据美国航天评论网站2015年9月14日报道，美国联合发射联盟（ULA）2015年4月正式宣布，计划推出下一代发射系统，取名为“火神”。大部分人对“火神”发射系统的关注都集中在结束美国对俄制RD-180发动机的依赖上，然而其意义却不只于此。ULA已制定了升级“火神”发射系统的长期战略，包括研发新型上面级、部分可重复使用性，以及促成重型有效载荷发射任务并降低成本的其他概念。在8月31日-9月2日举行的美国航空航天学会航天大会（AIAA Space）上，ULA的乔纳森•巴尔、穆罕默德•拉杰卜及伯纳德•库特分别就“先进通用渐进级”（ACES）、“合理模块化自主返回技术”（SMART）及分布式发射概念做了相关报告。该公司先进概念与技术部副主席（战略规划部副主任）乔治•索尔斯还就改变空间进入总体经济效益的概念也做了报告说明。

先进通用渐进级

“火神”火箭在2020年左右首次发射时，将使用现有“半人马座”上面级。不过，ULA已计划将研发一种名为“先进通用渐进级”（ACES）的更为强大的新型上面级，以替换20世纪60年代的“半人马座”上面级。

乔纳森•巴尔表示，与“半人马座”上面级相比，ACES推力和体积均更大：一方面，ACES将拥有相当于4台RL10发动机的推力，与此对比，“宇宙神”运载火箭的“半人马座”上面级仅使用了一台单独的RL10发动机；另一方面，ACES直径比“半人马座”更大，但长度与其相同。不过，ULA目前还尚未决定ACES将使用何种发动机，参与竞争的不止包括RL10发动机，也包括蓝色起源公司研制的BE-3发动机、XCOR航空航天公司与联合发射联盟联合研制的一款发动机，以及其他发动机。

ACES的主要创新之一是，其拥有一种称为一体化火箭流体（integrated vehicle fluids）的技术，使用来自推进剂箱的汽化燃料，为辅助动力装置提供燃料。这一技术省去了为ACES提供动力的大部分甚至几乎所有电池，也能为推进剂箱加压——无需携带氦气瓶执行这一任务，既让发射系统的上面级变得更为简单，成本更低，又提升了其性能。ULA计划在2023年，也就是“火神”火箭首次发射约四年后将引入ACES。巴尔在演讲中表示，“火神”是第一步，ACES是第二步。

合理模块化自主返回技术

早在“火神”概念对外宣布以前，ULA就已经开始探索将可重复使用性引入其发射系统的问题，曾提出回收及重复使用“宇宙神”5火箭第一级发动机的概念，并在推出“火神”发射系统2个月前，暗示该概念可能被纳入下一代运载火箭技术。根据ULA的路线图，这一名为“合理模块化自主返回技术”（SMART）的概念将于本世纪20年代中期纳入“火神”发射系统。与SpaceX公司寻求“猎鹰”9火箭整个第一级的着陆和重复使用不同，SMART仅回收“火神”火箭的第一级发动机。

穆罕默德•拉杰卜解释称，仅回收发动机的概念是基于经济考虑，发动机的干质量不到火箭第一级干质量的四分之一，但成本却占其约60%，根据ULA的成本建模，使用SMART重复使用技术，完成两次发射就能实现收支平衡；而如果选择回收整个第一级，完成约十次发射才能开始盈利。在SMART概念中，发动机模块将与“火神”火箭第一级分离，先由一个充气气动减速器减速，再由降落伞减速至可以在空中回收。按照ULA当前的计划，“火神”火箭将使用蓝色起源公司生产的BE-4发动机。拉杰卜表示，不担心BE-4发动机的可重复使用性，因为蓝色起源公司正为自己的原因开发BE-4发动机的重复使用性，这里指的是该公司自己研发可重复使用运载火箭的计划。

分布式发射

ULA也在寻找方法，使ACES上面级能发射更重型有效载荷。因此，他们正在研究一个名为“分布式发射”的概念，可通过2次发射，将对单次发射质量过重的有效载荷发射到地球轨道以外。

伯纳德•库特解释称，在分布式发射中，第一次发射只把第一级ACES及其附载副油箱携带的推进剂送入低地球轨道；第二次发射则将把另一级ACES及其有效载荷发射入轨；然后这两级ACES会合，第一级ACES转变为第二级ACES的推进剂，第二级ACES发动机点火，将有效载荷发射进入地球同步轨道甚至更远。为ACES而设计的一体化火箭流体等系统为分布式发射提供了理想的支持：ACES由推进剂箱的氢氧汽化损耗提供动力，因此，几乎可以无限期工作，无需担心电池问题；不过，在等待第二次发射的数周内，第一级ACES也需要一些系统来限制推进剂的汽化燃料量，ULA已在研究相关技术及低温流体输送技术。拥有一级ACES的“火神”火箭可以将最高8吨重的有效载荷直接送入地球同步轨道，但采用分布式发射后，两次“火神/ACES”发射可以将最高20吨重的有效载荷送入地球同步轨道。在被问及分布式发射是否可能成为成熟型推进剂中转站的一个前驱时，库特表示，分布式发射是在努力绕过人们对预置基础设施的担忧，因为第一级ACES及副油箱都是一次性使用的。

改变空间进入的总体经济效益

单独来讲，这些技术均提供了性能和成本节约上的改进，但ULA的眼光不只限于逐渐提升“火神”火箭的性能，而是要改变空间进入的总体经济效益。乔治•索尔斯表示，在太空中，盈利是一个很大的难题，但人类要想在外太空建立长期存在，这绝对是必须要做的。索尔斯提出了一种基于ACES上面级的系统，以及一个来源于ACES上面级的着陆器——名为Xeus，ULA一直在与马斯腾空间系统公司以“半人马座”设计为基础进行研制。这两种系统都使用可以从水中提取的液态氧和液态氢作为推进剂，而水在月球等地外星体上可广泛获得。在索尔斯所提的概念中，Xeus将承担从月球地表到地月系L1点之间的运载任务，ACES则可承担从L1点到“任何其他地点”的运载任务，这可以形成地月空间的贸易路线，在地球同步轨道以内很好地规避了地球的重力。索尔斯举例称，天基太阳能技术现在被广泛认为是不经济的技术，因为其运输成本很高，但如果利用空间资源开发出太阳能卫星，并使用基于ACES和Xeus技术的运输基础设施，天基太阳能的价格就可以大幅降低。粗略估计，地球同步轨道一个太阳能卫星的运输成本可以降低3000倍，这其中不包含集成和运行该系统所需的基础设施，但运输成本的大幅削减却为这些基础设施提供了资金。最终，利用这些技术可以实现由空间能源提供燃料的自给自足的经济。（中国国防科技信息中心 王璐菲 编译）