阿尔忒弥斯计划的起源:夭折的星座计划(系列之二)

距离阿尔忒弥斯1号任务发射还有3天,我们来到了该系列第二部分:起源。阿尔忒弥斯计划可以追溯到2004年小布什时代的“星座计划”,甚至更久。

星座计划的诞生

早在上世纪90年代中后期,NASA就开始着手寻找技术和安全性日渐落后的航天飞机——这种能够反复穿梭地球和近地轨道的“上古神器”。由于历史的局限性,起源于上世纪70年代的航天飞机是NASA转战近地轨道的标志性产物,但面对2000年后日渐兴起的深空探测热,航天飞机便完全暗淡无光了。于是,NASA开始规划一套既能够满足近地轨道穿梭、又能够支持月球、火星甚至深空探测的方案。但由于彼时国际空间站正处于最初的建设阶段,严重依赖航天飞机的运载支持,因此新方案的研究推进较慢。

Constellation-Components

NASA星座计划硬件构成

即便航天飞机和部分燃料罐可以复用,但后期的维护费用已经变得惊人,不间断的空间站任务让航天飞机老化加速,安全性也总是被人诟病。让真正促使星座计划诞生的导火索是2003年的哥伦比亚号航天飞机的空中解体事故,NASA和当时的小布什才终于下定决心寻找代替方案。于是小布什在2004年1月14日正式决定在2010年完成国际空间站建设后退役全部航天飞机,同时从2005财年正式为新型航天器立项,目标是2020年以前重返月球,这就是大名鼎鼎的“星座计划”。

星座计划的最终目标和构成

星座计划的目标是2020年前载人登月,终极目标是载人飞向火星,计划最终预算是2300亿美元。这期间又包含了几个部分,首先是协助国际空间站完成建设,其次是载人登月,然后是载人探测小行星,最后是载人登陆火星。这是NASA最后一次全盘负责大包大揽的总体方案了,因为星座计划出炉时,那个疯子马斯克还在求着俄国买火箭呢。

星座计划的硬件主要由几部分组成。战神一号火箭(5.5米直径)、战神五号火箭(8.4-10米直径)、地球出发级、猎户座飞船和牵牛星号登月舱,基地位于肯尼迪航天中心的39B发射台。其中战神一号主要和猎户座飞船搭配使用,用于把猎户座和宇航员运送到近地轨道;战神五号是重型火箭,用于运输大型航天模块和货物,如果要飞往深空,则需要两枚火箭准同步发射,然后在轨组装后借助地球出发级的动力前往月球或者更远的地方。猎户座飞船既可以运人去国际空间站,还可以搭配牵牛星号登月舱访问月球。

Ares 1 & Ares 5 payload

星座计划战神火箭载荷量对比

特别要提出的是,为了节省费用,火箭基本上采用了航天飞机时代成熟的技术,比如战神一号的一级就是航天飞机的固体助推器增强版,战神五号的芯级用的是航天飞机的橙色燃料罐改造,猎户座飞船和牵牛星号登月舱则是沿用了阿波罗时代的老设计,只是技术和舒适度上进行了革新。

战神一号的唯一一次飞行

经过了5年的大规模投资与研发,战神一号火箭的原型验证机“战神1X”终于在2009年10月28日发射升空,这也是整个星座计划被取消前的唯一一次发射。参与试验的实际上只有战神一号的一级部分,二级只有箭体和配重,并没有安装发动机,火箭经过两分多钟的飞行后,一二级分离,测试任务圆满结束。由于耗资过大,为了保证进度,2009年以后NASA尝试将战神一号和五号共通的部分进行集合测试,比如战神一号的一级和战神五号的助推器一致,就可以进行联合测试。

2009年战神1X测试发射

耗资巨大与计划取消

2009年是一个转折点,这一年正式进入了奥巴马时代,尽管NASA为了赢得奥巴马的支持立即让战神一号进行了一次试飞秀,但似乎并未起效。奥府经过严格的审查报告得出结论,星座计划远超预算、进度落后、缺乏创新。要完成原定的目标,奥府需要再投入超过1500亿美金的预算,这也不足以让人相信2020年前可以重返月球,审查委员会一度认为战神五号在2025年前不会具备飞行能力。最终,奥巴马将星座计划排除在2011年联邦预算之外,不会再为该计划投入任何资金。轰轰烈烈的星座计划戛然而止。

星座计划是取消了,但星座计划的遗产却能够继续发光发热。奥巴马希望NASA采用更灵活更高效的方式进行深空探测,而近地轨道的飞行任务,应该交给日渐羽翼丰满的私人航天和商业航天。马斯克和贝索斯们也就是从这时起进入了高速发展时代。自此,NASA再也没有完整能力对整个太空项目大包大揽,国际空间站的运输任务逐渐过渡给SpaceX和轨道科学、蓝色起源这些新生代商业航天公司担当,而胎死腹中的战神火箭和猎户座飞船,即将以另外一种形式重生并出现在公众的视野中。

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