2024年全球航天发射有7次发射失败。
本文按照故障发生时间顺序盘点运载领域动力故障及其原因和解决措施。
美国星舰几次试飞出现的故障
1. 第二次试飞
故障及原因：2023年11月18日，星舰第二次试飞。级间热分离后，超重助推器向33个猛禽发动机中的13个发出点火指令，推动火箭前往预定着陆位置。过程中，向发动机供应液氧的过滤器堵塞，导致发动机氧化剂涡轮泵入口压力偏低，多台发动机开始关闭，然后一台发动机发生严重故障，迅速引发助推器的快速计划外解体（RUD）。
星舰飞船飞行大约7分钟后，开始按计划排出多余的液氧推进剂。过程中，星舰飞船尾部发生泄漏，导致火灾，机载计算机的通信中断。星舰飞船在入轨之前发出命令，关闭所有6台发动机。随后自主飞行安全系统检测到违反任务规则，激活飞行终止系统，星舰飞船解体。
解决措施：SpaceX经FAA审核，确定了17项纠正措施。其中7项涉及超重助推器，包括硬件重新设计（尤其是氧化剂贮箱，提高推进剂过滤能力）、更新的控制系统建模、基于第二次试飞数据的发动机分析，以及发动机控制算法更新。另外10项措施涉及星舰飞船，包括硬件重新设计、操作流程变化、防火分析升级、安装额外的防火装置，以及制导和建模更新。SpaceX公司对之后的星舰进行了硬件改造，减少泄漏，防范火灾，并改进推进剂排气口相关的操作流程，提高可靠性。猛禽发动机的液压转向系统改为全电动系统，也消除了潜在的易燃源。
2. 第三次试飞
故障及原因：2024年3月，星舰第三次试飞。超重型助推器中央13台发动机进行返回燃烧时，向发动机供应液氧的过滤器持续堵塞，导致发动机氧气涡轮泵入口压力损失过大，其中6台提前关闭，这6台在尝试执行着陆燃烧时仍处于离线状态。超重助推器在墨西哥湾上空约462米的高度失联时，着陆燃烧推力低于预期，并且任务才进行不到七分钟。
星舰飞船在发射后约50分钟，原计划在印度洋溅落，但再入地球大气层时解体，任务结束。期间负责滚动控制的阀门堵塞，星舰飞船缺乏姿态控制，失控滚动，无法重新点燃其6台猛禽发动机之一。
解决措施：超重型助推器在氧气贮箱内配备额外的硬件，以进一步提高推进剂过滤能力。SpaceX在后续的星舰飞船PEZ分配器舱门下方增加了新的侧滚控制推力器，改善姿态控制冗余，并升级硬件以提高抗堵塞能力。
3. 第四次试飞
故障及原因：2024年6月，星舰第四次试飞，发射后，超重助推器33台发动机外圈有1台发动机未能正常启动，但由于设计时有3台发动机左右的冗余，仍可正常飞行，随后推迟了一级停机时间。返回途中13台发动机中也有1台发动机未能启动，但超重助推器最终在墨西哥湾成功溅落回收。
解决措施：
把包裹在发动机防护罩底部的黑色材料换成防护罩上闪亮的钢边。
改进超重助推器的氧气贮箱，为着陆增加额外的氧气，总共9个，分3组。这项措施首先在B15上发现，B12可能也采用了该设计，进一步提高推进剂过滤能力。
在靠近液态甲烷传输管的侧向支撑附近增加了发射中止系统，可能是为了加强系统性能，以便在回收试验出现意外的情况下保证地面的安全
为了减少下降过程中的重量，第四次试飞中的级间热分离环设定为丢弃。但从长远来看，级间热分离环打算重新设计，以减轻重量并与助推器紧密集成，并且不会被丢弃。
4. 第五次试飞
故障及原因：北京时间2024年10月13日，星舰第五次试飞，首次使用发射塔架的“筷子”机械臂回收了超重助推器。然而超重助推器在下降时，猛禽发动机出现一个参数“错误”，导致返回动力低于预期。SpaceX原计划放弃用夹具回收，让火箭在发射塔旁地面硬着陆，最后一秒才更改为使用机械臂回收。此外，超重助推器下降时，纵向结构的一个保护罩脱落引发担忧，保护罩下有多个重要设备。
返回后的超重助推器的长排罩处有结构破损，可能是由于发动机产生热羽流冲击或气动力造成的。另外，在一级底部的脐带接口处有比较明显的起火故障。
一级长排罩处出现结构破损，脐带接口处有起火
解决措施：
增加关键区域的结构强度和支撑，如长排罩增加铆钉固定。两个飞行中止系统（FTS）安装盒位置都有轻微调整，顶部FTS安装盒采用了与底部FTS安装盒同样的设计，与左前侧线槽的连接更为简化。左前侧线槽经过重新设计，并稍微延伸至助推级顶部。助推级侧面的“牛铃”（Cowbell）通风口采用了全新、更小的设计。
长排罩加固（左）及新通风口设计（右）
超重B13顶部与底部FTS
5. 第六次试飞
故障及原因：在星舰第六次试飞前的低温测试中，技术人员尝试对两个贮箱进行了低温推进剂加注测试，但由于起火而中止，起火原因可能是电气问题。后续该问题已解决。
北京时间2024年11月20日早上6点，星舰进行了第六次试飞。两级分离后，开始返回发射场。在此期间，发射和捕获塔架上的运行状况自动检查系统触发了中止捕获回收的命令，然后超重助推器执行了预先计划的转向机动，在墨西哥湾受控溅落。
解决措施：在动力系统方面，短期的改进重点在发动机热防护、防火功能和发动机关机逻辑等方面。由于更多的热防护，增加了系统的结构质量，这也可能是SpaceX最终决定采用热分离的原因之一。而长期的改进重点在液氧阀门设计、阀门密封结构，以及歧管设计等。
此外，SpaceX还持续推进猛禽发动机的升级，已经迭代到第三代猛禽，实现了设计方案的极简化。第三代猛禽发动机（猛禽V3）设计海平面推力280吨，真空比冲为350秒，结构质量仅为1525千克，并在今年8月启动了首次试车。不过，目前超重-星舰主要采用第二代猛禽（猛禽V2）作为主动力，该发动机海平面推力约为230吨，但曾于2024年5月份在35兆帕的极限工况下持续稳定工作45秒，推力达到269吨。另外，SpaceX还针对猛禽V2开展了极限快速启停试车验证，在10分钟时间内完成了34次启动和关机，每次点火持续8秒、关机8秒后再启动。
美国阿尔法火箭上面级故障
故障及原因：2023年12月22日，美国阿尔法火箭第四次发射时，上面级的制导、导航和控制(GNC)软件出现错误，阻止系统在上面级发动机第二次点火之前向姿控发动机发送必要的工作指令，导致上面级无法按计划第二次点火。
解决措施：萤火虫公司表示将纠正GNC软件错误，并优化流程，提高故障检测能力。
日本凯洛斯小火箭首两次发射发生爆炸
故障及原因：2024年3月13日，日本Space One公司凯洛斯小火箭首飞。然而因为火箭一级推力计算错误，推进剂燃烧率预测不准，火箭发射几秒后，凌空解体。
解决措施：该公司已采取措施改进推进剂燃烧率预测流程，并审查飞行范围。
故障及原因：北京时间2024年12月18日10:00，凯洛斯2号火箭（KAIROS 2）继首飞失败发生爆炸9个月后，在日本中部和歌山山区的沿海第二次发射再次失败，损失了5颗微型卫星和“一尊祈求世界和平的佛像”载荷。该发射原定于14日发射，但因发射场地风力过大等原因多次推迟。
凯洛斯2号火箭发射后1分20秒，一级发动机摇摆结构控制故障，喷管角度过大。整个火箭开始向西螺旋旋转，而不是原计划的向南飞行。2分21秒后，一级分离，二级发动机点火。2分48秒后，整流罩分离，但飞行方向明显偏西，超出了飞行计划的限制范围，无法纠正。因此，自主飞行安全系统判定无法安全飞行，发射后3分7秒，在海拔约110.7km处主动爆炸。而计划入轨部署载荷的高度为500km。
朝鲜运载火箭发射不久后一级发动机爆炸
故障及原因：2024年5月27日，朝鲜国家航空航天技术总局在平安北道西海卫星发射场执行发射任务时，新研制的一级液体火箭发动机在飞行中爆炸，导致该国第二颗军事侦察卫星部署失败。
中国天兵科技公司试车期间火箭坠落起火
故障及原因：2024年6月30日下午3点43分，天兵科技公司天龙三号液体运载火箭在河南巩义市综合试验中心开展了一级九机并联动力系统热试车。因箭体与试验台连接处结构失效，一级火箭脱离发射台，在升空后，箭上计算机主动关机，火箭跌落在距离试车台西南1.5公里的深山中，箭体跌落山中后解体。本次试验地点远离巩义市区，试验前与当地政府联合完善安全保障措施并提前组织周边人员撤离，经排查，无人员伤亡。
欧洲阿里安6号火箭首飞上面级故障
故障及原因：北京时间2024年7月10日凌晨3:00，欧洲阿里安6号火箭首飞，火箭上面级Vinci主发动机第二次点火仅22秒，疑似辅助动力装置（APU）提前关闭，导致主发动机二次点火未达到预期，实际运行高度偏离了预期。APU未能在第三次点火前开启，导致发动机第三次点火失败，上面级未能按计划受控离轨，部分载荷部署成功，2个再入试验舱载荷部署失败。该APU是德国制造，为上面级贮箱加压并根据需要提供额外的推力。
中国双曲线一号遥八运载火箭飞行故障
故障及原因：2024年7月11日，双曲线一号遥八运载火箭一、二、三级飞行正常，四级工作异常，发射失利。
解决措施：星际荣耀公司针对单机产品，开展了单机故障复现、力学环境摸底、机理量化分析、措施验证等工作，共完成19项验证试验。针对火箭系统，开展了系统故障复现、力学环境分析及验证、结构模态和动态性分析、系统仿真验证等工作，开展了1次四级模态试验和3次四级分离冲击试验，共4项总体大型地面试验。为彻底杜绝相关问题再次发生，星际荣耀针对火箭力学环境适应性进行了举一反三，对力学环境条件、各单机和分系统试验验证情况进行了64项专项复查，对发现的不足进行了补充完善和试验验证。
美国猎鹰9号火箭二级发动机液氧泄漏
故障及原因：2024年7月12日，美国SpaceX公司猎鹰9号火箭在发射“星链G9-3” 20颗组网卫星时，二级发动机第一次点火期间，因为液氧压力传感器的管路破裂，周围的隔热层内出现液氧泄漏由于发动机振动产生的高负载以及管路的夹具松动而导致疲劳，进而管路出现裂纹。尽管发生泄漏，二级发动机在第一次点火期间仍继续运行，并完成了发动机关闭，进入了预定椭圆停泊轨道。
然后二级发动机进行第二次点火，以便在卫星部署之前使轨道变圆。然而，液氧泄漏导致发动机组件过度冷却，尤其是向发动机输送点火流体的相关组件。进一步导致发动机硬启动而不是受控点火，这损坏了发动机硬件并导致二级姿态控制故障。即便如此，二级仍继续按计划运行，部署星链卫星并完成级钝化。
执行星链8-3任务的猎鹰9号火箭二级出现了异常的结冰情况
部署后，星链团队与这10颗卫星取得通信，发送推力器点火命令，试图提高卫星的轨道高度。但是这些卫星处于极高阻力的环境中，近地点非常低，距地球仅135公里，推力器无法抬升至预定轨道。结果，本次发射的20颗星链卫星全部再入地球大气层。
解决措施：为了尽快恢复发射，猎鹰火箭二级发动机上出现故障的传感器及其管路被拆除。这一设计变更已在SpaceX德克萨斯州麦格雷戈的火箭开发工厂进行了测试，并由FAA加强了鉴定分析和监督，SpaceX归零团队也参与其中。此外还检查了助推器的所有传感器管路和夹具，进行了相应更换。时隔15天后，猎鹰9号火箭恢复发射。
美国RS1火箭静态点火推进剂泄漏导致火灾
故障及原因：2024年7月19日，美国ABL公司第二枚RS1火箭在静态点火测试仅2秒被工作人员因压力读数偏低中止后，下方起火，推进剂泄漏，且无法被扑灭，最终导致该火箭在发射前最后一次测试中报废。
静态点火测试中，RS1 Block2火箭和试车台的一级推进剂供应系统存在差异，火箭一级发动机比试车台的启动流量更高，从而引发了11台发动机中的2台不稳定燃烧，推进剂喷注器和衬套受到“严重侵蚀”，推进剂泄漏，火箭底部突然起火。火势被控制，但无法通过水或惰性气体系统扑灭，该公司开始从火箭上卸载液氧煤油推进剂。
但发射台没有自己的供水系统，只有移动水箱，但在点火后11分半钟就耗尽了水。这导致火势蔓延，发射台报废，无法继续卸载火箭上的推进剂，也无法遥测。
在T+23:24时，火灾超出了结构的热承受能力，RS1弯曲到了发射台垫板上。发射架上的大部分电气和管道连接损坏。
解决措施：在对E2发动机进行的300多次试车中，这种现象只出现过一次，并将其归因于其他问题。该公司表示对这种故障现象处理经验较少，并且正在加利福尼亚州莫哈韦航空航天港测试场开展一系列测试，寻找其他潜在原因。
德国RFA ONE火箭一级静态点火时发生爆炸
故障及原因：2024年8月19日，德国奥格斯堡火箭工厂（RFA）研制的RFA ONE火箭在设得兰群岛SaxaVord发射场进行一级静态点火测试时，可能是发射台底部的一台Helix液氧煤油发动机发生爆炸，火焰很快从侧面喷出。随后，整个发射台起火爆炸，无人员伤亡。因为本次爆炸的一级不是测试品，而是用于首次发射的飞行产品，所以影响了该公司在9月即将进行的首次试飞。
RFA ONE火箭运载能力
美国蓝色起源公司新格伦火箭测试发生爆炸
故障及原因：据2024年8月21日报道，在新格伦火箭（New Glenn）即将首飞之际，美国蓝色起源公司的新格伦火箭测试时发生2起事故。
工厂工人将一批用于新格伦火箭第二次发射的二级组件从佛罗里达州的潮湿环境搬到一个装有空调的低温库房。但他们没有正确监控或安装排气阀，这些组件受冷收缩，像被压碎的可乐罐。
在另一起事件中，用于新格伦火箭第三次发射的一批组件在压力测试中失效并爆炸。
被炸的厂房
美国北极星黎明号任务氦气泄漏故障
故障及原因：2024年8月27日，由于脐带缆出现地面氦气泄漏故障，北极星黎明号任务推迟发射。故障解决后，该任务已于2024年9月10日发射。
美国猎鹰9号火箭一级回收失败
故障及原因：北京时间2024年8月28日下午15:48，美国SpaceX公司猎鹰9号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射了21颗星链卫星。但助推器B1062在着陆回收时，缺乏稳定性，底部出现大量火焰，接触“A Short fall of Gravitas”海上回收船不久后翻倒。
为了确定助推器着陆故障原因，原定数小时后的另一枚猎鹰9号火箭发射也被推迟。FAA已将猎鹰9号火箭停飞，等待调查。将进行全球首次商业太空行走的北极星黎明号任务的发射也被推迟。
美国电子号火箭发射中止
故障及原因：北京时间2024年9月19日9:47，火箭实验室公司的第 53 枚电子火箭准备从新西兰马希亚的1号发射场发射，9台卢瑟福发动机在 T-2 秒时按计划开始点火，在T-0时，因为地面系统传感器故障，发射中止。
中国星云一号首次高空回收飞行试验未完全成功
故障及原因：2024年9月22日13时40分，深蓝航天有限公司于内蒙古“深蓝航天额济纳旗航天港”实施了星云一号首次高空垂直回收飞行试验。火箭在回收场上空的预定高度成功解锁展开并锁定着陆支腿，但是在最后着陆关机段，发动机调推伺服跟随控制指令出现异常，导致箭体着陆高度超过设计范围，导致箭体出现部分损毁。本次飞行测试全程飞行时长179s，关机前箭体与理论着陆点的误差小于0.5米。
美国猎鹰9号二级受控再入故障
故障及原因：2024年9月28日，美国猎鹰9号上面级部署完载人龙飞船后，在点火再入大气层时发生异常，虽然溅落在海洋，但偏离了预定区域。
日本埃普西隆S火箭二级发动机再次爆炸
故障及原因：2024年11月26日，日本新型火箭“埃普西隆S”（Epsilon S）二级固体发动机在点火试车开始49秒后起火爆炸。原计划持续120秒的点火试车不得不中止。此次爆炸无人员伤亡。
中国力箭一号遥六运载火箭发射失利
故障及原因：2024年12月27日09时03分31秒，力箭一号遥六运载火箭在东风商业航天创新试验区点火升空，火箭一、二级飞行正常，三级发动机点火约3秒后姿态失稳，箭上自主安全控制系统实施自毁，发射任务失利。
参考信息源：《中国航天》微信公众号，《空天动力瞭望》微信公众号
