阿尔忒弥斯2号发射再推迟，这系列火箭，加注燃料为何这么难？

地球是一个奇迹科技｜美国将国家地理中文网设为星标方能收到正常推送

这是NASA自1972年以来首次载人登月任务，而取消的原因，是在燃料加注与倒计时“全流程彩排”期间出现了一系列技术故障。

目前，在相关问题得到修复之前，阿尔忒弥斯2号最早的发射时间被定为2026年3月6日。

此次彩排中暴露的问题包括地面团队之间的通信中断、低温天气影响相机正常工作、载人舱舱口增压阀门出现异常，以及尤为关键的——火箭在推进剂加注过程中发生液氢燃料泄漏。

发射主管查理·布莱克韦尔-汤普森（Charlie Blackwell-Thompson）在新闻发布会上表示：“总体而言，我们在多个方面都取得了顺利进展，但在另外几个环节上，我们还有工作需要完成，也一定会去解决。我们会找到问题所在。”

如果这些氢泄漏问题听起来十分熟悉，那是因为阿尔忒弥斯1号（Artemis I）也曾遭遇过完全相同的状况。

大约四年前，也就是2022年4月，NASA就曾因液氢燃料泄漏，取消了阿尔忒弥斯1号的第三次发射彩排。

最终，航天局不得不将太空发射系统（简称SLS）火箭转运回总装大楼进行维修，阿尔忒弥斯1号也一直推迟到数月后的2022年11月才成功发射。即便到了正式发射倒计时阶段，工作人员仍因阀门泄漏，被派往发射台紧固螺栓。

NASA局长贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）在社交平台X上写道：“SLS火箭两次发射间隔超过三年，我们早已预料到会面临诸多挑战，这也正是我们开展湿装彩排（Wet Dress Rehearsal）的原因。

这类测试的目的，就是在正式飞行前把问题暴露出来，为发射日争取最高的成功概率。”

但人们不禁要问：为何时隔四年，这款火箭依旧重复出现多年前就已排查过的相同问题？

想要理解这一点，有必要先了解SLS的研发背景，以及液氢本身难以操控、十分“挑剔”的特性。

液氢燃料本身就极难处理

SLS火箭使用两种推进剂：液氧与液氢。液氧相对容易处理，液氢则完全不同。

液氢极易发生泄漏，因为它的分子体积极小，能够从设备最细微的缝隙中渗出。同时，液氢必须被保存在零下252.78摄氏度（-252.78℃）的超低温环境中，才能维持液态。而这种极端低温又会影响密封部件的密封性与完整性，进而加剧泄漏情况。

包括SpaceX和蓝色起源在内的多家现代航天企业，正因这些弊端逐步弃用液氢，转而采用液氧甲烷混合燃料。这种燃料不易泄漏，且可以在零下181.67摄氏度（-181.67℃）的相对较高温度下储存。

不过，液氢也有其独特优势：它十分环保（液氧与液氢燃烧后的产物仅为水），且推进效率极高。

但对NASA而言，为SLS选择替代燃料几乎没有空间。2010年美国国会批准太空发射系统项目时，明确要求该火箭必须基于航天飞机的成熟技术进行研发。

这意味着，为SLS提供动力的RS-25发动机，只是航天飞机同款发动机的升级与翻新版本，而这类发动机必须使用液氢燃料。

阿尔忒弥斯2号搭载的4台发动机中，有3台曾执行过航天飞机飞行任务，仅有1台为全新制造。

事实上，航天飞机在服役期间也长期受到泄漏问题困扰——发现号航天飞机（Space Shuttle Discovery）的最后一次飞行，就曾因氢泄漏被迫推迟。

这一设计决策最初是为了控制SLS的研发成本，但实际效果却截然相反。2023年，NASA监察长办公室估算，SLS单次发射成本已飙升至约42亿美元。

好消息：NASA成功完成了SLS全流程燃料加注

在本次彩排的大部分时间里，燃料加注测试其实进行得相当顺利。推进剂加注开始后不久检测到泄漏时，团队采用了阿尔忒弥斯1号任务期间优化成熟的技术，对关键密封件进行预热处理后便恢复了操作。

但随后新的问题接踵而至。超低温液氢在加注后会逐渐升温、自然蒸发，因此需要持续进行补加。而在补加过程中，泄漏速率进一步上升，最终导致彩排在发射前5分钟被迫中止。

接下来，技术团队必须在火箭停留在发射台的状态下，精准定位泄漏的密封件并完成维修，这并非一项简单的工作。

NASA助理局长阿米特·克沙特里亚（Amit Kshatriya）在新闻发布会上表示：“我们必须检查密封件，确认它当前的状态。”

NASA正采用阿尔忒弥斯1号任务期间制定的操作流程，在不将火箭转运回总装大楼的前提下开展维修，希望能够赶上3月的发射窗口。

在完成相关调整后，航天局还需重新完成一次完整彩排，才能批准SLS执行飞行任务。

归根结底，尽管SLS基于成熟的航天遗产技术打造，但它此前仅成功飞行过一次，NASA仍在实际操作中不断摸索、积累经验。

撰文：Swapna Krishna编译：Arvin校对：Arvin
版式设计：Arvin

点击下图订阅《华夏地理》杂志

点点，谢谢关注。

伸出小手

点赞和“在看”吧