NASA拟利用双活动发射平台增加SLS Block1型任务

美国国家航空航天局(NASA)正在规划如何利用两台活动发射平台(ML)增加SLS Block 1型火箭的载人与货运任务。

根据NASA的最初计划,SLS火箭的前期任务主要是选用Block 1型火箭进行试验性飞行任务,首先是无人型“猎户座”的试验飞行任务(EM-1),然后再重复实施载人型的试验飞行(EM-2),这两次任务的配置需求近似。NASA后续对该项计划进行了大量的完善改进,如评估首次EM-1任务搭载航天员,并在此方案被否决后,尝试将更大推力的Block 1B型火箭提前应用于EM-2任务。

SLS火箭的Block 1型与Block 1B型的主要区别与变化是上面级。Block 1型火箭采用的是已经验证和测试过的联合发射联盟(ULA)的“德尔它”低温二子级(DCSS),而Block 1B型火箭采用的是新研制的探索上面级(EUS)。然而,EUS的设计阶段还远未完成,而近期的资料显示至少要到2020年中期才能将EUS应用于飞行任务,这也意味着NASA不得不调整原定的一次性试验飞行任务,而延长Block 1型火箭的任务实施时间。基于目前诸多的任务进度限制因素,如载人型“猎户座”飞船的任务准备状态、SLS火箭的软件难题以及运载火箭里程碑目标的整体延伸,NASA的管理与技术团队正在考虑如何利用两台ML重新调整SLS火箭的短期任务设想。

1、第一台ML的建造情况

目前影响到SLS火箭任务进度的一个关键性因素就是正在建造中的第一台ML(ML-1)。NASA在今年获得国会批准的第二台ML的研制预算之前,一直针对无人型EM-1任务之后的SLS Block 1B型火箭,进行ML-1的适应性改造。该项改造工作中将需耗用2年左右的时间,这也是原定的EM-1与EM-2任务之间出现数年空白的重要原因之一。此外,技术团队在进行ML的脐带臂安装时发现产生一定的倾斜和微扭曲。NASA表示会对该问题进行持续监控,同时采取了相应的减缓方案,如在ML被运往垂直总装厂房(VAB)之前,先卸载大量的脐带臂,以便可以安装辅助垫片,然后再重新安装脐带臂。

2、第二台ML的设计建造

NASA在今年获得国会批准的第二台ML(ML-2)的研制预算之后,开始了针对SLS Block 1B型火箭任务需求的设计。国会批准的前期预算资金主要用于ML-2设计的民用工程及其基础结构的建造。今年夏季将启动设计建造合同的招标,2019年将确定最终的承包方。

ML-2的基础钢结构体的建造工程将耗用3年左右,随后再陆续建造和安装所需的地面保障设备和脐带臂,而这项建造和安装工程仍将耗用1~2年的时间且需增加2亿多美元的资金。ML-2的大部分脐带臂的设计建造与安装与ML-1的相同,唯一不同之处是针对Block 1B型火箭和安装在上面级/有效载荷护罩接口(“猎户座”飞船/有效载荷适配器)上的第2个稳定器摆臂所研制的新脐带臂。

3、SLS火箭的任务实施方案

目前拟于2020年采用ML-1实施SLS Block 1 型火箭发射任务的决定将使NASA具有更多的决策项。

NASA曾一度计划在EM-1任务中就实施一次DCSS配置的SLS Block 1型火箭,但目前预测其将根据任务需求与火箭型号重新实施原先设定的无人型EM-1任务和载人型EM-2任务,然而鉴于“猎户座”飞船的准备状态,不可能通过这两次任务来缩短进度计划中产生的数年空白期。同时由于SLS Block 1型火箭应用于任务的具体时间尚未明确,因此NASA拟选择在2022年采用SLS Block 1型火箭发射“欧罗巴快船”任务,以弥补此空白期。该项任务在NASA的文档中被定义为“科学任务-1”(SM-1)。

然而目前出现了一些有关SLS Block 1型与Block 1B型火箭分别实施“欧罗巴快船”任务所呈现的任务差异方面的质询。采用SLS Block 1B型火箭实施“欧罗巴快船”任务的最大特点是将应用新研制的EUS,由此可以缩短采用“现役”运载火箭方案的数年过渡期。此外,SLS Block 1型火箭在实施“欧罗巴快船”任务的技术能力还面临着来自SpaceX公司的“猎鹰”重型火箭的竞争。“猎鹰”重型火箭针对高级别科学任务的每次任务成本约只为1亿美元左右,而SLS Block 1型火箭的每次任务成本将会高达5亿美元(2013年的NASA数据)至15亿~25亿美元(2017年12月行业机构给出的保守估算数据)。

如果根据目前的美国国会法案授权,确实需要通过SLS火箭实施“欧罗巴快船”任务,那么SLS火箭的第三次任务可能仍将继续采用改进后的Block 1型火箭来实施“猎户座”飞船的首次载人任务。此外,在采用第二台ML(ML-2)发射更大推力的SLS Block 1B型火箭实施真正政治性意义上的EM-2任务之前,可能仍需SLS Block 1型火箭执行第4次任务。若是基于这种决策,那么NASA原定在实施载人飞行任务之前采用SLS Block 1B型火箭发射“欧罗巴快船”任务以验证EUS的技术性能的计划,将改为SLS Block 1B型火箭的首飞任务配置未经飞行验证的EUS,并搭载1名航天员。

NASA表示,在启动SLS Block 1B型火箭进入实施EM-2任务的准备状态后,ML-1将可能转为只保障货运版Block 1B型火箭任务。即使目前改用Block 1型火箭实施“欧罗巴快船”任务而使其面临无任何确定任务的情况下,NASA仍将货运版SLS Block 1B型火箭作为其未来发展目标的一部分。然而,该型火箭同时面临着来自SpaceX和蓝源公司研制的超重型运载火箭(SHLV)的市场竞争,但是NASA认为,基于SLS Block 1B型火箭的旗舰地位以及国家政治方面的支持,该型火箭具有非常良好的发展前景。

(本文来源:微视航天)