美國當地時間11月16日，舉世矚目的美國SLS重型火箭在肯尼迪中心發射升空。

這是美國重返月球計劃“阿爾忒彌斯”的首次發射任務，SLS火箭自2011年開始研制，歷經十一年，首飛時間一推再推，可以說是“十一年磨一劍”。然而， SLS火箭有點生不逢時，其在美國未來的深空探索體系中地位并不穩固。

SLS火箭仍然是目前世界上重型火箭發展的標桿之作。

從“土星五號”到SLS火箭

SLS重型火箭將填補1973年“土星五號”退役后美國重型火箭長達近半個世紀的空白。從“土星五號”到SLS火箭，美國重型火箭的發展走過了一條曲折坎坷的道路。

阿波羅載人登月計劃的成功是美國宇航局（NASA）最高光的巔峰時刻，但這一巨大成就也讓美國民眾和議會放松了對NASA的支持。NASA此前享受到的是“所求即所得”的按需分配待遇，此后得到的待遇是預算一路下滑，新的航天計劃必須量力而行。由于預算從巔峰時刻斷崖式下滑，NASA放棄了同時推進航天飛機和空間站的計劃，即使是20世紀70年代最優先的航天飛機項目，指標和設計也不得不一再縮水。航天飛機最早曾計劃改進“土星五號”火箭的第一級作為第一級，這樣的方案繼承性好、性能強而且安全性最高，但研發使用成本也最高，預算壓力下只能變成捆綁大型固體助推器的方案。

NASA在航天飛機項目上徹底告別土星五號的技術，不僅為日后無數登月陰謀論者提供了素材，更重要的是航天飛機運載能力只有29.5噸，這個運力對發射普通衛星或是空間站艙段綽綽有余，但對于載人深空探測卻心有余而力不足。載人火星探測方案需要把上千噸的載荷發射入軌，而且其中不乏上百噸的單一模塊，這些模塊不可能拆成20噸級小模塊交給航天飛機發射。

幸虧航天飛機本身就是一種入軌質量上百噸的大型航天器，以它的先進推進技術為基礎，就能衍生出百噸級運力的重型運載火箭。蘇聯已經有能源號重型運載火箭珠玉在前，美國的航天飛機衍生運載火箭（SD-HLV）概念也始終是重型火箭方案的首選。從早期的航天飛機-C方案到“星座計劃”下的“戰神一號”以及現在即將升空的SLS重型火箭，概念上都屬于SD-HLV一族。不過對比蘇聯的“能源”號火箭，SLS火箭首飛可是晚了30多年，NASA預算本來就捉襟見肘，發展路線又舉棋不定，導致項目起了個大早趕了個晚集。從“土星五號”到SLS重型火箭，NASA來回折騰的苦澀只能說如人飲水冷暖自知了。

SLS火箭目前主要用于發射“獵戶座”載人飛船。

重型火箭的標桿

2010年，時任美國總統奧巴馬取消重返月球的“星座計劃”，但美國國會力保下不僅“獵戶座”飛船幸存下來，“戰神五號”火箭也搖身一變以空間發射系統（SLS）的名字繼續推進。相比“星座計劃”下為登月服務的“戰神五號”火箭，SLS火箭雖然同為SD-HLV概念，但設計方案也有了很大變化。NASA作為人類航天的執牛耳者，它的SLS火箭在技術和性能上仍然是人類重型火箭的標桿，俄羅斯等航天大國在研或計劃研制的重型火箭，都深受其影響并以趕超SLS火箭的性能作為目標。

SLS火箭計劃分兩階段發展，SLS第一階段的目標是發展出SLS Block 1火箭，使用航天飛機貯箱衍生的8.4米大直徑貯箱，并使用航天飛機主發動機（SSME）作為芯級發動機，還捆綁兩枚航天飛機技術衍生的固體助推器，只有過渡性上面級（ICPS）直接使用Delta IV火箭的第二級（DCSS）。SLS Block 1火箭的近地軌道運力70噸級，同時具備將大于27噸的載荷送入地月轉移軌道（TLI）的能力。NASA后來表示SLS Block 1火箭的近地軌道運力是95噸，不過此舉除了排行榜好看外并沒有實際意義，畢竟這種火箭唯一的用途就是發射約27噸重的“獵戶座”載人飛船。

SLS第二階段發展目標是研制出SLS Block 2型號，但后來又出現了過渡性的Block 1B火箭。第二階段的核心是新研制的大型低溫上面級，它后來被稱為探索上面級（EUS）。EUS使用8.4米直徑的液氫貯箱，推進劑比5米直徑的ICPS/DCSS多好幾倍，它還使用4臺RL10C-3氫氧發動機提高推重比。EUS的使用讓SLS Block 1B火箭的近地軌道運力提高到105噸，而關鍵的TLI運力提高到38噸（載人）/42噸（貨運），比SLS Block 1火箭運力提高了十幾噸，為滿足更大的需求奠定了基礎。NASA還有繼續研制SLS Block2的想法，它還將換上性能更強大的固體助推器，TLI運力對應增加到43噸和46噸，據稱近地軌道運力可以提高到130噸級。SLS Block2火箭超過了“土星五號”當初的118噸低軌運力，并為未來載人火星任務發射大型模塊奠定了基礎。  

SLS火箭采用分階段發展的方式，提高運載能力。

 時過境遷后地位堪憂

1981年航天飛機首飛成功前后，美國就有發展SD-HLV的想法，但直到2005年“星座計劃”才正式上馬，而2010年前提出的“戰神五號”火箭卻還停留在紙面上。2011年美國國會推動下SLS火箭正式啟動研制，最初目標是2016年12月開始發射，這樣2013年航天飛機退役后，美國載人航天只有3年的空窗期。

SLS火箭看起來只是航天飛機成熟推進技術的再利用，但火箭設計從來不是搭積木那么簡單，SLS火箭的研制遭遇了很多技術問題和意外。SLS火箭成本上漲和進度滯后的主要原因在于波音公司負責的芯級研制生產進度嚴重滯后，SLS火箭沿用航天飛機上的8.4米直徑貯箱，而不是“戰神五號”另起爐灶造10米直徑貯箱，但實際研制中發現，SLS火箭貯箱是軸向承力，貯箱受力結構和側向承力的航天飛機外貯箱完全不同，再加上SLS火箭設計要求的不同和對安全性的苛刻追求，最終研制的幾乎是全新的推進劑貯箱，只不過直徑都是8.4米而已。屋漏偏逢連夜雨，之后項目又遇到了米丘德裝配廠房（MAF）遭受颶風襲擊、MAF垂直裝配塔的錯位和焊接技術等一系列問題，導致研制進度滯后，2020年開始又疊加新冠大流行的沖擊，導致研制進度和首飛時間不斷推遲。據不完全統計，SLS火箭的首飛時間先后推遲了至少16次之多。

SpaceX公司的“星艦”是SLS火箭的最大對手。

如果SD-HLV能在20世紀80年代服役，自然會是美國航天事業的寵兒，然而，時過境遷，雖然SLS火箭的性能和技術仍是頂尖水平，但它在美國未來載人深空探索中的地位卻不穩固。在“阿爾忒彌斯”登月計劃中，SLS重型火箭只用于發射“獵戶座”載人飛船和“門戶”月球空間站的10噸級小艙段，而登月艙已經選擇了SpaceX公司的登月“星艦”方案。其實，“星艦”本身具備載人能力，這種情況下還用SLS火箭發射“獵戶座”飛船，更多是給過去十幾年的巨額研制預算一個交代。從這個角度看，即使SLS火箭首飛失敗，只要“星艦”能在2024年左右投入使用，美國預定2025-2026年重新載人登月的目標都不會受到多大沖擊。

SLS重型火箭在載人登月等任務中受到新一代運載工具星艦的挑戰，為了保住項目的后續推進，目前波音公司正在極力推銷多用途的SLS火箭。2021年公布的手冊中提到，以SLS Block1火箭的整流罩體積為標準，SpaceX公司的“獵鷹”重型火箭可用體積只有它的0.7倍，而SLS Block 1B是它的4倍，SLS Block 2更是增加到6倍。SLS火箭提供了目前最強大的運載能力和整流罩空間，減少了復雜的在軌組裝等操作，降低了任務風險，這讓它在載人登月，載人登火，深空探測，大型空間望遠鏡以及發射軍用衛星上都有用武之地，但SLS火箭還是太貴了，前景不妙。