密西西比州斯坦尼斯航天中心——对于 NASA 庞大的新型月球火箭来说,第二次尝试才成功。
太空发射系统 (Space Launch System)(SLS)的核心级,NASA 正在开发这种火箭,用于将宇航员送往月球、火星和其他遥远的目的地,于周四(3 月 18 日)启动了一项关键的飞行前测试。
当 SLS 核心助推器的四个 RS-25 发动机在 NASA 斯坦尼斯航天中心的测试台上轰鸣时,浓烟和火焰滚滚而出。点火发生在东部夏令时下午 4:37(格林威治标准时间 2037),当时 70 万加仑(260 万升)的低温燃料开始流经发动机。
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“热火”测试运行了不到 500 秒,这正是 NASA 计划和希望的时长。这次试验是对 1 月 16 日进行的相同测试的重复。但早期的发动机测试比预期结束得早得多,发动机在轰鸣启动后仅一分钟多一点就关闭了。
1 月份燃烧时间短暂的原因归咎于与其中一个发动机相关的液压系统;调查人员确定,该系统显然在一个参数中超过了保守的预设限制,从而触发了关机。NASA 评估了首次测试收集的数据,并决定继续进行重复测试,以确保核心级在运往发射场(NASA 肯尼迪航天中心 (KSC),位于佛罗里达州)之前运行正常。
“多么美好的一天,多么棒的一次测试,”NASA 代理局长史蒂夫·尤尔奇克在周四晚上的测试后新闻发布会上说。
“这是推进我们阿耳忒弥斯计划目标的一个重要里程碑,”他补充说。“今天事情进展得如此顺利,我几乎说不出话来。”
阿耳忒弥斯是 NASA 的载人月球探测计划,旨在最早在 2024 年将宇航员送上月球表面,并在本十年末在地球最近的邻居及其周围建立长期、可持续的人类存在。
NASA 的大型新型月球火箭
SLS 是阿耳忒弥斯计划的关键组成部分。该计划的首次飞行,阿耳忒弥斯 1 号,将使用 SLS 火箭将 NASA 的 猎户座飞船 送往月球周围进行无人飞行。
阿耳忒弥斯 1 号目前计划在今年年底前发射,尽管目前尚不清楚这是否真的会发生。在首次 SLS 核心级热火测试之后,时任 NASA 局长吉姆·布里登斯廷表示,现在判断该飞行器是否仍能在今年年底前首次亮相还为时过早。
该机构预计将在本次测试后决定 SLS 何时升空。
在 1 月 16 日的热火测试之前,波音公司 SLS 副总裁兼项目经理约翰·香农表示,发动机需要运行约 250 秒才能获得将核心级运往 KSC 所需的数据。最初的测试远未达到 250 秒,并且在团队能够万向节(或移动)发动机之前就停止了,而万向节是关键的测试操作。因此,团队决定需要进行第二次测试。
第二次热火测试
周四,当团队推进当天早些时候开始的倒计时时,所有系统都“准备就绪”。飞行器装载了超冷的液氢和液氧,然后发动机在大约下午 4:37 点火。美国东部夏令时(格林威治标准时间 2037)。
热火测试是一项关键测试,它使 SLS 核心助推器组件——四个 RS-25 主发动机、燃料箱以及火箭的计算机和航空电子设备——经受考验。该测试模拟了发射过程,同时将火箭牢牢固定在测试台上。
斯坦尼斯的同一个测试台也曾用于测试 NASA 的 土星五号火箭 和航天飞机轨道器的发动机。SLS 核心级和测试台都配备了在测试期间记录数据的仪器。
NASA 新奥尔良米丘德组装厂的 SLS 项目经理钱德勒·舍尔曼说:“测试台与今天的飞行器同样重要。”
NASA 希望这四个发动机的燃烧时间能够超过首次测试时的 67 秒,这个愿望实现了,因为这次测试运行了 499.6 秒。
NASA 热火网络直播的一位评论员说:“是的,他们显然获得了他们追求的完整时长,这真是个好消息。”“我想你听到了掌声。”
NASA 马歇尔太空飞行中心的 SLS 级经理朱莉·巴斯勒在周四晚上的新闻发布会上说:“我们需要四分钟,而我们做得比需要的两倍还要好。”“所以,非常感谢团队。”
SLS 正在组装
SLS 最初于 2011 年构思,最终正在组装,以便在今年晚些时候进行一次绕月无人飞行。
每枚 SLS 火箭都采用四个 RS-25 发动机来发射其 212 英尺高(65 米)的核心级。它还依靠绑在核心级两侧的两个固体火箭助推器和一个上面级来推动 NASA 的 猎户座载人舱 超出近地轨道。
计划用于首次 SLS 发射的猎户座飞船现已完成,正在 KSC 进行飞行处理。助推器现已完全堆叠,并放置在 KSC 的车辆组装大楼 (VAB) 中,等待核心级。
该机构抢救了最初用于 航天飞机计划 的 16 个 RS-25 发动机。这些发动机甚至曾执行过关键任务,包括一次为 NASA 哈勃太空望远镜提供维修服务的任务,以及一次帮助发射 2011 年最后一次航天飞机飞行的任务。
库存中的 16 个发动机将用于前四次 SLS 发射,用于阿耳忒弥斯 1 号至 4 号任务。(NASA 已与 Aerojet Rocketdyne 签订合同,为后续飞行再建造 24 个 RS-25 发动机。)
由于前几次任务中的发动机是航天飞机的剩余部件,因此该机构不得不添加新的计算机控制器以及其他升级,以确保发动机能够应对 SLS 发射更高的性能需求。
固体火箭助推器段也是从航天飞机计划中回收的。在经过翻新后,每个段都相互堆叠并在 VAB 中组装。
堆叠的 SLS-猎户座组合还将配备一个 发射中止系统,该系统旨在在发射过程中出现问题时将舱体从火箭上拉开。
通往测试台的道路
在过去的几年里,NASA 一直在系统地测试 SLS 的各种组件。
该机构分别测试了每个主发动机,以确保它们按预期点火。为了确保飞行硬件符合设计预期,NASA 启动了所谓的“绿色运行”,这是一系列漫长的试验,测试了飞行器的航空电子设备、倒计时和发射时间表、燃料加注程序等等。
测试进展顺利,但由于全球疫情以及影响测试场地的异常多的热带风暴和飓风而变得复杂。这导致了发射器测试的更多延误。
周四,四个 RS-25 发动机的点火结束了绿色运行,绿色运行始于对火箭物理结构的应力测试。
热火测试的目标是完成发射日程序并点燃四个发动机,让它们燃烧略多于八分钟——大约是它们在实际飞行中燃烧的时长。
正如预期的那样,发动机轰鸣启动,燃烧了 499.6 秒,产生 160 万磅的推力。全时长测试将为工程师提供大量关于核心级性能表现的数据。
NASA 宇航员泽娜·卡德曼在测试后告诉 Space.com:“这太史诗了。”“我迫不及待地想看到他们收集的数据。”
NASA 宇航员杰西卡·梅尔也参加了周四在斯坦尼斯进行的测试,她说:“这是一次令人惊叹的测试。”“祝贺整个 NASA 团队。”
团队需要几天时间来审查数据,然后才能批准核心级执行下一项任务:翻新并最终运输到 KSC。
收集了数 TB 的数据,据巴斯勒称,如果一切按计划进行,核心级可能会在四月中旬运往佛罗里达州。
一旦到达,助推器将与已在现场的飞行器的其余部分集成。这包括其两个固体火箭助推器,目前正在 KSC 的 VAB 中堆叠。
固体火箭助推器在分段运往佛罗里达州之前已经过测试。每个助推器由五个段组成,这些段相互堆叠。这些段已完成并准备好与核心级集成。
猎户座飞船也已完成,几乎准备好在火箭完全组装完毕后固定在 SLS 的顶部。
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