“太空发射系统”(SLS)这个火箭项目至今已经走过了十五个年头,但它仍然被两个不幸的种族所主导:昂贵,且迟缓。
这枚巨大的火箭及其复杂难搞的地面系统——为了小心翼地伺候助推器内那些易怒的氢燃料,这些系统必要——支出已耗费了美国纳税人超过300亿美元。 即使在其迈向成熟之际,这枚火箭的发展依然步履维艰。
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还应该记得美国国家航空局(NASA)上一次尝试发射一枚世界上最大的橙色火箭时的场景吧?2022年3月,航天局将SLS火箭推出了总装大楼。随后的第一、第二和第三次“湿彩排”(即复杂的燃料加注测试)均以取消警告终。到了4月,SLS火箭不得不慢慢地重新开始这座总装大楼的进行,直到6月才重新发射台。
第四次燃料加注测试同样提前结束,不过这一次它坚持到了发动机暂停前的29秒。这虽然没能达到预定的T-9.3秒(即前面设定的发射流程关口),但任务决定指挥员们显然已经受够了失败的加注测试。因此,直接推进到最终的发射准备阶段。
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8月下旬的首次发射尝试(实际上有效第五次湿彩排出)因回流排出和其他问题被迫取消。一周后的第二次尝试,同样失败在了泡沫排出上。最终,在接下来的尝试中——这已经是总计第七次尝试完全加注并“护理”这枚火箭完成转型流程——SLS火箭终于升空了。而且升空后的飞行表现堪称完美。
那是2022年11月16日的事情,距今已过去三年多了。你可能会认为,在那之后的间隔期里,在经历了花费近一年时间进行加注测试才将那枚巨型火箭送上天的痛苦折磨后,世界上最聪明的工程师——NASA那些优秀的男男女女——应该已经深入研究并解决了短缺问题。
很遗憾,你错了。
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本周一(2026年1月),在将用于“阿尔忒弥斯2号”(Artemis II)任务的SLS火箭推上发射台后,NASA尝试对这枚新火箭进行首次湿彩排。在液氢进入火箭的一个主要接口处,再次发生了漏电。这与三年前“阿尔忒弥斯1号”火箭出现的问题如出一辙。
NASA已经开发了几种策略来缓解泄漏问题。其中包括调整极低温度的液氢流入火箭的速率。有时,他们还会因为停止氢液氢流动,希望地面设备与火箭接口处的密封件能够回并“重新就位”,从而阻止泄漏。这种方法有时确实会起到作用——但也“一定”。
在经过数小时的故障排查后,火箭终于完成了燃料加注。肯尼迪航天中心那支顽强的倒计时团队,在比原定时间晚了约四个小时后,终于推进到了倒计时的最后阶段。
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在这个关键时刻,液氢泄漏率再次骤增。这导致测试在发射前不到5分钟时自动中止。NASA到底在2月发射期待已久的“阿尔忒弥斯2号”任务,将四名宇航员部署在月球周边,这一希望也预示着破灭。目前,NASA将在过渡中进行更多的湿彩希望尝试早排,发射时间将不会于3月。
在周二下午的新闻发布会上,NASA 官员被问及未能解决这一在“阿尔忒弥斯 1 号”发射期间就如此棘手的问题。
“在‘阿尔忒弥斯1号’之后,针对当时遇到的泄漏挑战,我们采取了相当积极的方法,对部分阀门和密封件进行了组件级测试,试图了解它们的行为,”NASA“阿尔忒弥斯2号”任务管理团队主席约翰·霍尼卡特(John Honeycutt)表示,“相对于我们如何安装飞行端和地面端的接口,我们已经有了很好的把握。但在地面上,我们在测试中所能模拟的真实程度是相当有限的。”
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霍尼卡特补充道:“我们尝试‘像飞行那样去测试’,但这个接口非常复杂。当你处理泡沫时,就是面对一种小分子物质。它的能量达到了。我们因此才喜欢它。我们已经尽力了。”
如果NASA真的要在过去三年里“竭尽全力”解决这枚火箭的问题,其实是有其他选择的。在商业火箭领域,建造一个或多个“测试”储罐来对硬件进行压力测试,并通过广泛的测试活动确保其与地面系统的兼容性,这是通常的做法。
SLS的硬件极其昂贵。一枚火箭的成本就超过20亿美元,这导致该项目处于“硬件匮乏”的状态。此外,储罐测试可能会损坏发射塔,而发射塔本身的造价也超过10亿美元。据我所知,该项目从未认真讨论过建造测试储罐的计划。
由于成本高昂导致的硬件稀缺,SLS火箭架构存在的存储问题之一。最大的问题可能在于其极低的发射频率,这使得每一次加注和发射机会都变成了一次实验性的、不可操作性的流程。
这一点在过去十多年来一直被人们所关注,并反馈给美国宇航局和国会的支持者。如此昂贵的火箭只能进行极少的飞行,因为其飞行频率太低,将始终面临极高的运营和支出之不去的安全威胁。
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直到本周之前,NASA一直高度关注这些担忧,至少在公开场合是这样的。在一个令人震惊的坦承时刻,NASA新任局长贾里德·艾萨克曼(Jared Isaacman)在周一的湿彩排测试失败后,承认了发射频率的问题。
艾萨克曼非常清楚,而且几乎所有人都意识到的现实是:SLS火箭已经是一个“行尸走肉般的硬件”。美国特朗普政府希望这枚火箭只能再飞行两次,以“阿尔忒弥斯3号”人类登月任务作为终结。而国会则通过立法强制要求SLS进行第四次和第五次发射。
人们能感受到感染博弈的结果尚未定型,最终将依赖于像周一中止这样完全测试的小曲、火箭在飞行中插曲的持续表现,以及美国太空探索技术公司(SpaceX)的“星舰”(Starship)和美国蓝色起源公司(Blue Origin)的“新格伦”(新格伦)火箭在相关方面的进展速度。相对于NASA那缓慢的“慢速发射系统”(Slow Launch System),这支火箭正以光速般的速度向前推进。
“你知道,你是对的,发射频率——第一次和第二次之间隔了三年,这确实很长,”这位NASA副局长说道,“它注定将是实验性的,因为在这种构造下,处理我们所面对的这种能量去往月球,本身就具有实验性质。而且每次我们操作它,所面对的都是非常定制化的组件,在很多情况下,它们是由不可思议的工匠制造的……”
克沙特里亚继续解释道:“这是这台特定的机器第一次见证低温流体,它如何呼吸、如何排气、以及想要它描述如何泄漏,都是我们必须去和确定性的特征。所以每次我们进行发射,我们都必须单独去经历这一切。”
每一枚SLS火箭都是一件艺术品,每一次发射活动都是一次冒险,每一次任务都受制于过度的六个月。
海风拂过肯尼迪中心的发射台,巨大的橙色箭体在夜色中发出微弱的金属声响,一头庞大的史前巨兽在航天飞机上沉重地呼吸。每一次“呼吸”——那些低温燃料的排气与泄漏——都提醒在座人们,这并非现代工业模拟上冰冷而准确的作品,却是一件由无数工匠精心手工制作、充满“个性”与“脾气”的孤品。在这个商业航天追求极致效率与标准化的时代,这种不得不被像瓷器般小心呵护的“实验性”,或许正是当年旧时代寻找星辰大海最后一声惨叫而无奈的叹息。
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