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爆炸视频截图

‍‍撰文丨严胜男 李珊珊

6月30日下午,河南巩义一条疑似火箭坠落爆炸的短视频吸引了来自全球各国的关注。

当晚19点,北京天兵科技有限公司发布了情况说明,爆炸系该公司研制的研制的运载火箭开展动力系统热试车所致,试车过程中,一子级火箭脱离发射台升空,并跌落山中后解体。

北京天兵科技有限公司情况说明截图

随后,当地政府发布情况通报:“目前火情已完全扑灭,经排查,无人员伤亡”。

对于本次的火箭事故,有媒体翻出,作为中国民营航天独角兽公司,成立5年来,天兵科技已完成了15轮融资,累计融资金额超40亿,估值超120亿。

根据天兵科技发布的公开信息,本次涉事的天龙三号火箭是该公司为我国卫星互联网星座建设量身定制的大型液体运载火箭,产品性能对标SpaceX的猎鹰9号,6月11日由张家港智造基地发往了河南巩义的试验基地,并预计将于9月迎来首飞。届时,该火箭将成为中国商业航天运载能力最大的火箭,更将成为全球发射市场性价比最高的火箭。

然而,火箭的“试车”变成了“试飞”,迅速引发了社交媒体中航天爱好者们的激烈反应。有网友评论,“航天史上都没有这么离谱的事”,亦有受访者向《知识分子》表示:这种爆炸与马斯克的试错有很大不同,举个例子,“马斯克的火箭是尽可能低成本飞起来就行,姿势是不是好看不讲究,但不影响别人,不会给周边居民带来风险”。

在这个全球商业航天蓬勃发展,人类开始寄希望于依靠商业力量征服太空的时代,一枚来自中国民营航天公司的平价火箭因试验故障发生了坠落、起火,消息还迅速吸引了来自全球各国的关注,从BBC、VOA到俄罗斯卫星通讯社等外媒都对该事故进行了报道。

事故后,天兵科技在公告中提到,“将尽快完成故障归零”,两日后的7月2日下午,该公司在微博上发布《致歉信》,向巩义市居民、全体同行伙伴及广大社会公众“致以最诚挚的歉意”,并承诺对本次事故造成的损失作出及时赔偿。

然而,事故的背后,中国民营火箭的这次全球瞩目的爆炸,试验台上究竟发生了什么?在航天界的对马斯克在不断爆炸中迭代优化火箭的赞扬声中,对来自中国商业航天的这次爆炸,我们该如何看待?来自全网的批评和指责是否过分苛刻了?对于这次事故,我们应该关注的是什么?应该吸取的教训是什么?这次事故会为刚刚刚起步的中国商业航天带来什么?

“试车”变“试飞”,最让人担心的是失控 

对于本次的火箭事故,一位航天专家表示很难理解,他告诉《知识分子》,“试车”是不该飞起来的。

“发射时会有一级级火箭燃料耗尽脱落下来,(天兵科技情况通报中)提到的’一子级九机并联动力系统’中,’一子级’意思是第一节脱落的火箭发动机,它们一般是一个火箭上最大的发动机,而九机并联指的是该发动机是由9台‘天火12号‘发动机并联在一起”,前述研究院解释。根据天兵科技提供的资料,这种并联会提供相当于820吨的推力。

天兵科技发布的资料显示,本次发生事故的天龙三号直径3.8米,起飞质量590吨,产品性能对标SpaceX的猎鹰9号,两天前,这枚火箭本应进行静态热试车。“这样做的目的一般是为了测试发动机的性能”,前述航天专家进一步解释:“(一般是检测发动机)能否按照要求同时打开、关闭,产生的推力大小是不是在一个预定的范围内,运行时是否平稳等等……正常的热试车绝对不是试飞”。

然而,本该只是热试车的火箭还是飞起来了。

对于火箭飞起的原因,天兵科技在情况通报中解释:“因箭体与试验台连接处结构失效,一子级火箭脱离发射台”。不过,一家名为“专利挖掘机”的自媒体翻出了天兵科技于2023年2月申请的一件名为《一种运载火箭动力系统试车用支撑结构》的实用新型专利。根据该专利文件的描述,为了运输方便,该专利将原本一体的试车支撑结构改成了分体式结构,且在一个重要的连接位置用螺栓连接代替了焊接等固定连接。专利说明书指出:该支撑结构的极限承载力为600吨。

有网友指出,本次事故也许与这个出于运输方便原因被“改进”的支撑结构有关,天龙三号的推力超过了试验台的承受能力,从而导致了本该进行的“试车”变成了“试飞”。目前,这个猜测尚未得到天兵科技方面证实,不过,有航天从业者向知识分子指出,不论是否是运输原因导致的,这种情况本身就不应该存在。

当然,对于本次事故,前述航天专家告诉《知识分子》,“主要的安全隐患不仅仅是’跑了’,还在于火箭脱离试验台之后是个不受控的状态,这样一个几百吨重,装了燃料的飞行器处于一个不受控的状态,风险非常大。”

该航天专家认为:与其说大家对于它“跑”出来这个事儿就关心,不如说大家担心火箭跑出来之后失控了,“失控这个事可能要更严重一些。

根据天兵科技的情况通报,“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。”

一位商业航天领域的业内人士向《知识分子》分析道:“火箭飞起来之后,它进行了主动关机,发动机关机后火箭就不能飞得再高了,然后就自己落下来了。但应该它没有启动自毁装置,落下来到地面这一段基本上就不受控了,如果可以在空中引爆的话,跟落下来爆炸,(造成的伤害和风险)可能就完全不一样了,风险相对会更低一点。”

对于本次事故的善后,天兵科技在“情况说明”中指出:“我们将尽快完成故障归零,组织新产品的生产和试验。”

归零工作,是指“对在设计、生产、试验、服务中出现的质量问题,从技术上、管理上分析产生的原因、机理,并采取纠正措施、预防措施,以避免问题重复发生的活动”。毕竟,动力系统试车只能算是火箭研发的一系列难点中的一项,后面还有“火箭的控制、运载能力、任务的重构等等,都是难点”,前述航天专家告诉《知识分子》。

症结源头:安全冗余不足

“试车”变“试飞”,出现这样一件“几乎让人无法理解”的事故的原因,多位接受《知识分子》咨询的专家都提到,应该与试验台有关。前述商业航天从业者更是分析道,根据目前所披露的信息,试验台本身的安全可靠性存疑,相当于冗余不够,安全性保护措施不足。

他进一步解释称,商业航天从降低成本、减少投资、满足试验需求出发,对原来体制内的类似试验平台作了一些简化。试验台本身要求非常高,尤其是这次推力达到820吨,(天兵科技公示:较之前中国航天最大推力试验增长了2倍,是我国现阶段运载火箭推力最大的一次动力系统试车),对结构、材料、设计、施工以及连接点强度都要求非常高。且这次是九机并联动力系统热试车,不像一般的发动机试车,后者推力较小,不具备推进剂储存装置,脱离试验台也没有飞行能力,危险相对较小。而热试车测试的一子级箭体本身有推进剂贮箱、发动机、测控系统以及其他管路系统,类似于一个整箭在台子上点火,是模拟全箭发射的状态,一旦连接结构失效,火箭就会飞起来。

对于造火箭来说,发动机就是心脏,而试车台就是保障发动机研发的关键设施。国内第一个自建试车平台的商业航天公司为蓝舰航天。2018年4月,蓝箭航天火箭发动机试车台落地浙江湖州美女山某废弃采石场矿坑中。

本次事故中,天兵科技于在巩义市布局综合试验中心始于2020年。据巩义市融媒体中心今年1月的报道,巩义市天兵航天科技有限公司投入使用了天兵天霄系列四个百吨级以上推力的试车台,承担了天兵科技液体火箭的所有研制试验项目。

除了上述两个地方,安徽蚌埠、广州从化、山东新泰……商业航天公司布局的试车台并不少见。但前述商业行业从业者表示,目前发动机试车平台相对成熟,而国内自有整箭动力系统试车平台的商业航天公司仅蓝箭和天兵两家。上述两类试验平台在结构和受力上有极大区别,动力系统试车台需能够承载800吨以上的拉力,而发动机试车台可能只有一两百吨的推力,因此动力系统试车台能做发动机试车,而反过来并不可行。从结构上而言,发动机试车可以是水平也可以是斜的,但热试车只能做成垂直的发射状态,因为箭体里有推进剂不能躺着进行点火试验。

他也介绍“国家队”试车台的部署情况, “天兵的试验台属于露天装置,体制内火箭试车装置规模会更大些,外面会有一个房子类的保护结构,加一些拦截装置,以确保即便连接结构失效,上面还有其他连接保护措施,不至于从建筑物里飞出去,造成更大的外部风险。但这样做的前提是实打实的资金投入,大致两到三亿的资金体量。天兵的装置相对简易,基本的安全措施有,但冗余乃至保障措施未能使其试验过程万无一失”。

从马斯克开始,全动力系统试车逐渐成为一种主流。他介绍道,以往NASA还有我国航天,火箭发射之前也会做这类试车,但并不是每一发都这么做。进行这类试车能提前在地面上暴露问题,虽然增加了一些成本但有助于火箭安全飞行,慢慢流行了起来。

比起火箭发射场,试车平台不一定非要建在甘肃、内蒙古等人迹罕至的地方,在满足地形条件、环境影响、运输成本、安全保障等因素下,选择东部一些空旷无人的地方也成为目前的一种趋势。随着商业航天逐步迈入液体火箭时代,加上各地对航天产业的招商引资,自建试车平台成了很多公司进一步发展的方向。

前述商业航天从业者表示,蓝箭和天兵这类综合试验平台的路走通之后,其他商业航天企业也有意建一些自己的实验设施。“但商业航天的企业在试验平台选址方面不比体制内,如果选择一个荒芜人烟的地方,几十公里内没有常住人口,员工的生活条件会比较艰苦。我们毕竟是企业,还要考虑员工生活的便利和人员稳定性的问题”。

他还介绍道,正常的一子级火箭可以飞到几十公里以上,但静态点火实验通常分几个批次进行,并不需要达到真正的飞行时间,一般推进剂不会加满,像这种第一次试车,看几十秒中出现了什么问题就够了。这样的情况下,即使脱离了试验台,飞行高度也不会太高,大概两三公里,之后的溅射范围也在两三公里内,总体来讲还是可控的,加上周围还有一些安全管控措施,如人员疏散等。

商业航天影响几何?

当然,“无论如何,火箭试车不是试飞,这是一个最基本的原则,这次肯定是有一些设计和考虑不周”,一位头部商业航天公司联合创始人表示。有网友评论,“航天史上都没有这么离谱的事”。

尖锐的批评不绝于耳,但也有温和观点的持有者。前述商业航天的从业者表示,“国内商业航天史上类似的事故还没有,但从整个火箭发射过程中,类似的情形还是有的,例如火箭姿态失控、引爆自曝装置、坠落山区等,不过由于所处地区偏远,一般这些影像很难看到,天兵这次相当于是一个更加开放的试验场,就在大家眼皮子底下发生了,没有管控住,还飞起来了,可能大家会比较恐慌”。

2015年是中国商业航天元年,这一年政策开闸,航天业向民营企业打开大门,商业航天公司纷纷成立。天兵科技是2019年入局的,以液氧煤油火箭为主,并专注可重复使用的火箭装置以降低成本。

天兵科技创始人、董事长康永来在今年年初接受媒体采访时表示,2024年发射的天龙三号,将会大幅降低卫星发射成本,降到两三万人民币一公斤。目前行业的平均价格在七八万元左右,固体火箭大约为11万到15万。天兵科技的最终目标,是将每公斤卫星的发射成本降到1万人民币以下。

2023 年我国共进行了25次商业发射任务,较2022年的18次增加了39%。但国内火箭发射资源稀缺、成本偏高、运载能力有限是无法回避的行业现状。据《中国电子报》报道,目前我国在火箭低成本回收及重复利用等方面还存在不足,以目前固体火箭的运载能力和发射频次,火箭已经不够用了。据《中国新闻周刊》报道,业内人士介绍,在可复用这样的核心关键技术领域,国内与SpaceX的差距可达10年。

一边是卫星星座发射的强劲需求,一边是火箭供给的短缺,失事的天龙三号给中国的商业航天带来了什么?又改变了什么?

“这是一个警醒,对商业航天发展的大小公司都是。火箭也好,发动机也好,安全是第一位,这条红线绝对不能碰”,前述航天专家表示,他认为,本次事故后,商业航天企业们,在控制成本的同时,会更加注重安全性。

而本次事故对中国商业航天的影响会如何?

“中国的商业航天要从中吸取教训”,以及“希望不要影响中国商业航天的发展”,这几乎是数位航天从业者的一致意见。

“马斯克的火箭也是炸了三次,第4次才成功了”,一位航天领域的观察者告诉《知识分子》,“商业航天,肯定还是未来的趋势,未来仍然会涌现大量的民营企业,在确保安全的基础上,鼓励创新和冒险也是大势所趋。”

事实上,就在天兵科技试车事故的当天,我国首个商业航天发射场——海南商业航天发射场首次进行双工位合练。据光明网报道,其中一号发射工位是国内新一代中型火箭长征八号的专用工位,二号发射工位可满足多家火箭公司的10余个型号火箭的发射需求。初步计划于今年下半年在二号工位进行首次商业发射任务。

 

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由饶毅、鲁白、谢宇三位学者创办的移动新媒体平台,现任主编为周忠和、毛淑德、夏志宏。知识分子致力于关注科学、人文、思想。我们将兼容并包,时刻为渴望知识、独立思考的人努力,共享人类知识、共析现代思想、共建智趣中国。

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