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现实版太空救援:波音飞船故障马斯克龙飞船成救命稻草
发布时间:2024-08-28 14:22:46 来源:开云体育最新官网 作者:开云体育手机版app下载

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现实版太空救援:波音飞船故障马斯克龙飞船成救命稻草

  北京时间8月25日,美国国家航空航天局(以下简称NASA)召开新闻发布会,正式决定——两名宇航员巴奇・威尔莫尔(Butch Wilmore)和苏尼・威廉姆斯(Suni Williams),而是改乘波音死对头——SpaceX公司的载人龙飞船,于6个月后(也就是2025年2月)返回地球。

  缺席发布会的波音仅在网上发布了一份声明,表示:“波音公司继续专注于宇航员和航天器的安全”。波音还表示,正在准备让飞船“进行安全和成功的(无人)返回”。声明中只字未提宇航员换乘龙飞船的事情,只说波音飞船将“无人自主返回”。

  自家的飞船项目超支、拖期、故障缠身,关键是不再被NASA所信任,强制坐自家飞船已经上天的宇航员乘坐对手的飞船下行返回地球。

  这次“耻辱性大败”的开头,正是两个多月前的6月5日,因氦气泄露而屡次推迟的“星际航线”飞船终于升空,执行该飞船的第三次升空任务,也是该飞船的首次载人发射任务,将两位NASA的试飞宇航员送上太空。

  这次载人试飞任务原定为5月初,但飞船升空前就因液氧阀门卡涩、服务舱氦气泄漏、地面计算机故障等原因多次推迟,可谓“出师不利”。

  更糟糕的还在后面,飞船进近国际空间站时,28台姿态控制发动机中有5台出现推力下降故障,发射前的服务舱氦气泄露问题也又出现,检测到5个氦气泄漏点。

  NASA认为这些事故征兆威胁宇航员安全,飞船对接国际空间站后就叫停了波音飞船的返回进程,并勒令波音公司在地面迅速排查和复现相关故障,拿出在轨修复的方案。直到安全风险隐患解除后,方可放行返回地球。

  返回推迟后,波音和NASA在白沙试验场不断尝试测试和复现相关故障,但过程并不顺利,因此导致飞船返回不断推迟。

  发射两个半月后,地面测试表明,发动机工作发热可能会引起特氟龙密封件或阀芯膨胀和挤压,从而限制推进剂(四氧化二氮)的流动。推进剂被加热也可能会引起其蒸发,以此来降低发动机的性能。这种故障会使飞船的动作没有到达预期,仍存在不可控的风险。

  尽管复现了故障,但具体故障机理目前仍不明确,是否会在飞船返回地球的飞行中再次发生也未可知,且目前没有有效的在轨修复方式。发动机制造商阿罗杰特洛克达因公司(Aerojet Rocketdyne)更是表示“以前从未见过此现状”。

  国际空间站上仅有两个美系飞船对接口:一个口被波音飞船“超期霸占”,另一个口则由执行Crew-8任务的SpaceX载人龙飞船使用。

  而SpaceX后续的Crew-9任务已经整装待发,但苦于对接口全部被占,只得推迟。NASA迫切地需要释放一个对接口。

  由于目前对接的龙飞船还承担着“紧急救生艇”的角色,在空间站被碎片击穿或其他紧急状况,甚至包括被失控的星际航线飞船撞上时,供宇航员紧急逃生之用,因此“先行退下”的只能是波音飞船。

  加之地面测试表明波音飞船技术状态并不稳定,对接越久出问题的概率可能越大,NASA决定不再拖下去了,必须让波音飞船尽快脱离空间站返回。

  国际空间站实拍画面,右下角便是占了一个对接口的波音“星际航线”飞船 Maxar Technologies

  波音公司反复坚称,目前的问题虽未完全解决,但飞船是安全的,不足以引起“船毁人亡”的后果。可NASA坚持认为安全风险不能忽略,尤其是在重新审视了2003年哥伦比亚号和1986年挑战者号的事故惨痛教训后,决定再小的风险也不能冒,最终投票决定换船返回。

  毕竟,挑战者号航天飞机当年的发射决定,就有NASA官僚化和漠视安全的因素在内,结果导致了人类航天史上最惨烈的航天事故,7名宇航员因此丧生。

  俗话说“冰冻三尺,非一日之寒”,波音飞船今天的窘境绝非偶然,而是波音作为“合众国长子”、美国四大复合体之一的质量和管理体系整体崩塌的必然结局。

  纵观波音近年来重要项目的质量和进度管理,从737Max两次坠机灾难,到KC-46加油机被美国空军拒收,再到SLS火箭严重超期和拖延,然后就是如今星际航线被剥夺载人返回权,波音是近年来质量管理体系的绝对反面典型。

  1986年1月,挑战者号航天飞机在升空时因固体助推器O型密封环失效,凌空爆炸,7名宇航员罹难;2003年2月,哥伦比亚号航天飞机在再入大气层过程中解体,又是7名宇航员遇难。

  两次事故不仅使美国失去了两架航天飞机和14名宇航员,更重击了民众对航天飞机安全性的信心,加之航天飞机本身发射报价昂贵,缺乏有效的逃逸设计,而机体日益老化又导致翻修费用居高不下,NASA最终只能让航天飞机提前退役。

  自此,俄罗斯便事实垄断了国际空间站的宇航员运输业务,并不断抬高联盟飞船座位的销售价格。

  早在航天飞机退役之前,NASA就开始物色新一代飞船的承包商,经过三个阶段的观察和筛选。波音、蓝色起源、内华达山脉和SpaceX四家航企中标呼声最高。这一些企业的飞船将替代航天飞机,摆脱俄罗斯联盟飞船的垄断,整个项目名为“商业载人航天计划”(Commercial Crew Program)。

  与阿波罗计划和航天飞机时期不同,商业载人航天计划借鉴了“商业货物运输服务计划”的成功经验,项目中飞船所有权归属企业本身,中标公司能够在满足NASA任务需求的条件下执行太空旅游等商业航天任务,借此激励企业创新和自筹部分项目资金,而NASA只是购买飞船的“载人服务”。

  但为了控制安全、进度和经费,NASA设置了一系列“里程碑”对中标公司进行控制,如逃逸试验、热真空试验、电磁兼容性试验等,还提出了一系列设计约束。除此之外,NASA最好能够降低对飞船设计的介入,放权给企业的同时减少监造人员和深广度,改为定时进行进度沟通。

  经过长达4年的观察和评估,2014年NASA正式公开宣布波音和SpaceX中标,各自研发一款新型载人飞船,其中波音飞船名为星际航线亿美元;SpaceX则为载人龙飞船,获资助仅有26亿美元。后经过几次经费追加,波音累计资助额50亿美元,SpaceX累计资助32亿美元。

  SpaceX凭借“商业货物运输服务计划”的经验和一代货运龙飞船的技术基础,加之快速迭代的设计风格,再辅以高度垂直整合的供应链,飞船研发进度高歌猛进,在所有“里程碑”节点上都大幅领先波音,并率先在2020年5月4月成功完成首次载人试飞任务。

  SpaceX已经成功执行13次载人任务,真正成为了国际空间站宇航员轮换的中流砥柱。

  无法到达国际空间站。任务至此彻底宣告失败,只得直接返回地球,好在返回过程还算顺利。

  又发现了两个重要的飞控软件bug:一个有可能导致飞船无法对接空间站,另外一个则是返回过程中的时序错误,有几率会使飞船服务舱分离后又追上来撞上返回舱。

  第二次试飞却因为阀门问题数度推迟,任务过程也是小波折不断。除此之外,一直未能完全解决的阀门卡涩故障又出现了。

  挂掉了2台OMAC发动机。OMAC全称是Orbital Maneuvering and Attitude Control,是一套轨道维持和姿控发动机。飞船服务舱上每隔90度布置一组,每组3台,四向一共12台,冗余布置。结果刚一分离就挂掉了2台。

  又发现了两个严重的安全问题:1.飞船降落伞柔性连接不够坚固;2.飞船舱内大量包裹电缆线束的胶带是易燃材料。

  波音就是抱着这种得过且过的心态混过了飞船的第二次无人试飞,NASA的宽容或是纵容也助长了波音这种心态,直到这次载人试飞,出现了“上的去,下不来”的情况。

  需要星际航线飞船先行脱离,无人自主返回地球,腾出对接口。然后Crew-9任务发射,且任务上行宇航员要从4人减员至2人,以便给两位波音试飞宇航员腾出座位。等Crew-9的龙飞船对接国际空间站,接下“紧急救生艇”的角色之后,Crew-8龙飞船才能着手返回。

  飞控代码没有按照无人自行脱离空间站进行配置。于是,波音还得在轨重新配置(刷新)飞控代码,又得多耗费不少的时间。

  NASA要求波音对配置的飞控代码进行严格审查,以防止自主脱离失败,甚至一头撞上空间站的极端情况。

  虽然现任波音CEO一再保证,该项目不会撂挑子,但若返回时出现事故,整个星际航线飞船项目不排除直接下马的可能,以最丢脸的局面退出NASA载人航天任务体系。

  波音的质量体系崩溃也将成为全世界质量管理教材中的反面典型。2004年,某期《航空周刊》曾经刊登过一篇文章,标题就是——小小的SpaceX能否撼动波音?

  ,波音可能会放弃固定价格合同,从而避免继续亏损。但预算同样捉襟见肘的NASA能否同意加钱,还有待观望。

  不过话说回来,正是NASA已经实施十几年的“双保险”策略,从运载火箭、货运飞船、载人飞船、宇航服,直到登月舱,才使此次换船返回成为可能。作为NASA近20年来做出的最重要的载人安全决定,加上星际航线三飞两折的糟糕质量表现,归因于技术疏失显然只是就事论事。波音的企业文化、管理体系、价值取向必然隐藏了大量的问题,最终才在星际航线这块“冰山一角”上反复暴露出来。