太空发射系统(美国超重型运载火箭系统)

太空发射系统

太空发射系统（Space Launch System），简称SLS，是美国航空航天局所研发的一款新型运载火箭的代号，由航天飞机演变而来，由美国航空航天局设计，主要目的是维持星座计划的进行，以及取代已经退役的航天飞机（Space Transportation System，简称 STS）。

2011年5月，null宣布将已取消的null中的“猎户座”继续开发，同年9月，确定新一代“太空发射系统”的设计。因各种问题，“太空发射系统”的发射任务曾遭遇多次延期。2022年11月16日凌晨，美国登月火箭“太空发射系统”（SLS）在null首次发射升空，携带null，执行“阿耳忒弥斯1号”任务。2025年10月，执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务的猎户座飞船与美国新一代登月火箭“太空发射系统”完成对接。当地时间2026年2月19日，美国国家航空航天局（NASA）再次演练为“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务的新一代登月火箭“太空发射系统”加注燃料。NASA于当天深夜宣布测试完成。3月12日，美国航空航天局表示，当天完成了“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务的飞行准备评审。美国东部时间3月20日凌晨，“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务的“太空发射系统”火箭和猎户座飞船重新从佛罗里达州肯尼迪航天中心的装配大楼运回发射台。截至3月31日，美国国家航空航天局（美国航空航天局）在为“阿耳忒弥斯2号”任务进行最终准备。据NASA通报，宇航员启程的目标时间点是美东时间4月1日下午6点24分（北京时间4月2日清晨6点24分）。当地时间2026年4月1日傍晚，美国航空航天局新一代登月火箭“太空发射系统”从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务。

太空发射系统，竖立起来高约98米，重约2500吨，采用液体燃料火箭推进器，起飞时推进力高达3810吨，是为深空探测任务而研制的大推力运载火箭。第一阶段以70到110吨的星座计划载人任务为主，之后会发展出130吨的货舱型载荷任务，最终运载能力可达到143吨甚至165吨。

发展历程

研制背景

截止2011年7月，美国共建造了6架航天飞机，其中“企业”号为样机，另有5架工作机，分别是哥伦比亚号航天飞机、“挑战者”号、发现号航天飞机、“阿特兰蒂斯”号和“奋进”号。“挑战者”号及“哥伦比亚”号分别于1986年及2003年因爆炸而解体。“挑战者”号与“哥伦比亚”号的失事导致14名宇航员遇难，美国载人航天计划遭遇挫折。

2011年7月8日，随着执行最后一次飞行任务的“阿特兰蒂斯”号航天飞机升空，美国为期30年的航天飞机项目也成为历史。此次12天的太空任务结束后，美国的载人航天飞机项目宣告终结。

航天飞机停飞后，则由俄罗斯飞船把美国宇航员送往国际空间站，每运送一名宇航员上太空收费5100万美元，但美国政府希望减少对俄罗斯飞船的依赖性。于是，2011年5月，美国航空航天局宣布将已取消的中的“猎户座”继续开发，并命名为“多功能人员酬载舱”。

研制进程

2011年9月14日，宣布设计方案，NASA计划，未来10年进行2次飞行的，用于重返月球的太空航天发射系统（SLS）和 “猎户座”多用途乘员飞行器（MPCV）花费为380亿美元。根据NASA的估计，为在2017年12月进行SLS和MPCV进入月球轨道的试验飞行，NASA会花费170～220亿美元，另外需要120～160亿美元在2021年8月将航天员送往比月球更远的轨道。预计到2017年底第一次发射，成本为180亿美元。其中，用于设计和开发SLS，将花费100亿美元；另花费60亿美元用于MPCV，发射设施的改造预计花费20多亿美元。按照高的水平，预期计划提出后的6年，每年能得到大约30亿美元。同时，美国航空航天局确定新一代“太空发射系统”的设计。

考虑到预算的限制，NASA提出的完全成熟的SLS第一次飞行初步计划是在2032年。SLS-1计划于2017年12月开始飞行，其利用航天飞机主发动机和5段固体火箭助推器发射“猎户座”进行月球任务。NASA的计划，SLS的第二次发射是在4年之后，同SLS-1结构一样的SLS-2于2021年8月发射，此次发射执行载人绕月任务。相同结构的SLS-3火箭在2022年8月进行第三次发射，SLS-4在2023年发射。SLS-5于2024年8月发射，它是第一个货运SLS，具有新的整流罩并可能有新的助推器。6于2025年8月发射，执行载人任务。SLS-7在2026年8月执行货运飞行，且可能使用主发动机（RS-25E）。随后载人和货运每年交替进行，2030年8月SLS-11使用5段主发动机加2个RS-25E发动机，这种结构第一次为执行货运任务，1年后开始载人任务。2032年8月，预计出现成熟的，即SLS-13，以相同的5xRS-25E发动机为主发动机，拥有完整的上面级，起飞重量为130吨加重型运载火箭自身的重量，执行货运任务。

2012年1月，美国航空航天局（美国航空航天局）评审专家和独立评审委员会在马歇尔航天中心，完成了由NASA和波音公司联合提出的“太空发射系统”（SLS）重型运载火箭系统需求、设计概念及生产方法综合评审。

生产历程

2013年10月，美国重型运载火箭太空发射系统（SLS）固体助推器制造商ATK公司宣布，已成功地完成先进助推器复合材料壳体的纤维缠绕制造。

2014年1月，美国航空航天局（NASA）太空发射系统（SLS）重型运载火箭的芯级顺利通过关键设计评审，此次评审是SLS项目一项重要的里程碑事件。

2015年3月11日，美国航空航天局（美国航空航天局）承担了“太空发射系统”的助推器任务，整个试射过程进展顺利。试射任务于当地时间下午3时30分进行，整个过程持续126秒，这架耗资360万美元（约合人民币2254万）的运载火箭发射时会产生2500℃的高温，当“太空发射系统”正式发射时，它将使用两个助推器帮助其成功发射。7月，“太空发射系统”火箭设计方案完成，并进入评估阶段。

2016年6月28日，美国NASA在美国犹他州普罗蒙特里成功对其大推力运载火箭“太空发射系统”的固体火箭助推器进行了地面测试，这是太空发射系统助推器第二次、也是最后一次地面测试。其两个固体火箭助推器由轨道ATK公司建造，每个助推器的推力可达360万磅（约1633吨）。

2017年6月，美国航空航天局的米丘德装配厂开展太空发射系统（SLS）芯级5个部段的制造工作，首飞任务所使用的前裙、箱间段和发动机舱段都已建造完毕。同年8月，太空发射系统（SLS）五段式固体助推器发动机制造工作中，四个部段浇注完毕。

2019年12月，太空发射系统的核心级组装完成，太空发射系统（SLS）高65米，相当于20层建筑物，在与其上级“猎户座”载人舱分离时，其速度能达到23马赫。

测试发射

2021年3月18日，美国航空航天局成功执行太空发射系统—超重型运载火箭的静态测试，计划于2024年再度将宇航员送上月球。4月，SLS核心级从密西西比州斯坦尼斯航天中心的B-2测试台卸下，通过飞马号驳船水运，抵达佛罗里达州肯尼迪航天中心。

2022年4月18日，美国航空航天局（）的巨型火箭太空发射系统（SLS）在佛罗里达州发射场接受首次测试却失败，进行返厂维修。

2022年6月6日，NASA登月火箭SLS（太空发射系统）和猎户座飞船再次从肯尼迪航天中心火箭装配大楼出发，前往39B发射台测试。7月31日，美国航空航天局团队接近完成太空发射系统（SLS）火箭和猎户座飞船在佛罗里达州肯尼迪航天中心的车辆装配大楼的操作。

2022年8月22日，美国国家航空航天局宣布，美国登月火箭“太空发射系统”定于29日搭载猎户座飞船升空，执行“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务。但由于燃料泄露等技术问题和飓风登陆，火箭在此后一个月里三次错失发射机会，最终被推回总装大楼检修。

2022年11月16日凌晨，美国登月火箭“太空发射系统”（SLS）在肯尼迪航天中心首次发射升空，携带猎户座飞船，执行“阿耳忒弥斯1号”任务，并计划于当地时间12月11日返回地球。2025年10月，执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务的猎户座飞船与美国新一代登月火箭“太空发射系统”完成对接，为执行载人任务做好准备。几经推迟后，美国重返月球计划迈出真正的第一步。

当地时间2026年2月19日，美国国家航空航天局（NASA）再次演练为“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务的新一代登月火箭“太空发射系统”加注燃料。NASA于当天深夜宣布测试完成，“阿尔忒弥斯2号”载人绕月飞行任务使用的“猎户座”飞船和登月火箭均是首次执行载人任务。任务完成后，NASA会推进让美国宇航员重返月球的“阿耳忒弥斯3号”载人登月任务，但完成该任务所需的月球着陆器仍在开发中。3月12日，美国航空航天局（NASA）表示，当天完成了“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务的飞行准备评审，认定发射准备工作可以继续推进。美国东部时间3月20日凌晨，“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务的“太空发射系统”火箭和“猎户座”飞船从装配大楼启程，经过约11小时运输后抵达发射台。截至3月31日，美国国家航空航天局（NASA）在为“阿耳忒弥斯2号”任务进行最终准备。NASA通报，宇航员启程的目标时间点是美东时间4月1日下午6点24分（北京时间4月2日清晨6点24分），发射窗口为两个小时，类似的发射窗口会持续到4月6日，如果届时还没有启程，之后的发射窗口至少得等到4月30日。美此次任务由3名NASA航天员指令长里德·怀斯曼（Reid Wiseman）、飞行员维克托·格洛弗（Victor Glover）、任务专家克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）以及来自加拿大航天局的任务专家杰里米·汉森（Jeremy Hansen）共同执行。航天器与发射系统的大部分关键部件由洛克希德·马丁公司、波音公司与诺斯洛普·格鲁门等公司联合研制。任务预计不会登陆月球，起飞后会先在地球轨道上测试“猎户座”太空舱的各项性能，经评估后前往月球，持续4天，于4月10日在美国西海岸外的太平洋溅落。

当地时间2026年4月1日傍晚，美国航空航天局新一代登月火箭“太空发射系统”从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务。这是美国自1972年以来首次载人飞向月球。

基本设计

系统构型

太空发射系统是一款模块化、系列化的重型运载火箭，通过多种构型达到分阶段提高运载能力的渐进式发展模式。按计划到2032年SLS才会达到最大载荷，即低轨运载能力143t，从而超过“土星5号运载火箭”的119t。SLS的研制技术大部分继承于航天飞机、“土星5”和“德尔它4”火箭。

SLS的三个型号

SLS火箭分为载人和货运两种用途，既可用于发射载人飞行器和大型有效载荷，也可作为国际空间站商业乘员运输系统的备份运输工具。SLS有三种基本构型：SLS Block 1、SLS Block 1B和SLS Block2，可满足多种载人和载物任务需求。三种构型的第一级直径均为8.4m，使用相同的芯级发动机（4台rs-25发动机），采用捆绑两个助推器的结构。Block1和Block1B采用可重复使用的，五段式钢制壳体固体助推器。

B10ck 1为初始型号，近地轨道运载能力为77t（70公吨），起飞重量2608t，起飞推力3992t，没有上面级，全长98m。Block 1用于发射无人“猎户座”（0rion）太空飞船绕月探测；改进型Block 1B增加一个上面级，使运载能力提高到115t（105公吨），用于执行下一系列的载人及货运任务。Block 1B载人版全长111m，货运版全长100m。第一级采用3台RS-25D／E氢氧发动机。第二级采用1台RL-10B氢氧发动机，单台最大推力约100t，助推器是2台RSRM-V。

Block 2运载能力提升到143t（130公吨），全长111m，成为SLS的最终构型，支持更远地球轨道的任务。Block 2的第二级采用1至3台J-2X氢氧发动机。助推器采用固体或液体燃料的助推器，起飞重量增加至2948t，起飞推力达4173t，比“土星5”的推力高20％，Block2的性能指标及结构与“战神”5相似。

氢氧发动机

为降低成本，加快研制速度，凯迪拉克SLS所用的氢氧发动机均为现有发动机。芯级采用航天飞机主发动机RS-25剩余的库存，上面级则使用“德尔它4”火箭上面级氢氧发动机RLl0B.2及“土星5”上面级J.2的改进型J.2X发动机。这三种型号的发动机均由美国航空喷气发动机-洛克达因公司研制。

芯级发动机RS-25

航天飞机退役后留下了16台RS-25D的库存，为降低费用，可重复使用的RS.25D被改为一次性版本RS.25E，此发动机仅在用于SLS时被称为rs-25发动机。RS-25D是上世纪70年代研制的可重复使用的氢氧发动机，其质量只有约3.5t，地面推力189.6t、真空推力232.4t，推重比约66，具有高达452.3s的真空比冲。该发动机采用分级燃烧循环，电铸结构的燃烧室，锥管管束式结构的喷管延伸段。凯迪拉克SLS芯级需要使用4个rs-25发动机，16个库存和研制6个RS-25发动机，才可满足SLS的前5次飞行，其中有两台研制的发动机用于性能测试，包括喷嘴绝缘材料的改进和新型电子控制器。

rs-25发动机采用J-2X的现代数字控制器。J-2X和RS-25之间大约有65％多的技术共享。根据修改后的工艺，RS.25的生产时间可从航天飞机时期的6.5a减少到大约4a。通过把发动机放在一起生产可节约多达50％的成本。

上面级发动机

上面级由波音公司负责制造。为了降低成本并缩短设计时间，上面级很多地方与芯级相同，如外径尺寸、材料成份、子系统元件和工装等。上面级发动机RL.10用于2020年的飞行，J-2X用于2025年的飞行。

RL10是世界上第一台液氢液态氧发动机，自1963年首次成功发射后，共发展了10种型号。作为第二级低温发动机，RL.10已经发展成熟，具有很高的可靠性、安全性，广泛地应用于美国众多一次性运载火箭的上面级。2015年10月，十二烷基磺酸钠过渡型低温上面级（ICPS）结构试验件制造工作结束，该上面级由“德尔它4”火箭低温二子级改进而来，同样采用了RLl0B.2发动机提供动力。RL10B-2发动机采用膨胀循环，真空推力11t，其可延伸喷管是碳-碳复合材料喷管，膨胀比高达285：1，因而RL10B-2燃烧室的比冲达465.5s。

SLS后期采用的J.2X发动机源自“土星5”上面级使用的J.2氢氧发动机，其真空推力为133t。为降低成本，J-2X在制造中率先采用3D打印技术制造零件，制造气体发生器组件也是如此。

SLS芯级

十二烷基磺酸钠芯级由4个RS-25氢氧发动机作动力，由氢贮箱、氧贮箱、箱间段和前后裙段组成，由波音公司负责研制。芯级直径8.4m，高达65m，可以贮存332万升的低温氢氧推进剂，芯级由10个筒段组成。芯级上也装备着运载器的电子设备，包括飞行计算机、仪器仪表、电池、功率处理器、传感器和其他电子产品。

固体助推器

由于芯级动力不足，SLS运载器在第一级捆绑了2个固体火箭助推器。SLS固体助推器长54m，直径3.7m，重约726t。每个助推器工作126s，可产生大约6200t的推力，两个助推器提供的推力占SLS总推力的75％。助推器前裙段装备航空电子设备，用来监控助推器状态及控制助推器排气喷管。尾部裙段配备了推力向量控制（TVC）系统，根据助推器航空电子设备的命令控制喷管。头部和鼻锥作为助推器的气动整流罩。外壳采用的是低成本轻质的复合材料壳体。助推器通过铁路运往肯尼迪航天中心总装，助推器的头部和尾段与SLS芯级匹配连接。

发射场

“太空发射系统”使用的发射场，是美国肯尼迪航天中心39B发射场。肯尼迪航天中心，位于美国东部佛罗里达州东海岸的梅里特岛，成立于1962年7月，是美国航空航天局（美国航空航天局）进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所。

技术特点

液体燃料

固体酒精火箭推进器在设计上成本更低，但由于推进器存在的缺陷，“挑战者”号航天飞机于1986年发生了空难。

斯坦福大学教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示：“太空探索的未来将依靠可靠的液体燃料技术。”哈巴德曾参与2003年“哥伦比亚”号空难事故调查。“太空发射系统”采用液体燃料，而不是固体燃料火箭推进器，与“阿波罗”号任务采用的火箭更为接近。为了保证火箭能够顺利起飞，“太空发射系统-助推器1”需要一对固态火箭推进器、强大的引擎、飞行计算机、航空电子系统以及核心部分。核心部分高约200英尺（约合61米），直径27.6英尺（约合8.4米），携带低温液态氢和液态氧，为4台RS-25引擎提供能量。

太空发射系统（SLS）重型运载火箭的芯级长约64.6m，直径8.4m，包括发动机段、氢气贮箱、箱间段、液氧贮箱以及连接上面级的前裙段。芯级结构质量达85275kg，主要材料采用铝2219，由4台rs-25发动机提供动力，单台推力达2277.5kN，最大推力为额定推力的109%。

在最初的试射过程中，太空发射系统火箭采用航天飞机的5固体酒精推进器设计，安装在外部，内部采用航天飞机的主发动机提供动力。

继承沿用

太空发射系统（SLS）大部分继承了航天飞机的技术，如芯级发动机RS-25使用的是库存的航天飞机主发动机，固体助推器是由航天飞机的四段式改为五段式。而SLS的上面级沿用了“德尔它4”火箭的上面级（部分改进），后期使用的上面级发动机J-2X也是之前为“战神5”研制的。大量利用成熟的技术，使其研制成本和周期都大幅下降。

性能参数

参考资料：

总体评价

这样一款担当重任的重型火箭成功首飞，通常应该是值得“全球点赞”的航天史大事件。然而SLS火箭却并非如此，这款火箭一直与“超支拖延、挤占经费、问题不断、就业工程”等负面词汇为伴。SLS火箭于2011年正式立项，到其首飞，研发耗费至少212亿美元，以致被戏称为“参议院发射系统”。纵观全箭，SLS火箭没有新研任何一型发动机，而是美国航天工业“丰厚家底”的重新组合。尤其是RL-10B-2发动机，其原始型号RL-10是美国第一款氢氧发动机，自1963首飞以来，已服役近60年。事实上，SLS火箭曾规划了多种构型和任务，但随着进度拖延和成本增加，部分任务已被技术成熟、成本相对低廉的商业火箭抢走。

太空发射系统（SLS）看起来只是航天飞机成熟推进技术的再利用，但火箭设计从来都不是那么简单，SLS火箭的研制遭遇了很多技术问题和意外。据不完全统计，SLS火箭的首飞时间先后推迟了至少16次之多。

SpaceX公司的“星际飞船”是SLS火箭的最大对手。虽然SLS火箭的性能和技术仍是顶尖水平，但它在美国未来载人深空探索中的地位却不稳固。在“阿尔忒弥斯”登月计划中，SLS重型火箭只用于发射猎户座飞船和“门户”月球空间站的10吨级小舱段，而登月舱已经选择了SpaceX公司的登月“星舰”方案。SLS重型火箭在载人登月等任务中受到SpaceX公司运载工具星舰的挑战。

虽然，以SLS Block1火箭的整流罩体积为标准，SpaceX公司的“猎鹰”重型火箭可用体积只有它的0.7倍，而SLS Block 1B是它的4倍，SLS Block 2更是增加到6倍，SLS火箭也提供了更为强大的运载能力和整流罩空间，减少了复杂的在轨组装等操作，降低了任务风险，这让它在载人登月，载人登火，深空探测，大型空间望远镜以及发射军事卫星上都有用武之地，但是SLS火箭还是太贵，负责审计美国航空航天局项目的美国监察长办公室提交的评估报告认为SLS项目“不可持续”。

参考资料

燃料测试失败，NASA月球火箭发射再次延迟.荆楚网.2023-11-18

史上最强大火箭将发射:高约98米负载力达70吨.新浪科技.2023-11-17

美“太空发射系统”2018年首飞开启深空探测之旅.国家发展门户网.2023-11-17

早安·世界｜美国登月火箭“太空发射系统”首次发射升空.百家号.2023-11-17

风暴来袭美国登月火箭第三次推迟发射.百家号.2023-11-21

美国登月火箭终于发射升空迈出重返月球第一步.中国新闻网-今日头条.2022-11-16

美国拼抢重返月球第一步，第二步尚无着落.腾讯网.2025-10-30

美载人绕月再次演练发射.百家号.2026-02-20

美国计划推进4月实施载人绕月飞行任务.百家号.2026-03-14

美国载人绕月任务火箭和飞船重回发射台.百家号.2026-03-22

美载人绕月飞行任务进入最后准备阶段.今日头条.2026-04-01