運載器

運載器是2004年1月美國總統布希提出“太空探索新構想”以來,研製什麼樣的“載人探索飛船”(CEV,又譯為“乘員探索飛行器”)及其運載器。

新運載器將植根於太空梭

自從2004年1月美國總統布希提出“太空探索新構想”以來,研製什麼樣的“載人探索飛船”(CEV,又譯為“乘員探索飛行器”)及其運載器,已成為世界航天工業界內外關注的焦點。
CEV方案正在由波音和諾·格2公司組成的團隊與洛·馬公司團隊競標論證,其方案不外乎兩種:一種是“阿波羅”型的無翼飛船,另一種是類似於20世紀80年代歐洲曾研製後放棄的有翼使神號型。業內外人士似乎普遍傾向於無翼的“阿波羅”型飛船。
關於運載器,一般認為將用波音和洛·馬2公司分別研製的德爾他-4和宇宙神-5運載火箭改進升級,擴大運載能力。這2種運載火箭是美國國防部為發射軍用衛星而投資開發的“改進型一次性運載火箭”(EELV),如今都已研製發射成功,所以這2公司正滿懷希望,翹首等待研製、發射CEV的運載器任務的到來,積極準備將運載能力提高到25t。
2005年1月,白宮發布《美國航天運輸政策》,要求美國航空航天局(NASA)會同國防部就美國下一代重型運載器提出聯合建議,以便總統做出決策;該檔案還指示NASA最好採用EELV的方案,同時為空軍分擔一部分EELV的費用。

1 “太空梭衍生”的運載器的提出
6月27日,NASA公布了一項“探索系統構成研究”(ExplorationSystemsArchitectureStudy)的結果。該研究置白宮指示於不顧,無視已經成功的2種EELV火箭,而提出“太空梭衍生”(Shuttlederived)的運載器方案。所謂“太空梭衍生”方案就是利用現有太空梭的部件,如軌道器主發動機、固體火箭助推器和外貯箱等構成發射CEV及以後的載人或無人太空飛行器的重型運載器。
NASA這一建議在外界看來恰似異軍突起,出乎意料,但格里芬卻是成竹在胸,蓄謀已久。早在他就任NASA局長之前,就主張“美國應當最大限度地利用現有太空梭的硬體和基礎設施,來建造新的運載器”。就任之後,他在對公眾的講話、出席國會的證詞及接受媒體的採訪中,都曾經毫不掩飾地表示,只有走“太空梭衍生”之路才是研製運載器的安全、節省和可靠的正確途徑。
研製運載器的目的不僅是為了發射CEV,重返月球,向月球基地運送人員、物資,而且也是為了給“國際空間站”運送人員和物資。
為了發射CEV,為了重返月球,必須將運載器的環地軌道運載能力提高到120t,這遠遠超出了德爾他-4和宇宙神-5的運載能力。為了適應新構想的需要,這2種火箭必須進行重大改進。但是,格里芬認為,這不大可能。第一,修改EELV設計所必需巨額的資金,NASA負擔不起;第二,負責研製EELV的2家公司也不見得歡迎NASA人員為改進火箭去接觸他們的生產線。
格里芬還指出,充分利用太空梭的部件建造運載器還有兩大好處:一是可以使NASA順利地實現從太空梭任務,過渡到用CEV進行新的太空探索任務的轉變與銜接。二是有助於在2010年太空梭退役以前,保證太空梭的安全飛行,保持NASA科研隊伍和工作狀態的穩定。

2 “探索系統構成研究”的主要結論
NASA最近向外界的有關專家散發了“探索系統構成研究”的方案,其要點如下:
(1)CEV是可重複使用的飛行器,能將4名航天員送往月球,最多每年可飛行6次;
(2)改進型的3人CEV用於為“國際空間站”送接航天員,每年發射3次;
(3)無人狀態的CEV用作向“國際空間站”運送物資的貨船,每年運送3次;
(4)無論是CEV運載器,還是下一步的重型運載器,都將用太空梭部件改制、建造。投入運營後,每年費用約為30億美元;
(5)CEV將用固體火箭發射,其設計與太空梭在發射台上起飛時的固體火箭助推器基本相同;
(6)下一步重型運載器的運載能力(環地軌道)初步考慮是,用於月球飛行時為100t;用於火星航行任務時提高到120t。

3 NASA與國防部的協調
關於同國防部的關係格里芬說,他尚未與拉姆斯菲爾德會晤,但已同空軍航天司令部司令羅德就NASA建造“太空梭衍生”的運載器交換了意見。格里芬與羅德一致認為,“太空梭衍生”的運載器是滿足NASA太空探索任務需求的“顯而易見的途徑”。不過,這並不意味著空軍不再需要NASA在EELV項目上給予經費支持。格里芬表示,NASA願意在使用中型EELV發射科學衛星方面給予支持,但不能有過多的財政支出,NASA目前還有12枚德爾他-2型火箭的契約。
據國防部發言人稱,空軍並不太支持NASA發展“太空梭衍生”的運載器。但是,他又說:“當然,只要他們認為好,我們願意助一臂之力,因為這畢竟是NASA的事,不是我們的事。”

4 “太空梭衍生”的運載器的兩種構型
格里芬堅決主張建造的“太空梭衍生”的運載器,並非是一時心血來潮,也非其個人獨斷,它是有一定的技術和研究基礎的。
首先,由固體助推器、外貯箱和軌道器三大部件組成的太空梭,本身就是一個重型運載器,存在巨大的可用運載潛力;其次,NASA內部開展太空梭挖潛套用研究已有多年,積累了一定的經驗。目前提出用太空梭的主發動機、固體火箭助推器和外貯箱為基礎,發展新的運載器方案並非一日之功。
新運載器基本上用改型的固體火箭助推器和新增加的末級組成。其末級或者用太空梭的主發動機,或者用原土星-5火箭第二、第三級使用的J-2型發動機。
新運載器有兩種構型:一種是並聯型,與現在的太空梭發射構型相同,只是將軌道器換成CEV,環地軌道運載能力為75~90t;另一種是串聯型,CEV安裝在作為芯級的外貯箱的上面,將CEV放在運載器頂端,可以完全避免類似於哥倫比亞號和發現號太空梭發射時因保溫材料脫落,而砸壞CEV的事故。運載器採用4~5台太空梭主發動機、2枚固體火箭助推器和改進型外貯箱。這個串聯型運載器大小將與原土星-5火箭差不多,運載能力為120t。

5 喜煞Thiokol公司
用太空梭部件建造新的運載器的訊息發布後,最興奮的莫過於固體火箭助推器製造商——ATKThiokol公司了。Thiokol公司主管太空探索與運輸業務的經理,前NASA航天員Horomitz稱,這個方案安全、簡單、快捷,它是自哥倫比亞號太空梭失事以來最令人高興的決定。
最近幾個星期,Horomitz頻繁出入於華盛頓,向國會議員和新聞媒體遊說,介紹以太空梭為基礎的運載器方案的優點和可行性。根據他的樂觀估算,用太空梭固體火箭助推器為基礎設計的CEV載人航天運載器,研製費大約為10億~15億美元,如果按2010年完成,平均每年僅2億~3億美元,這對NASA來說是可以負擔得起的。■

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們