「星際客機」再度延期,波音在航天領域正面臨嚴峻挑戰

2023-07-05     看航空

原標題:「星際客機」再度延期,波音在航天領域正面臨嚴峻挑戰

根據華盛頓郵報6月初報道,波音公司和NASA宣布,波音公司首次搭載太空人的「星際客機」 (Starliner)飛行計劃將再次推遲。

據報道,波音公司副總裁兼「星際客機」項目經理馬克·納皮(Mark Nappi)此前就曾在電話會議中表示,由於發現了新的隱患,波音的「星際客機」飛船已被迫暫停其載人飛行的準備工作。

波音CST-100「星際客機」飛船。

過去幾年裡,「星際客機」飛船項目已經遭遇了多次不同類型的問題,項目延誤和超支嚴重。截至2020年10月已經超支近9億美元,至今沒有進入以「機組人員飛行測試 (CFT)為代表的載人飛行階段。

而它的競爭對手,SpaceX公司的「龍」飛船,早在2020年5月就啟動了首次太空人試飛。截至目前,「龍」飛船不僅已順利進行了10次載人飛行,更額外獲得了NASA的8次飛行合同。

兩個新問題出現,解決期限未知

「星際客機」項目原計劃在2023年7月完成首次載人發射,但在2023年5月,工程師發現了涉及大氣層中減速降落和電氣火災兩個關鍵的技術問題,並表示在某些特定情況下足以引起船毀人亡的災難結果。

2022年5月25日,「星際客機」結束軌道飛行測試任務,在無人駕駛狀態下返回地面。

第一個問題出現在降落傘上。

出於安全冗餘等因素的考慮,「星際客機」採用了多降落傘設計,要求飛船在3個降落傘中1個傘不能正常打開的情況下依然能安全降落。

顯而易見,這種狀態下,仍然正常工作的2個降落傘會面臨更為猛烈的衝擊和苛刻的受力要求;降落傘與飛船艙體之間的連接部位,必須格外牢固。

「星際客機」的減速著陸流程示意:飛船底部有多個大體積氣囊,用於緩衝與地面的撞擊。

「星際客機」的設計中,每個降落傘與飛船艙體之間有8個軟連接的織物結構,共計24個。這些軟連接織物結構的強度等性能指標,要求以飛行任務中可能遭遇的受力載荷的兩倍作為標準制定。

在近期的重新測試中,工程師發現「星際客船」上的軟連接結構達不到安全係數2的設計標準;而此前獲得成功的測試結果則被波音稱為「錯誤的數據記錄」——這意味著一旦遭遇單個降落傘打不開的情況,剩餘的兩個降落傘有可能會由於軟連接的織物結構失效而破損解體,導致飛船無法有效減速而在著陸過程中撞毀。

從目前的情況來看,「星際客機」至少需要拆除前隔熱罩、前艙蓋,取下降落傘更換改進設計的軟連接織物結構,重新包裝並安裝降落傘、安裝前隔艙蓋、前隔熱罩。

另一個問題出現在膠帶上。

「星際客機」採用了一種名為P-213的膠帶,用於保護各種線束,防止其表面的絕緣層由於刮擦而破損。但最近項目組發現,該膠帶使用的粘合劑在某些情況下易燃——這意味著嚴重的電氣火災隱患。

在某種程度上,它處理起來要比降落傘的問題更為棘手,遠非一些外媒報道中推測的「打開不同部分艙蓋、在膠帶周圍再塗一層安全材料」所能解決。 因為數百英尺的膠帶散落在飛船的各個角落中——很多線束所在的部位,都被設備和結構所遮蔽、甚至處於不可拆卸的永久封閉區域中。

飛船需要大量的線束和管道來實現相關功能設計。各類線束斷路、短路,液氣管道破裂、堵塞等情況,一直是航空太空飛行器事故的主要原因之一。

馬克·納皮曾公開表示,僅僅是確定涉及相關膠帶拆卸範圍的初步工作,目前都無法確定,有待於以後展開。

這些複雜的因素導致波音無法確定解決這兩個問題需要多長的時間和費用——儘管他們目前依然強調,有可能在年內實現載人飛行。

技術問題頻發,遭遇大量質疑

除了降落傘和膠帶之外,「星際客機」項目現在依然存在不少被人質疑的環節——比如其軟體測試、可能遭遇「側壁破裂」的太空飛行器電池以及熱控制系統的閥門等。

2023年5月,NASA航空航天安全諮詢小組(ASAP)會議期間,ASAP主席帕特里夏·桑德斯曾對「星際客機」預定在7月21日啟動的載人飛行計劃提出了質疑,她甚至建議NASA叫停「星際客機」的研發工作,並展開詳細的介入審查。

「星際客機」遭受的質疑太多,以至於人們不斷懷疑波音公司是否會放棄這一項目。馬克·納皮本人數次公開回應和澄清,表示波音內部「並沒有認真討論過」放棄項目的可能性。

馬克·納皮

航天賽道中的傳統航空航天製造商

2014年,NASA選擇波音和SpaceX兩家企業研發用於往返空間站的載人飛船。

站在當時的角度上,資歷深厚、曾經航天技術豐厚的波音確實是無可置疑的主角,SpaceX則更多被評價為「備胎」。這樣的對比也明顯反映在了合同金額上——波音贏得了42億美元,而SpaceX則是26億美元。

但經過近10年的發展,SpaceX的「龍」飛船成為了NASA唯一實現實用化的選擇。更進一步來說,在傳統航天競爭的三大業務領域:火箭、衛星和飛船,SpaceX都對波音形成了強有力的競爭。

在火箭上,SpaceX的自主可控回收路線獲得了成功,而波音近年來一直沒有突破性的新構型火箭投入使用;在發射成本控制上,波音也與SpaceX完全不在一個等級。雖然在重型火箭上,波音的SLS目前仍有性能指標方面的優勢,但「星艦」的不斷成熟正對SLS形成嚴重的威脅。

實際上波音的火箭業務,多年前就已完全依賴於美國政府和軍方訂單……但現在來看,就連這一塊市場也正在不斷被SpaceX所併吞。

波音為歐洲衛星運營商SES研製的O3b-mPower衛星。從功能和市場定位上來說,O3b-mPower衛星與SpaceX的「星鏈」是直接對手。但即使是SES,也選擇了SpaceX的火箭來發射自家衛星,而不是波音的火箭。

一直以來,衛星是波音集團非常重要的業務,一度占到總收入的43%以上。由於波音的產品線更為豐富,SpaceX在短期內還不會對波音的衛星形成全面性的挑戰。但在一些特定的衛星產品上,比如「星鏈」為代表的網際網路通信衛星系統領域,SpaceX已然成為是波音的對手。

排版:陳奕煊

策劃 | 文案:候知健

編審 | 監製:武晨、王蘭

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文章來源: https://twgreatdaily.com/511a6f42de553939d21fe2f593407996.html