失敗背后有玄機

□ 徐振亮

2022年全球共執行186次軌道級發射，其中完全成功178次，部分成功1次，失敗7次，完全成功率95.7%。失敗的火箭共有6型，分別是美國的阿斯特拉3.3型火箭（2次）、歐空局的“織女星”-C、日本的“艾普斯龍”增強型、印度的SSLV、中國民營航天企業的“雙曲線一號”和“朱雀二號”。那么這些火箭發射失敗的原因何在？

首先是火箭發動機故障。

發動機為火箭提供動力，堪稱火箭的“心臟”，一旦出現故障，極易導致發射失敗。問題是，發動機結構復雜，零部件眾多，工作環境惡劣，相對比較容易出現故障。據統計，發動機故障導致火箭發射失敗的比例接近50%。在2022年7次發射失敗中，除阿斯特拉3.3型火箭第一次失敗、印度SSLV火箭失敗外，其余的5次失敗均直接由發動機故障導致，占比高達71%。

具體來講，在5次發動機故障中，有3次問題出在主發動機上。主發動機出現故障，相當于人的心房、心室有問題，必然導致嚴重后果。

6月13日發射失敗的美國阿斯特拉3.3型火箭就是二子級液體發動機燃料消耗過快，提前關機。12月21日，歐空局的“織女星”-C因二子級固體發動機出現負壓，引發故障。

除主發動機外，火箭上還有提供姿態控制輔助動力的姿控發動機，其一旦有問題，火箭飛行姿態就容易出現較大偏差，進而導致任務失敗。

其次是基礎性質量問題。

具體分析2022年這些發射失敗事件，其中有一些是技術性質量問題導致的，還有一些則暴露了常規產品性能存在缺陷、操作失誤等基礎性質量問題。

2月11日，阿斯特拉3.3型火箭年內第一次發射失敗，直接原因是整流罩分離故障和軟件故障，當時整流罩未能在二子級發動機點火之前正確分離。事故調查發現，分離系統的線纜布置設計錯誤，導致分離時序與預期不一致，使整流罩分離失敗。此外，該火箭的軟件存在數據包丟失的情況，導致其二子級發動機無法利用推力矢量控制系統進行姿態控制。雖然制造商認為火箭這兩個問題是“獨立的”，并非連鎖反應，但也表明這次發射失敗的根本原因是產品設計存在缺陷，技術不過關，質量把控不到位。

8月7日，印度SSLV火箭發射后，前三級都飛行正常并完成分離，但四子級（又稱速度修正模塊）原本應工作燃燒20秒，卻只燃燒了0.1秒，使得火箭無法達到預定的飛行高度，進入了錯誤的橢圓軌道。事故調查發現，火箭四子級飛行時，加速度傳感器出現故障，使計算機根據故障切換到錯誤軌道，導致整個任務失敗。這是典型的器件級產品質量問題，很小的加速度傳感器故障釀成了重大事故。

通過分析這些發射失敗案例可以看出，火箭發射是復雜的系統工程，一旦設計、生產等任何環節出現細微問題，都有可能導致發射任務失敗。

總之，火箭結構復雜，技術要求高，決定了航天發射是高風險的系統工程。簡單分析2022年發射失敗情況，我們會發現多數是由一些質量“小事”導致的，可以說“失敗是差一點的成功”。

不論怎樣，確保發射成功是火箭永恒的主題，也是火箭研發人員永恒的追求。在失敗面前，全球火箭研發人員不會氣餒，通過吸取失敗教訓、排除故障隱患、彌補薄弱環節、不斷改進迭代，相信2023年航天發射一定能邁上更高的臺階，創造更大的輝煌。