近日，美國波音公司研制的星際線載人飛船與國際空間站實現(xiàn)對接，這是“星際線”執(zhí)行的第二次無人軌道試飛任務(wù)。該飛船在國際空間站?？苛?天后，成功返回并降落在美國新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場。那么，“星際線”有何特點？該飛船在研制中都經(jīng)歷了哪些波折呢？

星際線飛船成功著陸在白沙導(dǎo)彈靶場

首飛時“翻車” 再試又被叫停

“星際線”原名CST-100，是一種可部分重復(fù)使用的載人飛船，目的是運送航天員前往國際空間站并安全返回。該飛船由可重復(fù)使用的載人艙和一次性使用的服務(wù)艙兩部分組成，發(fā)射重量13噸，高度5米，4.5米的直徑略大于美國SpaceX公司現(xiàn)役的載人龍飛船，但小于即將首飛的獵戶座載人飛船的5米直徑。

飛船內(nèi)部加壓空間11立方米，最多可乘坐7名航天員。飛船采用自逃逸設(shè)計，配備有液體逃逸發(fā)動機(jī)，可通過氣囊在陸地著陸，返回艙能重復(fù)使用10次，設(shè)計上可兼容多種火箭發(fā)射升空。

星際線飛船與火箭分離示意圖

按理說，一種新型載人飛船的試飛本應(yīng)是媒體關(guān)注的焦點，但波音公司在此次發(fā)射任務(wù)中異常低調(diào)，美國宇航局和媒體報道也都全無熱度，這種怪象要從兩年多前的那次試飛失敗說起。

2019年12月，“星際線”首次執(zhí)行無人軌道試飛任務(wù)，船箭分離前還一切正常。隨后，飛船上的一個任務(wù)計時器出現(xiàn)故障，使飛船未能按照計劃在船箭分離后完成入軌機(jī)動。

該故障消耗了飛船的大量推進(jìn)劑，導(dǎo)致剩余推進(jìn)劑無法滿足其安全對接國際空間站的條件 ，只好取消對接任務(wù)，讓飛船提前返回地球。

事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該計時器初始化時設(shè)置了一個錯誤時間點，才導(dǎo)致出現(xiàn)了11個小時的計時偏差。

在隨后的在軌檢測期間，波音公司研制團(tuán)隊又發(fā)現(xiàn)了飛船一個“閥門映射錯誤”，這涉及飛船服務(wù)艙上的發(fā)動機(jī)。該錯誤幸好在飛船返回前發(fā)現(xiàn)，否則可能會導(dǎo)致服務(wù)艙與返回艙分離后重新向前飛去而撞上返回艙，后果將不堪設(shè)想。研制團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)后進(jìn)行了緊急排故，并在飛船著陸前約3小時向其發(fā)送了經(jīng)過修正的飛控代碼。

“星際線”首次試飛“翻車”后，除提出大量整改意見外，美國宇航局為安全起見還要求波音公司再進(jìn)行一次無人試飛后才能進(jìn)行載人飛行。雖然波音公司起初對此頗有微詞，但隨著調(diào)查的深入和問題暴露，最終只好接受現(xiàn)實，并自掏腰包4.1億美元進(jìn)行第二次無人軌道試飛。

2021年8月，經(jīng)過一年多的軟件審核和整改，“星際線”再次被推上發(fā)射臺，執(zhí)行第二次軌道試飛任務(wù)，但就在發(fā)射前檢查中，研制團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)飛船有13個推進(jìn)劑閥門發(fā)生卡澀，完全無法打開。幸虧是在發(fā)射前發(fā)現(xiàn)，否則該飛船發(fā)射后很可能直接墜入大氣層。

問題發(fā)現(xiàn)后，該飛船的發(fā)射任務(wù)立即被取消，并將其拉回波音公司再次開啟了漫長的“歸零”之路。

本應(yīng)是“砥柱” 反淪為“備胎”

一次試飛失敗，一次緊急叫停，讓波音公司在載人飛船研制上顏面盡失，早年的豪言壯語險成業(yè)界笑柄。最戲劇性的是在美國宇航局原有的“雙保險”計劃中，波音公司才是載人航天項目的中流砥柱，而SpaceX公司只是“備胎”。如今“備胎”已修成正果，波音公司這位“砥柱”才剛試飛成功。

星際線飛船返回時打開降落傘

實際上，早在美國航天飛機(jī)退役前的2010年，美國宇航局就開始物色新載人飛船的承包商，當(dāng)時有波音公司、藍(lán)色起源公司、內(nèi)華達(dá)山脈公司和 SpaceX公司等企業(yè)進(jìn)入觀察資助名單。

美國宇航局借鑒之前“商業(yè)貨運服務(wù)計劃”的成功經(jīng)驗，提出了“商業(yè)載人航天”項目，計劃資助兩家企業(yè)同時研制載人飛船，替代當(dāng)時行將退役的航天飛機(jī)，擺脫對俄羅斯聯(lián)盟號載人飛船的依賴。

經(jīng)過4年評估，美國宇航局于2014年正式宣布波音公司和SpaceX公司雀屏中選，前者的飛船命名為“星際線”，累計資助50億美元；后者的飛船則為“載人龍”，累計資助32億美元。

2019年3月，兩家公司在經(jīng)過長達(dá)5年的研制后，載人龍飛船率先成功執(zhí)行了首次無人試飛任務(wù)。9個月后，號稱“百年老店”的波音公司的“星際線”也開展了無人試飛任務(wù)，誠如前文所述，這次任務(wù)失敗了，飛船險些無法返回地球。

經(jīng)過長達(dá)2年的整改后，波音公司終于開始了第二次無人試飛。然而，此時的載人龍飛船已經(jīng)成功完成了7次入軌任務(wù)，其中6次為載人飛行。

SpaceX公司研制的載人龍飛船

波音公司即使順利完成后續(xù)試飛，“星際線”在進(jìn)度和成本上均已遠(yuǎn)落后于SpaceX公司，使得整個項目陷入惡性循環(huán)，進(jìn)度越慢單座成本就越高，航天員/游客乘坐該飛船進(jìn)入太空的報價就越高。

媒體普遍認(rèn)為，“星際線”短期在純商業(yè)和太空旅游市場上難有建樹，除成本高的原因外，一系列事故也引發(fā)了游客對該飛船安全性的擔(dān)憂。

供應(yīng)商扯皮 商業(yè)游不妙

近年來，波音公司在各大項目中屢屢出現(xiàn)質(zhì)量、進(jìn)度和經(jīng)費問題，在該公司承研美國宇航局的“太空發(fā)射系統(tǒng)”項目上也有集中體現(xiàn)，其原因多種多樣，但不靠譜的供應(yīng)商難逃其咎。

波音公司的項目多采用傳統(tǒng)的總包+采購模式，垂直整合度較低，大量分系統(tǒng)和關(guān)鍵部件來自外購。波音公司對供應(yīng)商又缺乏有效的質(zhì)量和成本控制，導(dǎo)致供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、問題頻發(fā)和報價居高不下。最麻煩的是，供需雙方的協(xié)調(diào)問題進(jìn)一步導(dǎo)致了項目進(jìn)度過慢。

“星際線”的閥門之困正是如此。近期，波音公司在一份聲明中首次承認(rèn)，該公司最終決定對飛船的閥門系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計，以便徹底解決卡澀問題。

波音公司和美國宇航局一致認(rèn)為，閥門卡澀主要是因為常溫推進(jìn)劑、鋁材之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，加之發(fā)射場空氣潮濕，水分侵入閥門導(dǎo)致。有消息稱，閥門供應(yīng)商洛克達(dá)因公司對此表示反對，他們指責(zé)波音公司在飛船地面測試中使用了一種特殊化學(xué)清潔劑，而波音公司反駁稱不屬實，還指責(zé)洛克達(dá)因公司的設(shè)計并未達(dá)到合同要求，推進(jìn)系統(tǒng)沒有留足設(shè)計裕量來抵御化學(xué)反應(yīng)。

最關(guān)鍵的是在為期9個月的測試中，波音公司并未完全復(fù)現(xiàn)飛船閥門卡澀的故障，而是不斷測量和確保閥門有足夠開度，并稱是為讓飛船盡快重返發(fā)射臺。

由于“星際線”的試飛進(jìn)度不斷推遲，第二次軌道試飛只能采用這種臨時補救方案進(jìn)行。然而，打補丁的方案終究是治標(biāo)不治本，“星際線”在此次試飛的入軌機(jī)動中，飛船點火僅1秒后，1臺發(fā)動機(jī)即故障關(guān)機(jī)，飛控啟動的備用發(fā)動機(jī)工作僅25秒后也因不明原因關(guān)機(jī)，好在飛船又啟動了另一組發(fā)動機(jī)進(jìn)行機(jī)動，最終才完成入軌。

星際線飛船發(fā)動機(jī)點火示意圖

這種發(fā)動機(jī)在服務(wù)艙側(cè)壁上裝有4組，每組配備3臺后向發(fā)動機(jī)（向前推），互為冗余?？偟膩碇v，后續(xù)“星際線”即使完成試飛，商業(yè)前景估計也不太樂觀。

事實的確如此，載人龍飛船的載人太空旅游任務(wù)介紹屢見報端，最新任務(wù)已排至2024年，而“星際線”的太空旅游任務(wù)和報價卻未見任何媒體報道。沒有商業(yè)旅游業(yè)務(wù)的商業(yè)載人飛船，再加上不斷高漲的成本，“星際線”項目對波音公司而言已形同雞肋——越干越賠，不干丟面子。

作者/田豐