還能回來嗎?NASA首次載人任務,延長至14天,堵住漏氣就可以了嗎

來看世界 2024-06-13 06:44:35

在上周,千呼萬喚,美國NASA與波音合作開發的星際飛船——starliner終于迎來了首次載人飛行,而且是頂著壓力硬上。在正式發射前的一次發射測試中,starliner遇到了氦氣儲罐漏氣的問題,不得不取消了原定于6月2號的飛行任務。而隨後,中國的嫦娥六號3、4號登陸月球並迅速完成采樣、月表起飛,NASA還是沒有扛住壓力,Starliner終于迎來了首飛。

然而,在飛船飛到300公裏高度的時候,載人飛船再次出現了氦氣漏氣的問題,經過航天員和地面協同,最終是堵上了漏氣。不過也因此錯過了數次對接窗口,starliner飛船幾經波折才最終和國際空間站對接,兩名航天員在進入空間站之後興奮的難以言表,而旁邊的其他國家的飛行員卻看起來心事重重。

飛船有問題,依然強行起飛,NASA被逼急了

原定只有7天的在軌駐留任務,目前已經延長到了14天,據美國方面的說法是,這樣可以留出更多的時間,由航天員和地面協同處置飛船存在的問題,同時給後續的艙外活動預留更多的時間。這項任務是NASA和波音對自己的一個證明,NASA將重返月球的訂單給了波音,但是此前美國人進駐空間站卻需要依靠SpaceX的龍飛船以及俄羅斯的飛船,波音首次載人飛行的成功,可能爲後續的訂單爭取更多的機會。

在波音的這次首次載人飛行任務中,波音表現得相當讓人不滿意,甚至有點罔顧航天員性命的問題存在。5月份的時候,就已經發生過氦氣閥門漏氣的問題,當時迫于各方面的壓力,最終取消了發射,修複泄漏是一個複雜的問題,可能需要將飛船拆開以尋找問題的根源,但是波音並沒有這麽做。僅僅是將漏氣堵上,飛船拉回去檢測一遍再拉出來。

在飛船臨近發射的時候再次遭遇了氦氣泄漏:而NASA卻在它們的X賬戶上發布:“受影響的兩個氦氣閥門已經關閉,飛船保持穩定”。基本沒有爲兩名航天員考慮。兩名航天員在飛船上進進出出數次,每次都臨近發射被告知有故障,然後又從飛船裏爬出來,這對飛行員的心理是極大的考驗,還好兩名航天員沒有崩潰。

這卻讓人想到了蘇聯時代,爲了彰顯自己的國力,在飛船和火箭並沒有完全整備好的情況下,強行讓火箭發射。好在是任務成功了,但凡是任務失敗兩名航天員遭遇不測,美國的國際聲望可能迎來進一步的低潮。就波音Starliner火箭及飛船前邊的表現,即便是把首次載人飛行放在明年也不令人意外。我們來看一看,這艘飛船自出道以來都遭遇過什麽問題:

2019年12月,NASA決定進行飛船的首次無人試飛,可是由于飛行過程中計時錯誤(低級錯誤),飛船沒能按照原定的計劃與空間站對接,導致燃料過多的消耗,任務被迫中止,這一嘗試並沒有完成所有的測試目標;

2020年和2021年,無人試飛的第二次嘗試。NASA原計劃于2021年8月發射,但在發射前檢查中發現了推進系統的閥門問題,閥門在潮濕環境中出現了粘連問題,導致推進器無法正常工作,因此發射被多次推遲,以進行詳細的故障排查和修複。一直到2022年的5月,Starliner最終在2022年5月成功完成無人試飛,與國際空間站對接並安全返回地球。

NASA的首次載人任務原定于2022年下半年,但是最終因爲飛船需要進一步驗證系統的安全性和可靠性,以及確保所有問題都得到徹底解決,載人任務再次推遲。後續的事情就是今年5-6月發生的這些,Starliner飛船多次被拉出來然後又拉回廠房進行檢測,兩名航天員也被折騰了數次。

Starliner不靠譜,波音准備了什麽預案

也難怪兩名航天員在進入空間站之後那麽的興奮,他們都已經是具有豐富經驗的航天員,又不是首次空間站駐留,原本載人飛行大概已經不能讓他們那麽興奮。

這些問題原本也有一定的系統設計冗余,整個任務期間,NASA和波音公司的工程團隊會對飛船的各項系統進行實時監控,Starliner配備了冗余系統,以在主要系統出現問題時提供備用支持,在發射前和飛行過程中,進行多次檢查和測試,以確保所有系統,包括氦氣儲罐和推進系統,都在最佳狀態下運行。

氦氣作爲一種惰性氣體,在Starliner系統中具有多樣的作用,可以用于調節燃料和氧化劑的壓力,使得發動機能夠正常工作,漏氣問題都可能導致壓力不足,從而影響發動機的性能。盡管NASA表示輕微漏氣不會影響飛船,但在載人任務中,任何系統的微小問題都需要嚴肅對待,它們可能在關鍵時刻導致故障或緊急情況,輕微漏氣也可能會增加備用系統的負擔。

而NASA最終做出延長駐留時間的決定,是出于確保漏氣問題在不同環境和時間段內不會對飛船和宇航員安全造成威脅,通過更長時間的在軌監測,可以確認系統的可靠性。地面團隊也可以獲得更多時間分析問題,並通過軟件更新或其他方式進行修複和改進。最後,如果實在沒辦法,NASA和波音公司也可以爲可能的緊急情況准備更多的應急方案和措施。

如果航天員無法乘坐starliner返回地球,還能用什麽辦法呢

曆史上,在航天飛機退役之後,美國相當長的一段時間內沒有自己的載人飛船,都是依靠俄羅斯的聯盟號飛船進行天地之間的往返。在那段時期內,美國和俄羅斯保持了比較好的合作,盡管爲乘坐飛船需要付出高額的支票,但是在那時候是值得的,因爲新開發載人發射系統耗費的資金只會更多。然而由于國際局勢的關系,美國不得不重新打造自己的載人飛船。

NASA和波音等機構合作開發了獵戶座飛船、starliner等,利用其SLS火箭發射系統作爲載人載具。可是由于供應鏈的問題、NASA和波音成本節約的問題,飛船的研發一直不順利,原定的重返月球的時間節點被數次向後推。在此過程中,SpaceX由于其雄厚的資本,在載人航天領域迅速脫穎而出,龍飛船已經數次進行載人任務並且往返于空間站與地球之間。

如果Starliner的問題最終難以排除,又難以保證飛船的安全性、可靠性,兩名航天員最好的選擇大概是在空間站繼續駐留一段時間,至于返回地球無非只有三個選擇:第一,利用龍飛船進行載人返回,這需要SpaceX發射一個空飛船與空間站對接;第二,重啓與俄羅斯的合作,乘坐聯盟號飛船返回地球;第三,繼續在軌等待,等波音處理好氦氣泄漏的問題。

美國爲啥不選擇SpaceX的火箭及飛船進行重返月球任務

這個觀點反而是進入了一定的誤區,美國並不是沒有選擇用SpaceX的火箭及飛船進行重返月球的計劃,但是它們爲SpaceX安排的任務,並不一定是SpaceX想要承擔的,盡管馬斯克已經多次公開暗示了對波音生産管理的質疑:

美國在重返月球的計劃中選擇了SpaceX的火箭及飛船,阿爾忒彌斯計劃,由NASA主導,目標是到2024年將宇航員送回月球,並建立一個可持續的月球基地,爲未來的火星任務做准備。2021年4月,NASA宣布選擇SpaceX的Starship飛船作爲阿爾忒彌斯計劃的月球著陸器。Starship將負責將宇航員從繞月軌道轉移到月球表面,並在任務完成後將他們送回繞月軌道的“門戶”。

NASA選擇SpaceX的主要原因包括其技術創新、成本效益以及Starship的運力和重複使用能力。除了Starship,SpaceX的獵鷹9號(Falcon 9)和獵鷹重型(Falcon Heavy)火箭已經在將許多NASA和商業有效載荷送入軌道方面表現出色。盡管阿爾忒彌斯計劃的核心載人發射任務主要使用NASA自己的太空發射系統(SLS),SpaceX的火箭可能會用于支持任務的其他部分,例如發射補給物資。

SLS火箭是NASA開發的重型運載火箭,專門用于深空探測任務,具有強大的運力,能夠將大型載荷送往月球軌道,支持載人任務和未來的火星探測;獵戶座飛船負責將宇航員從地球送往月球軌道,然後返回地球。NASA希望利用自己主導開發的SLS發射系統,配合商業訂單(波音飛船)進行自己的在人計劃。

在阿爾忒彌斯計劃中,NASA采用了一種綜合多供應商、多系統的任務方案,由SLS和獵戶座: 負責從地球將宇航員送往月球軌道,並將他們安全帶回地球;利用SpaceX Starship作爲月球著陸器,將宇航員從月球軌道送到月球表面,並返回月球軌道,並承擔著地月之間的物資運輸等。

NASA選擇多種供應商和系統,目的是通過多樣化的技術和供應商,可以降低單點故障的風險,提高任務成功率,通過分發訂單的模式刺激相關公司的發展,促進技術創新和降低成本。最終目的是 建立可持續的月球探測基礎設施,爲未來的火星探測任務鋪路。

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