个发射系统都将比首次将人类送上月球的土星五号更大,而土星五号直到现在仍是人类发射过的最大、最强大的飞行机器。

SciAm 引用了德克萨斯州西南研究所的 Alan Stern 的话,以体现这种新的希望精神。Stern 是美国宇航局“新视野(New Horizons)”号任务的负责人,该任务于2015年到达冥王星。Stern 说:

这些火箭可以完成一系列全新的任务:从前往巨行星和柯伊伯带(Kuiper belt)天体,到前往海洋观测卫星(ocean world satellites)和太阳系的矮行星,在各方面都能大显身手。

2022年3月18日,NASA 的太空发射系统(SLS)火箭在佛罗里达州航天肯尼迪航天中心的 39B 发射场的发射台上。火箭的顶部是猎户座太空舱,将在无人驾驶的 Artemis I 发射前进行湿式彩排(wet dress rehearsal)。图片来源:Kim Shiflett/ NASA/ Wikipedia。

巨型火箭属于过去,也属于未来

Stern 称赞的超大型火箭,其概念并不新鲜。自太空竞赛的早期以来,big dumb booster(BDB)一直是低俗科幻小说(Pulp Science Fiction)和工程师幻想的主要内容。

早在 1962 年,Aerojet 公司的人就制定了“海龙(Sea Dragon)”号的计划。“海龙”号是一种两级重型运载工具,将像软木塞一样在海中晃动着发射。几年后,德国公司 OTRAG 设计了一种两级 BDB ,看起来非常像联合发射联盟(United Launch Alliance。译者注:原文为 United Space Alliance,疑似拼写错误)的德尔塔 IV 型重型火箭(Delta IV Heavy)或 SpaceX 的猎鹰重型火箭(Falcon Heavy)的模块化设计。像SpaceX一样,OTRAG 也专注于大规模生产以降低成本。

对于 NASA 来说,成本并不是一个真正的考虑因素。它在建造 SLS 的速度之慢让航天爱好者们感到痛苦。该项目落后于计划数年,超出预算数十亿。即使考虑到变量,在可预见的未来,NASA 建造的火箭数量也将屈指可数。

SpaceX 公司在 2018 年之前一直将星舰称为“大猎鹰火箭(Big Falcon Rocket)”或 BFR ,显然它采取了不同的方式来开发其 BDB。

NASA 的 SLS 已经被预订了

SciAm 报道称,有了 SLS 及其更成熟的航天飞机技术,未来最严肃的太阳系探测计划希望能前往人类(或者主要是我们的探测器)从未去过的地方。但接下来,SciAm 告诉读者,NASA 现在计划建造并发射的 10 个基于 SLS 的一次性运载火箭都是为“阿尔忒弥斯”(Artemis)计划返回月球而保留的,这使得此类纯科学任务不太可能通过该方式离开地球。

在 SciAm 的报道中,甚至引用了 NASA 马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)关于 SLS 有效载荷利用的经理 Robert Stough 的一段话:

根据从现在到2020年代后期“阿尔忒弥斯”计划的要求,要在这个时间框架内再塞入一个科学任务将是非常困难的。

更多的风险意味着星舰将带来更多的回报

这意味着,如果有可能的话, SLS 最早也要到 2030 年代才能被用来执行科学任务。那些人想前往柯伊伯带、土星的水卫星甚至太阳系以外的地方去执行以前不可能完成的任务,但他们知道这些任务与 SLS 和星舰的不同交付时限有关。毕竟,他们是火箭科学家。SciAm 再次引用了 Stern 的话。

星舰有希望以一种我们无法真正欣赏的方式改变太阳系。它会完全改变游戏规则。

但对于 SLS,火箭科学家们有不同的看法。至少在 2030 年代甚至 2040 年代之前,SLS 并不具有同样的潜力。尽管 SLS 的原型机正在发射台上进行最后的测试,但它似乎仍然是属于遥远的未来。而已经进行了低空试飞并坠毁的星舰似乎更代表着现在。

在一个金融不稳定的时代,星舰也似乎是一种更实用的火箭。SciAm 的报道称,SLS 每次发射将耗资 41 亿美元。但由于星舰的可重复使用特性, SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)希望将其每次发射成本最终降至 1000 万美元。

无论哪个发射系统执行了什么任务,能在地球之外取得实质进展都非常振奋人心。为了说明这一预期,SciAm 引用了约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的 Kirby Runyon 的话,他参与了一项计划中的探测海王星大气层的任务。

人们对真正的高性能火箭将要带来的一切感到兴奋。太阳系将以一种前所未有的方式开放。

总结:SpaceX 的星舰和 NASA 的 SLS 是人类迄今为止创造的两个最大型、最强大的火箭。两者都将很快进行离开地球大气层的首次飞行。一些人认为,它们将预示着一场“航天革命”。

参考链接:

1.根据著名的科普杂志《科学美国人(Scientific American,以下简称SciAm)》的 Jonathan O'Callaghan 在 2022 年 4 月 12 日的一篇报道:https://www.scientificamerican.com/article/spacexs-starship-and-nasas-sls-could-supercharge-space-science/

2.SLS:

https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/index.html

3.星舰:

https://www.spacex.com/vehicles/starship/

4.土星五号:

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-was-the-saturn-v-58.html

5.Wikipedia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Launch_System#/media/File:SLSArtemis1_on_39B2.jpg

6.太空竞赛:

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Race

7.big dumb booster(BDB):

https://en.wikipedia.org/wiki/Big_dumb_booster

8.海龙(Sea Dragon):

https://en.wikipedia.org/wiki/Sea_Dragon_(rocket)

9.OTRAG:

https://en.wikipedia.org/wiki/OTRAG_(rocket)

10.NASA 马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center):

https://www.nasa.gov/centers/marshall/home/index.html

11.约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室:https://www.jhuapl.edu/


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