一款酝酿近十年的美国载人版飞船——波音星际飞船,终于一飞冲天,但,没能追随今年3月载人龙飞船成功首飞的轨迹,无法按照既定轨道与国际空间站对接,只能再入大气层返回……
半途而废
先来聚焦问题所在——火箭发射环节一切正常,当星际飞船与上面级分离后,原本应该插入既定轨道,但由于飞船计时器出现问题,导致自动驾驶系统产生偏差,系统检测认为飞船处在错误的位置,于是消耗大量推进剂来修正一个错误的轨道,同时还错过了正确的点火时间点——因此导致星际飞船虽然进入了稳定轨道,但已经没有足够的推进剂(耗尽75%储量),无力飞抵国际空间站。根据新闻发布会披露,目前计划先让星际飞船转移轨道,转至一个可以在48小时后能够返回着陆点(美国新墨西哥州白沙航天港)的轨道。
并且研究下一步,利用这期间低轨道飞行,星际飞船还能完成哪些测试任务。比如测试再入大气层、降落伞系统、安全着陆等能力。当然,回收飞船后还可以查找第一手信息,最终确定问题到底出在哪里。不过,这次最重要的任务目标——全程测试,尤其与国际空间站对接测试,已经无法完成。发射时间:美国东部时间12月20日早上6:36,北京时间12月20日晚上19:36发射地点:佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地41号发射位(SLC-41)运载火箭:联合发射联盟(ULA)旗下阿特拉斯5型N22款火箭(Atlas V N22)发射任务:任务代号Orbital Flight Test (OFT),即阿特拉斯5型火箭发射波音星际飞船,送至181公里高度亚轨道,星际飞船进入轨道级飞行,原计划25小时后自动对接国际空间站。任务属性:星际飞船首次轨道级测试飞行,没有宇航员搭乘,只有一个测试版假人罗西(Rosie)。星际飞船:Boeing’s CST-100 Starliner(简称Starliner)这次发射位于美国著名航天发射场——佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地41号发射位(SLC-41),也称第41号航天发射综合体。属于美国空军在20世纪60年代为泰坦火箭计划建造的发射重地。90年代后期,为了支持阿特拉斯5型火箭,该基地被美国联合发射联盟ULA翻新,重新启用。这个发射位历史悠久,成就显著。曾经发射诸多大名鼎鼎的深空探测器:太阳神号、海盗号探测器、旅行者号、火星勘测轨道飞行器MRO、新视野号、朱诺号、火星科学实验室MSL……这次发射是41号发射位第92次航天发射。未来波音星际飞船载人航天发射计划在此升空。ULA下一代主力箭火神号也将在此发射。这次发射动用的是美国联合发射联盟ULA当家主力箭——阿特拉斯5型火箭(Atlas V)。这是阿特拉斯系列火箭第5款主力火箭。最初由洛克希德·马丁研制,现已转至联合发射联盟ULA(洛克希德·马丁、波音联合组建运营)。目前作为发射星际飞船的指定运载火箭,ULA还为该火箭取了新名称:N22。严谨表述为:阿特拉斯5型N22款火箭。N代表着没有整流罩(no payload fairing);第一个2代表:两个固体燃料助推器;第二个2代表:火箭两级模式的上面级,采用两台半人马发动机(dual-engine Centaur)。
阿特拉斯5型N22箭高52.4米,采用两级模式。第一级火箭发动机采用俄罗斯制造的RD-180主发动机,以液氧+煤油为推进剂,可产生86万磅推力。推进66秒,就能让阿特拉斯5型进入超音速,全程燃烧时间253秒。同时捆绑两个固体燃料助推器(AJ-60A),箭高17米,能产生38万磅推力,全程燃烧时间94秒。第二级火箭(上面级/太空巴士)箭高12米多,直径3米,采用两台半人马发动机( RL 10),以液氧+液氢为推进剂,能够产生4.5万磅推力,累计燃烧时间842秒。截至目前(2019年12月20日)阿特拉斯5型火箭总计发射81次,成功79次,部分失败2次(包括这次任务失败)。这次发射任务还顺手实现两次突破:阿特拉斯5型N22首次发射,阿特拉斯5型火箭首次配备两台半人马发动机上面级(之前80次发射全都是配备单台发动机)。这次任务:火箭发射阶段是成功的,但飞船任务却是彻底失败了。当地时间美国东部时间12月20日早上6:36,阿特拉斯5型N22火箭升空,逐渐转至东北方向飞行,第一级火箭持续推进4分29秒后关闭发动机,6秒后一二级火箭分离。当火箭升空4分45秒后,大约111公里高度时,启动上面级两台半人马发动机,持续燃烧7分钟多一点,上面级将星际飞船送至一个亚轨道(181×72公里,与赤道倾角51.6°)。火箭升空15分钟后,上面级与星际飞船分离,一切都很顺溜。发射全程不超过3个G的加速度,以保障未来搭乘真人宇航员的人身安全。接下来,星际飞船滑行约15分钟后,启动真空发动机,原定完成一次40秒燃烧,插入既定轨道,结果遭遇计时器出错,飞行偏离轨道,最终导致飞船半途而废,无法对接空间站。差不多同一时间,半人马上面级在升空一小时后,从印度洋上空切入,重新进入大气层,残骸部分最终落入澳大利亚西南向的南太平洋。从发射升空到释放星际飞船,这一过程不到15分钟。一切安好。从发射升空到星际飞船自动对接空间站,原计划这个全过程需要25小时50分钟。对接时间:美国东部时间12月21日上午8:27,北京时间12月21日晚上21:27。原计划星际飞船与国际空间站和谐号舱段实现对接。空间站宇航员将打开舱门,进入太空舱实地检查,收集数据,卸下270公斤货物,包括一些圣诞礼物🎄🎁宇航员还会与搭乘星际飞船的唯一乘客打招呼,合影晒照片——一名模拟宇航员罗西Rosie,与雷普利Ripley一样(搭乘载人龙飞船DM-1任务的假人),同样以女性名字命名。这位罗西女士身穿一套标准版的波音蓝舱内宇航服,浑身上下部署着传感器和辐射监测仪,为了明年发射载人版星际飞船任务收集数据,充当马前卒。
星际飞船试飞任务代号:Starliner OFT,即Starliner Orbital Flight Test(星际飞船轨道飞行测试)。这次属于无载人首飞,简称OFT-1。下次载人试飞,简称OFT-2。这次任务主要测试一系列关键系统:入轨/在轨/再入导航系统、航天控制电子系统、对接系统、通信/遥测系统、舱内环境控制系统、太阳能充电系统、电力系统、推进系统……整个流程是不是挺熟悉的?是的,跟今年3月初SpaceX载人版龙飞船首飞任务(DM-1)基本一样。核心目的就是为了全程测试星际飞船是否达标?是否已经为下次搭载真人宇航员做好准备?很遗憾,波音星际飞船半途而废,无力对接国际空间站。当然,谈不上什么全程测试任务了。
按照原计划,这艘星际飞船将在空间站停靠7天,北京时间12月28日13:44飞离空间站,5个小时后,18:48降落伞式着陆在新墨西哥州白沙航天港(白沙导弹基地)。
不过,这次意外导致飞船着陆大大提前:发射48小时后再入大气层,受控降落在白沙航天港。这艘飞船将运回肯尼迪航天中心进行彻底检查,为下次首次载人飞行的星际飞船做样本性研究。往好处想,这艘打前站飞船所遭遇的问题,应该会在下一艘飞船避免。下一艘星际飞船正在肯尼迪航天中心进行最后组装,作为首次载人试飞任务(OFT-2)专用飞船。按照NASA商业载人航天项目第一阶段要求,载人龙飞船、星际飞船每次任务都要采用全新版,而不是复用版,尽管这两款飞船研发设计要求达到使用10次。在此之前,业界乐观估计2020年上半年首次载人试飞。到底是波音星际飞船还是载人龙飞船,哪个率先载人试飞?这要看NASA的最终决定。2020年11月龙飞船商业载人首飞(USCV-1)2021年5月星际飞船商业载人首飞(USCV-2)这种安排对SpaceX来说很有利,载人龙还是领先一步。不过,按照风险分散与共担原则,NASA需要兼顾两家飞船进展,最好旗鼓相当,齐头并进。即便是星际飞船出现严重问题,也不会让载人龙飞船形成单飞局面。换句话说,这次任务失败了,不仅严重影响波音自己的进度表,还会牵连载人龙飞船后续任务的进度条。这次任务必将择日重考:波音星际飞船无载人测试飞行必须达标,这是硬指标。至于何时才能载人试飞,很可能2020年无望。
SpaceX下一次关键测试:载人版龙飞船发射中止测试,最新公布至少推迟一周,最早2020年1月11日发射。受到这次任务失败的牵连,很可能还会推迟下去。冷酷预判一下,2020年上半年发射中止测试(IFA),2020下半年载人试飞(DM-2),很可能算是正常进度了。
2019年度,没能成为乐观预期中的「美国载人航天元年」,这一年3月、12月先后发射两艘飞船——载人龙飞船完美首飞、星际飞船半途而废,在此期间又接连出现:载人龙飞船4.20爆炸、两款飞船都遭遇降落伞故障、星际飞船中止测试勉强过关……因此,这一年充其量只能称为「美国载人航天预热元年」,期待中的全球商业载人航天的新纪元:不在2020,就在2021……载人龙飞船超热度首飞,点燃下一个时代
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全球今年第99发(🇨🇳33、🇺🇸27、🇷🇺20、🇪🇺9、🇮🇳6、🇯🇵2、🇮🇷2)
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