近日，國外訊息人士爆料稱，美國太空總署正在重新評估SLS重型火箭，該專案被取消的可能性「至少有50%」。如果該訊息被證實，意味著「阿爾忒彌斯計劃」將出現重大變動，美國載人登月火箭也將面臨全新選擇。
SLS重型火箭的全稱是「太空發射系統」，承擔著支持美國航天員「重返月球」乃至開發地月空間、為探索火星打基礎等重任。從這個角度來看，SLS重型火箭的地位類似「阿波羅計劃」中的土星5號重型火箭。
2022年11月16日，SLS火箭首次發射成功
為了將航天員和大量物資送上月球，SLS重型火箭早期型近地軌域運載能力不低於95噸，地月轉移軌域運載能力達到27噸。隨著2022年11月16日首次發射成功，SLS火箭成為世界上現役運力最強的火箭，預計直到「星艦」入軌投送載荷才會「寶座易主」。後續，波音公司研制團隊計劃為SLS重型火箭配備改進型發動機、新型上面級和助推器等，使其近地軌域運載能力超過130噸，地月轉移軌域運載能力超過46噸。
然而，與一代傳奇土星5號重型火箭不同，美國政府和國會長期支持的SLS重型火箭飽受詬病，近期甚至傳出「有可能整個專案下馬」的訊息。外界認為，這主要涉及3個原因。
其一，SLS重型火箭的整體技術方案「拼湊性」明顯，大量依賴老舊產品改造，風險隱患和升級潛力的缺陷不斷暴露，加上一再延期發射，早年宣傳的「成熟可靠、快速研發成型優勢」不復存在。
具體來說，SLS重型火箭的研制工作始於2011年，但主要套用20世紀60～80年代美國航天技術。比如，芯一級采用4台太空穿梭機的RS-25分級燃燒迴圈氫氧發動機，甚至服役初期直接使用太空穿梭機退役後的庫存發動機。但4台真空推力220噸、原設計能夠重復使用超過10次的發動機改成「發射1次就扔」，且不說經濟上的浪費，僅是發動機為重復使用預留的冗余質素「無用武之地」，就直接拉低了SLS重型火箭的推重比。
再比如，SLS重型火箭芯二級基本上「移植」使用今年退役的德爾塔4系列火箭芯二級，安裝1台真空推力11噸的RL-10B-2膨脹迴圈氫氧發動機。這款發動機歷史悠久，早期型號曾配備土星5號重型火箭。由於潛力有限，SLS重型火箭早期型被外界調侃為「小馬拉大車」，嚴重限制了運載能力發揮。
此外，SLS重型火箭芯級直徑與太空穿梭機外燃料貯箱直徑均為8.4米，存在技術繼承性，原本應該成熟可靠，但多次被查出焊接質素不佳等問題，屢次觸發燃料泄漏等重大安全隱患，拖延了整個美國載人登月專案的進度。
SLS火箭的3種構型均有載人、載貨兩個版本
其二，SLS重型火箭耗資巨大，成本加速惡性膨脹，與「低成本重返月球」的美國太空總署初衷背道而馳。SLS重型火箭設計之初，美國太空總署宣稱其「單次發射成本4億美元」，低於太空穿梭機的4.5億美元。然而，隨著專案不斷延期，SLS重型火箭單次發射成本已漲到20多億美元，整體研制成本超264億美元，後續還要斥巨資新建移動發射架等，預計「阿爾忒彌斯計劃」前4次發射任務平均成本將超過40億美元。當前，美國政府財政壓力巨大，SLS重型火箭乃至龐大復雜的「阿爾忒彌斯計劃」持續海量燒錢，似乎難以為繼。
其三，也是外界猜測SLS重型火箭傳出不利訊息的主要原因，那就是「星艦」研發進展迅速，使美國航天員「重返月球」似乎多了一種選擇。
「星艦」自2023年4月首次試飛至今，不到兩年內完成了6次試飛，成功實作了發射台「筷子夾火箭」回收第一級以及第二級發動機太空點火、小規模轉移推進劑、再入大氣層、精準降落預定海域等目標，預計明年將嘗試投送載荷入軌、回收第二級。按設計，「星艦」選擇完全回收復用模式時，近地軌域運載能力有望達到150噸，單次發射成本僅有2800萬美元，後續仍有下降空間。即使這些指標存在「水分」，外界仍不能否認，未來「星艦」的運載能力和經濟性上必將全面超越SLS重型火箭。
不過，「星艦」想要用於載人登月任務，仍需解決載人安全資質認證、多次大規模「太空加油」等難題，暫時不如SLS重型火箭具備適用性優勢。而且，「星艦」發射存在缺陷的獵戶座載人飛船，面臨適裝性問題，很可能加劇載人登月方案的復混成和風險。
SLS火箭概念圖，其在發射獵戶座載人飛船方面具有優勢
另外，有觀點認為，獵鷹重型火箭具備發展成載人登月火箭的潛力。事實上，這款火箭並非SpaceX公司發展重點。何況獵戶座載人飛船超過26噸，獵鷹重型火箭的運載能力無法滿足載人登月任務所需，同樣面臨載人安全資質認證問題。
其實，背後支持力量強大的SLS重型火箭專案未必會被完全取消。因為SLS重型火箭不僅是一款航天運輸工具，更承擔著維持美國航天產業供應鏈的使命，而美國基本上不再具備重新設計載人登月火箭的政治、經濟和技術條件。作為大推力液氫液氧動力和固體動力技術的集大成者，透過最佳化總體設計、控制成本，預計SLS重型火箭仍會有一定的套用機會。
本文原載於【中國航天報·飛天科普周刊】
文/賁勛
編輯/靳晴
稽核/楊建 楊蕾
監制/索阿娣
