聯(lián)盟火箭折戟東方發(fā)射場(chǎng)

文/ 張宇寧 李浩悅

▲ 乘客拍攝到的有效載荷再入燒毀瞬間

火球從天而降

莫斯科時(shí)間2017年11月28日上午8點(diǎn)41分，俄羅斯從其遠(yuǎn)東東方航天發(fā)射場(chǎng)用聯(lián)盟-2.1b/弗雷蓋特運(yùn)載火箭發(fā)射流星-M2-1等19顆衛(wèi)星。下達(dá)點(diǎn)火指令后，火箭徐徐升空，助推器、第一級(jí)、第二級(jí)均相繼分離，地面工作人員已經(jīng)做好了慶祝準(zhǔn)備，部分媒體也準(zhǔn)備刊發(fā)事先準(zhǔn)備好的“發(fā)射成功”新聞稿。然而在發(fā)射后約10分鐘，意外出現(xiàn)了：攜帶有效載荷的弗雷蓋特上面級(jí)剛剛與火箭分離就失去聯(lián)系，此時(shí)繁忙的北大西洋航線上正在奔波的飛行員和乘客目睹了難得一見(jiàn)的景象：巨大的火球從天而降，放出耀眼的光芒并在隨后爆炸解體。當(dāng)天下午，俄羅斯航天國(guó)家公司宣布本次發(fā)射失敗，全部有效載荷再入北大西洋上空燒毀。

水土不服的弗雷蓋特上面級(jí)

事故發(fā)生后，俄羅斯各方專家立即對(duì)原因進(jìn)行分析：根據(jù)指揮大廳現(xiàn)場(chǎng)顯示的遙測(cè)信號(hào)，上面級(jí)分離前火箭飛行正常，說(shuō)明是“弗雷蓋特”上面級(jí)出了問(wèn)題，如果是上面級(jí)點(diǎn)火失敗，按照彈道方向載荷應(yīng)該落向南美洲偏北地區(qū)，而實(shí)際再入點(diǎn)在北大西洋上空，說(shuō)明上面級(jí)已經(jīng)點(diǎn)火，但方向控制錯(cuò)誤導(dǎo)致任務(wù)失敗。隨后獲取的各種遙測(cè)數(shù)據(jù)也基本證實(shí)了這一推測(cè)。

“弗雷蓋特”上面級(jí)是俄羅斯的成熟產(chǎn)品，自2000年以來(lái)共進(jìn)行64次發(fā)射，僅一次失敗（該次失敗導(dǎo)致了俄“福布斯-土壤”火星探測(cè)器和搭載的中國(guó)“螢火”-1探測(cè)器的損失），另有2次部分失敗。“聯(lián)盟”系列運(yùn)載火箭向來(lái)以可靠著稱，是當(dāng)前運(yùn)送航天員上天的指定產(chǎn)品，此次發(fā)射的“聯(lián)盟-2.1b”問(wèn)世時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但成功率也較高，在全部25次發(fā)射中失敗2次。于是，大家的目光集中在剛剛啟用的東方發(fā)射場(chǎng)上。東方發(fā)射場(chǎng)位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)，肩負(fù)接替哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場(chǎng)確保俄獨(dú)立進(jìn)入太空的重任。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，到2016年4月這里才進(jìn)行了首次發(fā)射，本次是東方發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行的第二次航天發(fā)射。此次所用火箭和上面級(jí)最初計(jì)劃從拜科努爾發(fā)射，隨后又改為東方發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，但生產(chǎn)火箭的“進(jìn)步”火箭航天中心和生產(chǎn)上面級(jí)的“拉沃契金”科研生產(chǎn)聯(lián)合公司未進(jìn)行充分溝通，技術(shù)人員忽略了一些細(xì)節(jié)，為事故埋下了隱患。

“弗雷蓋特”上面級(jí)首次在東方發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，其控制軟件并未進(jìn)行改進(jìn)，這一使用了20年的成熟系統(tǒng)并不能很好適應(yīng)新的發(fā)射要求，俄官方稱，故障原因是“弗雷蓋特”上面級(jí)導(dǎo)航系統(tǒng)的程序錯(cuò)誤。而據(jù)俄專業(yè)人士分析，事故具體原因?yàn)樵趶臇|方發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行極軌發(fā)射時(shí)，由于彈道與普列謝茨克發(fā)射場(chǎng)和拜科努爾發(fā)射場(chǎng)不同，導(dǎo)致“弗雷蓋特”上面級(jí)的導(dǎo)航系統(tǒng)在入軌后認(rèn)為自身姿態(tài)與預(yù)定姿態(tài)存在360°的“偏差”（實(shí)際上該上面級(jí)入軌姿態(tài)完全正常），而在設(shè)計(jì)控制程序時(shí)，并未考慮到可能出現(xiàn)如此大的偏差數(shù)據(jù)，因此，在程序控制下，上面級(jí)需要做一個(gè)360°的旋轉(zhuǎn)以修正這一不存在的偏差。在上面級(jí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)按預(yù)定時(shí)序點(diǎn)火，導(dǎo)致上面級(jí)和載荷的速度迅速下降，再入大氣層并燒毀。

損失的不只是錢

本次發(fā)射的主要載荷是重約2.7噸的“流星-M2-1”極軌氣象衛(wèi)星，另外還搭載了由莫斯科鮑曼國(guó)立技術(shù)大學(xué)研制的“鮑曼人-2”號(hào)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，以及來(lái)自6個(gè)國(guó)家的17顆微納衛(wèi)星。其中，只有主載荷購(gòu)買了26億盧布（約合4500萬(wàn)美元）的保險(xiǎn)，其余大部分載荷均未投保。這次事故將影響東方發(fā)射場(chǎng)的后續(xù)安排：“流星-M2-1”是俄新一代氣象衛(wèi)星網(wǎng)的組成部分，與其協(xié)同組網(wǎng)的“流星-M2-2”原計(jì)劃2018年初入軌，尚不清楚是否需要更換發(fā)射基地或是調(diào)整修改后繼續(xù)發(fā)射。此外，莫斯科鮑曼國(guó)立技術(shù)大學(xué)首顆自研小衛(wèi)星“鮑曼人”-1號(hào)，在2006年發(fā)射時(shí)因“第聶伯”火箭故障星箭俱毀，時(shí)隔11年后承載光榮與夢(mèng)想的“鮑曼人-2”號(hào)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星再度折戟，不得不說(shuō)是一大遺憾。

本次事故構(gòu)成了一個(gè)非常典型的“事故鏈”，東方發(fā)射場(chǎng)的發(fā)射程序轉(zhuǎn)角不同、火箭與上面級(jí)基準(zhǔn)軸不同、上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制與姿態(tài)控制程序未能很好地協(xié)調(diào)等等，這些在正常情況下都不會(huì)引發(fā)事故，甚至不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，但多個(gè)問(wèn)題耦合最終卻導(dǎo)致了嚴(yán)重后果。這也是航天系統(tǒng)工程“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的體現(xiàn)。

目前認(rèn)為，事故的直接原因是設(shè)計(jì)“弗雷蓋特”上面級(jí)控制程序時(shí)考慮不夠充分，且發(fā)動(dòng)機(jī)控制與姿態(tài)控制程序未能很好地協(xié)調(diào)，導(dǎo)致在未完成姿態(tài)調(diào)整的情況下就進(jìn)行點(diǎn)火。

應(yīng)該說(shuō)，本次事故是典型的“人因故障”，其根本原因在于技術(shù)人員沒(méi)有對(duì)火箭和上面級(jí)進(jìn)行充分分析和測(cè)試就草率發(fā)射。新發(fā)射場(chǎng)發(fā)射彈道不同，上面級(jí)的控制程序也不一定適應(yīng)新發(fā)射場(chǎng)的要求，這些都應(yīng)在發(fā)射任務(wù)安排階段就做出針對(duì)性調(diào)整，但直到發(fā)射，這些問(wèn)題都沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)和解決，暴露出在管理上存在嚴(yán)重問(wèn)題。此外，據(jù)報(bào)道，在發(fā)射前準(zhǔn)備和測(cè)試的過(guò)程中，由于技術(shù)和人員熟練度等原因，曾暴露出許多問(wèn)題，但發(fā)射場(chǎng)主官仍堅(jiān)持進(jìn)行發(fā)射。俄方稱，將追究發(fā)射場(chǎng)主官的刑事責(zé)任。這更告訴我們，必須尊重科學(xué)規(guī)律，不能用行政命令違背客觀條件，盲目蠻干只會(huì)造成失敗。

▲ 藝術(shù)家筆下的有效載荷與弗雷蓋特上面級(jí)組合體在太空飛行示意圖

▲ 上面級(jí)和有效載荷再入燒毀

俄總理梅德韋杰夫強(qiáng)調(diào)，此次發(fā)射失敗給俄航天業(yè)造成的損失“不止是錢”，更是影響了俄羅斯的航天聲譽(yù)；要意識(shí)到事件的嚴(yán)重性，全面調(diào)查原因并追究相關(guān)人員責(zé)任。他同時(shí)還批評(píng)了一些部門草率發(fā)布“發(fā)射成功”的消息。★