美国新一代火箭“战神5”型火箭详细介绍

美国航空航天局（NASA）近日公布了将用于登月任务的“战神”5重型火箭的新设计方案。修改设计后，“战神”5的芯级氢氧发动机台数从5台增加到6台，捆绑助推器从5段式加大到5.5段式，火箭高度增加了6米，达到106米，运载能力有所增大。以下是该型火箭的最新介绍。

“战神”5火箭是美国下一代航天运输系统中的重型货运火箭，目前正在进行硬件设备、推进系统和相关技术的规划和初步设计。它将作为NASA安全而可靠地向太空运送大型设备的主力火箭，所运送的货物既包括建造月球基地所需的登月飞船和物资，也包括扩大人类在地球轨道以外的活动范围所需的食品、水和其它物品。在NASA的探测任务目标下，“战神”5是正在“星座”计划下研制、将用于把人员送到月球乃至火星和太阳系中更远的地方的高效费比航天运输基础设施的重要组成部分。

“战神”5的研制工作涉及NASA各中心和全美各地承包机构的多支硬件和推进组件研制队伍，由设在NASA马歇尔航天飞行中心的战神项目办公室牵头领导。这些队伍依靠NASA近半个世纪以来在航天飞行方面积累的经验以及航空航天技术所取得的进步。它们正在***同研制新的火箭设备和飞行系统，并使来自大型“土星”火箭及航天飞机推进组件的各项技术变得更加成熟。

“战神”5是一种垂直吊装的两级重型火箭，能把近188吨的货物送入低地轨道。在与“战神”1载人火箭配合***同把有效载荷先送入地球轨道的情况下，“战神”5可把近71吨的货物送往月球。向地球轨道发射时，“战神”5的第一级依靠的是两台5.5段式可重复使用固体火箭助推器。这两台助推器由航天飞机的固体火箭助推器衍生而来，与作为“战神”1载人火箭第一级的单台助推器类似。由于可用同样的设施来制造，硬件设备的这种通用性将提高运行使用的效费比。

“战神”5火箭的两台可复用固体火箭助推器将安装在称为“芯级”的单台液体燃料核心助推器两侧。该芯级的贮箱是由“土星”5火箭衍生而来的，用于向成组安装的6台RS-68B火箭发动机输送液氧和液氢推进剂。RS-68B是目前用在德尔它4火箭上的RS-68发动机的升级型号。RS-68是由美国空军出资在上世纪90年代为其“渐进一次性运载器”计划以及商业发射使用而研制的。上述这些推进组件构成了“战神”5的第一级。

芯级上方为级间筒段，包括级间分离发动机。级间段用于把芯级和“战神”5的离地级（上面级）连接到一起。离地级采用J-2X主发动机。J-2X也采用液氧和液氢推进剂，是由历史上两种型号的发动机改型而来的。这两种型号一是用于将“土星”1B和“土星”5火箭推往月球的J-2上面级发动机，二是上世纪70年代初开展研制和试验的J-2发动机的简化型号J-2S。离地级上方安装复合材料整流罩，用于保护“牵牛星”登月舱。登月舱由下降级和上升级组成，其中下降级用于把宇航员送到月面上，而上升级则用于把宇航员送回月球轨道，在那里同“奥利安”载人飞船会合，以返回地球。

发射过程中，可复用固体火箭助推器和芯级推进系统将把火箭带入低地轨道。与用完了的芯级分离后，离地级的J-2X发动机将开始工作，把火箭送入一条圆形轨道。离地级的整流罩将分离，以准备登月舱与“奥利安”飞船的交会对接。乘有4名宇航员的“奥利安”飞船由“战神”1火箭单独发射，然后与已入轨的离地级及其登月舱有效载荷对接。对接后，离地级会再次让J-2X发动机点火工作，以获得挣脱地球引力束缚所需的逃逸速度。对接后的组合体由此将开始飞往月球的征程。

离地级在将“奥利安”飞船和“牵牛星”登月舱的组合体送上奔月的路线后将被抛掉。进入月球轨道后，宇航员将迅速转入登月舱，然后落向月面。“奥利安”飞船将留在月球轨道上，直到宇航员乘登月舱的上升级离开月面后与其交会对接，然后开始返回地球。

“战神”5在向地球轨道或地月转移轨道运送重型探测、科学和商业有效载荷方面也具有无可匹敌的能力。这种能力还将使NASA能在未来适时地对比月球更远的地方开展载人探测。

“战神”5火箭的首次试飞计划在2018年前后进行，而首次执行载人登月任务的时间则定在2020年前后。火箭的可复用固体火箭助推器主承包商为ATK发射系统公司，J-2X上面级发动机和RS-68B芯级发动机主承包商为普惠洛克达因公司。