SLS与Starship

《每日宇航员》本周发布了一段关于SLS和星际飞船的视频。这段视频和这篇文章都探讨了它们与美国国家航空航天局(NASA)在2024年之前重返月球的计划有何关联。

美国国家航空航天局刚刚宣布了阿耳特弥斯计划的月球着陆器。令所有人惊讶的是，SpaceX的巨型星际飞船是NASA选择的三个着陆器之一，另外两个着陆器是Blue Origin和Dynetics。

可以理解的是，这引发了很多问题。我们将在我的下一个视频/文章中回答其中一些问题：“NASA是否应该取消SLS，而使用星际飞船和/或其他商业发射器来发射阿耳特弥斯？”但今天我认为我们需要先解决关于这两枚火箭的很多争论。现在，比以往任何时候都更重要的是，现在是我们真正将它们进行正面比较的时候了。

这可能会被载入史册，因为这两枚火箭竟然同时存在，这是一个严重的讽刺。尽管这两辆车的性能非常相似，但你想不出比这两辆车更相反的车。以及两种截然不同的工程哲学。

波音公司和美国国家航空航天局(NASA)多年来用经验丰富的火箭工程师建造了它。相比之下，星际飞船是由一个由太空牛仔组成的拼凑团队在德克萨斯州的一片田野上建造的。他们中的一些人之前建造了水塔。

今天，让我们来看看星际飞船和SLS的历史和进展。此外，猎户座航天器和阿耳特弥斯任务所需的其他一切，包括它们的设计考虑和能力。

一旦我们做到了这一点，我想我们就可以回答这个问题了。像SLS和星际飞船这样的两枚火箭怎么可能同时存在呢？它们是否应该同时存在？其中一枚无疑是有史以来最雄心勃勃的火箭。另一个是活在过去。它实际上是在重复使用退役航天飞机的旧部件。

我们到底是怎么走到这一步的？有史以来最强大的两枚火箭，它们将同时上线。我们有很多东西要讲，所以我们开始吧。

你们都了解我。一旦我进入SLS VS星际飞船，我在回答自己的问题时就太激动了。我深陷其中，纠正了许多我错了的假设。我已经把这件事搞清楚了，我们会把所有的基础都做得很深入的！这个人疯了！

开门见山地说，我们必须弄清楚一件事。NASA和SpaceX并不是竞争对手。如果你喜欢SpaceX，你可以为此感谢NASA。NASA是SpaceX最大的客户和最大的支持者。让我们记住这一点。

现在美国国家航空航天局(NASA)正在为阿耳特弥斯(Artemis)计划投资星际飞船，这一点可能比以往任何时候都更加明显。看到美国国家航空航天局(NASA)在SpaceX的猎鹰9号(Falcon 9)火箭上到处涂抹商业机组人员计划，这也证明了这一点。NASA和SpaceX之间的关系可以追溯到SpaceX成立时。

如果不是美国国家航空航天局(NASA)为猎鹰9号(Falcon 9)和龙(Dragon)航天器提供了近4亿美元的初始投资，SpaceX就不会出现在这里。此外，数十亿美元的CRS和商业机组合同帮助SpaceX取得了今天的成就。

美国国家航空航天局做了令人难以置信的事情。他们从事任何私营公司都不会或永远不能做的重要研究和科学工作。他们在幕后做了很多事情，而这些事情往往不会被注意到。在我之前比较SLS和Starship的视频中，我解释了为什么将NASA直接与私营公司SpaceX相提并论是不公平的。

如你们所知，我主要支持团队空间。我喜欢鼓励我的观众反对部落主义，而不只是认为一件事是最好的，而其他一切都很糟糕。但随着NASA建造和运营一枚火箭，我们可以恰当地比较这两个系统的利弊。我已经知道你们中有很多人是橙色火箭的坏人，闪亮的火箭是好的，反之亦然，所以让我们走到一起，唱起昆巴亚，庆祝我们有多个巨型火箭存在的事实！

好了，现在握手已经结束了，让我们来定义一下超重型运载火箭(SHLLV)这个术语。我只是想解释一下，为什么我们没有把蓝色起源公司即将推出的新格伦(New Glenn)等火箭或其他重型发射器包括在这一比较中。航空航天行业认为SHLLV是一种可以将超过50公吨的火箭送入近地轨道(LEO)的火箭。

超重型运载火箭可以将更大的物体送入轨道，但这意味着有足够的能力将潜在的巨大物体送入月球。或者，他们可以在没有及时的重力辅助的情况下，直接探测到我们太阳系外的轨道。这可能意味着到达那些遥远的目的地的速度几乎快了三倍！

从历史上看，只有五个超重型升降机发射器发射，而且只有四个发射系统成功。其中包括20世纪60年代美国制造的土星V，它可以将140吨土星提升到狮子座。同样来自20世纪60年代和70年代初的苏联N-1火箭也没有成功，该火箭设计的目的是将95吨运载火箭运往LEO，但未获成功。上世纪80年代，苏联还曾两次发射“能量号”火箭，可以向狮子座发射100吨重的火箭。

今天唯一飞行的SHLLV火箭是SpaceX的猎鹰重型火箭。根据官方说法，它可以以完全可消耗的模式向LEO发射约64吨。如果它处于可重复使用模式，它仍然可以向LEO发射超过50吨。到目前为止，猎鹰重型还不需要在消耗性模式下飞行，而且这种情况可能永远不会发生。

最后，我们有航天飞机--或者美国国家航空航天局(NASA)官方命名的--太空运输系统(STS)。如果我们将轨道器作为有效载荷能力的一部分，从技术上讲，STS可以将122.5吨送入轨道。现在我们应该迅速指出，按照同样的逻辑，如果你包括SLS的核心阶段，如果他们愿意的话，它可以进入轨道，将使其有效载荷能力再增加80吨。

但STS是一只不同的野兽，你必须把轨道器作为进入轨道的有效载荷考虑在内，但实际可部署的有效载荷能力只有27吨。尽管有人提议用航天飞机C使STS成为一个超重型升降机发射器，但我们会忽略它，继续前进。

如果人类要尽快返回月球，特别是如果我们要登上火星，我们绝对需要具备一些严肃的能力。我认为我们早就应该完成这类任务了。我希望人类再次登上月球。4K！或者8K，就这一点而言！派MKBHD来！

在我们开始了解SLS和星际飞船的事实之前，我们正在努力利用NASA的阿耳特弥斯计划重返月球。NASA的计划已经投入了大量的工作、资金和目标，使阿耳特弥斯成为一个真正的项目。

在这篇文章中，你会听到阿耳特弥斯被抛来抛去。不过，我们可以把即将到来的月球之门空间站归入阿耳特弥斯。相反，我们将只关注SLS、猎户座和人类着陆器系统。需要明确的是，阿耳特弥斯之于SLS就像阿波罗之于土星五号，它是项目的名称，不一定是火箭或宇宙飞船。

目前，搭载宇航员登月的第一或两项任务将跳过Gateway。虽然Gateway的规划正在进行中，但我们只会把重点放在登月以及与之直接相关的硬件上。

在我们让这两枚火箭正面交锋之前，我们要弄清楚一些事实！首先，我认为很多人对NASA如何以及为什么追求SLS和猎户座有错误的想法。也不知道这些项目如何符合阿耳特弥斯的计划。接下来我们再来回顾一下正在快速发展的星际飞船的历史。

在哥伦比亚号航天飞机惨剧之后，NASA重新审视了下一步行动。它开始寻找太空运输系统的近地轨道替代品。他们开始将目光投向深空探索，并需要建造一枚大型火箭来实现这一目标。

NASA对深空和LEO的最初设想是星座计划。它将是一名机组人员，用用于低轨任务的战神I号火箭运送航天飞机的替代品。美国国家航空航天局(NASA)计划发射一枚更大的火箭，名为战神V号，用于月球和火星探测任务。在缓慢的进展和大规模的成本超支之后，所有人都在2009年奥古斯丁委员会的报告中指出，星座计划最终被取消。

2010年的NASA授权法案指示NASA开发一种“太空发射系统”。它必须向LEO举起70至100吨，以后到期才能举起130吨或更多。该飞行器必须能够抬起猎户座乘员飞行器，因为它的开发到目前为止还很顺利，国会要求NASA在可用的情况下与现有的合作伙伴合作。

最初，NASA希望按照国会的指令快速高效地发射一枚巨型火箭。他们计划在2016年12月31日之前投入使用！NASA进行了品质因数分析“，并将其缩小到运载火箭的五种不同变种。他们中的一些人看起来很刺激，有十米宽的核心直径和富氧的分级内燃机。分析权衡了他们的选择，可负担性为55%，日程安排为25%，性能为10%，程序性为10%。

并排比较了战神V火箭和SLS火箭。(来源：NASA)。

NASA决定了我们现在所知的SLS。虽然SLS和战神V看起来非常相似，但SLS实际上是一个相当空白的石板设计。这绝对是从一个名为“直接”的火箭提案中得到了启示。SLS将严重依赖航天飞机遗留下来的部件和设施。他们的想法是，这应该有助于快速制作和测试有史以来建造的最强大的火箭的原型和测试。

美国国家航空航天局(NASA)将火箭的遗产与太空运输系统(Space Transportation System)保持在一起，从而让一些承包商、员工和国会议员感到高兴。这一设计决定确保了资金将继续流向航天飞机承包商，至少是这样想的。

与商业机组人员不同，NASA将继续与航天飞机时代的承包商合作，使用成本加合同资金计划。这意味着，“这是我们会给你多少钱来完成这项工作，但我们也会为任何超出预算的项目买单。”

自2011年以来，用于SLS开发的资金每年徘徊在15亿美元左右。猎户座航天器也是从2011年开始，每年获得略高于10亿美元的收入。NASA向承包商保证，他们将拥有充足的资源来实现这些项目。承包商的预算不超过NASA的实际预算，与航天飞机时代的资金水平相当。

然而，成本加成合同的问题是，它几乎没有提供保持预算或特别是按计划进行的激励。事实上，时间线的错失对承包商来说意味着更多的钱。SLS的主承包商波音公司(Boeing)为该项目获得了最多的资金。美国国家航空航天局(NASA)对他们的承包商进行绩效评估。然而，政府官员仍然抨击美国国家航空航天局(NASA)对其中一些承包商过于宽松：稍后会有更多报道。

尽管SLS看起来确实像一架巨大的无翼航天飞机，但NASA对该飞行器进行了许多修改。例如，他们改进了它的性能，降低了它的成本。以下是这些变化的简要介绍。

SLS将有五个部分的SRB，而不是STS拥有的四个部分的SRB。与航天飞机不同，这些助推器没有任何回收硬件。它们还采用了重新设计的插头，可以将松鼠和其他东西挡在门外。重新设计确保碎片不会潜在地损坏附近的RS-25喷嘴。

核心级看起来像是航天飞机的外部燃料箱。除此之外，除了颜色和8.4米直径外，它与外部水箱几乎没有什么共同之处。它使用了新的铝-AL 2219。它的结构与外部坦克截然不同。它甚至使用了不同的焊接技术，甚至是一种新的喷射泡沫。SLS的结构载荷将通过坦克顶部向下移动，而不是悬挂在侧面。

航空航天-Rocketdyne对RS-25发动机进行了调整，因为他们在STS上使用了RS-25发动机。他们在紧急情况下将发电量从104.5%提高到109%或111%。但同样，就像SRB一样，RS-25D和后来的RS-25E变种都是SLS上的消耗品。

顺便说一句，我根据海平面上最初的额定推力1.6MN(375,000磅)来计算这些百分比。在对这些主发动机进行了一些调整后，它们最终能够在航天飞机计划期间超过最初的设计参数。对于SLS来说，他们被推得更远了。

另一个节省成本和时间表的决定是，SLS最初由加州大学洛杉矶分校(ULA)的Delta IV和Delta IV Heavy的上一级飞行。被称为三角洲低温第二阶段(DCSS)的NASA对其进行了修改，以适应8.4米宽的核心阶段的顶部。这一临时低温推进阶段(ICPS)与Delta IV版本相比，具有不同的氢气罐和更多的反应控制燃料。

NASA打算让SLS有一个更强大的上层，被称为探索上层。升级阶段是Block 1B升级的一部分，它将使SLS的能力大大增强。尽管它最早也要到2025年才能看到曙光。

接下来，我们需要谈一谈猎户座航天器，它位于阿耳特弥斯任务的整个运载火箭的顶部。猎户座飞船是一种相当传统的圆锥形乘员飞船。在某些方面，它是阿波罗指挥舱的更新和更大版本。

虽然猎户座看起来很相似，但它比看起来要大。它基本上是一辆宽敞的飞行器，宽5米，而阿波罗指挥舱的宽度为3.9米。猎户座还拥有惊人的9立方米加压体积，相比之下，阿波罗的加压体积为6.2立方米。这使得猎户座可以搭载最多6名宇航员，而正常的阿波罗宇航员只有3名。对于天空实验室，他们对阿波罗指挥舱进行了改造，以便在紧急情况下可以搭载五名宇航员。

猎户座宇宙飞船最初的名字是乘员探索车(Crew Explore Vehicle)。当时它正在为星座计划进行开发。但从那以后，它发生了变化。它现在有了另一项节省成本的措施：基于欧空局自动转运车的服务模块。

还有一件事我们需要提一提。系统中的一些新功能仍在进行中。如果阿耳特弥斯计划要登陆月球，它将需要一个着陆器。

这就把我们带到了今天。到目前为止，我们所谈论和讨论的一切都只能让人类通过SLS和猎户座进入月球轨道。目前还不能携带带有SLS Block 1的着陆器作为整个包裹的一部分。即使是升级的Block 1B也不行。

美国国家航空航天局(NASA)正式为阿耳特弥斯计划挑选了三个截然不同的月球着陆器。他们中的每一个人都必须在2021年之前准确地展示他们将如何登上月球。一些提议最终可能会在升级后的Block 1B SLS中与猎户座一起发送模块。

为了让阿耳特弥斯三号在2024年登上月球，它将需要使用Block 1 SLS。着陆器将需要在一两枚单独的商业火箭上飞行。也许是三个？这将取决于它最终的规模有多大。按照当代人类航天标准，阿耳特弥斯的硬件是巨大的。

阿耳特弥斯计划的这一部分比SLS和猎户座计划的其余部分更接近商业船员计划。

NASA制定了一系列要求，以便承包商可以竞标着陆器合同。通过这样做，他们希望这是一个快速的过程，可以快速实现他们雄心勃勃的时间表，即到2024年让宇航员登上月球。NASA将不会拥有和操作航天器，就像他们对SLS和猎户座所做的那样。

阿耳特弥斯将要求每个载人登月任务至少需要两枚火箭。我们将在本文的第二部分更深入地研究人类着陆器系统提案可能使用的选项。如果NASA决定取消SLS，转而选择星际飞船(Starship)和其他商业选择，它将研究NASA还有哪些其他选择。因此，让我们来谈谈星际飞船。

如果你是星际飞船的新手，你可能不会意识到这东西可以追溯到多远的地方。基本上，自从SpaceX公司成立以来，人们就一直在谈论做一个“BFR”或“Big F*+#火箭”。与SLS不同的是，自早期以来，实际的工程和开发大多是闭门进行的。

早在SpaceX成立之前，推进工程师兼头号员工汤姆·米勒(Tom Mueller)就在他的高功率火箭俱乐部--反应研究协会(Reaction Research Society)建造了一台“BFR”火箭发动机。没错，这个命名方案源自末日的BFG。

有趣的是，汤姆的BFR发动机是一个针式喷油器发动机，目标是45千牛顿的推力。他面对的是大卫·克里萨利(David Crisalli)，后者制造了一种更传统的平面注射器。汤姆的设计赢得了胜利，并最终成为今天梅林发动机的基础！

但直到2012年左右，BFR飞行器才真正开始引起公众的注意，当时埃隆提到了SpaceX将加入他们的阵容的一种名为火星殖民运输机的巨型火箭。

SpaceX还是一家相对较小的公司，到2012年底只发射了三枚猎鹰9号。在那之后，关于猎鹰X、猎鹰X重型和猎鹰XX火箭将成为他们的下一个巨型火箭的谣言甚嚣尘上。

直到2016年，在墨西哥瓜达拉哈拉举行的国际航空大会(IAC)上，埃隆才泄露了秘密。世界最终会对SpaceX正在做的事情有所了解。是的，那是一个超级怪异的新闻发布会，每个人都在问荒谬的问题。嗯，不是每个人都是…。

埃隆展示的计划恰如其分地滑稽可笑，甚至可能是格子呢。这是世界上从未见过的合法提议。这是一枚完全可重复使用、宽12米、高122米的火箭，第一级有42台全流量分级燃烧甲烷发动机。六台真空发动机和三台以上级的海平面发动机。它使用了先进的碳复合材料结构，有效载荷能力为300吨。我们知道它是星际运输系统或ITS。

2016年之后，我们看到了一些年复一年的调整。最大的变化是裁员。但火箭突然缩小到9米直径，能力也随之缩小。

2018年左右，SpaceX公司开始再次将其称为BFR，并宣布计划送日本亿万富翁前泽裕久(Yusaku Maezawa)环月旅行。与此同时，或许另一个重大变化是决定放弃碳复合材料结构，转而使用不锈钢。

后来，“星际飞船”这个名字终于出现了。为了不让人困惑，SpaceX称整个系统为“星际飞船”(Starship)。但这也是上层舞台的名字！他们称推进器阶段为超级重型。因此，我们可以松散地说“星际飞船”，意思是“星际飞船”和“超级重型”。然而，我们也可能只指较高的阶段。

这就像你指着玉米说，嘿，看，那是玉米！如果它是去壳的，放在碗里，你仍然会叫它玉米。但当它在棒子上时，你可能会说它是棒子上的玉米。天啊，你看得出我来自爱荷华州，是吗？

2019年，SpaceX在博卡奇卡的全尺寸星际飞船原型前举行了一场新闻发布会。后来，我们知道它的名字是Mk1，是“Mark One”的缩写。在这一点上，设计的迭代次数减少了，现在上面的级只有两个鳍，起到了巨大的空气刹车的作用。我已经做了一段视频，解释了为什么它们可能会用两个鳍而不是三个鳍，看起来很有趣！

这很大程度上让我们加快了对星际飞船的了解，因为大多数实际的开发都是闭门进行的，而且是按照SpaceX的条款进行的。我认为现在是了解这两个项目进展的绝佳时机。让我们准确地把他们建造的东西加起来，看看我们是否能更好地理解他们极其独特的设计理念。

这是我想做一段时间的片段。对“星际飞船”持怀疑态度的人会指着所有被炸毁的测试文章说，“他们甚至连坦克都造不出来。”W。

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