波音公司的星際線飛船原定在今年7月21日進(jìn)行首次載人試飛，不料6月1日美國(guó)宇航局和波音公司聯(lián)合宣布，由于新近發(fā)現(xiàn)飛船存在兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題，首次載人試飛將被迫推遲。已有消息稱，該任務(wù)將不早于2023年底進(jìn)行，甚至不排除波音公司放棄星際線飛船的可能性。那么星際線飛船的研制過(guò)程為何這么坎坷？它又有怎樣的技術(shù)特點(diǎn)？未來(lái)前景如何呢？

“豪門貴胄”身負(fù)眾望

星際線載人飛船的故事要從2010年講起。當(dāng)時(shí)，由于運(yùn)維成本高昂，加上1986年“挑戰(zhàn)者號(hào)”和2003年“哥倫比亞號(hào)”兩起災(zāi)難推波助瀾，航天飛機(jī)已進(jìn)入退役倒計(jì)時(shí)，美國(guó)一時(shí)面臨失去獨(dú)立的載人航天能力。美國(guó)航天員前往國(guó)際空間站，只能乘坐俄羅斯飛船。然而，2011年航天飛機(jī)正式退役后，俄飛船票價(jià)不斷上漲，運(yùn)送每名西方航天員的收費(fèi)從2000 多萬(wàn)美元一路飆升到2020年的8000多萬(wàn)美元。

(資料圖)

肯尼迪航天中心總裝測(cè)試廠房中的波音星際線飛船

為應(yīng)對(duì)這種尷尬局面，美國(guó)宇航局一方面立項(xiàng)研制兼顧近地軌道和深空探測(cè)任務(wù)的獵戶座飛船，另一方面推動(dòng)商業(yè)載人計(jì)劃發(fā)展，希望民營(yíng)航天企業(yè)挑起大梁，將美國(guó)航天員和貨物更廉價(jià)地送往國(guó)際空間站。

2014年9月，美國(guó)宇航局宣布，波音公司和SpaceX公司各自獲得了向國(guó)際空間站提供載人發(fā)射服務(wù)的合同，金額分別為42億和26億美元。要知道，波音公司從頭到尾參與了美國(guó)宇航局的商業(yè)載人計(jì)劃，獲得了比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更多的政府資金支持，最受美國(guó)政府倚重。波音公司也是信心滿滿，宣稱要在2015年讓星際線飛船為商業(yè)載人任務(wù)做好準(zhǔn)備。

波音公司有資格如此自信，作為美國(guó)歷史最悠久的航空航天制造企業(yè)之一，從1916年創(chuàng)業(yè)至今，取得了舉世矚目的成就。特別是二戰(zhàn)后，波音自籌資金，進(jìn)入航天技術(shù)領(lǐng)域，攻克固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)難關(guān)，贏得了民兵導(dǎo)彈合同，至今仍是美國(guó)戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈主要供應(yīng)商之一。之后，波音通過(guò)并購(gòu)等手段，不斷提高在航天領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，成為美國(guó)主要火箭制造商之一，研制的德爾塔4系列火箭在很長(zhǎng)一段時(shí)間里是美國(guó)運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭。它還是美國(guó)主要衛(wèi)星制造商之一，無(wú)論是在軍用還是商用市場(chǎng)上都有舉足輕重的地位。在“阿波羅計(jì)劃”、航天飛機(jī)、國(guó)際空間站等美國(guó)歷代重大航天計(jì)劃中，波音公司都是重要參與者，研發(fā)一款穩(wěn)妥可靠的近地軌道載人飛船似乎不成問(wèn)題。

研制歷程意外頻出

其實(shí)，美國(guó)商業(yè)載人計(jì)劃也說(shuō)不上一帆風(fēng)順。飛船無(wú)人試飛不斷“跳票”，最早計(jì)劃在2015年進(jìn)行，隨后不斷推遲。直到2019年3月，SpaceX公司成功完成載人龍飛船的首次無(wú)人試飛。

星際線飛船本來(lái)有望更早飛天，但它采用多臺(tái)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施逃逸的技術(shù)方案，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)除用于逃逸外，還用于真空變軌推進(jìn)以及再入過(guò)程減速制動(dòng)，還要能夠多次重復(fù)使用，因此技術(shù)復(fù)雜。在2018年進(jìn)行緊急中止系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，波音發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)推進(jìn)劑泄漏問(wèn)題，不得不對(duì)飛船推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行局部重新設(shè)計(jì)。這就使得星際線飛船首次無(wú)人試飛推遲到2019年12月。

在“星際線”執(zhí)行首次無(wú)人軌道試飛任務(wù)時(shí)，飛船上的一個(gè)任務(wù)計(jì)時(shí)器出現(xiàn)故障，使飛船未能按計(jì)劃在船箭分離后完成入軌機(jī)動(dòng)。該故障消耗了飛船的大量推進(jìn)劑，導(dǎo)致剩余推進(jìn)劑無(wú)法滿足其安全對(duì)接國(guó)際空間站的條件，只好取消對(duì)接任務(wù)，提前返回地球。

事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該計(jì)時(shí)器初始化設(shè)置的時(shí)間點(diǎn)有誤，導(dǎo)致出現(xiàn)了11個(gè)小時(shí)的計(jì)時(shí)偏差。在隨后的在軌檢測(cè)期間，波音公司研制團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)，飛船存在“閥門映射錯(cuò)誤”，于是進(jìn)行緊急排故，并在飛船著陸前約3小時(shí)發(fā)送了經(jīng)修正的飛控代碼。

“星際線”首次試飛不利后，美國(guó)宇航局提出大量整改意見，為安全起見，還要求波音公司再進(jìn)行一次無(wú)人試飛。波音公司不得不自掏4.1億美元，進(jìn)行第二次無(wú)人軌道試飛。

2021年8月，“星際線”再次被推上發(fā)射臺(tái)，但在發(fā)射前檢查中發(fā)現(xiàn)，13個(gè)推進(jìn)劑閥門狀態(tài)異常，波音公司再次開啟漫長(zhǎng)的排故之路。

經(jīng)過(guò)調(diào)查，閥門“卡澀”的主要原因是推進(jìn)劑與大氣水分相互作用，對(duì)閥門材料造成腐蝕。但該問(wèn)題并未徹底解決，而是通過(guò)凈化系統(tǒng)和密封連接件，避免讓水氣侵入推進(jìn)系統(tǒng)閥門，緩解腐蝕作用。為此，波音還設(shè)定了減輕推進(jìn)劑腐蝕的限制性窗口期，即向服務(wù)艙裝載推進(jìn)劑之后的60天內(nèi)必須發(fā)射飛船。

2022年5月，星際線飛船執(zhí)行了第二次無(wú)人軌道試飛，與國(guó)際空間站首次對(duì)接。然而，在入軌階段，飛船點(diǎn)火僅1秒后，1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)因故障關(guān)機(jī)，飛控啟動(dòng)的備用發(fā)動(dòng)機(jī)工作僅25秒后也因不明原因關(guān)機(jī)。好在飛船又啟動(dòng)了另一組發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)動(dòng)，最終完成入軌。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，此次任務(wù)是成功的，星際線飛船可以啟動(dòng)后續(xù)載人任務(wù)。但今年5月26日美國(guó)宇航局表示，又發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)令人擔(dān)憂的新問(wèn)題，導(dǎo)致飛船首次載人試飛再度推遲。

執(zhí)行OFT-2任務(wù)的波音星際線飛船對(duì)接國(guó)際空間站

前途叵測(cè)的項(xiàng)目前景

波音宣布此次試飛推遲的前兩天，恰好是SpaceX公司載人飛行3周年。截至目前，載人龍飛船已為美國(guó)政府和商業(yè)客戶執(zhí)行了務(wù)，累計(jì)將38人送入太空10。次載人任美國(guó)宇航局仍表示，期待波音公司將“星際線”投入使用，成為第二家供應(yīng)商以提供項(xiàng)目冗余，而這原本是載人龍飛船的“內(nèi)定任務(wù)”。

接下來(lái)，星際線飛船項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)面臨較大壓力。以這次公布的兩個(gè)問(wèn)題為例，一個(gè)是降落傘軟連接組件的載荷限制低于預(yù)期，一個(gè)主傘發(fā)生故障時(shí)，會(huì)給另外兩個(gè)降落傘帶來(lái)額外的負(fù)載，降低了降落傘系統(tǒng)的整體安全系數(shù)；另一個(gè)是包裹航天器線束膠帶的易燃性問(wèn)題，在飛船其他部位發(fā)生“多重故障”的情況下，膠帶可能燃燒，帶來(lái)更大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。不難發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)問(wèn)題都不涉及過(guò)于高深的技術(shù)，更像是管理不善的惡果。

展望未來(lái)，“星際線”的前途可以說(shuō)用“烏云密布”來(lái)形容。

首先是成本問(wèn)題。2019年11月，美國(guó)宇航局首次發(fā)布兩款飛船的座位成本估算：載人龍飛船為5500萬(wàn)美元，星際線飛船為9000萬(wàn)美元。波音公司獲得了超出固定價(jià)格合同之外的2.872億美元額外補(bǔ)償，接下來(lái)，通過(guò)在星際線飛船乘員艙內(nèi)裝載額外貨物，將座位成本調(diào)整為約7000萬(wàn)美元，但仍然高于載人龍飛船運(yùn)送更多乘員之前的價(jià)格。

其次是運(yùn)載火箭問(wèn)題。星際線飛船本來(lái)要由宇宙神5系列火箭發(fā)射，但該型火箭即將被淘汰，預(yù)定替代者火神火箭遭遇首飛推遲，增加了任務(wù)的復(fù)雜性和不確定性。

最后是國(guó)際空間站退役問(wèn)題。2022年9月，美國(guó)政府再次購(gòu)買了5次載人龍飛船的國(guó)際空間站運(yùn)輸服務(wù)，預(yù)計(jì)能夠支持到國(guó)際空間站退役?！靶请H線”即使順利服役，預(yù)計(jì)每年只能飛行一次，無(wú)疑使其前景黯淡不少。（作者：于遠(yuǎn)航 把關(guān)專家：中國(guó)航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）

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