今亮点！十年磨一剑？星际线飞船载人首飞再推迟

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今亮点！十年磨一剑？星际线飞船载人首飞再推迟

2023-06-26 07:00:51 来源：科普中国网

波音公司的星际线飞船原定在今年7月21日进行首次载人试飞，不料6月1日美国宇航局和波音公司联合宣布，由于新近发现飞船存在两个技术问题，首次载人试飞将被迫推迟。已有消息称，该任务将不早于2023年底进行，甚至不排除波音公司放弃星际线飞船的可能性。那么星际线飞船的研制过程为何这么坎坷？它又有怎样的技术特点？未来前景如何呢？

“豪门贵胄”身负众望

星际线载人飞船的故事要从2010年讲起。当时，由于运维成本高昂，加上1986年“挑战者号”和2003年“哥伦比亚号”两起灾难推波助澜，航天飞机已进入退役倒计时，美国一时面临失去独立的载人航天能力。美国航天员前往国际空间站，只能乘坐俄罗斯飞船。然而，2011年航天飞机正式退役后，俄飞船票价不断上涨，运送每名西方航天员的收费从2000 多万美元一路飙升到2020年的8000多万美元。

(相关资料图)

肯尼迪航天中心总装测试厂房中的波音星际线飞船

为应对这种尴尬局面，美国宇航局一方面立项研制兼顾近地轨道和深空探测任务的猎户座飞船，另一方面推动商业载人计划发展，希望民营航天企业挑起大梁，将美国航天员和货物更廉价地送往国际空间站。

2014年9月，美国宇航局宣布，波音公司和SpaceX公司各自获得了向国际空间站提供载人发射服务的合同，金额分别为42亿和26亿美元。要知道，波音公司从头到尾参与了美国宇航局的商业载人计划，获得了比竞争对手更多的政府资金支持，最受美国政府倚重。波音公司也是信心满满，宣称要在2015年让星际线飞船为商业载人任务做好准备。

波音公司有资格如此自信，作为美国历史最悠久的航空航天制造企业之一，从1916年创业至今，取得了举世瞩目的成就。特别是二战后，波音自筹资金，进入航天技术领域，攻克固体火箭发动机难关，赢得了民兵导弹合同，至今仍是美国战略弹道导弹主要供应商之一。之后，波音通过并购等手段，不断提高在航天领域的技术实力，成为美国主要火箭制造商之一，研制的德尔塔4系列火箭在很长一段时间里是美国运载能力最强的火箭。它还是美国主要卫星制造商之一，无论是在军用还是商用市场上都有举足轻重的地位。在“阿波罗计划”、航天飞机、国际空间站等美国历代重大航天计划中，波音公司都是重要参与者，研发一款稳妥可靠的近地轨道载人飞船似乎不成问题。

研制历程意外频出

其实，美国商业载人计划也说不上一帆风顺。飞船无人试飞不断“跳票”，最早计划在2015年进行，随后不断推迟。直到2019年3月，SpaceX公司成功完成载人龙飞船的首次无人试飞。

星际线飞船本来有望更早飞天，但它采用多台液体火箭发动机实施逃逸的技术方案，火箭发动机除用于逃逸外，还用于真空变轨推进以及再入过程减速制动，还要能够多次重复使用，因此技术复杂。在2018年进行紧急中止系统测试时，波音发现，发动机出现推进剂泄漏问题，不得不对飞船推进系统进行局部重新设计。这就使得星际线飞船首次无人试飞推迟到2019年12月。

在“星际线”执行首次无人轨道试飞任务时，飞船上的一个任务计时器出现故障，使飞船未能按计划在船箭分离后完成入轨机动。该故障消耗了飞船的大量推进剂，导致剩余推进剂无法满足其安全对接国际空间站的条件，只好取消对接任务，提前返回地球。

事后调查发现，该计时器初始化设置的时间点有误，导致出现了11个小时的计时偏差。在随后的在轨检测期间，波音公司研制团队又发现，飞船存在“阀门映射错误”，于是进行紧急排故，并在飞船着陆前约3小时发送了经修正的飞控代码。

“星际线”首次试飞不利后，美国宇航局提出大量整改意见，为安全起见，还要求波音公司再进行一次无人试飞。波音公司不得不自掏4.1亿美元，进行第二次无人轨道试飞。

2021年8月，“星际线”再次被推上发射台，但在发射前检查中发现，13个推进剂阀门状态异常，波音公司再次开启漫长的排故之路。

经过调查，阀门“卡涩”的主要原因是推进剂与大气水分相互作用，对阀门材料造成腐蚀。但该问题并未彻底解决，而是通过净化系统和密封连接件，避免让水气侵入推进系统阀门，缓解腐蚀作用。为此，波音还设定了减轻推进剂腐蚀的限制性窗口期，即向服务舱装载推进剂之后的60天内必须发射飞船。

2022年5月，星际线飞船执行了第二次无人轨道试飞，与国际空间站首次对接。然而，在入轨阶段，飞船点火仅1秒后，1台发动机因故障关机，飞控启动的备用发动机工作仅25秒后也因不明原因关机。好在飞船又启动了另一组发动机进行机动，最终完成入轨。

业内人士认为，此次任务是成功的，星际线飞船可以启动后续载人任务。但今年5月26日美国宇航局表示，又发现了两个令人担忧的新问题，导致飞船首次载人试飞再度推迟。

执行OFT-2任务的波音星际线飞船对接国际空间站

前途叵测的项目前景

波音宣布此次试飞推迟的前两天，恰好是SpaceX公司载人飞行3周年。截至目前，载人龙飞船已为美国政府和商业客户执行了务，累计将38人送入太空10。次载人任美国宇航局仍表示，期待波音公司将“星际线”投入使用，成为第二家供应商以提供项目冗余，而这原本是载人龙飞船的“内定任务”。

接下来，星际线飞船项目团队面临较大压力。以这次公布的两个问题为例，一个是降落伞软连接组件的载荷限制低于预期，一个主伞发生故障时，会给另外两个降落伞带来额外的负载，降低了降落伞系统的整体安全系数；另一个是包裹航天器线束胶带的易燃性问题，在飞船其他部位发生“多重故障”的情况下，胶带可能燃烧，带来更大的潜在风险。不难发现，这两个问题都不涉及过于高深的技术，更像是管理不善的恶果。

展望未来，“星际线”的前途可以说用“乌云密布”来形容。

首先是成本问题。2019年11月，美国宇航局首次发布两款飞船的座位成本估算：载人龙飞船为5500万美元，星际线飞船为9000万美元。波音公司获得了超出固定价格合同之外的2.872亿美元额外补偿，接下来，通过在星际线飞船乘员舱内装载额外货物，将座位成本调整为约7000万美元，但仍然高于载人龙飞船运送更多乘员之前的价格。

其次是运载火箭问题。星际线飞船本来要由宇宙神5系列火箭发射，但该型火箭即将被淘汰，预定替代者火神火箭遭遇首飞推迟，增加了任务的复杂性和不确定性。

最后是国际空间站退役问题。2022年9月，美国政府再次购买了5次载人龙飞船的国际空间站运输服务，预计能够支持到国际空间站退役。“星际线”即使顺利服役，预计每年只能飞行一次，无疑使其前景黯淡不少。（作者：于远航把关专家：中国航天科技集团科技委副主任江帆）

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