运载器

运载器_3分词条

新运载器将植根于航天飞机

自从2004年1月美国总统布什提出“太空探索新构想”以来,研制什么样的“载人探索飞船”(CEV,又译为“乘员探索飞行器”)及其运载器,已成为世界航天工业界内外关注的焦点。
  CEV方案正在由波音和诺·格2公司组成的团队与洛·马公司团队竞标论证,其方案不外乎两种:一种是“阿波罗”型的无翼飞船,另一种是类似于20世纪80年代欧洲曾研制后放弃的有翼使神号型。业内外人士似乎普遍倾向于无翼的“阿波罗”型飞船。
  关于运载器,一般认为将用波音和洛·马2公司分别研制的德尔他-4和宇宙神-5运载火箭改进升级,扩大运载能力。这2种运载火箭是美国国防部为发射军用卫星而投资开发的“改进型一次性运载火箭”(EELV),如今都已研制发射成功,所以这2公司正满怀希望,翘首等待研制、发射CEV的运载器任务的到来,积极准备将运载能力提高到25t。
  2005年1月,白宫发布《美国航天运输政策》,要求美国航空航天局(NASA)会同国防部就美国下一代重型运载器提出联合建议,以便总统做出决策;该文件还指示NASA最好采用EELV的方案,同时为空军分担一部分EELV的费用。


1 “航天飞机衍生”的运载器的提出
  6月27日,NASA公布了一项“探索系统构成研究”(ExplorationSystemsArchitectureStudy)的结果。该研究置白宫指示于不顾,无视已经成功的2种EELV火箭,而提出“航天飞机衍生”(Shuttlederived)的运载器方案。所谓“航天飞机衍生”方案就是利用现有航天飞机的部件,如轨道器主发动机、固体火箭助推器和外贮箱等构成发射CEV及以后的载人或无人航天器的重型运载器。
  NASA这一建议在外界看来恰似异军突起,出乎意料,但格里芬却是成竹在胸,蓄谋已久。早在他就任NASA局长之前,就主张“美国应当最大限度地利用现有航天飞机的硬件和基础设施,来建造新的运载器”。就任之后,他在对公众的讲话、出席国会的证词及接受媒体的采访中,都曾经毫不掩饰地表示,只有走“航天飞机衍生”之路才是研制运载器的安全、节省和可靠的正确途径。
  研制运载器的目的不仅是为了发射CEV,重返月球,向月球基地运送人员、物资,而且也是为了给“国际空间站”运送人员和物资。
  为了发射CEV,为了重返月球,必须将运载器的环地轨道运载能力提高到120t,这远远超出了德尔他-4和宇宙神-5的运载能力。为了适应新构想的需要,这2种火箭必须进行重大改进。但是,格里芬认为,这不大可能。第一,修改EELV设计所必需巨额的资金,NASA负担不起;第二,负责研制EELV的2家公司也不见得欢迎NASA人员为改进火箭去接触他们的生产线。
  格里芬还指出,充分利用航天飞机的部件建造运载器还有两大好处:一是可以使NASA顺利地实现从航天飞机任务,过渡到用CEV进行新的太空探索任务的转变与衔接。二是有助于在2010年航天飞机退役以前,保证航天飞机的安全飞行,保持NASA科研队伍和工作状态的稳定。


2 “探索系统构成研究”的主要结论
  NASA最近向外界的有关专家散发了“探索系统构成研究”的方案,其要点如下:
  (1)CEV是可重复使用的飞行器,能将4名航天员送往月球,最多每年可飞行6次;
  (2)改进型的3人CEV用于为“国际空间站”送接航天员,每年发射3次;
  (3)无人状态的CEV用作向“国际空间站”运送物资的货船,每年运送3次;
  (4)无论是CEV运载器,还是下一步的重型运载器,都将用航天飞机部件改制、建造。投入运营后,每年费用约为30亿美元;
  (5)CEV将用固体火箭发射,其设计与航天飞机在发射台上起飞时的固体火箭助推器基本相同;
  (6)下一步重型运载器的运载能力(环地轨道)初步考虑是,用于月球飞行时为100t;用于火星航行任务时提高到120t。


3 NASA与国防部的协调
  关于同国防部的关系格里芬说,他尚未与拉姆斯菲尔德会晤,但已同空军航天司令部司令罗德就NASA建造“航天飞机衍生”的运载器交换了意见。格里芬与罗德一致认为,“航天飞机衍生”的运载器是满足NASA太空探索任务需求的“显而易见的途径”。不过,这并不意味着空军不再需要NASA在EELV项目上给予经费支持。格里芬表示,NASA愿意在使用中型EELV发射科学卫星方面给予支持,但不能有过多的财政支出,NASA目前还有12枚德尔他-2型火箭的合同。
  据国防部发言人称,空军并不太支持NASA发展“航天飞机衍生”的运载器。但是,他又说:“当然,只要他们认为好,我们愿意助一臂之力,因为这毕竟是NASA的事,不是我们的事。”


4 “航天飞机衍生”的运载器的两种构型
  格里芬坚决主张建造的“航天飞机衍生”的运载器,并非是一时心血来潮,也非其个人独断,它是有一定的技术和研究基础的。
  首先,由固体助推器、外贮箱和轨道器三大部件组成的航天飞机,本身就是一个重型运载器,存在巨大的可用运载潜力;其次,NASA内部开展航天飞机挖潜应用研究已有多年,积累了一定的经验。目前提出用航天飞机的主发动机、固体火箭助推器和外贮箱为基础,发展新的运载器方案并非一日之功。
  新运载器基本上用改型的固体火箭助推器和新增加的末级组成。其末级或者用航天飞机的主发动机,或者用原土星-5火箭第二、第三级使用的J-2型发动机。
  新运载器有两种构型:一种是并联型,与现在的航天飞机发射构型相同,只是将轨道器换成CEV,环地轨道运载能力为75~90t;另一种是串联型,CEV安装在作为芯级的外贮箱的上面,将CEV放在运载器顶端,可以完全避免类似于哥伦比亚号和发现号航天飞机发射时因保温材料脱落,而砸坏CEV的事故。运载器采用4~5台航天飞机主发动机、2枚固体火箭助推器和改进型外贮箱。这个串联型运载器大小将与原土星-5火箭差不多,运载能力为120t。


5 喜煞Thiokol公司
  用航天飞机部件建造新的运载器的消息发布后,最兴奋的莫过于固体火箭助推器制造商——ATKThiokol公司了。Thiokol公司主管太空探索与运输业务的经理,前NASA航天员Horomitz称,这个方案安全、简单、快捷,它是自哥伦比亚号航天飞机失事以来最令人高兴的决定。
  最近几个星期,Horomitz频繁出入于华盛顿,向国会议员和新闻媒体游说,介绍以航天飞机为基础的运载器方案的优点和可行性。根据他的乐观估算,用航天飞机固体火箭助推器为基础设计的CEV载人航天运载器,研制费大约为10亿~15亿美元,如果按2010年完成,平均每年仅2亿~3亿美元,这对NASA来说是可以负担得起的。■

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