太空發射系統

太空發射系統是一種從太空梭演變而來的運載火箭，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。第一階段以70噸的星座計畫載人任務為主，之後會發展出130噸的貨艙型酬載任務。整體而言，太空發射系統與土星五號非常相近。2011年9月14日，美國國家航空暨太空總署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。

基本信息

• 中文名：太空發射系統

• 製造國家：美國
• 用途：運載火箭
• 現況：計畫中

設計理念

太空發射系統是一種從太空梭演

2011年9月所發表的太空發射系統概念

變而來的重型運載火箭。最初的第一階段以70噸的星座計畫載人任務為主，之後會發展出130噸的貨艙型酬載任務。
初步設計顯示，太空梭主引擎和太空梭固體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體助推器以及三顆太空梭主引擎的改進版本(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體助推器的加強版以及五顆太空梭主引擎的改進版本(RS-25D/E)。
2011年9月14日，美國國家航空暨太空總署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。

基本參數

用 途	運載火箭
製造國家	美國
外型及質量參數
高度	320英尺（98米）（載人版本） 400英尺（122米）（貨艙版本）
直徑	8.4 公尺
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
酬載量
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）
發射歷史
現況	計畫中
發射場	甘迺迪航天中心39號發射複合體, 甘乃迪太空中心
首次發射	2017年（載人版本） 2024年（貨艙版本）

總投入估計360億資金投入最初，“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。哈巴德表示“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，液體顏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。運載能力據納爾遜估計，“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。
格斯滕邁爾並未透露新型火箭研製計畫的總估計投入，但一名訊息人士表示總投入估計可達到360億美元左右。
“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。

太空發射系統的火箭平台模擬圖

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。或延續“超支”傳統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。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“太空出粗汽車”，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。令哈巴德感到擔憂的是，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。

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。

研究進展

助推器試驗成功
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。

發射計畫

1960年代，美國宇航局研製了世界上最強大的火箭土星五號，

能夠將人類送上月球。現在美國宇航局仍然在研製更大更強的火箭，該火箭被命名為“太空發射系統”（SLS），高度比自由女神像還高，重量超過7架滿載狀態的波音747客機，是世界上唯一一種能夠將12頭成年非洲象（平均一頭10噸）送入軌道超級火箭。SLS火箭的系統工程師斯坦利認為這是一型獨特的火箭，能夠讓我們重返月球、登入小行星和火星，將人類送往太陽系各個角落。
位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天飛行中心負責對SLS火箭進行研發，該機構鄰近著名的紅石兵工廠，在過去60年時間內，這裡是美國重要的飛彈和火箭研發基地。在基地附近面積達到154平方公里的測試場地內，可以看到星羅棋布的試驗台、各種火箭零部件等。SLS火箭正在這裡進行各種系統測試，其使用了太空梭時代遺留下來的固體火箭助推器，雖然SLS火箭屬於全新的設計，但仍然採用了美國宇航局過去的成熟技術。
SLS火箭位於距亨茨維爾六小時車程的美國宇航局火箭組裝廠中進行系統整合，這裡也是土星五號的組裝車間，進入基地後我們可以看到美國宇航局的標誌。組裝車間內的工程師使用攪拌摩擦焊進行火箭部件的焊接，這是一個非常重要的技術，需要千分之一英寸的焊接精度。紐奧良工廠內擁有一座17層樓高的焊接機器人，這也是有史以來建造的最大攪拌摩擦焊。
SLS火箭的第一次發射定於2018年，工程師在馬歇爾中心進行火箭製造後通過駁船海運抵達佛羅里達州甘迺迪航天中心。SLS火箭的系統工程師斯坦利稱這裡的每一個人都明白自己建造的一種能夠運送太空人的火箭，他的辦公室牆上掛著挑戰者和哥倫比亞太空梭的照片，製造用於載人的火箭需要更高的安全性和可靠性。