美国登月恐失败？数百亿打造拼装货，SLS发射系统靠谱不靠谱？

　　美国航空航天局NASA将要在本月底发射SLS发射系统，任务是将猎户座载人飞船送往月球轨道并安全返回。这次的发射意味着美国重返月计划正式进入实施阶段，该计划名为＂阿尔忒尼斯登月计划＂。
　　8月17号SLS发射系统从肯尼迪航天中心装配大楼推出，引发全球航天媒体的轰动。一旦发射成功，SLS发射系统将成为现役最强的运载火箭。但是，SLS发射系统也是被诟病的最厉害的一枚火箭，从研发至今不但花费了NASA数百亿美元，拆解一看竟然还是个拼装货。以至于甚至有人怀疑它能否完成NASA重返月球的野心，今天我们来一起来了解一下为什么NASA不用再造土星五号而研发SLS发射系统，SLS发射系统又能否胜任载人登月的任务。
　　为什么要研发SLS发射系统，土星五号的图纸丢了吗？
　　＂土星五号的图纸丢了＂。
　　这个是相信美国登月造假论的人最津津乐道的谣言。土星五号作为阿波罗登月计划的关键部分，也是人类航天史以上最强的运载火箭，图纸怎么说丢就丢呢？事实上土星五号的图纸并没有丢，就算是丢了，在美国肯尼迪的航天博物馆里还有实物在。那么为什么美国这么多年不再打造土星五号呢？甚至是花费数百亿美元研发新的运载火箭。
　　首先土星五号是史上最强运载火箭没错，但是作为几十年的产物，它注定是过时的。从几个方面来说；
　　从研发上；上个世纪5.60年代，并没有完全进入数字时代。很多的详细数据都是各个研发工程师的手稿，即使大方面的没错，但运载火箭的一些小缺陷都是掌握在工程师的手稿里，或者是研发人员的经验。也就是说，现如今的工程师与当年的不同，现时代的运载火箭甚至是发动机都可以用3D打印，而在当时很多现在用不着手动的地方都需要工程师手工去操作。由于没有电脑的辅助设计，大多数零部件在设计后经过多次的改动，甚至在使用前还进行修改。以至于一枚火箭有数以百万计的零件，如果要重新打造出来，现代的工程师还要去研究研发，所以由于行事不同，要再造土星五号比重新设计一个火箭更难。
　　从工业上：当年美国百分之70的工业都参与了这个计划，每一个零件都是基于那个年代的工业生产的。如果要复刻土星五号，就要重启多条生产线。所以，再造土星五号是不合实际的。
　　从技术上：土星五号虽然没有发射失败的案例，即使这样它也是几十年前的产物。例如土星五号搭载的F1发动机，作为一款推力排行第二的发动机，NASA却已经放弃了。因为它是液氧煤油发动机，NASA在航天飞机时代后就没有再研发过液氧煤油的技术，全面投入氢氧发动机的研发。
　　进入21世纪，无论是NASA还是其他航天集团，都在环保和经济上寻找新的突破。而当年阿波罗登月计划实在是太烧钱了，当年阿波罗计划年度预算29.67亿美元，占美国GDP的0.4%；当年NASA年度预算45.12亿美元，占美国GDP的0.6%。现在再让美国拿出0.6%的GDP出来是绝对不可能的，别说白宫那些老头，美国民众也不会同意。
　　这个钱烧得值吗？
　　可以说是值得。通过⽉球探测发展起来的技术，已融⼊⼈们的⽇常⽣活和整个⼯业体系。据不完全统计，从阿波罗计划派⽣出了⼤约3000种应⽤技术成果。例如；液冷服、健康监测房、速食食品里的干菜叶、很多运动鞋中采⽤的＂中空吹塑成型＂制造技术也是阿波罗载⼈登⽉⼯程的＂产物＂等等等等。从经济上讲，甚至可以说阿波罗登月计划的成果在20世纪70～80年代⽀撑美国经济⾼速发展的技术，主要来⾃对⽉球探测技术的消化、优化和⼆次开发。
　　综上所述相信大家已经可以理解无论是从经济上、技术上以及工业上再打造土星五号都是不合算的，所以NASA才会着手研发SLS发射系统，那么什么说SLS发射系统是拼装货？它又如何成为现役最强运载火箭？
　　SLS发射系统
　　SLS发射系统作为美国重返月球的核心部分，被人诟病是拼装货是被人冤枉了吗？还真不是。我们来看一看它的组成部分。
　　从上到下，首先是它的二级火箭，来自德尔塔重型的二级。基本形态的二级火箭是完全照搬ULA（联合发射联盟）德尔塔重型的二级——DCSS。经过一些小改进，例如加长了液氢罐长度，增加了一个姿态控制推进剂和修改一些电子设备，四舍五入可以说是照搬。但后续形态SLSB型将会对二级做出升级，换成EUS作为二级，以增加运载能力。EUS的高度达到17.56m，直径8.4m，使用四台RL10-C-3发动机，单台真空推力110kN（11.23吨），真空比冲460.1s。EUS推进剂加注量126吨。
　　选择DCSS的原因是因为它是唯一只需要进行少量改装即可满足SLS需求的二级段。DCSS由1台普惠·洛克达因RL-10B发动机提供动力，该发动机使用液氢液氧燃料。
　　再来看一级，它的一级是目前世界上最高、最强大的火箭芯级。芯一级高达64.6米，直径来到8.4米。一级搭配四台RS-25D氢氧发动机。该发动机是从航天飞机那里退役下来的，经过一些升级和改良，单台RS-25D推力能达到232.5吨，最大能产生109%的推力，比冲452.3s，单发重3.527吨。一级还装有飞行计算机和控制火箭飞行所需的许多航空电子设备。一级的设计工作时间约为500秒，分离速度达到近23马赫，高度超过161.5千米。虽然数据上看起来很炸，但芯一级这一部分仅提供25%的推力。还有75%的推力由固体助推器提供。而RS-25的费用也非常高，卖给NASA平均一发就得1.2个亿美元。
　　SLS发射系统的固体火箭助推器 (FSB-1)是基于30年的知识和经验，是由航天飞机的助推器改进而成，五段式固体助推器长53.9米，直径3.66米，使用聚丁二烯-丙烯腈作为推进剂，每根助推器重725.7吨，能产生1632.9吨的推力，能够燃烧126s。起飞时，两根助推器提供了75%的推力。该助推器有矢量控制系统，能够进行摆动。2021年NASA授予其SLS项目的主要分包商之一诺斯罗普-格鲁曼公司一份32亿美元的合同，为五枚SLS火箭建造助推火箭，用于阿尔忒尼斯计划的前五次使用。也就是相当于单发助推器成本高达3.2亿美元。这么算下来，4台RS-25发动机加上助推器，成本就高达11亿多美元，难怪阿尔忒尼斯负责人表示单次任务就要41亿美元。
　　与航天飞机大相径庭的燃料罐，航天飞机大橙罐想必大家都非常熟悉它来自Michoud工厂，Michoud工厂的航天储罐制造技术是非常先进的，NASA数十年来一直在制造航天器部件，包括航天飞机的外部储罐和土星运载火箭的燃料罐都出自该工厂，并且SLS发射系统的燃料罐与航天飞机的外部储罐直径相同，且同样为装载液氧液氢。
　　凭什么是最强运载火箭
　　SLS发射系统前期的第一阶段以70吨到110吨为主，主要是用于载人登月，基础型的近地运力为70吨，也就是8月29号要发射的那个型号。基础型的月球轨道运力为25吨，所以它不像阿波罗计划一次性发射载人舱和登月舱，而是采用分开的模式。SLS发射系统发射猎户座载人到月球轨道，再转移至SpaceX的星舰登月版着陆。
　　不过，SLS发射系统后续还会发展出130吨的货舱型载荷任务。最终的运载能力将达到143吨，甚至有可能达到165吨。整体而言，太空发射系统与土星五号非常相近。号称史上最强运载火箭系统。至于最强可以维持多久就不好说了，SpaceX的星舰近地轨道将达到150吨不回收型将达到200多吨，如果进展顺利，SLS发射系统最强运载火箭的称号不会保持太久。
　　从研发至今，阿尔忒尼斯登月计划单SLS发射系统的研发预算已经高达360亿美元，NASA直呼自己是妥妥的大冤种，为了节省费用，在设计时已经把能用的都用上了，怎么费用倒水涨船高了。并且，360亿美元的费用还不算任务费用，发射任务每次还需要41亿美元。
　　而阿尔忒尼斯登月计划远远不止这些费用，SpaceX的星舰登月费用，月球门户的建设费用。航天是一个既烧钱又能有高额回报的活动，除了对太空的探索还有几乎期间新型技术的出现或者迭代，例如阿波罗计划，整个阿波罗计划带来的技术革新已经超过了对月球探索本身的价值。所以，这一次美国重返月球将会给人类带来什么样的惊喜，我们拭目以待！
　　内容拓展；就在前几天，我国再次发表了国际月球科研站的计划，面对美国的重返月球计划，我们国家该如何面对中美两国的月球博弈，关注馆长，我们下一起来谈论我们的探月计划。