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重鷹能否擔綱發射獵戶座飛船的重任?

答案是肯定的。

其實,看看SLS發射任務列表就知道:SLS只負責將獵戶座飛船、服務艙、臨時低溫推進階段(ICPS)送到157公里高度的近地軌道,之後獵戶座獨立運作奔向月球。獵戶座飛船+服務艙的總重量約為26噸(5.7萬磅),而ICPS本身重量約為30噸(6.6萬磅)。因此理論上說,任何能夠將56噸(12.5萬磅)有效載荷送入近地軌道的運載火箭都能勝任,從而代替SLS。

作為全球現役最強火箭——重鷹火箭近地軌道運力63.8噸,很顯然已經超出56噸運力範圍。需要重新設計製造一款新的整流罩,來封裝這麼大的登月飛船。

更進一步考量的話,如果刪掉又重又大又不可複用的臨時低溫推進階段(ICPS),將這部分推進階段轉嫁到重鷹本身還會勝任嗎?

SpaceX目前沒有公佈月球轉移軌道LTO運力資料,卻給出重鷹火箭GTO運力26.7噸(5.89萬磅)以及火星轉移軌道運力16.8噸(3.7萬磅),這意味著獵鷹重型火箭有能力把獵戶座飛船和服務艙送入GTO。

儘管還不能送入月球轉移軌道LTO,但也不是太遠。只需要將航天器的加速度從2.5公里/秒提高到3.2公里/秒,就可以實現從GTO進入LTO。

這增加的700米/秒又從哪兒來?

顯然可以來自獵戶座。因為根據設計要求,獵戶座服務艙能夠提供1.8公里/秒的加速度。理論上說,完全有能力增加700米/秒的加速度,讓整個獵戶座插入月球轉移軌道。

但深入考慮下,這樣一來又可能造成推進劑消耗,無法保證獵戶座接下來的操作:減速進入月球軌道,最終不能返回地球,怎麼辦?

解決方案並不複雜:讓獵戶座飛船繞著月球背面轉一圈,利用月球引力彈弓效應,實現飛船返航。這種飛行路線其實早在阿波羅13任務中就曾被當作應急方案使用過,驗證過。

順便說一下,NASA欽點的SLS Block 2既有載人版(TLI運力>43噸),又有貨運版(TLI運力>46噸),計劃2028年前後使用;今年2月初NASA公佈:採用重鷹發射深空門初始元件,以取代Block 1B貨運版(TLI運力42噸);目前仍在堅持採用Block 1B載人版(TLI運力38噸)發射獵戶座飛船;計劃今年11月首飛的Block 1算是試用載人版。

為啥現造深空貨運飛船,不是仰仗未來的星艦?

儘管SpaceX坐擁全球唯一可多次複用貨運飛船,已經成功傳送20多趟國際空間站貨運補給,擁有最先進最性感的載人龍飛船,但僅限於近地軌道,要想擔綱往返地月間的深空快運,毫無疑問貨運飛船必須升級換代。

SpaceX啟動研製深空貨運龍飛船,命名Dragon XL(特大號龍飛船),外形最大不同:設計成圓柱體,而不是現役龍飛船圓錐體。之所以這樣設計基於不是為了重返地球大氣層使用,而是往返於地月軌道之間。

深空龍飛船設計載貨量>5噸,每次任務期長達半年至1年,設計使用壽命>12個月。

飛船使命:為未來運營的月球軌道空間站Gateway門戶(也稱深空門戶/深空門),運送科學實驗裝置、物資補給(包括月球宇航員生活補給)。

相比之下,第一代貨運龍飛船通常運力3.3噸,返航最大運力3.5噸。最多使用3次(深空龍飛船複用次數尚未披露),使用壽命>45天,軌道飛行7天。第二代貨運龍飛船最大運力6噸,返航運力3.8噸。最多使用5次。設計使用壽命210天,軌道飛行7天。

因此,深空龍飛船可被看作第二代龍飛船的升級版、深空版。事實上,除了不必考慮再入外,各項指標要求非常高,遠不是近地軌道飛船的通常要求。SpaceX要想在2024年前造好,的確需要下一番真功夫。

為何現造深空飛船不用未來星艦?

要知道,最為外界熟悉的星艦——集載人飛船、登月飛船、返航飛船於一體的下一代深空飛船。不僅超大容量(100人、1000立方米增壓空間),而且一步到位、超前達到多次往返、重複使用的NASA要求,甚至研發進度也是同步匹配——2021年軌道級試飛、2022年月球軌道首次試飛、2023年載人環月首飛……

但,這一切在NASA決策層眼裡並不靠譜。超重鷹+星艦飛船組合不太靠譜,遠比不上現成的技術現造深空飛船來得容易來來得可靠。

儘管馬斯克一直高調主推星艦,SpaceX粉絲軍團更是熱血沸騰,但冷眼來看,從第一代原型星艦到最終打造成熟版,絕不是三五年就能搞定的。其實馬斯克心底最清楚,也曾坦言:原型星艦從SN1到星艦1.0,至少需要20個迭代版本。甚至還感慨「如果我們不加快進度,我肯定會在登陸火星之前死去。」奔五的他說出這番話,既可以看作激勵自己勉勵團隊的感言,又可以當成他不太可能兌現時間表的口信。

不管怎樣,馬斯克依然還是這個星球上實現深空旅行最強的人,也是距離紅色星球最近的人。一旦拿下重返月球的頭籌,距離登陸火星真的不再是夢想。助力NASA實現登月登火的同時,更實現了自己偉大夢想。這是舉世無雙的人類首創,一舉兩得的美事,當然值得全力以赴,終生投入……

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