【本刊综合】 北京时间2009年10月28日23时30分,“阿瑞斯”1-X载人运载火箭成功发射。“阿瑞斯”1-X是目前世界上最高的运载火箭,也是“土星”5火箭之后,30年多年来NASA首次试射的运载火箭。作为“阿瑞斯”1火箭的首次飞行测试,“阿瑞斯”1-X的成功不仅是NASA向实现“重返月球”的空间探索目标迈出了第一步,也是NASA由航天飞机时代重回运载火箭时代的重大转变。
一、飞行测试的目的
“阿瑞斯”1火箭是美国“空间探索新构想”中“星座计划”下的新一代载人运载火箭,用于运送“猎户座”载人飞船(CEV)到近地轨道,还可以为国际空间站运送补给。“阿瑞斯”1为串联式两级运载火箭,全长94.2米,由一子级、级间段、上面级、仪器舱、整流罩等组成。火箭起飞质量907吨,近地轨道运载能力为24.5吨,国际空间站轨道运载能力为25吨。此次“阿瑞斯”1-X飞行测试的主要目的是:验证上升过程中飞行控制系统的性能,确定飞行转弯特征;描述级间分离时的飞行环境,以更好地了解飞行过程中对上面级J-2X发动机可能造成的影响;测试一子级的降落伞回收系统,并对集成、发射和回收等操作进行验证。此外,还利用收集的数据了解火箭一子级分离发动机的效率,火箭上升阶段所经历的飞行环境,评估火箭系统操作对发射台造成的负荷。
二、飞行测试过程
“阿瑞斯”1-X的质量和大小与实际“猎户座”飞船/“阿瑞斯”1火箭系统相近。不同的是,“阿瑞斯”1-X火箭一子级仅采用了4段式可重复使用固体火箭助推器,并通过加装无效的第五段来模拟“阿瑞斯”1的5段式助推系统。上面级、“猎户座”载人飞船和发射异常中止系统则采用了实体模型。飞行测试模拟了“阿瑞斯”1火箭实际飞行的前2.5分钟过程,飞行最大速度超过4.7马赫。火箭一子级于点火后6分9秒降落在距发射场约231千米的海面上。NASA的“自由之星”回收船将其回收,并于10月30日运回卡纳维拉尔角。“阿瑞斯”1-X测试项目经理证实,由于三个主降落伞中只有一个完全发挥了作用,一子级的损毁比预计的严重。根据视频资料显示,可能是由于降落伞的悬挂线出现问题造成的。不过NASA表示,此次试验实现了测试目的。此次试验的评判标准包括:(1)火箭完成从发射准备到成功发射的全过程;(2)火箭飞行轨迹完全符合设计的飞行包线;(3)全面搜集测试数据,用于改进火箭的设计。
三、飞行测试计划
按计划,在“阿瑞斯”1 火箭2015年进行首次载人航天飞行之前,NASA将进行一系列的飞行测试,包括在2009~2012年进行3次“猎户座”异常中止飞行系统测试,以及3次火箭飞行测试(另外两次为2014年进行的“阿瑞斯”1-Y测试;2015年进行的“猎户座”1测试)。其中,“阿瑞斯”1-Y将对包括5段式可重复使用固体火箭助推器、飞行控制系统、低温上面级以及航电系统在内的几个新系统进行首次飞行测试。“猎户座”1测试则是在对完成的“阿瑞斯”1运载火箭和不载人的“猎户座”载人飞船进行首次综合测试。但是,NASA近期也表示很可能取消“阿瑞斯”1-Y测试,原因是时间过晚不能对工程进展起到很好的帮助,且测试项目过于复杂。NASA将通过在2012~2013年进行一次“阿瑞斯”1-X prime飞行测试,以及其它测试实现“阿瑞斯”1-Y的飞行测试目的。
此次“阿瑞斯”1-X飞行测试正值奥巴马总统要求对现行国家空间政策进行评审的关键时期。尽管测试成功有着重要的战略意义,但“阿瑞斯”1的发展前景并不乐观。在美国载人航天飞行计划评审委员会评审报告中,更倾向于放弃“阿瑞斯”1,以商业航天运输服务作为NASA空间探测重型运载火箭未来发展的重点,或者直接发展运载能力更强的“阿瑞斯”5。因此,“阿瑞斯”1能否投入使用,目前还是个未知数。