未竟的太空旅程

喬善勛

對(duì)于人類而言，每次飛向太空的旅程都充滿了危險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。然而，前途再崎嶇，也無法阻擋航天先驅(qū)的步伐。維珍集團(tuán)創(chuàng)始人理查德·布蘭森為了探索太空旅行的路徑，率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了維珍銀河太空船系列。

2014年10月31日，維珍銀河（VG）太空船2號(hào)（SS2）在脫離母船后，升空不久便發(fā)生爆炸，整架航天器瞬間解體，最終墜落在加州莫哈維沙漠上。一名飛行員跳傘逃生，另一名飛行員遇難。

突如其來的空難

太空船2號(hào)由縮尺復(fù)合體公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制造。該公司1982年成立于加州莫哈維，以非傳統(tǒng)設(shè)計(jì)著稱，產(chǎn)品大量使用非金屬?gòu)?fù)合材料，其代表性產(chǎn)品便是和維珍集團(tuán)共同開發(fā)的太空船1號(hào)及太空船2號(hào)。

維珍銀河的試飛基地在美國(guó)加州南部的莫哈維航空航天港。2014年10月31日，維珍銀河邀請(qǐng)了諸多媒體和專業(yè)人士來共同見證太空船2號(hào)的試飛活動(dòng)。

太空船2號(hào)由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以容納2名飛行員和6名乘客。它起飛時(shí)懸掛在母機(jī)上（白色騎士2號(hào)），飛至1.4萬米高度時(shí)和母機(jī)分離。接著，太空船2號(hào)攜乘客在4.27萬米的太空邊緣停留5分鐘，然后返航并降落。

布蘭森希望讓游客以25萬美元的“低價(jià)”乘坐太空船2號(hào)體驗(yàn)遨游太空的奇妙感受。這一報(bào)價(jià)確實(shí)遠(yuǎn)低于之前的價(jià)格，2001年丹尼斯·蒂托的太空之旅耗費(fèi)了2000萬美元。

維珍太空船的研發(fā)遇到了很多困難。早在2007年，太空船2號(hào)在測(cè)試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)生爆炸，當(dāng)場(chǎng)導(dǎo)致3名工程師遇難。此外，項(xiàng)目的不斷延期讓維珍集團(tuán)背負(fù)了巨大壓力，但數(shù)百名嘗鮮者已經(jīng)預(yù)定了位置，所以此次試飛的成功與否至關(guān)重要。

此次試飛的機(jī)長(zhǎng)是皮特·西博爾德，43歲，曾駕駛過11種不同類型的飛機(jī)。副駕駛是麥克·阿爾斯伯里，39歲，擁有豐富的試飛經(jīng)驗(yàn)。

2010年10月10日，太空船2號(hào)完成首次載人滑翔飛行。2013年4月29日，完成首次動(dòng)力飛行。2014年10月31日，太空船2號(hào)將要完成第36次試飛活動(dòng)，也是它第4次自身動(dòng)力飛行。這一次，試飛員將測(cè)試新型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

上午9時(shí)20分，白色騎士2號(hào)獲得起飛許可并順利起飛。當(dāng)白色騎士2號(hào)爬升至兩機(jī)分離高度時(shí)，一個(gè)機(jī)載多功能顯示屏突然發(fā)生了故障，不過該設(shè)備很快重啟了。

故障消除后，白色騎士2號(hào)開始執(zhí)行分離前的檢查單，這也是整個(gè)過程最關(guān)鍵的時(shí)刻。地面控制中心發(fā)出允許分離的指令后，太空船2號(hào)脫離掛架開始了自主飛行，一切看起來都挺順利的。

在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)勁推動(dòng)下，太空船2號(hào)很快便突破了音障，最高時(shí)速接近3馬赫。就在這時(shí)，駕駛艙突然陷入異常的顛簸狀態(tài)。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火14秒后，地面工程師收到了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障的信號(hào)。地面控制中心立刻發(fā)出取消試飛的指令。然而，一切為時(shí)已晚，太空船2號(hào)突然在空中爆炸，整機(jī)斷裂成兩半向地面墜落。

在眾目睽睽下發(fā)生爆炸事件，對(duì)維珍的太空旅行計(jì)劃造成重創(chuàng)，公司不僅損失了一架航天器，更重要的是損失了一名經(jīng)驗(yàn)豐富的試飛員。

太空船2號(hào)沒有設(shè)計(jì)緊急逃生系統(tǒng)，一旦發(fā)生不測(cè)，飛行員只能依賴降落傘逃生。事故發(fā)生后，傳來了一個(gè)好消息和一個(gè)壞消息。好消息是西博爾德機(jī)長(zhǎng)跳傘成功，搜救直升機(jī)發(fā)現(xiàn)了他的降落傘，并很快將其送到醫(yī)院治療。壞消息是，事發(fā)時(shí)副駕駛阿爾斯伯里被困于駕駛艙中，他來不及開傘導(dǎo)致墜地身亡。

提前了16秒

事故發(fā)生后，美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)（NTSB）立刻展開了調(diào)查工作。調(diào)查員發(fā)現(xiàn)太空船2號(hào)散落的殘骸分布距離長(zhǎng)達(dá)8公里，他們決定將航天器的殘骸先收集到一起，而動(dòng)力系統(tǒng)是重中之重。

太空船2號(hào)搭載了新型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料中混合了一氧化二氮和尼龍材料，這能使發(fā)動(dòng)機(jī)的效率更好。當(dāng)然，創(chuàng)新也意味著冒險(xiǎn)，如果這種燃料在非正常狀態(tài)下被點(diǎn)燃，就增大了爆炸的可能性。

調(diào)查員發(fā)現(xiàn)散落在地面的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殘骸并沒有空中爆炸的痕跡，他們首先排除了發(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因。

隨后，調(diào)查員開始走訪地面控制中心。他們得知在爆炸發(fā)生前，地面控制中心收到了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障的信息，當(dāng)時(shí)的影像資料顯示，太空船2號(hào)的尾桁架和尾翼系統(tǒng)的鉸鏈都處于向上折起狀態(tài)。

太空船2號(hào)最典型的特征便是降落狀態(tài)時(shí)的順翼模式，它在飛行過程中會(huì)改變尾翼形狀，當(dāng)其達(dá)到最高速度時(shí)，飛行員會(huì)將尾翼調(diào)整至順翼狀態(tài)，這會(huì)增加阻力并減緩下降速度，這是航天器安全返航的重要步驟。

飛行員需要通過兩個(gè)步驟才能使太空船進(jìn)入順翼狀態(tài)。首先，飛行員要解鎖尾翼系統(tǒng)，使尾桁架處于可轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。其次，飛行員需要拉出尾翼操作桿才能對(duì)尾桁架的位置進(jìn)行調(diào)整。駕駛艙影像記錄儀顯示，當(dāng)時(shí)飛行員解除了尾翼系統(tǒng)的鎖定裝置，但并未進(jìn)行第二步操作。然而，安裝在機(jī)身外部的影像記錄儀顯示，太空船2號(hào)的尾翼移動(dòng)了。

本來應(yīng)該在降落時(shí)才被打開的裝置，怎么會(huì)在太空船全力加速時(shí)啟動(dòng)了呢？

調(diào)查員將調(diào)查重點(diǎn)放在了太空船2號(hào)的制動(dòng)器上。這個(gè)系統(tǒng)將尾桁架固定在一定的位置，當(dāng)飛行員做出相應(yīng)動(dòng)作時(shí)，制動(dòng)器便會(huì)帶動(dòng)尾桁架進(jìn)入順翼位置，為返航做準(zhǔn)備。調(diào)查員對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行詳細(xì)分析后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)裝置是太空船2號(hào)墜地后才遭到損壞的，制動(dòng)器系統(tǒng)失效的選項(xiàng)被排除了。

調(diào)查員開始研究太空船2號(hào)的飛行數(shù)據(jù)信息，這類似于客機(jī)的飛行數(shù)據(jù)記錄儀（FDR），它會(huì)記錄下太空船的飛行數(shù)據(jù)和飛行員的操作動(dòng)作。飛行數(shù)據(jù)顯示，兩機(jī)在分離前一切正常，兩機(jī)分離后，太空船2號(hào)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，8秒后，羽翼制動(dòng)器解鎖，再過4秒，太空船2號(hào)就解體了。在此期間，飛行員進(jìn)行了一系列操作，難道是他們的操作出現(xiàn)了問題？

為準(zhǔn)確了解太空船2號(hào)的操作流程，調(diào)查員來到縮尺復(fù)合體公司并詢問了太空船2號(hào)的設(shè)計(jì)工程師，他們得知解除尾翼鎖定裝置的時(shí)間窗口在1.4到1.8馬赫之間，而飛行員在解鎖時(shí)，太空船2號(hào)的速度僅為0.8馬赫。工程師介紹說，太空船2號(hào)在低速飛行時(shí)，氣動(dòng)載荷會(huì)將機(jī)尾向下壓讓太空船保持平衡。當(dāng)太空船的速度達(dá)到音速附近時(shí)，機(jī)尾的受力方向會(huì)改變，它會(huì)被升力抬起。而當(dāng)太空船進(jìn)行超音速飛行時(shí)，氣動(dòng)載荷會(huì)再一次占上風(fēng)，將機(jī)尾向下壓。

所以，太空船2號(hào)的操作手冊(cè)規(guī)定，只有在最后階段才能解鎖。正是飛行員解鎖尾翼鎖定裝置的操作提前了16秒，導(dǎo)致了災(zāi)難發(fā)生，強(qiáng)大的氣動(dòng)力撕裂了機(jī)體。

設(shè)計(jì)中的缺陷

為什么經(jīng)驗(yàn)豐富的試飛員，會(huì)犯下如此低級(jí)的錯(cuò)誤？

調(diào)查員走訪了機(jī)長(zhǎng)西博爾德。他們得知太空船2號(hào)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，整個(gè)機(jī)體就非常顛簸，機(jī)頭開始抬升，其中的一個(gè)機(jī)載顯示器還曾死機(jī)重啟。調(diào)查員找來一臺(tái)同款顯示器，他們演示了一下重啟系統(tǒng)后的效果，但顯示器顯示的數(shù)據(jù)信息一切正常。

調(diào)查員查閱了飛行員的飛行記錄后得知，副駕駛阿爾斯伯里擁有超過2100小時(shí)的飛行經(jīng)驗(yàn)，曾駕駛過太空船1號(hào)和白色騎士2號(hào)，之前執(zhí)飛過8次太空船2號(hào)任務(wù)，但是他知道過早解鎖尾翼鎖定裝置的后果嗎？

令人遺憾的是，調(diào)查員沒有從飛行員操作手冊(cè)上找到任何提前解鎖會(huì)造成太空船解體的內(nèi)容。試飛檢查卡上注明了飛行速度在1.4馬赫時(shí)，解鎖羽翼系統(tǒng)，但并沒有說明過早解鎖會(huì)發(fā)生什么結(jié)果。調(diào)查員只是從4年前的電子郵件中看到了關(guān)于過早解鎖尾翼系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，也許飛行員早就忽略了這條信息。

此外，縮尺復(fù)合體公司的工程師也沒有為太空船2號(hào)設(shè)計(jì)尾翼鎖定裝置的失效保護(hù)程序，他們認(rèn)為沒有必要多此一舉，他們完全沒有想到試飛員也會(huì)犯錯(cuò)。

調(diào)查員翻閱副駕駛阿爾斯伯里的訓(xùn)練記錄后發(fā)現(xiàn)，他一共進(jìn)行了112次模擬訓(xùn)練，從未犯過提前解鎖尾翼系統(tǒng)的錯(cuò)誤，但是有一次將解鎖時(shí)間延誤了。根據(jù)模擬程序規(guī)則，當(dāng)太空船速度達(dá)到1.8馬赫仍未解鎖尾翼系統(tǒng)時(shí)，模擬試飛程序?qū)⒆詣?dòng)終止，這并不會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。

太空船2號(hào)的飛行活動(dòng)非常具有挑戰(zhàn)性，試飛員需要在短暫的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行一系列操作程序，而且還要在正確的時(shí)間內(nèi)做出正確的動(dòng)作，這會(huì)給他們帶來很大的壓力。調(diào)查員認(rèn)為，正是無形的時(shí)間壓力導(dǎo)致副駕駛阿爾斯伯里決定提前解鎖尾翼系統(tǒng)，因?yàn)樗赡苷J(rèn)為如果在1.8馬赫時(shí)還未解鎖尾翼系統(tǒng)，此次試飛將以失敗告終。

模擬機(jī)訓(xùn)練時(shí)，駕駛艙處于平穩(wěn)狀態(tài)，而太空船2號(hào)實(shí)際飛行時(shí)，駕駛艙會(huì)非常顛簸。復(fù)雜多變的駕駛艙環(huán)境也影響了試飛員的表現(xiàn)，他們?cè)谀吧沫h(huán)境中和高強(qiáng)度工作壓力下可能做出錯(cuò)誤的操作。

試飛員可謂是精英中的精英，但這并不代表他們不會(huì)犯錯(cuò)。是人便會(huì)犯錯(cuò)，這就需要設(shè)計(jì)師充分考慮試飛員能力限制的問題。

NTSB認(rèn)為，縮尺復(fù)合體公司需要承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。設(shè)計(jì)師應(yīng)該明確告訴試飛員，提前解鎖會(huì)帶來什么樣的結(jié)果，而且他們也沒有設(shè)計(jì)安全冗余和災(zāi)難挽救程序。也許，在解鎖裝置旁安裝一個(gè)速度提示器，就能避免此次災(zāi)難的發(fā)生。