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四问波音飞船滞留事件

太空与网络 2024年08月26日 21:00

The following article is from 三体引力波 Author 三体引力波




















































经过几周争论不休后,NASA终于做出明智选择,正式对外宣布:被滞后的两名宇航员将转乘下一班载人龙飞船回家,而不是铤而走险,继续搭乘故障缠身的波音星际客船返航。

为了理清这场事件,我们以设问句式四问关键之处:



01转乘具体安排如何?

美东时间8月24日下午(北京时间8月25日凌晨),位于华盛顿特区美国宇航局总部,包括局长、副局长、载人航天主管以及各部门主管等高管在内举行局级审查决议会,最终做出最优选择,随后举行新闻发布会,正式对外宣布这一决定。

转乘方案如下:6月5日发射的波音问题飞船,将安排9月上旬(最早将于9月6日)从国际空间站美国和谐段前向端口脱离。如果顺利的话,按计划经由飞离、脱轨、再入,目标在新墨西哥州白沙着陆区进行无人降落。无载人撤离空间站以便腾出对接端口,为下一班自由号载人龙飞船到来做准备。

9月下旬(最早于9月24日),SpaceX计划发射自由号载人龙飞船执行Crew-9任务。上行搭载两名宇航员(🇺🇸🇷🇺各1人,任务指令长目前尚未确定,大概率在泽娜·卡德曼与尼克·黑格之间做出选择;另一名额在美俄宇航员轮换搭乘协议下,既定由俄宇航员亚历山大·戈尔布诺夫保持不变)。该任务还会随船运送被滞留两名宇航员的定制宇航服,以及任务延期所需各类物资。

Crew-9任务期满时,即2025年2月下旬(最早于2月22日),自由号龙飞船下行搭乘4名宇航员(原船上行2人+转乘下行2人)一同返回地球。

一旦实现这场历史性转乘,或者称拯救式转乘,将成就由波音星际客船转乘载人龙飞船的两名NASA资深宇航员布奇·威尔莫尔、苏尼·威廉姆斯一项新纪录:成为史上首批、很可能也是唯一一批搭乘过4艘美俄载人航天器的宇航员(美国航天飞机、俄罗斯联盟号、波音星际客船、SpaceX载人龙飞船)。

这也让二人的太空任务期从原计划8天,一直延长到8个多月。从2024年6月5日一直到最早2025年2月22日,至少262天。当然,这对于资深宇航员来说,有机会延长太空生活时间,更属于幸事,而不是衰事。毕竟,畅游太空的宇航员才是真正的宇航员。

     



02为何必须搭救式转乘?

自从6月5日波音星际飞船首次载人发射,时至今日,一直叫人提心吊胆,叫NASA头疼不已。6月5日至6日,当飞船还处于轨道爬升阶段,用于轨道机动的28台小型反应控制推进器,其中就有5个因为过热而失灵。尽管最终对接上了国际空间站,但至今无法根本性解决这些推进器故障,甚至无法保证飞离阶段可能会有更多推进器故障发生。一旦发生多个推进器失灵,意味着无法精准控制飞船,也就无法保证飞船安全飞离空间站,甚至有相撞空间站的高危风险。

NASA现已知晓故障的具体原因:由于波音飞船设计缺陷,这些推进器都集中在飞船服务舱周边的四个狗窝状推进舱内,导致推进器释放热量无法即时排放,四个「狗窝」反倒像保温瓶一样保存热量,从而导致推进器因过热而自动关闭。彻底的解决方案,要么是重新设计飞船推进器分布位置(大改),要么改变现有操作方式,以极其复杂且精准无误的方法操作这些推进器(小改)。事实上,对于波音来说(其实换做是任何一家飞船制造商),这都是短期内不可能搞定的棘手难题。

更悲催的是,故障缠身的星际客船在飞离阶段的严重问题还不止于此。来自多个可靠信源披露,波音飞船机载操作系统目前已经无法执行飞船自动脱离空间站的操作程序。乍一看,这似乎很荒谬。毕竟,波音飞船曾在2022年5月第二次无人试飞时,已经通过了全自动飞离操作测试。但这次载人飞任务,飞船却无法再度复制上次的成功操作。波音给出的理由模糊不清,有可能是测试团队在过去两年间对该操作软件进行过改动(说好听的叫软件升级),结果实测不灵。目前的解决方案,要么让宇航员必须手动操作解锁解舱飞离空间站,要么编写/测试/上传新的操作软件。无论哪套方案都得耗时耗力,都需要时间。对于低效封闭的波音工作法来说,起码需要数周。波音已经承诺9月上旬准备就绪,让飞船安全撤离空间站。

摆在NASA决策层面前的现实,一边是三次试飞三次故障频出的波音星际客船,另一边是载人航天已经执行5年13次安全承运50人的载人龙飞船,选择的天平自然倾向SpaceX龙飞船。故障缠身的波音飞船已经无法让人放心载人返回,被迫滞留的两名NASA资深宇航员必须转乘载人龙飞船才能安全回家。

尽管NASA对两家载人飞船给出的最大可接受风险定为1/270,但NASA决策者们没一个人敢冒这种风险。正如NASA局长比尔·纳尔逊在发布会上所说:「我们载人航天的核心价值就是对安全的承诺。就像NASA一位主管墙上挂着两架失事航天飞机的旧照,他说必须时刻提醒自己:安全第一。」

     



03为何滞留宇航员必须搭乘Crew-9,而不是Crew-8才能返航?

按计划,正停靠在国际空间站执行Crew-8任务的奋进号龙飞船,将在自由号龙飞船飞抵空间站一周左右,即10月1日前后返回地球。

之前有转乘方案提议:两名滞留宇航员可搭乘Crew-8奋进号龙飞船与4名原船宇航员一起返回,这个方案看似最省时高效,但关键问题无法克服。6人同船返航人数众多,已经超出龙飞船配套能力。

尽管载人龙飞船设计人数最多可达7人,但需要提前准备,SpaceX需要提前进行硬件升级和配套安装,比如为每个宇航员配备专用座椅,而这些工作只能在地面完成。再有,执行Crew-8任务的奋进号龙飞船返航时,除了原船搭乘4名宇航员外,其他空间早已被下行物资和科研设备预留占满,几乎不可能再安排2名宇航员搭乘。

相反,9月下旬将要发射的执行Crew-9任务的自由号龙飞船,目前正在SpaceX龙飞船制造中心做飞行前的最后准备,包括为两名转乘宇航员(布奇·威尔莫尔、苏尼·威廉姆斯)安装专用座椅,发射前还会装载为两人专门定制的舱内宇航服、任务展期工作用具、个人物品等。

     



04该事件会有哪些深远影响?

对于NASA来说,第一步必须重新启动对波音飞船的载人飞行测试评审程序,也就是推倒重来,归零式重新审核星际客船每一项载人航天能力。第二步,调整美国宇航局内部审查决策过程。事实上,波音飞船三次试飞每次都暴露诸多问题,但最终都批准发射,也就是说NASA默许波音带着问题执行每次试飞,风险很大,让人后怕。该事件必将引发内部整改,NASA最高决策层需要拿出杀伐决断地勇气,改变审查决策程序,以减少未来类似失误的机会。第三步,需要重新审视整个商业载人航天项目。2014年NASA选择波音、SpaceX两家承运官方宇航员,成为首批商业载人航天项目(CCP)承运商。原本目的是为了分散风险、形成竞争之势,以固定价格发包模式,促使美国商业载人航天良性发展。十年后的今天,结果事与愿违,两家判若云泥:SpaceX独领风骚,波音扶不起的阿斗。载人龙飞船五年13飞安全承运50人,波音星际客船单次单程勉强搭载2人。更多关键对比,见下表▼

七年之痒、超支15亿的波音飞船终于载人首飞

这种同工不同酬、偏心亲儿子的囧态,如今再也无法掩盖,NASA需要对全美纳税人有个说法,对扶不起的阿斗需要做个了断。根据NASA发包给波音的商业载人航天合同包含无限期交付条款,美国宇航局可以根据实际需求订购任务,尽管已向波音订购3次载人任务,但由于属于无限期协议,因此让NASA拥有一种选择:定于2030年退役的国际空间站,将不再需要波音星际客船承运官方宇航员。从现在起一直到2030年,载人龙飞船每年以两三次承运官方宇航员的节奏,完全能够满足国际空间站退役前的所有载人航天需求。即使在没有波音飞船、载人版逐梦者太空飞机作为补充承运飞船的情况下,SpaceX凭借5艘载人龙飞船可以完全独立承担NASA官方宇航员承运任务,甚至有能力包揽其他商业造访国际空间站的载人任务(比如公理号系列任务)。

NASA推行商业载人航天项目的根本目的,就是为了省钱。现如今SpaceX凭借载人龙飞船这个重磅砝码,已经让NASA决策的天平做出了不二选择,根本没必要再花冤枉钱去扶一个扶不起的阿斗。目前看来,这种选择看似不大可能,由拜登任命的现任局长比尔·纳尔逊几乎不会做此选择。但如果川普再度入主白宫的话,这种选择将从不太可能翻牌变成势在必行。作为坚定的挺川派,马斯克最有意愿(建言)改变NASA、FAA这些官僚机构,至少要修剪一部分树大根深的既得利益集团。如果沿着这条故事线演绎下去,将会越发精彩。

回到这起事件主线上,对于波音来说,尽管NASA尚未定性为事故,但后坐力已经足够大。即使面对百口难辩的种种故障,波音还是死鸭子嘴硬,甚至胆敢铤而走险,一副将首次载人试飞一试到底的痴态,实则是一副烂泥扶不起墙的摆烂。因为波音官僚们心里很清楚,一旦采用转乘龙飞船方案救回宇航员,波音载人航天项目就此一蹶不振。尽管NASA给出了2026年重启试飞的宽期限,但波音自己最清楚,将在相当长一段时间里都不会再飞星际客船,甚至是无限期缺席载人发射。因为闭门造车、官僚僵化的波音文化已经扼杀了解决问题的能力,也无望修复自愈能力。再加上一旦川普重回白宫,被任命的NASA新局长大概率会判定波音飞船死期来临。相比之下,巨亏16亿美元根本不算个事儿,掉进黑洞才是开头。

这起事件影响力,对于其他承运商来说,无疑敲响了警钟。SNC正在研制载人版逐梦者,最早也要2026年才能首飞。更切实际的时间表可能还要往后推迟一两年。毕竟,货运版逐梦者太空飞机需要安全飞够一两年以上,才有资格启动载人版。但问题是国际空间站退役大限锁定在2030年,时间紧迫,留给载人版逐梦者执行承运任务的时间窗口很可能只有一年,最多两年。时间就是金钱,时间就是生命——对于SNC来说,一点都不夸张。

对于SpaceX来说,这起拯救式转乘任务,不会实质性改变什么,既不会自满懈怠,更不会坐地起价,只会让自豪感边际递减。因为刻在SpaceX基因里的原本就是锐意进取、不断创新、超越自我。所以SpaceX继续独孤求败,扮演后航天飞机时代的美国载人航天拯救者角色。SpaceX终极目标是重构红色星球的未来,并不是贪恋蓝色星球的眼前。

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