圖紙真丟了?土星5號無法復制,美國投255億造登月火箭卻難產

在肯尼迪航天中心LC-39B發射臺上磨蹭1個月之后,美國宇航局決定讓新的登月火箭「太空發射系統」(SLS)返廠維修,宣告火箭加注合練(又稱「濕彩排」)任務失敗,發射再度推遲。這已經是SLS第17次推遲發射計劃,網友們苦笑著說「鴿子王又難產了」。

美國既然有更強大的土星5號火箭,50年前它13次發射無一失敗,為什麼NASA放著成熟技術不用,性能差一截的新火箭卻總是搞不成,難道土星5號的圖紙真丟了?

美國新登月火箭SLS再出故障

老的土星5號與新的太空發射系統到底哪個更強?這個問題可以說是見仁見智。

提起土星5號,航天迷們常津津樂道于它那5臺巨型「洛克達因F-1」火箭發動機,每臺高達5.6米、噴口直徑3.7米,自重達8.4噸,這種發動機每秒燃燒2.6噸推進劑,能產生6770千牛(約690噸力)的推力,五臺發動機點火能輕松將近3000噸的火箭發射升空。

相比之下,美國新登月火箭SLS的發動機就「弱雞」許多,它的第一級上裝了4臺RS-25氫氧火箭發動機,這種上世紀80年代航天飛機剩余的引擎海平面最大推力僅190噸,即便經過改進,4臺發動機總推力也僅有930噸。為了將43噸的荷載送往地月軌道,SLS還得另裝上兩枚固體火箭助推器。

SLS數據落后土星5號

看著美國新的登月火箭SLS,總有一種似曾相識之感,好象在哪里見過?沒錯,除了火箭發動機,SLS還使用了許多航天飛機的技術,它的橙色火箭主體和白色的固體助推器,都與航天飛機一脈相承。當然啦,航天飛機那個橙色大罐子主要是拿來裝燃料,SLS把航天飛機的引擎挪到了燃料罐底下。

SLS部分技術來自航天飛機

既然土星5號的F-1發動機更強大,并且它的生產商洛克達因公司還在(RS-25也是它的產品),為什麼不使用現成的圖紙再復制一臺F-1甚至更強大的火箭發動機呢?答案出人意料:圖紙和工藝文件找不到了,原先的生產設備沒了,許多供應商關門了,人也都死了或退休了,總之F-1早已絕版,你只能去博物館找它,復制是不可能的。

土星5號發動機生產線早已消失

美國新火箭選用RS-25發動機不僅因為F-1無法再生產,也由于RS-25有更高的性能和可靠性。F-1主要為阿波羅登月計劃服務,而RS-25發動機在1981~2011年間總共執行了135次發射任務;這款發動機海平面比沖達366秒,相比之下F-1為263秒,更高的比沖意味著能量利用效率更高,這也是衡量火箭先進性的一項重要指標。

半個世紀以來,航天電子設備獲得了突飛猛進的發展,火箭飛行控制系統再也不用土星五號那種笨重低效的計算機,所有電子零部件都做到了高可靠和小型化,所以即便當年的圖紙還在,放在今天也沒什麼用,需要重新研發。

土星5號

就算土星5號的圖紙和工藝文件都還在,今天的火箭承包商依然還傾向于研制一款全新火箭而不是用老圖紙,因為研發過程產生的所有費用由NASA承擔——承包商可以賺到更多錢。

從1964~1973年間,美國為土星5號的研發總共撥款64.17億美元(相當于2020年的354億美元),刨去研發費用,每枚土星5號發射費用為12.3億美元(2020年價)。

新的SLS火箭要花多少錢呢?自2011~2022年,NASA總共為SLS的研發投入了255億美元,預計接下來每年還要再投25.5億,而每發射一枚SLS火箭要另外燒掉超過20億美元(同樣不計算研發費用和飛船的錢)!

土星5號與新登月火箭SLS

或許50年前的土星5號火箭不如新的SLS火箭先進,也沒有后者炫酷,但就運載能力和發射價格而言,土星5號無疑是空前絕后。

對于波音和諾格公司這種航天承包商來說,研發新火箭是一門賺大錢的生意,但抄圖紙不是。

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