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SLS的兄弟们——航天飞机衍生火箭

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阿波罗计划后,NASA意识到他们需要一种比土星系列火箭廉价的太空运输系统。经过分析土星系列火箭后NASA发现,火箭发动机的成本占据了火箭发射费用的最大头。于是可以回收主发动机和轨道机动发动机(相当于上面级)的航天飞机就此诞生。
航天飞机成熟后NASA也发现了一个尴尬的问题,即航天飞机使美帝丧失了运输重型载荷和深空载人的能力。NASA需要一种相对廉价的方式来完成这些目标,一些基于航天飞机的衍生火箭系统就诞生了。



波音的航天飞机C可谓是先行者,该方案在80年代末提出后进行了一系列论证。这个方案就是用一次性的货舱来替代航天飞机,发动机使用快到寿命的RS-25可以达到省钱的目的。不同载荷要求的差异还可以在2~3台RS-25之间选择LEO运力范围50~100吨,货舱可以携带一个上面级实现深空运输。
但是这一方案也有其逻辑缺陷。当时并没有足够多的老旧RS-25提供给航天飞机C使用,如果使用新发动机又会大幅提升价格。


几年后为了满足火星计划一款以航天飞机为基础的火箭提出——NLS 国家发射系统。该火箭使用STS相同的固推和主发RS-25。芯一级燃料箱也是相同的8.4米直径,可在同一生产线生产。

NLS的系列里还出现了一款套娃发动机的构型。在飞行过程中可以抛弃4台发动机。为了进一步降低价格,4台主发动机还会使用充气热盾载入回收。
然鹅由于这个衍生自“火星——90天研究计划”被元老院否决以及SSTO概念的兴起。NLS也没有了下文。
新千年后,由于以X-33为代表的SSTO难产以及哥伦比亚号事故。元老院意识到必须要找到航天飞机的替代品了。
Ares计划就此上马

该计划的火箭分为两个大构型 Ares I 和 Ares V
Ares I 的LEO:25~30吨 可以执行ISS乘员任务
Ares V 10米芯级 6发构型的LEO可达180吨
但是Ares也遭遇了难产。09年GAO对该计划进行了审核,发现Ares I 和Ares V 的项目进展十分堪忧。
Ares I 面临非常严重的结构共振问题,Ares V则无法解决 RS-68 的烧蚀喷口会在固推巨大热力的影响下烧蚀加速问题。更要命的是由于RS-68的比冲过低Ares V 无法一级半入轨(反而SLS可以芯一级半入轨),就难以达到设计运力。

GAO还预测在即便该项目进展顺利 Ares I 的首次载人空间站任务也将在2020年进行。
在GAO的鞭挞下,Ares 计划被砍。
2011年由于航天飞机正式退役以及在元老院的强烈要求下,SLS诞生了。
值得一提的是NASA于Ares计划同时期开展的商业运输计划在2011年已经有了长足发展,空叉已经完成了首次货运演示任务。GAO审查后发现美帝的商业航天公司发展远超预计,甚至可以进行商业载人任务。
最终NASA与元老院妥协。高轨载荷交给SLS和猎户座,低轨载荷包括乘员运输由商业乘员计划进行。
巧合的是作为接替Ares I的商业乘员计划 第一次载人空间站任务也是在2020年。
至于SLS...
JB局长今天宣布 加注彩排完成,Hot fire最早于本月17号进行。

或许今年末这项长达30余年历经无数被砍又回魂的“衍生计划”终将修得正果,NASA终于在近50年的波折后恢复深空载人能力。
虽然历经坎坷续现在的“衍生计划”和今天这个时代的主流有点格格不入
但不管怎么说,祝她好运吧!


1楼2021-01-06 16:10回复
    分级只抛发动机有什么好处啊


    IP属地:北京来自Android客户端2楼2021-01-06 16:15
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      航天飞机使美帝丧失了运输重型载荷和深空载人的能力,最开始设计的时候没有考虑这个问题???


      IP属地:北京3楼2021-01-06 16:36
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        SSTO 居然能忽悠元老院,也是挺意外的。X33比马斯克疯狂一百倍。


        IP属地:北京来自Android客户端5楼2021-01-07 08:00
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          我们可以在货运飞船重复使用上探探路,不要指望火箭的重复使用。


          IP属地:江苏7楼2021-01-07 16:51
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            IP属地:美国8楼2021-01-08 20:41
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