聯(lián)盟火箭折戟東方發(fā)射場

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)場顯示的遙測信號(hào)，上面級(jí)分離前火箭飛行正常，說明是“弗雷蓋特”上面級(jí)出了問題，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數(shù)據(jù)也基本證實(shí)了這一推測。

“弗雷蓋特”上面級(jí)是俄羅斯的成熟產(chǎn)品，自2000年以來共進(jìn)行64次發(fā)射，僅一次失?。ㄔ摯问?dǎo)致了俄“福布斯-土壤”火星探測器和搭載的中國“螢火”-1探測器的損失），另有2次部分失敗?！奥?lián)盟”系列運(yùn)載火箭向來以可靠著稱，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”問世時(shí)間雖然不長，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)射場上。東方發(fā)射場位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)，肩負(fù)接替哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場確保俄獨(dú)立進(jìn)入太空的重任。經(jīng)過多年建設(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)射場進(jìn)行極軌發(fā)射時(shí)，由于彈道與普列謝茨克發(fā)射場和拜科努爾發(fā)射場不同，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，以及來自6個(gè)國家的17顆微納衛(wèi)星。其中，只有主載荷購買了26億盧布（約合4500萬美元）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年后承載光榮與夢想的“鮑曼人-2”號(hào)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星再度折戟，不得不說是一大遺憾。

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，本次事故是典型的“人因故障”，其根本原因在于技術(shù)人員沒有對(duì)火箭和上面級(jí)進(jìn)行充分分析和測試就草率發(fā)射。新發(fā)射場發(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，這些問題都沒有被發(fā)現(xiàn)和解決，暴露出在管理上存在嚴(yán)重問題。此外，據(jù)報(bào)道，在發(fā)射前準(zhǔn)備和測試的過程中，由于技術(shù)和人員熟練度等原因，曾暴露出許多問題，但發(fā)射場主官仍堅(jiān)持進(jìn)行發(fā)射。俄方稱，將追究發(fā)射場主官的刑事責(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?！?/p>