獵鷹9號(hào)火箭引擎故障所折射出的行業(yè)危機(jī)

What's next for SpaceX's Falcon 9

截至目前，美國(guó)的兩名宇航員已經(jīng)滯留太空長(zhǎng)達(dá) 40 多天，營(yíng)救工作依然進(jìn)行中。據(jù)報(bào)道，美國(guó)航天局發(fā)言人表示，返航方案尚未最終確定，樂觀估計(jì)他們有望在 7 月底返航，但也可能是 8 月中旬。在多個(gè)返航營(yíng)救方案中，SpaceX 的“獵鷹 9 號(hào)”火箭也被列入計(jì)劃，然而隨著上周這枚火箭發(fā)射失敗，這一計(jì)劃徹底泡湯了。

SpaceX 的“獵鷹 9 號(hào)”火箭號(hào)稱是世界上最安全、最高效的火箭之一，但現(xiàn)在它已經(jīng)停飛了。7 月 11 日發(fā)生的一次罕見的發(fā)動(dòng)機(jī)故障促使美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）啟動(dòng)調(diào)查并停飛所有獵鷹 9 號(hào)火箭，直至另行通知。

很大程度上，這起事件暴露了美國(guó)航天工業(yè)嚴(yán)重依賴該火箭的風(fēng)險(xiǎn)。 

“航空航天業(yè)都非常依賴獵鷹 9 號(hào)。”哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學(xué)家 Jonathan McDowell 指出（他定期發(fā)布太空發(fā)射報(bào)告）。他表示，獵鷹 9 號(hào)以及其他獵鷹重型火箭占 2023 年美國(guó)發(fā)射總量的 83%?！澳壳坝泻芏嗪娇杖蝿?wù)都正在等待它恢復(fù)發(fā)射?！彼a(bǔ)充道。

在 SpaceX 的直播中可以看到，獵鷹 9 號(hào)從加利福尼亞州范登堡太空部隊(duì)基地發(fā)射升空后，在部署 20 顆星鏈衛(wèi)星過程中發(fā)動(dòng)機(jī)上積聚了冰。按照 SpaceX 的說法，冰的堆積導(dǎo)致了液氧泄漏。隨后，部分發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，火箭將幾顆衛(wèi)星送入了比預(yù)期更低的軌道，在這個(gè)軌道上它們很容易墜入地球大氣層。

7 月 12 日，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局表示已經(jīng)意識(shí)到故障的嚴(yán)重性并需要進(jìn)行調(diào)查，該機(jī)構(gòu)的一份新聞聲明在社交媒體 X 上廣為流傳，其聲明稱：“恢復(fù)發(fā)射是基于美國(guó)聯(lián)邦航空管理局確定與事故有關(guān)的任何系統(tǒng)、流程或程序都不會(huì)影響公共安全。”

SpaceX 方面則表示將配合調(diào)查，并在官網(wǎng)上發(fā)布一份聲明稱：“SpaceX 將與美國(guó)聯(lián)邦航空管理局協(xié)調(diào)進(jìn)行全面調(diào)查，找到根本原因并采取糾正措施，以確保未來發(fā)射任務(wù)的萬無一失?！比欢?，至于有關(guān)調(diào)查內(nèi)容以及可能需要多長(zhǎng)時(shí)間等細(xì)節(jié)目前尚不清楚。

與此同時(shí)，SpaceX 要求在調(diào)查期間能夠繼續(xù)發(fā)射獵鷹 9 號(hào)火箭。對(duì)此，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局在一份聲明中表示：“現(xiàn)階段正在審查這一請(qǐng)求，并將在整個(gè)過程的每一步以安全為指導(dǎo)?！?nbsp;

長(zhǎng)期以來，獵鷹 9 號(hào)有著良好的發(fā)射安全記錄。自從 2010 年首航以來，它已經(jīng)發(fā)射了 300 余次，而且很少失敗。2020 年，這枚火箭是 NASA 商業(yè)載人計(jì)劃下首次發(fā)射的火箭，該計(jì)劃旨在建立美國(guó)將包括宇航員在內(nèi)的人員送入預(yù)定軌道的商業(yè)能力。 

麻省理工學(xué)院航空航天工程師 Paulo Lozano 表示，獵鷹 9 號(hào)的成功部分歸功于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。然而，SpaceX 究竟如何整合這些新技術(shù)尚不清楚，畢竟該公司對(duì)其制造過程相當(dāng)保密。

但眾所周知的是，SpaceX 會(huì)使用增材制造來生產(chǎn)一些發(fā)動(dòng)機(jī)部件，這種方法可以制造具有復(fù)雜幾何形狀的零件（比如中空的渦輪葉片），由于重量更輕從而可以提高性能?！叭斯ぶ悄苁拱l(fā)動(dòng)機(jī)健康狀況診斷變得更快速、更精準(zhǔn)，火箭的很多部件也可以重復(fù)使用，從而降低成本?！盤aulo Lozano 指出。

正是因?yàn)閾碛辛己玫陌踩涗?，此次獵鷹 9 號(hào)的故障更加令人驚訝。在他看來，“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常是可以預(yù)料的，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)趷毫拥沫h(huán)境中運(yùn)行，承受極端的溫度和壓力，這使得工程師很難制造出像商用飛機(jī)一樣可靠的火箭。”

“這些發(fā)動(dòng)機(jī)的功率非常大，而且是在極端溫度和壓力下工作，因此很難控制它們。” 他補(bǔ)充說。

上周的發(fā)射究竟出了什么問題仍然是個(gè)謎，盡管如此，專家們一致認(rèn)為這一事件不能被忽視?！霸诂F(xiàn)代航天工業(yè)中，‘哦，這是一個(gè)僥幸’并不是一個(gè)可以接受的答案?！盝onathan McDowell 說道，他發(fā)現(xiàn)最令人驚訝的是，故障并不是發(fā)生在火箭的可重復(fù)使用部分（比如助推器），而是發(fā)生在被稱為“第二級(jí)”的部分，SpaceX 在每次發(fā)射火箭時(shí)都會(huì)更換這個(gè)部分。 

截至目前，尚不清楚獵鷹 9 號(hào)火箭何時(shí)會(huì)再次進(jìn)行發(fā)射，這就意味著接下來的一些航空任務(wù)可能會(huì)被推遲，包括億萬富翁科技企業(yè)家 Jacob Isaacman 的“北極星黎明號(hào)”太空飛行任務(wù)，這將是第一個(gè)包含太空行走的全私人任務(wù)。與此同時(shí)，NASA 計(jì)劃于 2024 年 8 月中旬前往國(guó)際空間站的 SpaceX Crew-9 任務(wù)也可能會(huì)被推遲。 

除此之外，無人飛行任務(wù)也會(huì)受到影響，其中，最引人注目的是“歐羅巴號(hào)快船”任務(wù)，該任務(wù)旨在探索木星的一顆衛(wèi)星并評(píng)估其宜居性?！霸ㄓ?2024 年 10 月執(zhí)行的任務(wù)可能會(huì)因此而推遲，這是因?yàn)樾l(wèi)星發(fā)射的時(shí)間范圍很窄。”Jonathan McDowell 表示。另外，該任務(wù)還面臨著與獵鷹 9 號(hào)無關(guān)的其他技術(shù)難題，而這也可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)射推遲。

這一事件表明，美國(guó)需要探索和尋找獵鷹 9 號(hào)火箭的更多“替代品”。Jonathan McDowell 表示，美國(guó)聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“宇宙神 5”火箭以及波音公司的“星際客機(jī)”曾是美國(guó)載人國(guó)際空間站任務(wù)的備選方案。然而，“宇宙神 5”正在被逐步淘汰，其將被聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“火神半人馬座”火箭所取代，這是一種部分可重復(fù)使用的火箭，迄今為止只進(jìn)行了一次試飛；另外，波音公司的 “星際客機(jī)”存在嚴(yán)重問題，導(dǎo)致兩名 NASA 宇航員至今仍然被困在國(guó)際空間站。 

除此之外，藍(lán)色起源公司的可重復(fù)使用的“新格倫號(hào)”火箭可能是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但它尚未進(jìn)行發(fā)射升空。這家航空航天公司表示，希望在 2025 年之前發(fā)射這枚火箭，而該公司的另一枚可重復(fù)使用火箭“新謝潑德號(hào)”則無法飛入軌道。 

獵鷹 9 號(hào)的發(fā)射故障使得這些其他“備選方案”變得更加重要?！凹词故谦C鷹 9 號(hào)也可能出現(xiàn)問題，因此擁有多種進(jìn)入太空的方式可供選擇就顯得非常重要了?！盝onathan McDowell 表示。