為什么說“航天是艱難的！”

美西時間2021年9月2日晚間，美國商業(yè)航天企業(yè)-螢火蟲航天（Firefly Aerospace）在美國范登堡太空軍基地SLC－2平臺，發(fā)射了該公司第一款也是第一枚運載火箭“阿爾法（Alpha）”，火箭在飛行過程中發(fā)生爆炸。

螢火蟲航天“阿爾法（Alpha）”火箭在飛行過程中發(fā)生爆炸

8月28日，同樣是美國商業(yè)航天企業(yè)的阿斯特拉（Astra）公司的Astra3.3 LV0006火箭，從阿拉斯加太平洋火箭發(fā)射場發(fā)射后，由于1個發(fā)動機故障，在飛行2分半鐘后，控制人員主動終止了發(fā)射程序，火箭墜入太平洋。

阿斯特拉（Astra）公司的Astra3.3 LV0006火箭起飛時就發(fā)生箭體傾斜，在導(dǎo)航系統(tǒng)作用下，火箭進行了側(cè)方移位后艱難升空

8月3日，中國商業(yè)航天企業(yè)-星際榮耀（iSpace）雙曲線一號（Hyperbola-1）第3發(fā)運載火箭，從我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，由于整流罩未及時打開，飛行試驗未達到預(yù)期目標(biāo)。

星際榮耀（iSpace）雙曲線一號#5運載火箭的發(fā)動機尾跡

其實，近期發(fā)生的航天領(lǐng)域事故還不止這些，還包括但不限于俄羅斯Nauka多功能艙在入軌后，以及與國際空間站對接后發(fā)生的事故，幸運的是這一次問題并未造成直接的嚴(yán)重后果；波音公司的星際線飛船的推進系統(tǒng)閥門故障，導(dǎo)致計劃推遲等。

2019年SpaceX公司載人龍飛船Demo-1因地面發(fā)動機試驗導(dǎo)致飛船損毀。從而導(dǎo)致計劃中的“自航天飛機退役后的第1次由美國的飛船，在美國的領(lǐng)土上，將美國的宇航員發(fā)射入軌”的載人飛行計劃推遲時，埃隆.馬斯克表示“航天是艱難的”

到底是那些因素造成“航天是艱難的（Space is hard）”呢?

任何大型、高復(fù)雜度、特別是處于技術(shù)前沿的項目都存在巨大的失敗風(fēng)險。航天作為一項應(yīng)用了當(dāng)今最新科技前沿技術(shù)，基于復(fù)雜環(huán)境的大型系統(tǒng)工程項目，使其在成功與失敗之間的邊際特別小。

從最確切的意義上講，火箭發(fā)射是可控的爆炸。液氧、液氫、液態(tài)甲烷和煤油的燃燒幾乎不容許有任何誤差。將這些能量轉(zhuǎn)化為可用的推力需要精心設(shè)計的燃燒室、噴嘴和其他能夠承受極端高溫和壓力的部件。流體力學(xué)的不穩(wěn)定性是如此復(fù)雜和難以預(yù)測，以至于早期的火箭研制人員只能依靠實驗而不是經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛠硗晟扑麄兊脑O(shè)計。

火箭發(fā)動機在發(fā)射過程中會產(chǎn)生強烈的振動，這是火箭和它的有效載荷(包括人類)都必須是能夠耐受。航天零部組件到系統(tǒng)必須在地球上進行完全的測試，以確保它們能夠承受發(fā)射環(huán)境。

在地球上組裝的過程中，灰塵、流體和其他污染物會沉降到航天器的底部，或聚集在空氣流動少的地方。在零重力狀態(tài)下，這些粒子可以在空間擴散，可能損壞電子元件，甚至導(dǎo)致短路。這就是為什么航天器需要在潔凈室中組裝。

太空的極端溫度環(huán)境，需要有強大的熱控能力，載荷也可以在控制范圍內(nèi)安全運行。由于熱量不能在真空中消散，使得空間系統(tǒng)的熱設(shè)計比地球上的系統(tǒng)更具挑戰(zhàn)性。

在地球大氣層的保護層和范艾倫帶（Van Allen belt）之外，電子設(shè)備(尤其是計算機和微電子系統(tǒng))對電離輻射的危害非常敏感。在太空中，電離輻射來自高能粒子和宇宙輻射等。

宇宙飛船和火箭與飛機形成鮮明對比，因為操作飛機的步驟順序可以在人類飛行員的反應(yīng)時間內(nèi)完成。相比之下，火箭的級間分離需要精確的電信號同步，這些信號控制著燃料閥、燃料泵和分離組件。這一挑戰(zhàn)也延伸到更加復(fù)雜的自主操作，如將火星車登陸火星或者進行火箭的回收等。

與地球上的大多數(shù)項目不同，太空系統(tǒng)必須保證一次正確運行，因為發(fā)射后一般不可能進行維修(哈勃太空望遠鏡是一個例外，但第一次修復(fù)主鏡和其他部件的費用就都到1993年的2.93億美元)?？臻g系統(tǒng)的可靠性，或在一定條件和一定時間內(nèi)的可靠性，必須在它到達發(fā)射平臺之前被量化和落實。

以上并不是詳盡的造成航天艱難的因素，飛船和火箭擅長尋找自毀的各種新方法。然而，每一次失敗都是一個從錯誤中學(xué)習(xí)的機會，并通過吸取教訓(xùn)來推動演進。航天科學(xué)家和工程師是站在巨人的肩膀上，成功得益于失敗所累積的經(jīng)驗。