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[分析]屋漏偏逢连夜雨—SpaceX的第三次低谷

2016-09-07 跆拳道大灰狼 航天爱好者

事故已经过去后好几天了,为什么一路跟踪SpaceX的本号突然陷入沉寂了呢,不是我不能写——而是我不想写。因为本来在这个美好的秋天,可复用火箭即将从梦想变成现实(火箭复用之梦),国际宇航大会上的报告即将拉开载人火星探测的一个新的篇章。但是突然之间的爆炸将这一切都击的粉碎,一夜之间再次跌下神坛,各路负面消息一时间全都涌了出来,颇有些落井下石的感觉。虽然大家都知道这家公司在创新和冒险的道路上早就不是第一次栽跟头了,但是这次实在是在一个不该跌跟头的时候栽了下去。


创业的道路还真是异常的坎坷,这已经是SpaceX史上第三次重大挫折了

如果火箭上有人,能逃出来么

好了,抒情结束,咱可能要用不少篇幅再谈很多干货,由于爆炸后曝光的媒体超级多,所以说很可能大家都被相关新闻轰炸过了,所以本号只能“深挖大料”,或者是“依据辟谣”,为大家送上一篇不一样的事故分析了

首先,众所周知,猎鹰9并不是一款仅用于无人发射的运载火箭,而是未来美国下一代载人飞船的“钦定”火箭(仅限载人龙,美国通常没有专门的载人版火箭,或者区别很小,和我国长征2F不同)。所以这次爆炸发生之后,包括NASA在内的很多人最担心的是:如果在未来载人任务中发生这种情况,载人龙飞船的逃逸系统能否顺利帮助宇航员逃出生天呢?这里我们做一个简单的视频拼接对比,来告诉你这个问题的答案。

https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=i130975zr22&width=500&height=375&auto=0

上半部分视频是2015年5月载人龙飞船的发射台逃逸试验视频(Pad Abort Test),该试验是为了验证火箭未离架状态下紧急事故发生时飞船的逃逸能力,当然这个视频是建立在火箭系统能够在极短时间内识别事故,并且果断启动逃逸程序的前提下,我们可以看到载人龙的逃逸系统可以顺利的将宇航员带离危险区域,当然逃逸过程的大过载很容易让宇航员受伤,所以这东西还是用不上最好

媒体上盛传的几个谣言的辟谣

事故发生之后,各种媒体滚动报道,只不过风头调转了一下,变成了集体看笑话模式。

我不吱声,我就看你闹笑话出糗

相应的谣言的层出不穷,笔者在这里挑几个给大家澄清一下,具体哪个媒体这么报道过咱就不深究了。

谣言1:这次爆炸的是前几天刚吹过的二手火箭,火箭复用果然不靠谱。

辟谣:不知这位编辑是故意还是无意犯的这个错误,这个显然是错误的。SpaceX的火箭算是比较有特色的,由于存在复用的可能,爱好者们为了便于追踪,每一枚猎鹰9火箭在发射编号之外都有自己的专属编号。比如国内的航空航天港论坛就有个帖子专门编列了不同编号箭体的流转走向(国外论坛亦有类似帖子)。


从中我们可以很清晰的看到,这次发生爆炸的编号F9-029的箭体,用于发射Amos-6卫星,是一枚全新火箭,首次执行发射任务。而之前本号新闻《火箭复用之梦终于成真,SES公司正式成为SpaceX首个”二手火箭“客户!》提及的要重复发射的火箭是表中编号F9-023的那枚火箭,首次发射的是CRS-8货运飞船任务,重复使用要发射的是卢森堡SES公司的SES-10卫星,完全两码事儿,所以说这个锅——二手火箭可不背。

谣言2:发射保险只管赔偿发射中损失的卫星,这次没发射,所以卫星的两个多亿美元要SpaceX自掏腰包赔偿,赔惨喽。

辟谣:这句话勉强只能算说对了前一半,但是后一半就是谣言了,或者只是想看笑话。稍加求证就可以知道,通常的发保险确实是只管火箭点火之后的卫星损失,但是之前并不是没人管的,在当今世界上成熟的商业卫星发射市场中,对于这些价值数亿美元的卫星都有着“无空窗期”的保险覆盖。哪怕在转运过程中出现了磕碰跌落这种事故,也都会有相应公司负责赔偿的。既然辟谣,自然要有证据,下图是SpaceNews对此次顺带被毁的Amos-6卫星母公司Spacecom的CEO的一次访谈。其中就提及了赔偿这个尖锐的问题:


我想这已经说的很明白了,这次的卫星损失由卫星制造商IAI负责赔付,包含利息在内总计2.8亿美元,这已经彻底弥补了Spacecom损失卫星的直接损失,但是后续的利润肯定是没有了,但这个不属于赔付范围。所以说赔卫星这件事儿根本不是追着老马要的,当然IAI也是投了保险的,那就是后话了。而媒体一直盛传的Facebook,其实只是这颗卫星的主要用户,并非发射的直接相关方,媒体拉上Facebook创始人扎克伯格,很多时候就是为了吸引眼球。

但是呢,还有媒体传Spacecom向SpaceX索赔5000万美元发射费用或者是一次免费发射,这个倒是基本属实,毕竟一次太空快递送砸了再送一次或者退掉送货费都是合情合理的。不过笔者认为Spacecom倾向于让SpaceX赔一次发射,这对双方都是有利的,对SpaceX而言重新组织一次发射的费用肯定低于赔款额,对于Spacecom来说赔款也根本不一定够换一家发射,唯一费用够的质子火箭(ILS代理)发射成功率还不如SpaceX呢。去年的CRS-7任务也是类似,当时搞砸的是NASA的任务,后来坊间盛传SpaceX将在后续使用回收的货运龙飞船免费赔偿一次CRS货运任务,当然这都没有得到官方证实。

谣言3:SpaceX有别的发射台,炸了一个其它不受影响,可以马上接着射。

辟谣:这个笔者只能解释为一些网友的一厢情愿了,SpaceX确实具有好几个发射台(下面会详细说),但是在事故彻底调查清楚之前,任何同类型火箭的发射均会暂停,哪怕你换一个发射台,也是不能马上就恢复发射的。再者说,你敢射,你得先问问你的客户敢不敢让你射呀?事故调查清晰之前,不可能完全排除火箭本身缺陷导致的可能性。这就使得火箭发射只能无奈暂停——这是业内的通行惯例。就像去年的CRS-7事故一样,发射台毫发无损,但还是过了整整6个月才恢复发射。


CRS-7爆炸,事故调查清之前,谁也不想成为下一个小白鼠


CRS-7任务的彻底失败仅仅是源于图中这种碳纤维复合材料制成的氦气瓶的支架强度不足,真是千里之堤溃于蚁穴


猎鹰9二级的透视结构,红框中为液氧储箱,黑色的圆球就是上图的氦气瓶,旁边的就是支架,这个版本和实物略有不同,不过CRS-7事故的调查也是一个很有趣的故事,有时间可以详细说说


事故全面回放

截至今天事故已经过去了五天,一些事实真相也已浮出水面,所以在此我们完整回顾一下这次事件,首先来看爆炸的回顾视频《屡射屡炸 屡炸屡射:SpaceX老板为何坚持自费搞火箭?》,虽有微瑕,但是做得很好,值得一看。

https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=h0325c4akj9&width=500&height=375&auto=0

  • 9月1日事故发生在Amos-6卫星发射前的静态点火测试中,是在静态点火开始前约8分钟时发生的,也就是说当时火箭并没有点火,因此由发动机故障引发爆炸的可能性并不是很大,当然严谨的来说也不能完全排除。

  • 事后SpaceX迅速公布了一份官方声明,SpaceX已经收集了3000路遥感数据和视频片段,并希望借此得到事故的最根本原因。所以在最终的事故调查结果出炉前,各方对于事故根本原因的分析都是猜测性质的(包括我们在内)

  • 虽然但是从爆炸视频中可以看出以下几点:首先是爆炸最初的起火点在火箭的二级液氧储箱位置(见下图红框);第二是最初的爆炸发生在箭体外围;第三是火箭一级是在后续才被引爆的,而卫星则是在箭体爆炸支撑失效后才掉落爆炸的(卫星内也有部分燃料)。有些网友肯定会发出感慨——又特么是二级的液氧储箱,去年的CRS-7事故也是出自这个二级液氧储箱。马斯克在推特上一再声称,事故最早是由发生在二级的”快速燃烧“导致的,只不过燃烧速度太快,感觉像是爆炸。


这是火箭的解剖图,有兴趣的可以和上面爆炸图对比一下

  • 事故发生在卡纳维拉尔角的LC-40发射台,这是SpaceX现阶段的主力发射台,迄今为止28次正式的猎鹰9发射中(这次不好说算不算发射 ,所以编号截至到28),26次都是在LC-40发射的,剩下的都是在西海岸的范登堡空军基地。


SpaceX的机构布局图,红色小火箭标志为发射场,最左边的就是范登堡空军基地,只有一个发射工位,中间正下方的是SpaceX自行修建的南德克萨斯发射场,投入使用至少还要两年,右下角的是卡纳维拉尔角和肯尼迪航天中心,有LC-40和LC-39A两个发射工位


最新的SpaceNes新闻透露,考虑到LC-40发射台修复可能耗时很久,即将于11月改建完成的LC-39A发射台可能承接所有本应由LC-40承担的发射任务,LC-39A称得上是一座传奇发射台,人类从这里起飞首次登上月球,航天飞机首次从这里离开地球,2014年SpaceX租下该发射台并开始改建,另外一座同规模的LC-39B发射台则留给了18年首飞的“太空发射系统”,即SLS

  • 事故发生时发射台人员已经撤离,这是正常的疏散流程,火箭一旦开始加注,人员就要撤离干净,整个加注和静态点火过程都是无需现场人员进场干预的,所以整个事故并没有产生伤亡。当然火箭在发射架上发生事故在航天史上并不多见,但也不是没有,SpaceX这个真不算惨,除了很多媒体提过的巴西那次,最惨的还是这个。


米特罗凡·伊万诺维奇·涅杰林,苏联战略火箭军元帅,在1960年P-16导弹试射故障后违规命令技术人员前往发射台排故,结果导弹突然爆炸而身亡,100余名工程技术人员也一同殉难;总设计师扬格利则因爆炸当时正躲在角落抽烟而逃过一劫,所以说,火箭不长眼,要炸管你谁

  • 爆炸基本摧毁了LC-40发射台,可能需要数月时间来恢复其功能,相当多的设施需要更换和维修,而且如果事故调查表明是加注机构存在缺陷,还可能涉及一系列的改进。在费用上,在2014年底同样被火箭炸掉发射台的轨道科学技术公司(现在的轨道ATK公司)恢复整个发射台用了约1500万美元,这个价格可以作为参考。


猎鹰9火箭和发射台的电器接口图,引发爆炸的火花很可能就出自这些电路中;当然也可能来自于某部分的防静电措施失效,甚至有可能来自于加注时液体流动的摩擦产生的静电积聚,当然这都是猜测,最后还是等调查结果

LC-40发射台全景,由于这次爆炸,图中你所能看到的这些设施几乎都需要维修

  • 但是该公司还拥有其它两座发射台,一座位于美国西海岸的范登堡空军基地,现已整修完毕,完全具备发射条件;另一座就在距离LC-40不远的肯尼迪航天中心,就是著名的LC-39A发射台,即将于11月完成漫长的改建工作,航天飞机时代遗留下来的巨大RSS基本是拆不掉了,当然这不影响发射;SpaceX在新墨西哥州还有一个全新的自建发射场,但是因为地质原因进展缓慢,现在很可能还处于三通一平的阶段。


最新的南德州发射场进度图片,还只是一个土包。。。


未来该发射场地想象图

  • 虽然出了这么大的事故,但是SpaceX表示其需求依旧旺盛,手握70张发射订单,订单总价值高达100多亿美元。SpaceX已经组建事故调查工作组,并聘请美国联邦航空管理局(FAA)对调查程序进行监督以及让NASA、美国空军(USAF)和其他行业专家参与。NASA和空军虽然不是此次事故的相关方,但是作为SpaceX的”救命恩人“和未来大客户,这是完全有必要的,因为上次CRS-7事故就是这么做的,复飞才能如此顺利。当然顺利是相对而言的,安塔芮斯火箭于2014年10约发生爆炸事故,到今天为止将近两年仍未恢复发射,而SpaceX只用了六个月就复工了。

何时能恢复发射?未来怎么走?

SpaceX,一家被光环和质疑围绕的公司,一路坎坷一路鲜花就这么走过了14个年头。屈指算来,这已经是这家公司的第三次重大挫折了,航天领域一直都是高风险,高技术,高投入,典型的“三高”行业。正所谓成也萧何败也萧何,马斯克选择了这个行业就必然承担了这个行业的带来的风险,这就使得他的人生真是写成小说都觉得离奇,确实是坎坷的够可以的。但是这次失败后,一众媒体和网友站出来各种落井下石,各种不看好,仿佛SpaceX又处在了破产倒闭的边缘。就连保险公司、NASA还有SpaceCom也是十分不看好。但事实上,比起08年三次猎鹰1试射失败的时候已经好太多了,那时候SpaceX籍籍无名,融资无门,马斯克已经花光了所有钱,甚至把房子和车子抵押掉来付员工工资了,跟自己当时的妻子开玩笑说——如果这次再失败,我们就只能睡在父亲家的地下室了。那时候都能挺过来,现在手握几十张商业发射订单,NASA数份合同,虽然摊子也大(5000多人),但是没理由挺不过来的。


希望这些勇敢的创新者依旧如021这枚回收火箭一样巍然屹立

但是这次事故还是会产生一系列的负面影响,首当其冲的就是20天后的国际宇航大会,老马本来是要借着这一年来良好的发射记录,回收成功的惊人之举,为大家好好画画火星大饼,可是这一炸,全都变了。笔者估计SpaceX在国际宇航大会上肯定要对此次事故有一个简要交代,虽然不是正式的事故调查报告,但是至少要给事故定性,圈定基本的事故性质,从而为接下来任务的逐步恢复打下基础。否则,火星殖民演讲后的这个记者会肯定是没法开了(记者全是问事故的),宣传效果也自然会大打折扣。

说完宇航大会,接下来就是今年剩下的发射了,按照惯例,所有的后续发射都将受到影响,所以就有下面的发射预告列表。


国外著名SpaceX粉丝聚集地Reddit的发射列表,所有后期发射齐刷刷全都变成了TBD(待定)

我们的网站也不能免俗,也只能无奈改成全部待定了

对于后续发射的安排,主要取决于以下几点,首先的首先还是事故调查,根据事故调查的结果,得出根本原因。


这张图只是举个例子,归零啦,根因分析啦,梦魇啊。。。不堪回首

当事故问题清晰后,有以下三种可能:

  1. 火箭本身没有事故相关缺陷,加注机构也没有问额,就是单纯的人因失误和程序问题。这是最理想的情况,因为整改措施易于实现,在范登堡发射台准备妥当的前提下,整改措施经过FAA等的认可后,年内可能从范登堡开始恢复发射,今年可能还有1-2次发射,最有可能的就是一箭十星的铱星发射;当然LC-39A也可能有一发,但很难说。

  2. 火箭本身没有事故相关缺陷,但是发射场、加注机构、电气链路上存在缺陷,同时辅助以程序上和人因上的其他缺陷。这就有些糟糕了,至少要排查所有其它发射场是否存在类似问题,一并做出整改,然后才能发射,如果是这种情况,年内基本是复飞无望了。

  3. 火箭本身有缺陷!这就相当糟糕了,复飞日期就谁也说不好了,由于此次事故的起始部位和CRS-7事故一样也位于二级液氧储箱,所以很多人怀疑上次的CRS-7事故调查并不到位,没有发现二级的根本问题。当然这只是一种推测,最终结果还要等报告出炉。但是如果是火箭本身缺陷,势必对SpaceX未来发射业务和客户信心造成巨大的影响,很可能的结果就是有部分客户撤单

说完了正常发射,来说说附带影响,NASA还在事故后不合时宜的对明年SpaceX的重头项目来了当头一盆冷水——载人龙发射。因为NASA并不关心火箭复用,也不关心老马是不是真的要去火星,而恢复美国的载人航天能力(Commercial Crew Program)却是明年的最重点工作。在事故后NASA也仅仅是谨慎的发布了一份支持说明,然后抛出了一系列载人龙飞船当前依旧存在的技术问题——焊接,裂缝和渗水(当然,波音的CST-100也有超重、震动和软件方面的问题,半斤八两),虽然其中部分问题已经解决。但是这都为明年5月的载人龙发射节点施加了空前的压力,毕竟,火箭有问题飞船可以救,如果飞船有问题——那就没救了。所以SpaceX后续的所有任务都要不同程度的顺延。

哦,对了,还有重型猎鹰的首射呢?好吧,忘了他吧。。。

还有红龙呢?也一块儿忘了吧。。。

火星殖民呢?你说啥?

其实我们还是盼着SpaceX能够尽快爬起来的!


(全文完)


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