一发40亿美元，新款“火箭刺客”起程奔月

2022年11月16日，肯尼迪航天中央，太空发射体系（SLS）登月火箭初次发射。

北京时间本日14:47:44，首枚SLS登月火箭点火升空 |NASA

隔断上一款登月火箭——土星五号于1967年11月9日同样在肯尼迪航天中央的首飞，已颠末去了55年之久。

作为人类汗青上唯二投入实用的登月火箭，它们有个共同的目标——将人类送往月球。

曾经，是以古希腊神话中太阳神“阿波罗”定名的登月筹划；而现在，则是用玉轮神“阿尔忒弥斯”定名的重返月球筹划。传说中，这两位神是双胞胎，没有比用他们来定名两大筹划更酷的了。

太空发射体系的宿世今生

阿波罗登月筹划是上世纪人类太空比赛的顶峰，美国得到了巨大的乐成：不但有12名宇航员顺遂登上月球外貌，还得到了极大的国际影响力，彻底击败了苏联的登月梦。

成也萧何败也萧何，苏联终极决定放弃登月之后，阿波罗登月很快就显得性价比极低。

一方面，举行到阿波罗17号任务后，已经很难再有新的发现，月球已被证实是贫瘠的星球；另一方面，项目耗费太高，1967年美国国家航空航天局（NASA）以致用掉了美国联邦预算的4.5%，是本日占比的10倍。

举例来说，仅土星五号登月火箭单次发射费用就相称于本日的20亿美元，着实太贵。

土星五号火箭的历次发射 | NASA

因而，土星五号火箭在使用了仅6年后遗憾落幕。相干的项目、资金和人力资源，投入到了厥后的航天飞机筹划中，成为上世纪80年代到本世纪最初10年间NASA最大的项目。

但随后航天飞机也遇到了类似的标题，单次发射费用过高（15亿美元），在不少项目中犹如“杀鸡用牛刀”的效果，特别是在贸易航天崛起后，航天飞机项目显得尤为尴尬：与贸易火箭同样的运力，10倍的代价，还得让7名宇航员冒生命伤害，不太值。

在这种配景下，航天飞机项目终极在2011年谢幕。但为了保持深空发射和大型载荷的发射本事，同时支持未来的重返月球筹划，NASA亟需一款能扛起大梁的重型运载火箭，这就是SLS出现的期间配景。

SLS的筹划方案，更像是航天飞机的“火箭版”，由于不消像航天飞机一样运送巨大的“机舱”进入太空，它能运送更重的载荷，实现跟土星五号靠近的运力。

仅从外表看就能发现SLS和航天飞机有着显着的代际传承 | NASA

SLS的4台核心发动机是RS-25D，是航天飞机的主力发动机，早就验证了良好的可靠性和可复用性，险些从未出过庞大标题，是人类液氢液氧火箭发动机技能的天花板。核心级，即不带任何涂装的“大橙罐”，紧张装载液氢液氧推进剂和核心发动机。

别的，它的核心推力来自两个固体助推器，也是升级版的航天飞机助推器。自重725吨，推力却高达1600吨，一个助推器就可以推起一枚长五火箭，确实是暴力怪兽。

按照核心发动机本事、上面级本事和固体助推器本事的差别组合，SLS会有3个紧张型号，分别是Block-1、Block-1B和Block-2。本次发射升空的，是近地轨道运力约100吨的Block-1型。而终极版本的Block-2型划一运力高出130吨，月球转移轨道运力到达45吨以上，直抵以致将高出曾经的土星五号登月火箭。

总体上说，SLS将会成为扛起NASA发展一个期间的“大杀器”：轻易不出马，出马就是能上特大消息的航天项目。

竖立在肯尼迪航天中央LC39B的首枚SLS火箭 |NASA/Joel Kowsky

重返月球筹划首飞任务流程

登岸月球最须要的支持不但仅是SLS登月火箭，还要有猎户座深空探测载人飞船、深空流派围绕月球空间站、月球外貌着陆器和上升器等项目先后上马。停止现在，各项目已耗资高出500亿美元，堪用“吞金巨兽”来形容。

本日的发射，即“阿尔忒弥斯1号”任务，就是这些大型项目标初次全体系查验。按照筹划，这次任务将一连4-6周，在月球附近开释猎户座飞船和一系列小卫星。在完成既定任务后，猎户座将重返地球并溅落大洋接纳。

“阿尔忒弥斯1”任务的全体系流程 | NASA

在具体实行阶段，这次任务包罗了17个核心节点，根本会把火箭和飞船的全部核心指标测试一遍。

在离开地球时，须要测试升级过的LC39火箭发射平台全体系本事。这里曾经是阿波罗登月筹划的出发点，但时隔50年已经是大相径庭的火箭，这个平台能否“老当益壮”，决定了任务的成败。

在离开地球阶段，须要颠末复杂的双助推器/整流罩/逃逸塔分离、核心级分离、机动变轨、离开围绕地球轨道并切入月球转移轨道等一系列操纵。这根本是当年土星五号火箭的固定业务流程，须要精准复现出来。在此之后，猎户座飞船会从火箭上面级分离出去，后者将在随后摆设10颗小卫星。

阿尔忒弥斯1号非官方任务简报 |Tony Bela

在飞往月球的途中，猎户座须要举行长时间机动，以确保能正确与月球相遇。差别于其他的月球探测任务，飞船主体在本次任务中并不会围绕月球，而是借力月球进入一种叫做“远距逆行轨道”（DRO）的特别轨道。

这是一种地月体系内极其稳固的轨道眷属，在这里维持运行所需的推进剂斲丧少少，因而成为未来地月空间探测以致载人空间站的不二之选，是近些年代球研究的一大热门。我国在嫦娥五号任务和中科院新一批“先导专项”中，都把DRO轨道研究作为重点突破，意义可见一斑。

阿尔忒弥斯1号任务相对地月体系的飞行轨道 |Tony Dunn

阿尔忒弥斯首飞任务，将通过对DRO轨道的实际飞行，为未来任务积聚宝贵的飞行履历。预计猎户座会在这里飞行不低于6天，在充实获取数据后，自主离开，终极返回地球大气并溅落海上。

须要留意的是，从月球附近返回的航天器抵达地球的速率会靠近第二宇宙速率（11.2千米/秒），远超从围绕地球轨道返回的第一宇宙速率（7.9千米/秒），与大气摩擦产生的热量差距有近3倍，对航天器防热和结构强度的要求大幅进步，这也是猎户座飞船“最艰巨”的时间。

时隔50年后，Arturo Campos得到了“飞行”去月球的时机 | NASA

SLS是一枚载人登月火箭，自然最核心的测试是猎户座载人飞船的载人本事。初次任务带真实宇航员冒险不实际，取而代之的是真人比例模子。

这次发射携带了一个叫作“Campos船长”的假人，该模子以曾经办理了阿波罗13号任务庞大标题标工程师Arturo Campos定名。相应的，尚有一个假人与之伴飞。它们一个会被严酷防护，一个则会尽大概袒露，以测试空间辐射等对人体的影响。两个模子上搭载了各种复杂的传感器，用以查验飞行过程中的各项指标。

别的，它们尚有NASA载人航天象征的“史努比”玩偶和欧空局载人航天象征的“小羊肖恩”玩偶陪伴。

阿波罗10号指令长Tom Stafford出征时，拍了拍史努比的鼻子 |NASA

强盛的运力不能浪费，SLS给不少科研机构留下了搭载空间，用以完成各种月球探测任务。

如前文所述，它的上面级将搭载并开释来自美国、意大利和日本的10颗小卫星，这是探月汗青上亘古未有的新记录。

这些小卫星功能各不雷同，包罗空间气候、月球遥感、地球观测和新技能验证等诸多方面，可谓是一支巨大的月球探测舰队。

SLS登月火箭的未来

在初次任务之后，阿尔忒弥斯筹划将继承使用SLS火箭的Block-1型号执飞两次任务。

第二次任务，就会直接举行载人围绕月球的飞掠探索，预计将于2024年举行。

预计于2025年举行的第三次任务，将携带4名宇航员飞往月球，此中两人登岸月球，真正实现“重返月球”的探测目标。

而终极选定的月球外貌着陆器方案，由于有SpaceX等贸易公司的到场，完全差别于曾经“国家队”主导的航天发展环境，也让人布满等候。

阿尔忒弥斯3号将用SpaceX的登月版星舰把宇航员奉上月表 | SpaceX

在后续的任务中，月球“空间流派”空间站会徐徐制作完毕。它将稳固运营在地月空间内，一方面保持与地球客运航班的稳固互换以实现长期驻人，另一方面按需登岸月球外貌并维护稳固的月球基地。

而在更长远的筹划中，这里也会成为最佳“跳板”，为火星探测、小行星探测和其他深空探测任务提供稳固的平台。毫无疑问，这意味着一个巨大的国际互助框架，有20余个国家到场此中。

“月球流派”月球空间站艺术构想图 | NASA

不外，险些不出不测，SLS又成了一款“火箭刺客”。现在，它的单次发射代价预计不低于40亿美元，以致高出了土星五号的程度。固然出发伊始就是为了干庞大项目标，但这代价也着实是太过离谱。

仅以核心发动机RS25-D为例，根据洛克达因公司为SLS火箭供应发动机的条约，单台发动机的费用就高达约1亿美元，然而SLS一次发射就要扬弃4台。要知道，当年昂贵的航天飞机但是3台反复使用啊。

而且由于研发大幅高出预期，导致SLS的初次发射一连推迟了近20次，延伸高出5年之久。相应的，团体研发费用进一步飙升，量产速率也不如预期，后续的发射排期反而告急起来，导致它未来根本只筹划用于阿尔忒弥斯筹划。

星舰已举行过推进剂加注和发动机静点测试，预计年内首飞 | SpaceX

与此同时，与SLS同品级别近地轨道运力的星舰也在摩拳擦掌等候测试。SpaceX已在星舰项目投入了巨大资源，先后炸掉了近20台原型机，终于要等来首飞时间。

假如星舰真的能实现全舰复用和单次万万美元发射费用，那SLS就更显尴尬了。

二者本事相称，代价差40倍，谁会更香呢？

月球探测迎来新一轮高潮

与美国的重返月球筹划并行的，尚有中国的长远月球开辟规划。

作为最核心的根本，中国的重型登月火箭现已进入大型发动机等关键技能突破阶段，新一代载人飞船（可深空探测用）试验船也早在2020年5月就举行了乐成测试，大型的中国空间站也即将在2022年完成建立。

在国务院消息办发布的《2021中国的航天》白皮书中，也明白提到了未来中国将要“深化载人登月方案论证，构造开展关键技能攻关，研制新一代载人飞船，夯实载人探索开辟地月空间根本。”

未来5年，中国将继承实行月球探测工程：发射嫦娥六号探测器，完成月球反面采样返回；发射嫦娥七号探测器，完成月球极区高精度着陆和阴影坑飞跃探测；完成嫦娥八号任务关键技能攻关；与相干国家、国际构造和国际互助搭档共同开展国际月球科研站建立。

我国到场规划的国际月球科研站概念图，预计2035年后支持人类月球探测任务 |CNSA / ROSCOSMOS

这意味着，从现在起，月球将成为人类航天的主舞台，以中国和美国为代表的航天大国，在从亘古未有的投入和力气探测月球。更紧张的是，在这新一波月球探测高潮中，在探测未知之外，开辟和使用月球将徐徐成为核心。

人类已经超过了对月球的开端认知阶段，下一步该让这个地球的唯一自然卫星造福人类了。

作者：太空精酿

编辑：Steed

封面图泉源：NASA

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