土星五号登月火箭还能复活吗?
作为世界上唯一的登月火箭,土星五号在执行完阿波罗登月和天空实验室任务后,已经被雪藏50年了,再也没有重启过生产线。我在知乎上看到这个问题,于是回答一下。内容如下:
看过各种关于土星五号无法重造的讨论,图纸丢失、生产线丢失、零件无法逆向仿制、甚至各种阴谋论。。。等等原因,都够了,如果美国真的想重新造出一枚土星五号火箭,肯定是可以的。洛马波音这些原班人马(企业)还在,翻翻箱底给你重造生产线,只要钱给够了,商家们当然会干。
但是实在找不到理由去重造土星五号了,甚至在阿波罗登月计划确定要结束后,土星五号在天空实验室计划时最后一发,然后,就再也找不到理由去发射了。更别说到今天,有啥理由再造?
第一大原因:土星五号功能太过单一
土星五号确实牛,账面指标无敌。它的总重量约为2970吨,最大直径10.1米,高度110.6米,近地轨道运力140吨,地月转移轨道极限运力48.6吨。以中国现役最强火箭长征5号对比而言,长征5号总重量约为867吨,最大直径5米,高度57米,近地轨道运力25吨,地月转移轨道运力8吨。相比而言,土星五号确实是巨无霸。
然而,土星五号出现的根本原因,是服务于阿波罗登月的技术方案,即月球轨道集合策略。它是当时人类能做到的极限,综合考虑了火箭最大运力和交会对接风险而设计的。于是创造出了土星五号这个怪物。也就是说,它基本所有的设计都是围绕阿波罗转的,只能用于登月。
冯·布劳恩站在他的得意作品土星5号“前”
一旦不服务于巨大的阿波罗登月飞船,土星五号的运力和尺寸根本用不上。它的确可以用来发射别的载荷,但是还有啥载荷能跟45吨的阿波罗登月飞船比?
当然可以有钱任性,“杀鸡用牛刀”,但是一次性竟然是20亿美元(换算到今天币值),值得吗?
第二大原因:载荷需求变了
登月时代之后,人类的芯片、集成电路等电子产业飞速进步,卫星的尺寸需求也在迅速降低。例如以前拍照用胶卷还要返回地球处理,现在直接ccd电子成像和遥测直传了,对火箭运力发射的需求降低很多。
联盟阿波罗计划,也说明多舱段地球轨道集合方案造空间站很实用(图源:NASA)
而当时土星五号唯一能找到的新市场是发射大尺寸的空间站舱段,事实上天空实验室就是它(土星1B)的壳体改造而来的,但事实证明这种魔改几乎没啥价值,只会导致整个任务的造价骤然增加且风险急剧增大,远不如多舱段模块化空间站来的实惠。天空实验室在创造了世界最高烧钱速率(价格高时间短)之后,很快下马了。
当时苏联人礼炮系列空间站采用小舱段多接口,已经充分印证了多舱段地球轨道集合方案造空间站的优越性。后来的联盟阿波罗计划、和平号、国际空间站、天宫实验室、天宫空间站,都在印证。
所以土星五号最后的市场也没了。
第三大原因:替代方案太多
如果是小型载荷,用便宜的德尔塔、泰坦和宇宙神,甚至航天飞机,它不香吗?
航天飞机和IUS上面级接力送伽利略去木星(图源:NASA)
而且航天飞机本身也可以理解为一个发射重量2000吨,近地轨道运力100吨的超级火箭,它能做多功能的事情。例如,对于可能需要特征能量值较高的大型深空探测任务,是可以考虑用土星五号火箭,但也可以考虑用航天飞机先运到近地轨道,然后把这个载荷加上一个配套的上面级,相当于从近地轨道二次发射,效果也很好,事实上也多次这样做过。
至于万一苏联重启月球探测,土星五号还有可能复活。但后来苏联彻底放弃了,在航天飞机时代也再次gg了,这也就意味着全世界几十年内一个能打的都没有了,还维持昂贵的土星五号生产线干什么?
时间一晃到今天,即便大型载荷的发射需求又出现了,也没有必要去用土星五号这种技术方案了。经过这么多年技术的积累,航天飞机的固液组合推进策略已经被证实效果最好,那为啥不用这种方式重造新火箭?事实上,这就是NASA最新的太空发射系统SLS。
甚至液氧煤油发动机技术都被商业航天玩透了,液氧甲烷优势更大。SpaceX这种私企都造出来猎鹰重型这种火箭,虽然比土星五号还差一等级,但是星舰可完全不差啊。关键是,人家说一次发射才千万美元甚至更低,还能回收复用,为啥不用?此外,蓝色起源的新阿姆斯特朗啥的,也对标土星五号和SLS,正在研发中啊。
综上,土星五号不能复活,是完全合情合理的。就好比是你非要重造密苏里战列舰、古斯塔夫巨炮、鼠式坦克一样,不是不可以,但是在这个时代没意义的。它们的价值,就是反映出当年历史的疯狂,以及做成乐高模型了。
因为,时代变了。