隨著SLS的第一次靜態點火測試以失敗告終，SLS不可避免的又雙叒叕要推遲，但除“月亮女神”計劃（意指美國載人登月的阿爾忒彌斯計劃，主頁君注）面臨更多的變動外，另一項關注度不如環月門戶的NASA旗艦級專案也將受到影響，那便是原本同樣需要SLS發射的歐羅巴快船專案。

歐羅巴快船探測器（NASA）

歐羅巴是木衛二的英文名直譯，這顆以宙斯的情婦命名的木星衛星由巨大的冰層和冰下海洋覆蓋，非常有可能存在地外生命。歐羅巴快船計劃發射一顆到木星的探測器，最佳化其環繞木星的軌道使探測器的近木點和木衛二的軌道重合，進而完成對木衛二的全方面的勘測，甚至可能攜帶降落器到木衛二的冰層上進行進一步考察。不過這野心勃勃的計劃卻有兩個難點，第一是歐羅巴快船探測器很重發射質量有6噸，之前的朱諾號木星探測器發射質量只有3.6噸。第二是木星真的距離地球太遠了，最近的時候光也需要33分鐘才能抵達。

事實上早在SLS首次點火失敗前，專案的推遲就已經讓很多人開始研究不採用SLS發射的其他方式。而NASA的正式招標，更確認官方也開始考慮不把這個旗艦專案和SLS綁死的其他可能選項。歐羅巴快船預計在2024年發射將會和月亮女神III（阿爾忒彌斯計劃3任務，原計劃此發登月，主頁君注）的發射重合，先不說SLS是否真的能在2024年達到NASA的安全發射要求，每枚SLS火箭需要至少1年的時間組裝且只有卡角的LC-39B一個發射臺可以發射，要求其在2024同時再發射一次，幾乎是不可能的。

阿爾忒彌斯計劃示意圖，可見2024年的3號任務是原定登月的

既然SLS在2024年來不及，其他火箭有沒有可能呢？對於歐羅巴快船型別的深空載荷，有一個很重要的數值“特徵能量”，常以C3指代。這是一個衡量離開某質量引力作用範圍，到達另一個質量引力作用範圍的軌道所需的額外能量，航天動力學中常用單位為km^2/s^2（千米平方/秒平方），為方便閱讀後文中將省去單位。舉例而言所有地球軌道的C3<0，C3=0便是離開地球的軌道，之前NASA發射的洞察號火星探測器的C3=8.19，帕克太陽探測器的C3=154。對於同一款火箭來說，軌道C3值越高所能送到該軌道的載荷質量也就越小，以至於到一定C3後載荷質量等於火箭自身幹質量，這便是常說的火箭深空運力極限。根據NASA的招標要求，歐羅巴快船的發射軌道C3=41.69。

任務招標書，清晰可見這個C3要求值

單就數值來看這並不是特別誇張的軌道要求，許多火箭都能達到，但別忘了這個探測器有6噸重。根據NASA的火箭運力網站，放入美國能使用的4款現役運力最大的火箭，分別是宇宙神V551，重型德爾塔D4H，僅助推回收的重型獵鷹FH，和完全不回收的重型獵鷹FH，橫軸為C3縱軸為所能送的質量，得出資料：

在C3=41.69的前提下，只有完全不回收的重型獵鷹和豎線的交點高於6噸，且也僅剛過6噸出頭，實際留給載荷的冗餘並不充分。當然還一種可能是ULA的火神火箭，雖然NASA的網站上沒有類似的資料但可以透過其他的資料預估。ULA公佈的資料中說採用6固推的重型火神，送入地月轉移軌道（TLI）的載荷為12.1噸，TLI的C3=-3。

假設火神火箭的運力下跌和同樣使用半人馬座上面級的宇宙神V551類似或者更小一些，那麼可以把上面C3和質量的對比圖中，V551的綠線整體向上平移預估。宇宙神V551在C3=-3的運力約為6.2噸，火神同軌道下增加了5.9噸，宇宙神V551在C3=41.69的運力為2.7噸，再增加5.9噸為8.6噸，足以發射6噸的歐羅巴快船。

事實上如果真要兩者選擇的話，作為旗艦級專案冗餘性的優先順序要高於價格，且全拋棄的重型獵鷹並沒有回收的明顯價格優勢，NASA會選擇重型火神來發射。當然前提是ULA真的能在2024年把重型火神準備好，BE-4的交付推遲導致火神的首飛已經延遲到了2021年第四季度，哪怕推遲到明年都不意外。更何況發射歐羅巴快船的6個固推構型沒有商業衛星需要，至少現在火神火箭沒有計劃任何採用同構型的發射，NASA是否願意冒這個險還要打個大大的問號。

綜合而言重型獵鷹毫無疑問是在2024年發射最保險的選項，但歐羅巴快船的問題到這裡還遠沒有解決。重型獵鷹只解決了第一個探測器質量的問題，但卻沒有解決第二個距離遠的問題，歐羅巴快船最初和SLS繫結，不只是因為SLS能發射，還是因為SLS能直接把探測器送入C3=82的地球木星轉移軌道，不借助任何星體的引力。SLS雖然不是設計的最好的火箭但卻是現在唯一能辦到該軌道下6噸載荷的火箭。

天底下沒有免費的午餐，既然重型獵鷹在軌道C3上省下了能量，那就必須藉助其他星體的引力彈弓效應把省下的能量補回來，也就額外增加了到達木星所需的時間。重型獵鷹發射需要先借助火星引力第一次加速，而後再繞回來藉助地球引力第二次加速，換句話說，雖然2024年從地球發射，但歐羅巴快船要整整6年後的2030年才能到達木星開始任務。和原計劃的2024年SLS從地球直射2027年到達木星相比，重型獵鷹發射的MEGA（Mars-Earth-Gravity-Assist）模式實際木衛二任務開始時間要延遲3年。

直射模式和MEGA模式對比

這也就引出了另一個問題，為啥必須要在2024年發射？按時發射若無法按時到達，那麼按時發射的意義也就沒那麼重要了。由於木星公轉一週需要11.8地球年，等於幾乎每年從地球都有一次發射視窗且視窗到達木星所需時間差別並不大。若歐羅巴快船錯過2024的視窗在2025年末發射，透過接近數值的C3轉移軌道依然可以在4年的時間內到達木星。

視窗和總Dv圖，KSP中常用MechJeb外掛的愛好者應該熟悉這個圖

具體而言，2025年10月4日發射軌道C3=88.4，在經過3.72年的太空旅行後在2029年6月25日到達木星，比重型獵鷹MEGA模式在2030年4月11日到達早了整整10個月。

哪怕趕不上2025年再等個1年在2026年10月23日發射軌道C3=87.4，經過3.29年的太空旅行也會在2030年2月4日到達木星，儘管晚了2年發射但依然比MEGA模式早到2個月。

這時候是不是應該放一個“對不起，能支援高C3就是可以為所欲為“的表情包？

NASA在歐羅巴快船上面對的困境遠非簡單的載具能力，而是載具能力，載具可靠性，載具造價，任務規劃和任務時長的多重平衡抉擇。畢竟歐羅巴快船隻有真正到了木衛二才有意義，在SLS已經幾乎確定無法2024年發射的時候，探測器是在倉庫裡多放2年還是在太空中多飛3年都沒有本質區別。

下面正片開始！

如果是在2年前討論歐羅巴快船的發射載具，或許到這裡就結束了。但在過去2年內美國得克薩斯州一系列不鏽鋼“水塔”的進展，又給歐羅巴快船添加了一個新的可能性。星艦有其他所有火箭都沒有的在軌燃料加註能力，不需要一次性就把所有東西送入太空，理論上一個裝滿了推進劑的星艦可以當做第二級，把歐羅巴快船從近地軌道直接送入木星轉移軌道。有趣的是馬斯克曾經在19年提出過一個類似用途的星艦Lite版：

不考慮星體降落所以只保留3臺真空猛禽引擎，移除氣動翼面，隔熱防護和生命維持等裝置，簡而言之便是把星艦變成底下裝了三個引擎的超大號不鏽鋼罐頭，僅太空送貨用，外觀上估計會和SpaceX之前競標的月球降落器版本有些類似。

星艦完整版90噸乾重帶1260噸推進劑，按照馬斯克推特的預估，Lite版乾重僅有40噸帶1160噸推進劑，以真空猛禽380s的比衝計算得出星艦Lite提供的dV為12.7km/s，以此為基礎可以進一步得到星艦在近地軌道推進劑加註後的C3與載荷質量對比圖。

最右邊綠色那一條

歐羅巴快船直送的兩個難點組合有多苛刻，就連星艦都無法在不改造的前提下完成發射。當然由於星艦考慮到在星體表面上降落的要求，材料和結構都有加固所以乾重較高，並不適合高C3的軌道發射，不到C3=70便已到達極限。星艦Lite則完全不同，作為一個用甲烷的超大號的“半人馬座”上面級，可以輕鬆的把超過10噸的載荷送入C3=80到C3=100之間的軌道。也就是星艦Lite不僅能替代SLS發射歐羅巴快船，還可以給歐羅巴快船送到更快的軌道，讓其能更早到達木星。如果星艦Lite在2025年9月18日發射，採用C3=91.5的軌道，歐羅巴快船將在2027年8月7日到達木星，比晚1個月透過SLS發射還要早到將近2年。

諷刺的是這種“最速到達”的發射方式恰好也是最省錢的，星艦Lite在近地軌道加註所以加註星艦和超重型助推都可回收，一次性使用的只有9米直徑的不鏽鋼罐頭，3個真空猛禽和對應的輔助裝置。唯一的弊端便是要在近地軌道停留數月，但相比較節省下來的太空旅行時間而言完全可以接受。從重型獵鷹承接深空門戶模組發射，到現在歐羅巴快船所有發射方案中有一半都和SpaceX的火箭有關，NASA或許根本不會想到當初自己投資考慮為“備用”的私人公司，現如今已經發展到要開始反過來解決自己問題的地步。

（全文完）

以下為主頁君吐槽時間

你猜，最後到底由誰來執行這次發射呢？

哦，對了，忘了說了

NSF論壇內部訊息稱

馬大忽悠要求星艦最早7月進行首次入軌發射

當然這時間沒人會相信

但哪怕他推遲到2021年12月31日入軌

也能把某些火箭的臉打腫

是吧？