2024年十大航天遗憾事件

体娱   2024-12-26 21:30   辽宁  

2024这一年航天界创造过太多新纪录,也遗留下诸多遗憾事。所谓遗憾,就是在较高预期与现实失败之间出现了超期反差。三体引力波经过详细梳理、审慎评选,最终列出「2024全球十大航天遗憾事件」,按照时间先后排列如下:

美国游隼号月球着陆器近地夭折

2024年1月8日,美国天体机器人公司(Astrobotic)开发的游隼号月球着陆器,搭乘首枚火神半人马座火箭发射升空,旨在实现美国私营航天企业首次登月的壮举。然而,由于推进系统故障,发生推进剂泄漏事故,导致游隼号无法进入既定的地月转移轨道,更无法飞抵月球轨道。美东时间1月18日16时许(北京时间19日5时许),游隼号最终在南太平洋上空再入烧蚀销毁,结束了短短十天的太空之旅。

遗憾之处:作为私营企业的里程碑任务,游隼号夭折让美国私营航天天体机器人公司错失在月球探索中的关键机会,也影响了未来商业化月球项目的信心。

重要影响:这是美国私营航天探索月球的重大尝试,也是首战告败,不仅削弱了商业航天在深空探索领域的地位,还对后续月球商业计划产生了不利影响。特别是对开发者天体机器人公司(Astrobotic)打击很大,原定今年11月发射更大更重要的【格里芬1号】登月器大幅延期,最早也要2025年。而原计划它携带的VIPER(毒蛇月球车)最终被NASA取消,该月球车旨在瞄准月球南极寻找冰源,成败与否对于后续的阿尔忒弥斯载人登月任务影响很大。

事件教训:美国天体机器人公司(Astrobotic)从中获得技术层面教训,包括加强对关键系统的地面测试和模拟,尤其是推进系统的可靠性设计和冗余方案,确保面对复杂环境时能够稳定运行。

游隼号再入,月球狙击手登月,机智号失联

●美国机智号直升机坠毁红色星球

不止在地球传回坏消息,还有从更遥远的红色星球。美东时间1月18日,NASA毅力号火星任务团队与Ingenuity机智号直升机失联。当时,这架1.8公斤重的探测直升机正在执行第72次飞行任务,成功爬升到最大高度40英尺(12 米)后,在既定下降过程中,突然与毅力号火星车中断通信而失联,由此结束了在红色星球的飞行使命。机智号曾创下1004天内累计飞行2小时8分48秒、飞行距离17.242公里、最高速度36公里/小时、最大高度24米等一系列纪录。

遗憾之处:事后查明,机载导航传感器无法在相对光滑的火星表面辨别出足够的特征来确定位置,因此当它着陆时,仍沿着水平移动,导致机身翻滚,直升机四个叶片均已折断。

重要影响:作为首个在火星上成功飞行的飞行器,机智号不仅为未来的火星探索任务提供了宝贵的数据,还象征着人类航天技术在其他星球上的突破。然而,坠毁事件无疑对NASA的火星探测计划带来了负面影响,尤其是在开发类似的无人机技术方面,失去这一平台使得毅力号火星车扩展勘探范围受到限制。这次坠毁事件不仅是一次技术上的失败,也对NASA和整个航天界提出了新的思考——如何在异星环境中进行更安全、更高效的飞行与探测。

事件教训:NASA主要汲取四点技术教训:①技术冗余和自愈系统:在火星这样的极端环境下,设备无法依赖传统的地面操控,必须在硬件和软件系统中加入更多冗余设计。未来的任务应确保系统能够在出现部分故障时进行自我修复或绕过问题,减少单一故障导致任务完全失败的风险。②通信系统的稳定性:与火星表面的通信连接是目前最大的挑战之一。此事件暴露了通信系统在极端条件下的不稳定性,未来应加强通信链路的设计,特别是在远程遥控和自驾飞行的情况下,确保数据传输的稳定性和及时性。③环境适应能力:飞行器需要能够更好地适应火星的恶劣环境,尤其是在气候变化、尘暴和温度极端的情况下,设备应具备更强的抗干扰能力。④地面支持和故障响应机制:NASA需要加强对地面控制中心的支持技术和响应机制,确保能够在设备遇到故障时进行及时、有效的干预。虽然火星探测任务的远程控制不可避免,但应尽可能减少故障发生的概率并提高响应效率。

月球狙击手登月,机智号失联

●首个商业月球着陆器过早收场

2024年2月22日,美国直观机器公司(Intuitive Machines)研制的月球着陆器奥德修斯(Odysseus)着陆在靠近月球南极的Malapert A附近,该区域被认为可能含有水冰资源。然而,由于导航激光高度计故障,着陆器降落速度快于预期,撞到12度的斜坡,造成一个着陆支撑腿损坏,导致着陆器以30度角侧倾着陆。尽管如此,所有科学仪器和太阳能板功能正常,任务被视为成功。随着2月29日月球夜晚开始,着陆器因失去太阳能供电而关闭,IM-1任务不得不宣告结束。

遗憾之处:奥德修斯着陆器设计未能完全适应复杂地形,导致结构性损坏和通信性能下降。月球夜晚后失联,表明供电系统和硬件未能完全适应月球极端环境。奥德修斯携带的六个NASA有效载荷成功运行,为月球南极区域的地质和资源研究提供了重要数据,但运行时间过于短暂,仅仅7天就收场。

重要影响:IM-1任务尽管存在设计和执行上的遗憾,但作为全球首个商业月球着陆任务,已经取得了重大突破。奥德修斯成为自1972年阿波罗17号任务之后首个成功登陆的美国月球探测器,还是NASA月球商业载荷服务计划首次成功着陆的登月器,也是首个降落在异星的液氧甲烷航天器。这次成功着陆标志着商业航天企业在月球探测领域的一个重要里程碑,表明私营公司具备承担复杂深空任务的能力。不过,翻倒事故也暴露了私营航天公司在月球探测任务规划和着陆器设计上的经验不足。任务提前结束削弱了这一成就的商业价值和科学贡献,对公众和投资者的信心产生一定影响。

事件教训:作为奥德修斯研制者,美国直观机器公司在技术上汲取诸多教训,比如导航与着陆系统改进。激光高度计故障是导致着陆器以较高速度触地的直接原因,应加强导航系统的冗余设计。软件设计需要优化,提升对月球表面复杂地形的适应能力。比如改进动态着陆点选择算法,实时调整着陆器的降落路径。再比如着陆器结构优化。支撑结构未能承受超过12度坡度,且稳定性设计未能完全应对实际情况。未来需增强结构强度,同时提升着陆器的自我校正能力,如可调整腿部角度。这些教训为后续任务提供宝贵参考,为未来的商业与国际探月计划积累难得经验。

●日本太空一号两连败

3月13日,日本航天初创公司太空一号(SPACE ONE)首次发射小型固体燃料火箭Kairos一号机,不料升空短短6秒后突然爆炸,不仅箭体粉身碎骨,甚至殃及发射台起火。随后火灾被扑灭,并没有造成人员伤亡。事后查明,飞行计算机检测到速度和水平推力低于建模数据,触发了自动飞行终止系统(AFTS)导致爆炸自毁。

6个月后,12月18日该公司第二次发射Kairos二号机,升空95秒火箭出现翻滚,第一级在分离时失去姿态控制,导致发射失败。这是该公司继3月发射1号机失败后的又一次挫折。

遗憾之处:连续两次失败让日本民营航天面临严峻挑战,损失了宝贵的投资和信心。首次发射搭载上百公斤的日本内阁卫星情报中心试验卫星,目标轨道是距地表500公里以上的太阳同步轨道,目的是部分取代用于监视朝鲜军事设施等动向的情报收集卫星。第二次发射搭载了搭载4颗立方体卫星和1颗微卫星均告报废。

重要影响:日本商业航天的多次失败可能会降低国际客户对其发射服务的信任度。此前,日本另一家民营发射商星际技术公司Interstellar Technologies,发射亚轨道探空火箭MOMO同样战绩不佳,4败3成。日本民营航天企业原本就资源有限,接连失败可能导致融资困难,甚至影响行业的可持续发展。

事件教训:专注于逐步提升成功率,而非追求快速发展。小型火箭市场竞争激烈,可靠性将是决定胜负的关键。

日本首家挑战入轨发射的民营火箭商首飞爆炸

●日本首个月球着陆器失联

1月20日凌晨,被日本航天昵称为【月球狙击手】的小型无人登月器SLIM成功着陆月球南极表面,成为日本首个成功部署的月球着陆器(2022年好客号月球着陆器因通信故障而失败),日本也成为继前苏联、美国、中国、印度之后,全球第五个登月国家。不过,由于降落阶段一台主推进器发生故障,导致着陆器侧翻在月面。好在有惊无险,虽然满足原地100米范围内精确着陆的要求,算是成功落月,而且着陆后释放两个微型漫游车。登月9天后,2024年1月29日,因日照条件好转,太阳能板已恢复发电能力,着陆器重启后持续进行科学探测。但在第5个月球日(5月24日-28日)失去通信联系,第6个月球日再度尝试失败。JAXA不无遗憾地认为可能是由于太阳耀斑影响导致系统损坏,失去了日本首个月球着陆器。

遗憾之处:SLIM在着陆时因引擎喷嘴损坏、地形影响等因素,最终以90度翻倒姿态着陆,导致太阳能板朝向错误,初期无法有效发电。尽管着陆点精度达到目标,但未能确保任务后的最佳操作条件。SLIM在严酷的月球环境中存活了多个月昼夜周期,但核心电子设备未设计为长期使用,最终在第5个月昼失去信号。

重要影响:SLIM的成功着陆让日本成为全球第五个实现月球软着陆的国家。虽存在多处遗憾,但成功着陆和初步任务的完成已是一次重大的技术突破。日本通过SLIM验证了高精度着陆技术,积累了月球探测的宝贵经验。尽管在翻倒姿态下,SLIM依然完成了初步的月球表面探测任务,包括图像采集和短期操作,但未能全面实现科学探索目标。

事件教训:SLIM翻倒姿态直接导致太阳能板朝向错误,暴露了太阳能供电系统对翻倒等意外状况的脆弱性。未来任务应引入更多动态调整能力,如可旋转的太阳能板或备用供电系统。SLIM的设计周期有限,仅预期在月球上运行14天(一个月昼周期)。在成功存活数月后,其硬件性能逐步下降,显示出短期任务目标与长期运行需求之间的矛盾。未来任务应综合考虑科学目标和硬件设计的耐用性。

波音星际客船严重延误

整整迟到七年之久,姗姗来迟的波音星际客船终于在6月5日实现载人首飞,但在与国际空间站对接前后,由于一系列技术故障(爬升阶段5台小型反应控制推进器失灵、对接后出现氦气泄漏、飞船操作系统无法执行自动脱离空间站的操作程序),无法按计划在6月18日返回地球,导致两名宇航员滞留太空,一直到现在,需等到明年3月底搭乘SpaceX自由号龙飞船才能返回。

遗憾之处:波音飞船麻烦缠身,出现一连串技术问题,导致国际空间站任务安排受阻,也让参与任务的宇航员遭遇超期限的太空滞留。

重要影响:超期延误不仅让国际空间站的任务安排被迫打乱,而且失去了波音在载人航天领域与SpaceX的竞争力。被迫滞留的宇航员超期限驻留太空增加了身体和心理压力,也进一步引发对波音载人航天项目和星际客船安全性的广泛质疑,迫使波音集团拟定剥离并出售波音飞船项目。

事件教训:首先对于波音来说,尽管NASA尚未定性为事故,但后坐力已经足够大。即使面对百口难辩的种种故障,波音还是死鸭子嘴硬,甚至胆敢铤而走险,一副将首次载人试飞一试到底的痴态,实则是一副烂泥扶不起墙的摆烂。因为波音官僚们心里很清楚,一旦采用转乘龙飞船方案救回宇航员,波音载人航天项目就此一蹶不振。尽管NASA给出了2026年重启载人试飞的宽期限,但波音自己最清楚,将在相当长一段时间里都不会再飞星际客船,甚至是无限期缺席载人发射。因为闭门造车、官僚僵化的波音文化已经扼杀了解决问题的能力,也无望修复自愈能力。再加上一旦川普重回白宫,被任命的NASA新局长大概率会判定波音飞船死期来临。相比之下,巨亏16亿美元根本不算个事儿,掉进黑洞才是开头。对于NASA来说,第一步必须重新启动对波音飞船的载人飞行测试评审程序,也就是推倒重来,归零式重新审核星际客船每一项载人航天能力。第二步,调整美国宇航局内部审查决策过程。事实上,波音飞船三次试飞每次都暴露诸多问题,但最终都批准发射,也就是说NASA默许波音带着问题执行每次试飞,风险很大,让人后怕。该事件必将引发内部整改,NASA最高决策层需要拿出杀伐决断地勇气,改变审查决策程序,以减少未来类似失误的机会。第三步,需要重新审视整个商业载人航天项目。2014年NASA选择波音、SpaceX两家承运官方宇航员,成为首批商业载人航天项目(CCP)承运商。原本目的是为了分散风险、形成竞争之势,以固定价格发包模式,促使美国商业载人航天良性发展。十年后的今天,结果事与愿违,两家判若云泥:SpaceX独领风骚,波音扶不起的阿斗。载人龙飞船五年13飞安全承运56人,波音星际客船单次单程勉强搭载2人。NASA推行商业载人航天项目的根本目的,就是为了省钱。现如今SpaceX凭借载人龙飞船这个重磅砝码,已经让NASA决策的天平做出了不二选择,根本没必要再花冤枉钱去扶一个扶不起的阿斗。从现在起一直到2030年,载人龙飞船每年以两三次承运官方宇航员的节奏,完全能够满足国际空间站退役前的所有载人航天需求。即使在没有波音飞船、载人版逐梦者太空飞机作为补充承运飞船的情况下,SpaceX凭借5艘载人龙飞船可以完全独立承担NASA官方宇航员承运任务,甚至有能力包揽其他商业造访国际空间站的载人任务(比如公理号系列任务)。

七年之痒、超支15亿的波音飞船终于载人首飞

四问波音飞船滞留事件

波音飞船安全着陆,但后坐力很大

中国天龙三号火箭测试事故

6月30日15:43,北京天兵科技有限公司在河南省巩义市一处综合试验中心,进行天龙三号火箭一级静态点火测试,结果箭体意外挣脱测试台束缚,自行升空并发生爆炸。事故未造成人员伤亡,但引发了对测试安全性的关注。

遗憾之处:火箭飞行和爆炸状况被多位目击者拍下,并在社交媒体上迅速传开。虽然事故未造成人员伤亡,但对中国民营航天的安全管理能力提出质疑,也暴露出测试场地和流程的安全规范仍需进一步提升。

重要影响:事故凸显了火箭测试环节中的安全管理短板,可能对中国民营航天企业的技术能力和操作规范产生负面评价。尽管未造成人员伤亡,但公众和政府对民营航天的风险容忍度降低,并影响资本市场对新兴航天企业的信任。

事件教训:制定更严苛的火箭设计和轨道移除标准,确保火箭在完成任务后能够有序脱离轨道或进行受控解体。

6.30天兵天降天火事故

中国长征6A火箭太空解体

8月6日,一枚中国长征六号甲火箭上面级在太空中解体,产生了超过700块碎片,增加了地球轨道高流量区域的碰撞风险,威胁超过一千颗卫星的安全运行。

遗憾之处:火箭解体产生大量太空碎片,增加轨道碰撞风险,对国际航天活动的协调与安全造成威胁。

重要影响:解体产生的大量太空碎片增加了近地轨道拥堵和碰撞风险,对全球航天活动安全构成威胁。国际社会因此对中国的航天活动提出更多质疑,要求其承担更大责任。

事件教训:提前规划火箭和航天器的报废轨道和碎片清理技术,积极参与国际太空垃圾治理合作。可通过透明地沟通太空资产位置采取主动的缓解措施(如在有效载荷分离后让火箭上面级脱离轨道)以及被动的安全措施(如在较低高度部署卫星并使其提升至运行轨道)来加以管理并制定更严苛的火箭设计和轨道移除标准,确保火箭在完成任务后能够有序脱离轨道或进行受控解体。

长六改部署18颗千帆星,后传出B消息

SpaceX终结334次成功连发神话

7月11日SpaceX在加州西海岸发射场范登堡4E常规发射一批自家星链,一级成功回收,二级未能按计划入轨,由于二级发动机发生液氧泄漏事故,导致无法完成第二次点火,20颗星链卫星由此报废,部署任务失败。

遗憾之处:安全可靠、高效低价一直是SpaceX发射运营的核心。连续创造成功发射334次业界神话的猎鹰火箭,却在意料之外因二级泄漏事故而终结。只因氧气系统压力传感器连接线上一条传感线出现裂缝。为何会出现裂缝?这条线由于疲劳损坏而开裂的,具体原因来自发动机振动造成的高载荷,以及固定该管线的夹具松动的双重因素所致。

重要影响:①打断SpaceX本年度高频发射节奏,被迫停飞长达15天,使得全年144次发射目标无法实现。②打破SpaceX连续成功发射334次的业界佳话。③导致推迟多个重要发射(如Transporter-11、Polaris Dawn、天鹅座货运补给任务NG-21等)。④造成SpaceX与FAA之间关系进一步紧张,为之后另外两起事故接连叫停奏响序曲,也为马斯克和SpaceX公开直指FAA监管过度埋下伏笔。

事件教训:SpaceX工程团队对所有SpaceX火箭和地面系统进行全面彻底的检查,确保在恢复发射时做好万全准备。对于之后所有猎鹰发射,全部移除二级发动机上故障的传感线和传感器。该传感器不是飞行安全系统必须的,可以由发动机上现有的备用传感器代替。这个设计变更已在SpaceX位于德克萨斯州麦格雷戈火箭开发中心进行测试,且在SpaceX事故调查团队参与下,受到FAA加强监督和鉴定分析。针对现役火箭上的所有传感线和固定夹具进行了额外的清理、检查和审核,并且预防性更换了关键位置的相关部件。

打破334成功连发后,SpaceX何时复飞猎鹰?

SpaceX急发敦促长文,1小时后FAA快批复飞

SpaceX一箭23飞火箭着陆告败

8月28日,一枚第23次使用的猎鹰9号火箭在执行星链卫星发射任务时,编号B1062.23第一级火箭在着陆海上平台时发生爆炸。由此终结了SpaceX连续267次成功回收火箭的行业神话,终止了B1062.23继续领飞最高复用火箭的传奇,无法继续冲向一箭40飞的超高目标。

遗憾之处:虽然卫星成功部署,但一级火箭回收失败不仅让SpaceX痛失标志性最高复用火箭,也让外界对火箭回收技术的可靠性提出质疑。

重要影响:尽管这纯粹是一起火箭回收事故,未对部署任务和公共安全造成任何影响或威胁,但事发当天晚些时候,FAA郑重其事地宣布猎鹰火箭停飞。这是不到两个月内SpaceX第二次被FAA叫停发射猎鹰火箭。上次是7月12日,因二级火箭发生液氧泄漏导致损失20颗星链,而一级火箭正常回收。在SpaceX全力配合与一再敦促下,停飞15天后才批准复飞。

事件教训:强化质量管理体系,特别是在高频发射时确保每次任务的执行标准,避免因追求速度而降低安全性。

一箭23飞:难逃三长两短,不幸引火倾覆

一箭落败,FAA再次叫停SpaceX发射

通过这些评述可以看出,航天领域的每一次挫折不仅影响具体任务,还可能对整个行业的安全性、可持续性和公众信心带来深远的影响。这些遗憾事件一再提醒我们,航天活动尽管具有前沿性,但任何环节的疏漏都会带来深远影响。因此,应以更严谨的态度面对每一次航天发射与太空任务。

三体引力波
从三体到引力波,从科幻到科学的科普品牌号
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