太空發射系統

太空發射系統又叫空間發射系統（Space Launch System，簡稱SLS）。是一種從太空梭演變而來的超重型運載火箭，由美國國家航空暨太空總署設計，主要目的是維持星座計畫的進行以及取代已經退役的太空梭（Space Transportation System，簡稱 STS）。第一階段以70到110噸的星座計畫載人任務為主，之後會發展出130噸的貨艙型載荷任務。最終的運載能力將達到143噸，甚至有可能達到165噸。整體而言，太空發射系統與土星五號非常相近。號稱史上最強運載火箭系統。

基本介紹

• 中文名：太空發射系統
• 外文名：Space Launch System
• 製造國家：美國
• 用途：運載火箭
• 現況：研製中
• 簡稱：SLS
• 前型：戰神系列運載火箭
• 載荷：獵戶座飛船、酬載貨艙
• 運力：70噸（載人）130噸（運貨）

設計與發展

美國國家航空航天局的空間發射系統從2011年2月時的參考配置

空間發射系統是一種從太空梭演變而來的重型運載火箭。第一階段以載重量70噸的星座計畫載人任務為主，發射時將產生3810噸的推力；再發展出載重量130噸的貨艙型酬載任務，發射推力約合4173噸，高度和總重量將分別為117米和2948噸。

初步設計顯示，太空梭主發動機和太空梭固態助推器都會被作為本計畫的一部分。不像戰神五號需要另外開發新的燃料槽。

2011年5月，美國國家航空航天局宣布將已取消的星座計畫中的獵戶座飛船繼續開發，並命名為多功能人員酬載艙。在2011年9月所公布的資料顯示，第一階段載人任務會使用一對太空梭固態助推器以及三顆太空梭主發動機的改進版本(RS-25D/E)，第二節則選用J-2X發動機。第二階段貨艙任務會使用一對太空梭固態助推器的加強版以及五顆太空梭主發動機的改進版本(RS-25D/E)。

2011年9月14日，美國國家航空航天局確定新一代空間發射系統的設計，並說明美國可以將太空人運送到更遠的地方，並且做為人類空間探測的基石。

空間發射系統預計花費180億美元開發，2012年至2017年間，每年將編列30億美元的預算；其中100億美元用於空間發射系統本身：20億美元改建發射台及甘迺迪航天中心：60億美元用於獵戶座載人艙組的研究、製作。根據美國宇航局的預算，從2014年到2017年首次試射前，建造測試版本的SLS火箭需要投入約70億美元。到2019年，經費投入將達到180億美元左右，而這筆資金還只是用於研發和設計，並不涵蓋火箭的製造成本。新型火箭研製計畫的總估計投入將達到360億美元。

研製背景

由於美國太空梭先後發生的挑戰者號太空梭災難和哥倫比亞號太空梭災難，美國航天局需要研製一種更加可靠的運輸系統。經過分析，如果採用普通串並混合式火箭發射系統，兩次災難都可以避免。

挑戰者號太空梭災難是由於助推器在發射過程中損壞，並且人員無法逃離而產生的。太空梭的助推器一旦啟動，航天員們變無法逃逸。而如果當時採用普通火箭，則航天員們可以啟動逃逸塔逃離。

哥倫比亞號太空梭因機翼受損在下降過程中毀壞，如果採用的是普通宇宙飛船，則沒有機翼受損的可能。

發展沿革

2011年5月，美國國家航空暨太空總署宣布將已取消的星座計畫中的獵戶座繼續開發，並命名為多功能人員運載艙。

2011年9月所發表的太空發射系統概念

在2011年9月所公布的資料顯示，第一階段載人任務會使用一對太空梭固體助推器以及三台太空梭主發動機（SSME）的改進版本(RS-25D/E)，第二級則選用J-2X發動機。第二階段貨艙任務會使用一對太空梭固體助推器的加強版以及五台太空梭主發動機（SSME）的改進版本(RS-25D/E)。

2011年9月14日，美國國家航空航天局確定新一代太空發射系統的設計，並說明美國可以將太空人運送到更遠的地方，並且做為人類太空探測的基石。 2015年3月11日，美國國家航空航天局（NASA）進行了新型運載火箭“太空發射系統”的助推器任務，整個試射過程進展順利，沒有任何瑕疵。試射任務於當地時間3月11日下午3時30分進行，整個過程持續126秒，這架耗資360萬美元（約合人民幣2254萬）的運載火箭發射時會產生2500℃的高溫。當SLS系統正式發射時，它將使用兩個助推器幫助其成功發射。

2015年7月，太空發射系統火箭設計方案已完成並進入評估階段，即將開始實施全尺寸建造，最終版本的“太空發射系統”將成為體積最大、動力最強的火箭。

太空發射系統”將於2018年建造完成，並將開啟人類探索太空的新紀元。屆時，“太空發射系統”將把載有太空人的“獵戶座”號太空船送入太空，首個目的地為一顆小行星，最終目的地是火星。

性能數據

用 途	運載火箭
製造國家	美國
高度	320英尺（98米）（載人版本）; 400英尺（122米）（貨艙版本）
直徑	8.4 米
質量	2,497,000千克（5,504,943磅）（載人版本）; 2,951,000千克（6,505,841磅）（貨艙版本）
級數	2（載人版本）; 2（貨艙版本）
一級	4XSSME
二級（Block 1）	1XRL10
二級（Block 2）	4XRL10
二級（Block 2A）	1XJ2X
助推器（Block 1）	2XSSSRB
助推器（Block 2）	2X先進固體助推器
有效載荷-近地軌道	70,000千克（154,324磅）（載人版本）; 130,000千克（286,601磅）（貨艙版本）
現況	計畫中
發射場	甘迺迪航天中心39號發射複合體
首次發射	2017年（載人版本）; 2024年（貨艙版本）

研發資金

“太空發射系統”計畫未來5年的投入將達到180億美元左右。格斯滕邁爾指出，這筆資金主要用於研發和設計，並不涵蓋火箭的製造成本。太空發射系統預計花費180億美元開發，2012年至2017年間，每年將編列30億美元的預算；其中100億美元用於太空發射系統本身：20億美元改建發射台及該乃迪太空中心：60億美元用於獵戶座載人艙組的研究、製作。總投入估計可達到360億美元左右。

宇航局希望將向國際空間站運送太空人的工作交由私營公司完成，同時租用巨型“太空出租汽車”，依此節省資金。節省下的資金將用於地球軌道和地月系統以外的太空探索。宇航局擁有“超支”傳統，太空梭計畫的費用便達到最初預算的兩倍左右。新火箭的研製也可能延續這一不良傳統，最後不得不“剋扣”其他任務的資金，填補“太空發射系統”火箭計畫的資金缺口。

技術特點

“太空發射系統”將有能力向太空發射77到110噸貨物，可用於發射6人獵戶座多功能乘員艙，最終的運載能力將達到143噸，甚至有可能達到165噸。相比之下，曾將太空人送上月球的長期休眠的土星V型火箭運載能力為130噸，太空梭的運載能力為27噸，當前最大的無人火箭更是只有25噸左右。“太空發射系統”研製計畫讓人感到吃驚，如此巨大的運載能力將限制火箭的製造和發射頻率。與可以重複使用的太空梭不同，這種火箭往往是一次性的，每次發射都要製造新火箭。美國國會規定了“太空發射系統”火箭的一些設計元素、最後期限以及需要滿足的要求。退役的太空梭的主發動機雖然採用液體氫和液體氧，但還是需要藉助固體燃料推進器進入軌道。固體燃料火箭推進器在設計上成本更低，但由於推進器存在的缺陷，“挑戰者”號太空梭最後於1986年發生空難。固體燃料火箭的最大缺陷是，一旦點火便無法停止，液體燃料則沒有這種缺陷。新型巨型火箭將採用液體氫和液體氧燃料。“阿波羅”號飛船、“雙子座”飛船和“水星”飛船均藉助固體燃料火箭進入太空，液體燃料主要用於無人商業火箭。俄羅斯的“聯盟”號火箭也採用液體燃料。

“太空發射系統”採用液體燃料，而不是固體燃料火箭推進器，與“阿波羅”號任務採用的火箭更為接近，而不是退役的太空梭。太空梭是一種可重複使用的有翼太空飛行器，裝有巨型液體燃料油箱，大部分動力由兩個固體燃料火箭推進器提供。研製這種新型火箭體現出美國太空探索重點發生改變，放棄小布希政府提出的以固體燃料火箭為主的月球探索任務。史丹福大學教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示：“太空探索的未來將依靠可靠的液體燃料技術。”哈巴德曾參與2003年“哥倫比亞”號空難事故調查。據以匿名方式接受採訪的宇航局高管透露，在本世紀20年代至30年代，宇航局將在15年以上時間裡每年製造和發射大約一枚火箭。2017年，宇航局將進行第一次無人試射，2021年進行第一次載人發射，2025年將搭載太空人奔赴地球附近的一顆小行星。宇航局希望在30年代使用火箭向火星派遣太空人，首先環繞這顆紅色星球飛行，而後進行登入。

在最初的試射過程中，“太空發射系統”火箭將採用太空梭的5固體燃料推進器設計，安裝在外部，內部採用太空梭的主發動機提供動力。不久之後，這些固體燃料推進器將被新型推進器取代。這種新技術可能採用液體燃料，也可能採用固體燃料。

發射計畫

一個非官方與非正式的單位在預算的最壞狀態列出一些太空發射系統的早期發射排程：

SLS-1	2017年12月	將未載人的獵戶座太空船進行環繞月球的任務。
SLS-2	2021年8月	將載人的獵戶座太空船進行環繞月球的任務。
SLS-3	2022年8月
SLS-4	2023年8月
SLS-5	2024年8月	進行首次太空發射系統的貨物艙酬載發射。
SLS-6	2025年8月	載人的探測任務。
SLS-7	2026年8月	貨物艙酬載發射。
SLS-8	2027年8月	載人任務。
SLS-9	2028年8月	貨物艙酬載發射。
SLS-10	2029年8月	載人任務。
SLS-11	2030年8月	新型貨物艙酬載發射。
SLS-12	2031年8月	載人任務。
SLS-13	2032年8月	新型貨物艙酬載發射。