图纸真丢了?土星5号无法复制,美国投255亿造登月火箭17次难产
2022-04-23 19:52:50 来源: 老粥科普

在肯尼迪航天中心LC-39B发射台上磨蹭1个月之后,美国宇航局决定让新的登月火箭“太空发射系统”(SLS)返厂维修,宣告火箭加注合练(又称“湿彩排”)任务失败,发射再度推迟。这已经是SLS第17次推迟发射计划,网友们苦笑着说“鸽子王又难产了”。

美国既然有更强大的土星5号火箭,50年前它13次发射无一失败,为什么NASA放着成熟技术不用,性能差一截的新火箭却总是搞不成,难道土星5号的图纸真丢了?

美国新登月火箭SLS再出故障

老的土星5号与新的太空发射系统到底哪个更强?这个问题可以说是见仁见智。

提起土星5号,航天迷们常津津乐道于它那5台巨型“洛克达因F-1”火箭发动机,每台高达5.6米、喷口直径3.7米,自重达8.4吨,这种发动机每秒燃烧2.6吨推进剂,能产生6770千牛(约690吨力)的推力,五台发动机点火能轻松将近3000吨的火箭发射升空。

相比之下,美国新登月火箭SLS的发动机就“弱鸡”许多,它的第一级上装了4台RS-25氢氧火箭发动机,这种上世纪80年代航天飞机剩余的引擎海平面最大推力仅190吨,即便经过改进,4台发动机总推力也仅有930吨。为了将43吨的荷载送往地月轨道,SLS还得另装上两枚固体火箭助推器。

SLS数据落后土星5号

看着美国新的登月火箭SLS,总有一种似曾相识之感,好象在哪里见过?没错,除了火箭发动机,SLS还使用了许多航天飞机的技术,它的橙色火箭主体和白色的固体助推器,都与航天飞机一脉相承。当然啦,航天飞机那个橙色大罐子主要是拿来装燃料,SLS把航天飞机的引擎挪到了燃料罐底下。

SLS部分技术来自航天飞机

既然土星5号的F-1发动机更强大,并且它的生产商洛克达因公司还在(RS-25也是它的产品),为什么不使用现成的图纸再复制一台F-1甚至更强大的火箭发动机呢?答案出人意料:图纸和工艺文件找不到了,原先的生产设备没了,许多供应商关门了,人也都死了或退休了,总之F-1早已绝版,你只能去博物馆找它,复制是不可能的。

土星5号发动机生产线早已消失

美国新火箭选用RS-25发动机不仅因为F-1无法再生产,也由于RS-25有更高的性能和可靠性。F-1主要为阿波罗登月计划服务,而RS-25发动机在1981~2011年间总共执行了135次发射任务;这款发动机海平面比冲达366秒,相比之下F-1为263秒,更高的比冲意味着能量利用效率更高,这也是衡量火箭先进性的一项重要指标。

半个世纪以来,航天电子设备获得了突飞猛进的发展,火箭飞行控制系统再也不用土星五号那种笨重低效的计算机,所有电子零部件都做到了高可靠和小型化,所以即便当年的图纸还在,放在今天也没什么用,需要重新研发。

土星5号

就算土星5号的图纸和工艺文件都还在,今天的火箭承包商依然还倾向于研制一款全新火箭而不是用老图纸,因为研发过程产生的所有费用由NASA承担——承包商可以赚到更多钱。

从1964~1973年间,美国为土星5号的研发总共拨款64.17亿美元(相当于2020年的354亿美元),刨去研发费用,每枚土星5号发射费用为12.3亿美元(2020年价)。

新的SLS火箭要花多少钱呢?自2011~2022年,NASA总共为SLS的研发投入了255亿美元,预计接下来每年还要再投25.5亿,而每发射一枚SLS火箭要另外烧掉超过20亿美元(同样不计算研发费用和飞船的钱)!

土星5号与新登月火箭SLS

或许50年前的土星5号火箭不如新的SLS火箭先进,也没有后者炫酷,但就运载能力和发射价格而言,土星5号无疑是空前绝后。

对于波音和诺格公司这种航天承包商来说,研发新火箭是一门赚大钱的生意,但抄图纸不是。

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