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一波三折终入轨,“星际线”前景难乐观

近日,美国波音公司研制的星际线载人飞船与国际空间站实现对接,这是“星际线”执行的第二次无人轨道试飞任务。该飞船在国际空间站停靠了5天后,成功返回并降落在美国新墨西哥州的白沙导弹靶场。那么,“星际线”有何特点?该飞船在研制中都经历了哪些波折呢?

  首飞时“翻车” 再试又被叫停

  “星际线”原名CST-100,是一种可部分重复使用的载人飞船,目的是运送航天员前往国际空间站并安全返回。该飞船由可重复使用的载人舱和一次性使用的服务舱两部分组成,发射重量13吨,高度5米,4.5米的直径略大于美国SpaceX公司现役的载人龙飞船,但小于即将首飞的猎户座载人飞船的5米直径。

  飞船内部加压空间11立方米,最多可乘坐7名航天员。飞船采用自逃逸设计,配备有液体逃逸发动机,可通过气囊在陆地着陆,返回舱能重复使用10次,设计上可兼容多种火箭发射升空。

  按理说,一种新型载人飞船的试飞本应是媒体关注的焦点,但波音公司在此次发射任务中异常低调,美国宇航局和媒体报道也都全无热度,这种怪象要从两年多前的那次试飞失败说起。

  2019年12月,“星际线”首次执行无人轨道试飞任务,船箭分离前还一切正常。随后,飞船上的一个任务计时器出现故障,使飞船未能按照计划在船箭分离后完成入轨机动。

  该故障消耗了飞船的大量推进剂,导致剩余推进剂无法满足其安全对接国际空间站的条件 ,只好取消对接任务,让飞船提前返回地球。

  事后调查发现,该计时器初始化时设置了一个错误时间点,才导致出现了11个小时的计时偏差。

  在随后的在轨检测期间,波音公司研制团队又发现了飞船一个“阀门映射错误”,这涉及飞船服务舱上的发动机。该错误幸好在飞船返回前发现,否则可能会导致服务舱与返回舱分离后重新向前飞去而撞上返回舱,后果将不堪设想。研制团队发现后进行了紧急排故,并在飞船着陆前约3小时向其发送了经过修正的飞控代码。

  “星际线”首次试飞“翻车”后,除提出大量整改意见外,美国宇航局为安全起见还要求波音公司再进行一次无人试飞后才能进行载人飞行。虽然波音公司起初对此颇有微词,但随着调查的深入和问题暴露,最终只好接受现实,并自掏腰包4.1亿美元进行第二次无人轨道试飞。

  2021年8月,经过一年多的软件审核和整改,“星际线”再次被推上发射台,执行第二次轨道试飞任务,但就在发射前检查中,研制团队发现飞船有13个推进剂阀门发生卡涩,完全无法打开。幸亏是在发射前发现,否则该飞船发射后很可能直接坠入大气层。

  问题发现后,该飞船的发射任务立即被取消,并将其拉回波音公司再次开启了漫长的“归零”之路。

  本应是“砥柱” 反沦为“备胎”

  一次试飞失败,一次紧急叫停,让波音公司在载人飞船研制上颜面尽失,早年的豪言壮语险成业界笑柄。最戏剧性的是在美国宇航局原有的“双保险”计划中,波音公司才是载人航天项目的中流砥柱,而SpaceX公司只是“备胎”。如今“备胎”已修成正果,波音公司这位“砥柱”才刚试飞成功。

  实际上,早在美国航天飞机退役前的2010年,美国宇航局就开始物色新载人飞船的承包商,当时有波音公司、蓝色起源公司、内华达山脉公司和 SpaceX公司等企业进入观察资助名单。

  美国宇航局借鉴之前“商业货运服务计划”的成功经验,提出了“商业载人航天”项目,计划资助两家企业同时研制载人飞船,替代当时行将退役的航天飞机,摆脱对俄罗斯联盟号载人飞船的依赖。

  经过4年评估,美国宇航局于2014年正式宣布波音公司和SpaceX公司雀屏中选,前者的飞船命名为“星际线”,累计资助50亿美元;后者的飞船则为“载人龙”,累计资助32亿美元。

  2019年3月,两家公司在经过长达5年的研制后,载人龙飞船率先成功执行了首次无人试飞任务。9个月后,号称“百年老店”的波音公司的“星际线”也开展了无人试飞任务,诚如前文所述,这次任务失败了,飞船险些无法返回地球。

  经过长达2年的整改后,波音公司终于开始了第二次无人试飞。然而,此时的载人龙飞船已经成功完成了7次入轨任务,其中6次为载人飞行。

  波音公司即使顺利完成后续试飞,“星际线”在进度和成本上均已远落后于SpaceX公司,使得整个项目陷入恶性循环,进度越慢单座成本就越高,航天员/游客乘坐该飞船进入太空的报价就越高。

  媒体普遍认为,“星际线”短期在纯商业和太空旅游市场上难有建树,除成本高的原因外,一系列事故也引发了游客对该飞船安全性的担忧。

  供应商扯皮 商业游不妙

  近年来,波音公司在各大项目中屡屡出现质量、进度和经费问题,在该公司承研美国宇航局的“太空发射系统”项目上也有集中体现,其原因多种多样,但不靠谱的供应商难逃其咎。

  波音公司的项目多采用传统的总包+采购模式,垂直整合度较低,大量分系统和关键部件来自外购。波音公司对供应商又缺乏有效的质量和成本控制,导致供应商的产品质量参差不齐、问题频发和报价居高不下。最麻烦的是,供需双方的协调问题进一步导致了项目进度过慢。

  “星际线”的阀门之困正是如此。近期,波音公司在一份声明中首次承认,该公司最终决定对飞船的阀门系统进行重新设计,以便彻底解决卡涩问题。

  波音公司和美国宇航局一致认为,阀门卡涩主要是因为常温推进剂、铝材之间发生了化学反应,加之发射场空气潮湿,水分侵入阀门导致。有消息称,阀门供应商洛克达因公司对此表示反对,他们指责波音公司在飞船地面测试中使用了一种特殊化学清洁剂,而波音公司反驳称不属实,还指责洛克达因公司的设计并未达到合同要求,推进系统没有留足设计裕量来抵御化学反应。

  最关键的是在为期9个月的测试中,波音公司并未完全复现飞船阀门卡涩的故障,而是不断测量和确保阀门有足够开度,并称是为让飞船尽快重返发射台。

  由于“星际线”的试飞进度不断推迟,第二次轨道试飞只能采用这种临时补救方案进行。然而,打补丁的方案终究是治标不治本,“星际线”在此次试飞的入轨机动中,飞船点火仅1秒后,1台发动机即故障关机,飞控启动的备用发动机工作仅25秒后也因不明原因关机,好在飞船又启动了另一组发动机进行机动,最终才完成入轨。


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