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土星5号 不能重复利用，NASA的太空技术已落后中国一个时代？

几十年来，可重复使用的火箭在科幻小说中屡见不鲜。但直到2015年，当SpaceX的猎鹰号第一级首次着陆时，这个梦想才成为现实。要知道，NASA可从来没有尝试过像SpaceX做的事情，它们迄今为止最接近这类东西的是半可重复使用的航天飞机。那么，为什么NASA不发射可重复使用的火箭呢？
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为了回答这个问题，我们需要回到60年代，当时NASA设计了土星五号（Saturn V），并雇佣了承包商来建造它。作为阿波罗计划（Apollo Program）的一部分，这枚巨型火箭将宇航员送上了月球。加足燃料，它的体重达到了600万磅，相当于400头大象的体重，比自由女神像还高。不过，土星5号根本不能重复使用，前两级火箭都会掉进海里，第三级火箭将宇航员送上月球表面，而它最终的结局就是要么留在太空，要么撞向月球。
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我怀疑那些设计大型F1引擎的人究竟是否想过可以制造出这么大的可重复使用的东西。在太空计划的发展过程中，我认为可重复使用是一个不会考虑不到的因素。或许是当时美国政府只专注于将第一批宇航员送上月球，从而忽略了这个问题，也有可能是两者利弊取其重。
而NASA的工作人员还指出了土星5号是牺牲品的另一个原因。一个名叫罗伯特·弗罗斯特(Robert Frost)的飞行操作员解释说，土星5号的发射计划只进行了大约12次，所以使用一次性运载火箭更便宜。
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最后，土星5号的造价是非常昂贵的，每级火箭要花费1.85亿美元，考虑通货膨胀因素，大约相当于今天的13亿美元。NASA的财政负担如此沉重，以至于最初预计生产超过15架土星5号的计划不得不被取消。也是直到那时，该机构才考虑使用可重复使用的火箭。NASA高级管理人员乔治·穆勒（George Mueller）倡导开发一个完全可重使用的系统，但航天飞机从来没有像他想象的那样完美。工程师们发现，要让它完全重复使用，不仅成本太高，技术难度也很大。于是，他们决定让它部分可重复使用，其中有宇航员的轨道飞行器可以重复使用，而两个固体火箭助推器也可以，它们并不是装着主引擎燃料的大型外部燃料箱，这个东西会在地球大气层中燃烧。
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尽管有部分材料实现了可重复使用，但航天飞机并未能降低成本，NASA公布每一级火箭的花费都超过4.5亿美元。然而，一些独立的消息来源估计，实际成本约为13亿-15亿美元，这与土星5号差不多，但携带的有效载荷更少，这也使得它每磅的成本更高。其中一个原因是航天飞机需要大量的工作来准备另一个任务，例如需要检查21000块隔热砖块。同时，助推器必须从海洋中打捞出来进行翻新，所以快速扭转航天飞机的状况变得既困难又昂贵。再加上大量生产外部燃料箱的生产设施，一年最多只能生产24架，而航天飞机最终平均每年也只飞行4次。
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无论如何，像挑战者号灾难这样的悲剧也让这个项目停滞了好几年。NASA从未实现像SpaceX这种私企的快速可复用性，后者希望有一天太空飞行能像飞机旅行一样常见。这是一项艰巨的任务，SpaceX用了13年的时间才成功着陆第一级。与NASA不同，SpaceX一开始的愿景是制造可重复使用的火箭，并坚持了下来。当然，其他公司的设计也着重可重复使用，贝索斯的蓝色起源公司设计的“新格伦”将是一个可重复使用的助推器，ULA（联合发射中心）正在考虑在空中拦截“火神半人马”的两个引擎，而中国也正在研制长征8号火箭的第一阶段着陆。
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尽管火箭技术取得了很大进步，但NASA即将取代退役航天飞机的新产品仍不能重复使用。太空发射系统（SLS）的目的是将沉重的载荷带到月球，也许有一天，还能到达火星。它的核心部分是由波音公司制造，但火箭也使用了一些与航天飞机相同的硬件，将会丢弃航天飞机重新使用的RS-25引擎。那为什么不让SLS可重复使用呢？NASA表示，这是为了降低成本，加快开发时间。因为同样的道理，它不会经常被使用，对于额外的工程，设计如此大的可重复使用的东西的额外成本与它很少被使用相比，我认为成本的权衡大于可消耗性。它可能一年只起飞一次，而美国商业部门可是计划在未来组织定期的太空旅行。

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