航天界「鴿王」首次載人飛行,「星際客機」與波音軍工之困

2024-06-11   澎湃新聞

等待發射的「星際客機」飛船。

一再跳票的波音「星際客機」飛船(CST-100)終於實現首次載人飛行,成功對接國際空間站。

6月6日,搭載兩名美國太空人的美國波音公司「星際客機」飛船飛抵國際空間站,並與之對接。雖然飛船還沒有完成全部任務——太空人計劃在空間站停留8天,飛船還需要將人安全送回地球才算大功告成。

「星際客機」飛船原計劃在2017年進行首次載人飛行,但計劃沒有趕上變化,直到2014年才實現當初的「諾言」,和SLS火箭、「詹姆斯·韋伯」天文望遠鏡並稱美國航天界的三大「鴿王」。而且,這次載人飛行也是一波三折,發射時間多次推遲、飛行過程中出現閥門漏氣,真不知道兩名太空人的內心會不會很煎熬——畢竟這款飛船首次無人飛行就出現了問題。

波音的「星際客機」

此次「星際客機」飛船搭載的兩名太空人分別是布奇·威爾莫爾和蘇尼·威廉士。據美國航天局介紹,兩名太空人將在空間站停留約8天,對「星際客機」及其子系統進行測試。「星際客機」還搭載了約345千克的貨物,包括食物和必需品等。任務結束後,NASA和波音公司將對這次任務的飛行數據進行全面審查,以完成「星際客機」的載人飛行認證。如果一切順利,波音公司的「星際客機」與SpaceX的載人「龍」飛船將輪流承擔將太空人送往國際空間站的任務。

準備與國際空間站對接的「星際客機」飛船。

令人大跌眼鏡的是,這次飛船發射後也是出現多個技術問題——發射後出現三處氦氣泄漏,讓人捏了把汗。其實在發射之前,波音公司和美國宇航局已經處理了飛船一個氦泄漏問題。然而,在發射幾個小時後,又發現了兩次泄漏。在飛船對接國際空間站後又發現了一個泄漏問題。除了氦氣泄漏,飛船發射後推進系統還出現了問題,雖然沒有致命風險,但導致需要太空人手動控制飛船。如此多的問題,超出了預期,也讓「星際客機」飛船首次載人飛行充滿風險。

「星際客機」美國宇航局是為了美國太空梭退役後繼續擁有低軌道載人飛行能力研製的載人飛船。2010年4月,美國公布的《國家航天政策》中,明確了未來將由商業航天提供近地軌道載人和貨物運輸服務。當時一起競爭的還有SpaceX公司的載人「龍」飛船、波音公司的「商業載人航天系統」(後來正式命名為「星際客機」,CST-100)方案、內華達山脈公司的「追夢者」太空梭和藍源公司的「新謝潑德」載人飛船。最終,SpaceX公司和波音公司的方案勝出,分別合同價值42億和26億美元。

波音的CST-100飛船中的數字100代表離地面100千米,這說明它主要專門執行地面到近地軌道的短途運輸任務。飛船高約為5米,直徑4.56米,重13.2噸,能一次性搭載7名航天員。CST-100飛船設計較為保守,飛船由乘員艙和服務艙組成。返回艙著陸方式和早期獵戶座載人飛船類似,使用的是降落傘加氣囊緩衝,更換防熱系統後可重複使用10次,具備60小時獨立飛行和210天停靠飛行能力。CST-100飛船的內部設計充分發揮了波音公司長期在設計商用飛機座艙的優勢,採用航天員喜愛的大窗戶設計和輕型塑料的舒適座椅。

2019年12月,「星際客機」飛船進行了首次發射,但首次飛行就出師不利,因為計時器問題提前返回地球,未能與國際空間站對接,如此低級的失誤讓外界大跌眼鏡。2021年8月,經過改進的「星際客機」被裝到火箭上後,發現飛船的多個閥門被腐蝕堵塞,只能取消發射進行重新檢修。直到2022年5月,「星際客機」飛船第二次無人飛行才順利與空間站對接。而競爭對手——SpaceX公司的載人「龍」飛船已經在2020年成功進行首次載人飛行,而在「星際客機」飛船首次進行載人飛行時,載人「龍」飛船已經成功進行9次載人飛行,波音被遠遠甩在身後。

美國載人飛船的「三駕馬車」:載人「龍」、「星際客機」和「獵戶座」。

百年老廠的困境

從現在情況看,「星際客機」這次載人飛行的表現雖然算不上完美,但技術問題沒有致命風險,應該能夠將太空人安全帶回地球,這有助提升當前面臨信任危機的波音公司的信譽。但對於波音公司而言,「星際客機」飛船並不能解決波音公司這個百年老廠面臨的困境。

該飛船由於一系列技術故障和挑戰,不僅首次載人飛行已推遲約7年,而且導致成本超支約15億美元。在獲得「星際客機」飛船競標成功之前,波音公司與美國宇航局簽署的合同都是「報銷制度」,也就是宇航局為研製中出現的所有額外費用買單。但「星際客機」飛船採用的是定價合同,宇航局只提供合同里的42億美元,如果遇到項目超支、延期或無法完成的情況,波音公司需要自掏腰包。而且,據稱,「星際客機」飛船每個座位的價格高於SpaceX公司的載人「龍」飛船,競爭力弱一些,因此,「星際客機」飛船前途未卜。

SLS火箭成本高昂,未來大市場份額很可能被「星艦」火箭搶去。

對於現在的波音來說,「星際客機」飛船隻是眾多麻煩事中的一件,先不論這幾年讓波音公司「寢食難安」的波音737Max等客機,就幾個軍工和航天項目就讓其壓力倍增。上文提到的另一個航天領域的「鴿王」——SLS火箭原計劃在2016年首飛,但由於技術等方面的原因,屢屢推遲,推遲到2022年才首次發射成功。美國政府問責局(GAO)本周發布的一份報告對美國宇航局(NASA)的SLS計劃進行了嚴厲批評。報告指出,該計劃在推進中缺乏透明度,成本已經超出預算60億美元(約合441億元人民幣)。與GAO交談的NASA官員承認,目前的成本水平使SLS計劃不可持續且負擔不起。在SpaceX公司「星艦」火箭不斷取得進展的情況下,成本高昂的SLS火箭前景也是堪憂。

即使問題頻出,美國空軍也要硬著頭皮裝備KC-46空中加油機。

另一個重要軍工項目KC-46加油機也讓波音頭疼不已,本來這個項目可以讓波音公司賺得盆滿缽滿,由於頻發問題,包括遠程視覺系統誤差、加油杆剛性不足、排水管易破裂及導航系統偏差等,雖然美國空軍決定忽略缺陷繼續服役,但超出的部分需要波音自費解決(美國空軍曾經授予波音一份49億美元的成本補貼協議,但目前已經超支)。KC-46加油機是在KC-767的基礎上改進而來的加油機,用於取代KC-135加油機,於2015年首次試飛。KC-46最大時速與航程與KC-767基本一致,但可搭載的燃油量更大,其最多可攜帶94.20噸用於空中加油的燃油。據悉,美國空軍總共訂購179架KC-46加油機,到目前為止已經交付了76架。

近十年來,波音公司在軍工領域的表現更多是吃老本,多個重大軍工項目在競標時都沒有抓住,比如新型戰略轟炸機項目B-21、新一代陸基洲際飛彈等,都被競爭對手拿去,即使有美國國會的「照顧」和軍方的不斷輸血,無奈「自身不爭氣」,加上民航客機上遭遇「滑鐵盧」,以「工程師文化」著稱的波音公司最終淪落到如今的困境。

根據媒體報道, 1月31日公布了其超出市場預期的2023年第四季度財報。波音當季度總營收達到220億美元,同比增長10.2%,而凈虧損從去年同期的6.6億美元收窄至3000萬美元。全年凈虧損仍然有22.42億美元,從數據上看,波音似乎終於從航空業需求低迷的陰霾中走了出來,但前景並不光明。自從今年1月5日的阿拉斯加航空艙門爆炸事件以來,波音的股價已下跌近16%,市值蒸發約280億美元。

美國媒體《彭博商業周刊》分析認為,波音遇到的困境是因為波音錯把「底線」當成了最高目標——節約成本,而節約成本一旦成了企業的最高目標,就會對整個企業文化帶來難以抵擋的腐蝕和扭曲。波音在設計737MAX時,只是簡單更換了發動機,再用軟體來修正飛機重心不穩的問題,就此埋下了巨大的安全隱患。此外波音還裁掉了大批經驗豐富但薪酬偏高的老工程師,並且越來越喜歡外包和重視股東利益,加上波音的「大而不能倒」的底氣,慢慢讓波音的弊端不斷顯現。波音不斷將業務外包,最終喪失了對產品零部件的微調控制和監督能力,導致項目技術問題頻出,影響了產品質量,進而造成項目拖延和成本超支。

以往不少軍工或航天項目都沒有採用固定價格合同,超支的部分由政府買單,但此次發射的「星際客機」飛船採用固定價格,超支部分需要波音自己承擔,過於自信加上團隊協作不夠,導致飛船項目問題頻出,不斷拖延,本來希望外包項目降低成本,但沒想到問題越來越多。以飛船軟體為例,波音公司沒有一個統一的飛行軟體團隊,一個團隊負責地面系統軟體,保證飛船在地面測試和倒計時期間沒問題,直至起飛前的最後幾分鐘。另一個團隊負責飛船發射後的飛行軟體。然而,這兩個團隊互不信任,溝通交流時的互動十分有限,大多閉門造車,並沒有真正分享彼此工作,導致2019年首飛沒有成功對接空間站。