美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間2009年10月28日上午11時(shí)30分，佛羅里達(dá)肯尼迪航天中心，美國(guó)航宇局（NASA）的“戰(zhàn)神Ⅰ-X”火箭咆哮著發(fā)射升空。它是人類有史以來(lái)威力最大的火箭之一。

2009年11月份《時(shí)代》雜志發(fā)布全年“50項(xiàng)最佳發(fā)明”“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭榮登榜首?！皯?zhàn)神1-X”是美國(guó)正在實(shí)施的“星座計(jì)劃”的一部分，目的是為研制兩種新型運(yùn)載火箭──“戰(zhàn)神1號(hào)”和“戰(zhàn)神5號(hào)”獲取技術(shù)數(shù)據(jù)，提高“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭的設(shè)計(jì)水平和性能。

“星座計(jì)劃”的主要內(nèi)容是研制“戰(zhàn)神1號(hào)”和“戰(zhàn)神5號(hào)”運(yùn)載火箭以及“獵戶座”載人飛船。其中，“戰(zhàn)神1號(hào)”也稱“乘員運(yùn)載火箭”，主要用于發(fā)射“獵戶座”飛船，能夠把最大質(zhì)量為25噸的有效載荷送入近地軌道。航天飛機(jī)退役后，“戰(zhàn)神1號(hào)”和“獵戶座”飛船將替代航天飛機(jī)執(zhí)行空間站任務(wù)，未來(lái)還將執(zhí)行載人月球探測(cè)任務(wù)。

試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：采集數(shù)據(jù)

“戰(zhàn)神1-X”飛行試驗(yàn)的目標(biāo)是，演示驗(yàn)證“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭關(guān)鍵技術(shù)，為提高“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭的設(shè)計(jì)采集技術(shù)數(shù)據(jù)。主要技術(shù)目標(biāo)包括：驗(yàn)證運(yùn)載火箭在相似動(dòng)力學(xué)條件下的可控性；驗(yàn)證火箭的裝配性能和可回收性；驗(yàn)證用于回收第一級(jí)助推器的降落傘的性能以及第一級(jí)助推器的返回程序；確定火箭飛行過(guò)程中的滾轉(zhuǎn)特性；驗(yàn)證火箭的一、二級(jí)分離技術(shù)。

在本次飛行試驗(yàn)過(guò)程中，NASA利用700多個(gè)高清晰傳感器搜集了“戰(zhàn)神1-X”試驗(yàn)火箭飛行過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。并將利用測(cè)得的數(shù)據(jù)對(duì)“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，消除各種不確定性，提高火箭的設(shè)計(jì)性能。

試驗(yàn)用火箭：戰(zhàn)神1-X

“戰(zhàn)神1-X”是“戰(zhàn)神1號(hào)”運(yùn)載火箭近似1∶1的空氣動(dòng)力學(xué)模型，高度約100米，起飛質(zhì)量816噸，最大推力1360噸，最大加速度2.48g，最大飛行速度：M4.76。

“戰(zhàn)神1-X”火箭是二級(jí)火箭，本次飛行試驗(yàn)主要測(cè)試火箭第一級(jí)的性能。第一級(jí)采用航天飛機(jī)的4段固體助推器，同時(shí)加裝一段模型作為第五段。

火箭第二級(jí)（即上面級(jí)）以及有效載荷——乘員艙和救生逃逸系統(tǒng)均為模擬裝置，從而使“戰(zhàn)神1-X”達(dá)到滿負(fù)荷火箭的質(zhì)量。

戰(zhàn)神1-X火箭的飛行試驗(yàn)過(guò)程

美國(guó)東部夏季時(shí)間2009年10月28日上午11時(shí)30分“戰(zhàn)神”I-X測(cè)試火箭從佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心39B發(fā)射平臺(tái)發(fā)射升空

“戰(zhàn)神”I-X火箭頭部周圍的水汽錐

戰(zhàn)神1-X火箭的結(jié)構(gòu)

2008年11月20日，NASA下一代載人飛船“獵戶座”的逃生發(fā)動(dòng)機(jī)在美國(guó)猶他州成功進(jìn)行了5.5秒的地面點(diǎn)火測(cè)試，其噴出的火焰長(zhǎng)度超過(guò)了30米

2009年5月20日，“戰(zhàn)神”I型火箭的降落傘系統(tǒng)在美國(guó)亞利桑那州沙漠成功進(jìn)行了測(cè)試。在此過(guò)程中，三個(gè)直徑45米的降落傘把19噸的測(cè)試重量降落到了地面。這一降落傘系統(tǒng)將用來(lái)回收“戰(zhàn)神”I型和測(cè)試火箭的第一級(jí)

2009年7月20日對(duì)外展覽的“戰(zhàn)神”火箭第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)?！皯?zhàn)神”火箭第一級(jí)長(zhǎng)47米，最大可產(chǎn)生163萬(wàn)千克的推力，超出航天飛機(jī)固體火箭24%

NASA位于密西西比州的斯坦尼斯空間中心A-3測(cè)試基地。兩個(gè)異丙醇（左側(cè)）和三個(gè)液氧（右側(cè)的）箱已經(jīng)被運(yùn)來(lái)并安裝，每個(gè)容積13.2萬(wàn)升。中間的4個(gè)為水箱，每個(gè)容積14.7萬(wàn)升。這一基地將負(fù)責(zé)測(cè)試“戰(zhàn)神”I型火箭上面級(jí)的J2-X引擎

2009年9月10日，NASA在猶他州對(duì)“戰(zhàn)神”I型火箭的第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了首次全尺寸、全時(shí)間測(cè)試。它直徑3.6米、長(zhǎng)47米，所能產(chǎn)生的熱量達(dá)到了太陽(yáng)溫度的2/3

飛行過(guò)程：全程不過(guò)2分多鐘

“戰(zhàn)神1-X”試驗(yàn)火箭發(fā)射升空約2分鐘后，飛行至距地面約39.62千米處，其第一級(jí)與第二級(jí)發(fā)生分離。隨后按照預(yù)定計(jì)劃，前者在降落傘的協(xié)助下落入大西洋（但三個(gè)降落傘中的一個(gè)發(fā)生故障，致使第一級(jí)墜入海洋后出現(xiàn)很大凹陷）；第二級(jí)和模擬載荷在內(nèi)的火箭其余部分在不受控狀態(tài)下飛行至距地面45.72千米處后墜入大西洋。

后續(xù)試驗(yàn)：還需兩次試驗(yàn)飛行

按照試驗(yàn)計(jì)劃，在“戰(zhàn)神1號(hào)”運(yùn)載火箭首次載人飛行之前，共需要進(jìn)行三次試驗(yàn)火箭的飛行試驗(yàn)，分別在2009年10月、2014年和2015年進(jìn)行（表1）。

表1 戰(zhàn)神1號(hào)運(yùn)載火箭的三次飛行試驗(yàn)

在肯尼迪航天中心的總裝大樓里安裝“戰(zhàn)神”I-X的上面級(jí)模擬器（左、中）

在肯尼迪航天中心的總裝大樓里組裝“戰(zhàn)神”I-X火箭的助推器

在肯尼迪航天中心的總裝大樓里為“戰(zhàn)神”I-X火箭安裝控制系統(tǒng)

按計(jì)劃，NASA實(shí)施的第二次試驗(yàn)飛行將在2014年進(jìn)行，采用“戰(zhàn)神1-Y”試驗(yàn)火箭。第二次試驗(yàn)飛行將演示驗(yàn)證多種系統(tǒng)，包括五段式重復(fù)使用固體助推器、飛行控制系統(tǒng)、采用J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫上面級(jí)、接近最終狀態(tài)的電子設(shè)備系統(tǒng)等。

第三次試驗(yàn)飛行將于2015年進(jìn)行，采用“戰(zhàn)神1號(hào)”運(yùn)載火箭和獵戶座1飛船，屆時(shí)將把不載人的獵戶座飛船送入低地球軌道。

簡(jiǎn)要分析：取得突破和爭(zhēng)取支持

“戰(zhàn)神1-X”試驗(yàn)火箭是21世紀(jì)美國(guó)載人運(yùn)載火箭計(jì)劃的第一次試驗(yàn)。美國(guó)NASA將這次成功的試驗(yàn)稱為“新時(shí)代的首次飛行”（The First Flight of a new era），反映了這次飛行試驗(yàn)對(duì)NASA的重要意義。航天飛機(jī)退役后，“戰(zhàn)神1號(hào)”將是美國(guó)唯一的載人航天運(yùn)載器，它對(duì)于美國(guó)未來(lái)的空間站任務(wù)和“重返月球”計(jì)劃至關(guān)重要，關(guān)系著美國(guó)未來(lái)的載人航天計(jì)劃。此次試驗(yàn)飛行成功，標(biāo)志著美國(guó)在研制“戰(zhàn)神1號(hào)”運(yùn)載火箭方面邁出了重要的一步。

根據(jù)布什政府制定的“星座計(jì)劃”，美國(guó)的航天飛機(jī)將于2010年全部退役，“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭和獵戶座飛船最早于2015年接替航天飛機(jī)開(kāi)展載人航天活動(dòng)。奧巴馬政府上臺(tái)后，鑒于經(jīng)費(fèi)的考慮，奧巴馬于2009年5月指派奧古斯丁領(lǐng)導(dǎo)的委員會(huì)對(duì)“星座計(jì)劃”進(jìn)行重新評(píng)估，以確定是否按原計(jì)劃繼續(xù)實(shí)施“戰(zhàn)神1號(hào)”的研制。10月22日，奧

2009年3月12日，NASA的鐵路系統(tǒng)從猶他州往肯尼迪空間中心運(yùn)送“戰(zhàn)神”I-X火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)段和延伸噴管，耗時(shí)7天

總裝大樓內(nèi)即將完成最后組裝的“戰(zhàn)神”I-X火箭

為了發(fā)射“戰(zhàn)神”I-X火箭，地面工作人員改造了原本用于航天飛機(jī)的39B發(fā)射平臺(tái)，移走了氧氣管道古斯丁委員會(huì)公布了評(píng)審報(bào)告──《尋求一個(gè)大國(guó)應(yīng)有的載人航天計(jì)劃》，提出美國(guó)載人航天計(jì)劃的五種選項(xiàng)，并認(rèn)為NASA應(yīng)考慮采用商業(yè)運(yùn)載器來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，甚至取消“戰(zhàn)神1號(hào)”火箭。

此次“戰(zhàn)神1-X”的成功飛行證明了戰(zhàn)神火箭研制計(jì)劃在技術(shù)方面的可行性和成熟度，這有助于爭(zhēng)取奧巴馬政府對(duì)“戰(zhàn)神1號(hào)”計(jì)劃的支持。但星座計(jì)劃以及戰(zhàn)神1號(hào)火箭的命運(yùn)如何還要等待最終抉擇。

為了此次測(cè)試飛行，總裝平臺(tái)安裝了44個(gè)加速度計(jì)，其電纜總長(zhǎng)度超過(guò)了8.2千米

2009年10月20日，從總裝大樓慢慢駛向39B發(fā)射平臺(tái)的“戰(zhàn)神”I-X火箭

相關(guān)鏈接

“戰(zhàn)神1號(hào)”和“戰(zhàn)神5號(hào)”運(yùn)載火箭基本情況

運(yùn)載能力與用途

● 戰(zhàn)神1號(hào)運(yùn)載火箭低地球軌道運(yùn)載能力為25噸，主要用來(lái)發(fā)射獵戶座乘員探測(cè)飛行器。

● 戰(zhàn)神5號(hào)運(yùn)載火箭低地球軌道運(yùn)載能力近160噸，用于將登月器發(fā)射至近地軌道并為獵戶座探測(cè)飛行器與登月器對(duì)接后飛往月球提供動(dòng)力。

火箭的構(gòu)型及飛行過(guò)程

● 兩種火箭均為兩級(jí)火箭

● 戰(zhàn)神1火箭高度約94米，第一級(jí)為可重復(fù)使用的航天飛機(jī)固體助推火箭。第二級(jí)使用液氫/液氧推進(jìn)劑，采用J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)（土星5號(hào)上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)）。

● 戰(zhàn)神5火箭高度約116米，第一級(jí)構(gòu)型為在現(xiàn)有航天飛機(jī)的外貯箱下配置6臺(tái)RS-68液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)，并捆綁兩臺(tái)航天飛機(jī)固體助推火箭；上面級(jí)也使用J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)。

執(zhí)行登月任務(wù)的過(guò)程

● 戰(zhàn)神5號(hào)攜帶登月器發(fā)射升空，2臺(tái)固體助推器工作約132秒后與火箭分離，芯級(jí)完成工作后與火箭分離，拋掉整流罩，地球飛離級(jí)第一次點(diǎn)火，登月器與地球飛離級(jí)進(jìn)入300千米近地軌道。

● 戰(zhàn)神1號(hào)運(yùn)載火箭攜帶獵戶座和航天員發(fā)射升空，一級(jí)固體助推器完成工作后與火箭分離，使火箭達(dá)到61千米的高度，二級(jí)液體火箭點(diǎn)火，將獵戶座飛船送入近地軌道。

美國(guó)的戰(zhàn)神系列重型運(yùn)載火箭構(gòu)型

● 在近地軌道上，飛船與登月器和地球飛離級(jí)對(duì)接，地球飛離級(jí)第二次點(diǎn)火工作，使獵戶座與登月器飛離地球軌道，進(jìn)入奔月軌道，開(kāi)始奔月飛行。

火箭技術(shù)特點(diǎn)

● 兩種火箭采取人、貨分離的方式共同完成奔月任務(wù)，與阿波羅計(jì)劃采用一枚火箭發(fā)射飛船和登月器相比，可以發(fā)射更大的登月飛船，運(yùn)送更多的航天員并提高了安全性。

●火箭構(gòu)型中大量采用現(xiàn)有航天飛機(jī)的部件和成熟技術(shù)，包括航天飛機(jī)固體火箭助推器和改進(jìn)的外貯箱，用于芯級(jí)的是德?tīng)査?火箭公用芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)RS-68。用于上面級(jí)的是土星5J-2發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型J-2X。通過(guò)采用成熟技術(shù)，可以降低成本，提高可靠性。

研制進(jìn)展

● 2007年NASA與普惠-洛克達(dá)因公司簽署價(jià)值12億美元的合同，將設(shè)計(jì)、研制、試驗(yàn)以及評(píng)估J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)。合同包含地面發(fā)動(dòng)機(jī)和試飛發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，NASA還授予波音公司合同，為戰(zhàn)神1乘員運(yùn)載火箭生產(chǎn)上面級(jí)。該上面級(jí)可為戰(zhàn)神1火箭進(jìn)入低地軌道的二次上升提供所需的導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制與推進(jìn)。NASA還成功進(jìn)行了戰(zhàn)神火箭主降落傘的降落試驗(yàn)。

● 2008年9月，NASA戰(zhàn)神1運(yùn)載火箭通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)審。12月，戰(zhàn)神5火箭研制時(shí)間表公布，將于2010年完成方案設(shè)計(jì)評(píng)審，2018年6月進(jìn)行首次低地球軌道試驗(yàn)飛行，2019年12月執(zhí)行首次月球任務(wù)。

● 2009年，成功進(jìn)行了戰(zhàn)神1號(hào)火箭的第一次飛行試驗(yàn)。

2009年10月26日，矗立在39B發(fā)射平臺(tái)上的“戰(zhàn)神”I-X火箭

2009年10月28日，“戰(zhàn)神”I-X火箭從39B平臺(tái)發(fā)射，進(jìn)行了為期6分鐘的亞軌道測(cè)試飛行

2009年10月28日，“戰(zhàn)神”I-X火箭從39B平臺(tái)發(fā)射

發(fā)射后“戰(zhàn)神”I-X火箭第一級(jí)和上面級(jí)模擬器分離，并于2.5分鐘后墜入大西洋