四台老发动机,和一次单程的告别

图片:NASA 每日图片(NASA Image of the Day)· Image credit: NASA/Clayton Rougelot · 图片页
一台火箭发动机躺在黄色的转运平台上。喷口朝下,顶上是一大团管路。几个戴着安全帽的技术人员围着它,有人扶,有人看,有人在指方向。四周是蓝色的钢架和黄色的高空走道。
这是 2026 年 8 月 25 日,星期二,肯尼迪航天中心的飞行器总装大楼。NASA 的技术人员正在把四台 RS-25 发动机装进阿尔忒弥斯三号的火箭芯级。
NASA 公布了这四台的编号:E2054、E2057、E2048、E2052。
我想请你记住中间那一台:E2048。
E2048 的前两次
E2048 不是新的。它是一台航天飞机主发动机。
NASA 在这张图的说明里写了它的履历:E2048 曾经把宇航员兰迪·布雷斯尼克送上轨道——那是 2009 年,STS-129,航天飞机“亚特兰蒂斯”号。而更早,1998 年,它装在“发现”号上执行 STS-95。
STS-95 是那次很多人记得的飞行:77 岁的约翰·格伦重返轨道。NASA 的原话是,那次任务让这位太空先驱成为“当时飞上太空的最年长的人”。1998 年 10 月 29 日,星期四。
三十六年前,格伦是美国第一个环绕地球的人。三十六年后,他七十七岁,又上去了一趟。把他送上去的发动机里,有一台是 E2048。
然后是 2027 年。
NASA 在今年 6 月 9 日公布了阿尔忒弥斯三号的四名乘员:NASA 的兰迪·布雷斯尼克、安德烈·道格拉斯、弗兰克·鲁比奥,以及欧空局的卢卡·帕尔米塔诺。
布雷斯尼克。
2009 年把他送上轨道的那台 E2048,2027 年将再一次在他脚下点火。
(说明一下:这两件事都是 NASA 自己写的——NASA 写了 E2048 飞过布雷斯尼克的 STS-129,NASA 也公布了布雷斯尼克在阿尔忒弥斯三号的乘员名单里。但把这两句话连起来的是我,不是 NASA。事实都对,连线是我做的。)
而这一次,它不回来了
这是全篇最需要停一下的地方。
航天飞机时代,这些发动机每飞一次都跟着轨道器一起回家。降落、拆下来、送去检修、装到下一架上、再飞。E2048 就是这样飞了不止一次。
SLS 时代不一样。发动机装在芯级底部,芯级不返回。
NASA 在阿尔忒弥斯一号的官方媒体资料里写得清清楚楚:芯级和上面级适配器将“落入太平洋,夏威夷以东、下加利福尼亚以西”。
同一份文件解释了为什么:“SLS 各部件上省略了回收系统,以便发射更重的载荷、降低运行成本,并为需要最大性能的探月及更远任务提供动力。”
请注意这个措辞。NASA 说的不是“复用不划算”,而是为了把更重的东西送上去,主动把回收系统拆掉了。重量是有限的,你多带一套回收装置,就少带一份载荷。
发动机厂商那边的说法更直接。NASA 在一篇介绍中引用项目方的话,说改成一次性发动机、加上 3D 打印之类技术成熟,带来了“流程与制造上的许多节省机会”。NASA 授出的合同新闻稿里,对新一代发动机的定语是“更便宜、可一次性使用”。
所以事情是这样的:一台已经上过天、被拆下来、检修好、又装回去的发动机,这次将工作八分多钟,然后掉进太平洋。
它不是坏了。它是干完了活,然后按设计落海。
(另外三台 E2054、E2057、E2052 的飞行履历,NASA 没有公布。我查不到,所以不写。)
八分钟,和一箱抽干的推进剂
来算一笔账,这笔账小学生能算完,而且答案漂亮得让人起鸡皮疙瘩。
NASA 的博客写了两个数字。第一个:上升段,这些发动机“连续点火八分多钟”。第二个:它们消耗芯级两个大贮箱里推进剂的速率是“每秒约 1500 加仑”。
1500 × 480 秒 = 72 万加仑。
而 NASA 在另一篇新闻稿里说,芯级装的是“超过 73.3 万加仑的超低温液态推进剂”。
八分钟,正好把箱子抽干。
这不是巧合,这是设计。火箭的贮箱不多装一滴——多装的每一滴,都是要被举到天上去的死重。八分钟结束的那一刻,燃料刚好用完,芯级也就完成了它这辈子唯一的任务。
“109%”:一把没换过的老尺子
这是我最喜欢的一段,因为它反直觉,而且你可以自己按计算器验证。
RS-25 的推力可以调节,范围是额定推力的 67% 到 109%,以 1% 为步进。航天飞机时代常用 104.5%,SLS 上用 109%。今年 L3Harris 的新造发动机在验收试车中甚至上到了 111%。
等一下——百分比怎么能超过 100?
因为那个 100% 是一把 1970 年代定下的尺子。NASA 文件里写着,额定推力(RPL)是真空 469,448 磅。
后来发动机变强了。尺子没改。
于是你可以自己验算:
469,448 乘以 1.045,等于 490,573 磅——而 NASA 公布的航天飞机时代数值是“约 491,000 磅”。对上了。469,448 乘以 1.09,等于 511,698 磅——NASA 公布的 SLS 数值是 512,300 磅(真空)。也对上了。海平面那一侧同理:100% 是约 380,000 磅,乘以 1.09 得 414,200 磅,NASA 公布的是 416,300 磅。三道乘法,三次吻合。
所以“109%”不是超出了物理极限,是超出了那把老尺子。 数字有时候不是数字,是历史。有人在半个世纪前定了一个基准,然后所有人一直沿用到今天,宁可写出一个超过 100% 的百分比,也不去改那个基准。
那么精致的机器,只出了五分之一的力
四台 RS-25 真空推力合计:4 × 512,300 = 2,049,200 磅。今天这张图的说明里那句“超过两百万磅推力”,说的就是它。
(一个小提醒:这是真空推力。海平面工况下四台合计约 166.5 万磅,达不到两百万。NASA 自己的原话是“超过两百万磅真空推力”,我照抄它的口径,不替它改写。)
两百万磅听起来惊人。然后你看助推器。
NASA 今年 2 月发布的固体助推器资料页:单枚推力 360 万磅,两枚就是 720 万磅。单枚高 177 英尺,重 160 万磅,燃烧 126 秒。
NASA 给的 SLS 起飞总推力有两个版本,880 万磅和 840 万磅。用 880 万算,两枚助推器占 81.8%。NASA 自己的资料页写的是助推器提供“超过 75% 的 SLS 起飞总推力”。
所以:
那四台被称为史上最精致、效率最高的液体火箭发动机之一,只贡献了起飞推力的五分之一左右。四分之三以上来自两根点着了就停不下来、也没法调节的固体大烟囱。
这个比例和直觉正好相反。精密的那部分出力最少。这在工程里其实很常见——精密是用来控制的,蛮力是用来举的。

一米之内,三千五百多度
RS-25 烧的是液氢和液氧。
NASA 的历史文件里写:液氢是“地球上第二冷的液体”,零下 423 华氏度——换算成摄氏是 −252.8 度。(顺带一说,“第二冷”这个用词很可爱,第一冷的是液氦。)液氧是零下 297 华氏度,约 −182.8 度。
而点火之后,燃烧室的温度 NASA 给的是 6,000 华氏度以上——3,315 摄氏度。
同一台机器上,最冷的地方和最热的地方相距不到一米,温差 3,569 度。
它怎么活下来的?部分答案就在燃料本身。NASA 描述发射前的“预冷”程序时写道:燃料先流过发动机的涡轮泵、轴承、喷管和其他部件,但不点燃。最冷的东西先流过将要变成最热的地方。
(严格说,这段 NASA 原文讲的是发射前的预冷,不是飞行中的冷却。飞行中喷管怎么冷却,未能在 NASA 的一手文件里找到明确描述,所以不写。)
至于分级燃烧循环——RS-25 之所以效率高,是因为它舍不得扔东西。NASA 的描述是:预燃烧室先烧掉大部分氢和一部分氧,产生高压、温度受限的富氢燃气;这股热气推动涡轮泵的涡轮;然后涡轮的废气流进主燃烧室,在那里把燃料彻底烧完。
普通发动机推完涡轮就把废气扔了。RS-25 把它捡回来,再烧一遍。
NASA 对“效率高”的定义写得很朴素,我直接引在这里:比冲更高的发动机更高效,因为同样多的推进剂能产生更多推力。
(NASA 的原文没有使用“每加仑跑多少英里”之类的汽车比喻,因此这里只保留官方表述。)
至于涡轮泵转多快,NASA 自己的比喻已经足够好:RS-25 的涡轮泵每秒转 580 圈,接近每分钟 35,000 转——NASA 拿去对比的是 NASCAR 的约 9,000 转和一级方程式的约 19,000 转。
关于阿尔忒弥斯三号,有件事变了
这里要纠正一个很多人(包括我自己动笔前)都有的印象:阿尔忒弥斯三号不是登月任务。
今年 2 月 27 日,NASA 重组了阿尔忒弥斯的任务架构。新闻稿的原话是:阿尔忒弥斯三号任务“现定于 2027 年,将在近地轨道上测试系统与操作能力,为 2028 年的阿尔忒弥斯四号登陆做准备”。
NASA 的任务页面把它归类为“载人验证任务”,说明是:阿尔忒弥斯三号“将在近地轨道执行一系列目标,用以验证未来登月所需的关键系统,登月自阿尔忒弥斯四号开始”。首次登陆的目标年份,NASA 现在写的是 2028。
回头再看今天这张图的说明,你会发现它一个字都没说月球:四台发动机将把“猎户座飞船和它的四名乘员送入近地轨道”。
那不是漏写。那就是新的任务定义。
按 NASA 目前公布的初步任务剖面,阿尔忒弥斯三号将测试猎户座与蓝色起源、SpaceX 两家商业着陆器的交会对接,宇航员有可能进入至少一个着陆器试验件,同时验证猎户座返回时的升级版热防护罩。
顺带一提:阿尔忒弥斯二号已经飞过了。今年 4 月,它执行了将近十天的绕月飞行,是猎户座飞船的首次载人飞行。
还有一个细节:阿尔忒弥斯二号的发动机是在新奥尔良的米丘德装配厂装上芯级的;今年 4 月 27 日,阿尔忒弥斯三号的芯级由驳船运抵肯尼迪,发动机改在这里的总装大楼装。NASA 没有解释为什么改,所以我也只陈述这两件事,不替它解释。
这些都还没发生。NASA 写的是 2027 年,那就是 NASA 写的 2027 年,不是我的承诺。
顺便说说这座楼
今天这张照片拍摄于飞行器总装大楼的 2 号高间。
这座楼 1965 年动工,1966 年建成。高 525 英尺,宽 518 英尺,占地八英亩,体积三百六十六万立方米,是世界上体积最大的建筑之一。地基打了 4,225 根钢桩,每根钉进基岩 164 英尺深。用了 98,590 吨钢和 65,000 立方码混凝土。
还有它的门。
每扇门高 456 英尺,是世界上最大的门。完全打开或者关上一次,需要大约 45 分钟。
一扇要开四十五分钟的门。你在这一头按下按钮,走去泡杯茶,喝完回来,它才刚打开。
拍下这张照片的人叫 Clayton Rougelot。他的名字署在 NASA 官网的多篇图文下,是肯尼迪航天中心的常规署名摄影者。NASA 没有公开他的个人介绍,所以关于他,我能说的就这些。
另一头:七台发动机,一千吨
同一天——2026 年 2 月 27 日——中国国家航天局也更新了自己的时间表。
(这个巧合我核过两次:NASA 重组阿尔忒弥斯架构的新闻稿,和国家航天局那份文件,是同一天发布的。两边在同一天各自说了一次自己打算什么时候登月。)
国家航天局的原话是:“瞄准 2030 年前实现中国人首次登陆月球的目标。”另一份文件写:“我国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施,计划在 2030 年前实现中国人首次登陆月球。”
三大飞行产品的官方名字是:长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器。已经完成的试验包括梦舟飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、长征十号火箭系留点火。
那次系留点火有个数字值得放在这里。国家航天局的描述是:火箭一子级试验产品七台发动机同时点火,在“模拟近 1000 吨推力的作用下”完成试验。两次系留点火分别在 2025 年 8 月 15 日和 10 月 11 日,试验总时长 320 秒。
换算一下:1000 吨力 ≈ 220 万磅。
而 SLS 芯级四台 RS-25 的 2,049,200 磅,换算成吨力是 约 930 吨。
几乎是同一个量级。 一边是七台液氧煤油发动机,一边是四台氢氧发动机;一边正在试着让一子级飞回来落地,一边把发动机主动扔进太平洋。
两条路,两种取舍。都还没走完。
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