逃不出的“失敗怪圈”

據(jù)2014年5月16日消息稱，俄羅斯“質(zhì)子”-M運(yùn)載火箭在發(fā)射俄羅斯“快訊”-AM4R通信衛(wèi)星時，由于火箭第三級出現(xiàn)故障，在飛行540秒后下墜，當(dāng)時距衛(wèi)星入軌僅剩50秒，結(jié)果造成“箭毀星亡”，其中部分火箭殘骸落入中國的黑龍江省。該火箭和衛(wèi)星共投保78億盧布（約合2. 2億美元）。“質(zhì)子”-M火箭被無限期停飛。

事故連連

近些年，俄羅斯每年都出現(xiàn)火箭發(fā)射失敗的事故。這不僅給俄羅斯造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且使俄羅斯航天工業(yè)的信譽(yù)也受到了重創(chuàng)，嚴(yán)重影響了俄羅斯航天大國的地位。

2013年7月2日，俄羅斯用“質(zhì)子”-M火箭發(fā)射3顆GLONASS-M導(dǎo)航衛(wèi)星時，火箭升空17秒后，第一級發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障意外關(guān)閉，導(dǎo)致攜帶衛(wèi)星的火箭墜落在距發(fā)射臺約2.5千米的發(fā)射場附近。其失敗原因是火箭上的角速度傳感器安裝不正確，導(dǎo)致偏航軸失去穩(wěn)定，進(jìn)而墜落并爆炸。2013年10月10日，俄羅斯總統(tǒng)普京簽署命令，解除弗拉基米爾·波波夫金聯(lián)邦航天局局長職務(wù)，同時任命國防部副部長奧列格·奧斯塔片科接任航天局局長，這一人事任免命令除了與發(fā)射事故多有關(guān)外，也與俄羅斯航天機(jī)構(gòu)改革相關(guān)。

2012年8月6日，俄羅斯用“質(zhì)子”-M /“微風(fēng)”-M上面級火箭發(fā)射“俄羅斯快訊”-MD2和“印尼電信”-3通信衛(wèi)星時失敗，失敗原因是由于火箭“微風(fēng)”-M上面級推進(jìn)器燃料輸送故障所致。同年8月15日，赫魯尼切夫國家航天科研與生產(chǎn)中心總經(jīng)理弗拉基米爾·涅斯捷羅夫因此辭職。

2011年是俄羅斯運(yùn)載火箭近年發(fā)射失敗最多的一年。2月1日，俄羅斯用“隆聲”號火箭發(fā)射地球-I K-2軍民兩用測量衛(wèi)星時失敗，失敗原因是火箭的控制系統(tǒng)失靈。8月18日，俄羅斯用“質(zhì)子”-M/微風(fēng)-M上面級火箭發(fā)射“快訊”-A M4新型通信衛(wèi)星時失敗，失敗原因是火箭的上面級控制系統(tǒng)程序編寫出現(xiàn)錯誤。8月24日，俄羅斯用“聯(lián)盟”-U火箭發(fā)射“進(jìn)步”M-12 M 貨運(yùn)飛船時失敗，使“ 進(jìn)步”M-12M的殘骸墜落在俄羅斯阿爾泰共和國境內(nèi)，失敗原因是火箭燃?xì)廨斔凸苈范氯拢@是該型號火箭在30年發(fā)射史上第一次出現(xiàn)失敗。12月23日，俄羅斯用“聯(lián)盟”-2.1b火箭發(fā)射“子午線”-5軍民兩用通信衛(wèi)星時，未能將該衛(wèi)星送入環(huán)繞地球的預(yù)定軌道，隨后衛(wèi)星在秋明州托博爾斯克市附近墜毀，失敗原因是火箭第三級發(fā)動機(jī)發(fā)生故障。

2010年12月5日，俄羅斯用“ 質(zhì)子”- M 火箭發(fā)射3 顆GLONASS-M導(dǎo)航衛(wèi)星時失敗，使3顆GLONASS-M導(dǎo)航衛(wèi)星全部葬身于太平洋中，失敗原因是加注的燃料比正常值多出了1.5噸，造成火箭質(zhì)量過大，使火箭偏離軌道。為此，俄羅斯航天局副局長列米舍夫斯基被解職，時任俄航天局局長佩爾米諾夫也受到處分，隨后也被調(diào)離了局長崗位。

鏈接：運(yùn)載火箭由多個分系統(tǒng)的成千上萬個零組件、元器件組成，由于某個零組件、元器件失效或誤動作而導(dǎo)致發(fā)射失敗的事故屢見不鮮。在造成發(fā)射失敗的分系統(tǒng)故障中，動力裝置系統(tǒng)占了首位；其次是控制系統(tǒng)；然后則是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。造成故障的原因有多種，如設(shè)計(jì)上的原因、生產(chǎn)過程中帶來的缺陷、元器件質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境的影響和操作失誤。

“質(zhì)子”老矣

在上述發(fā)射失敗中，次數(shù)最多、損失最重的是“質(zhì)子”系列運(yùn)載火箭，因?yàn)檫@種火箭是目前俄羅斯運(yùn)載能力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭，主要用于發(fā)射國內(nèi)外商業(yè)衛(wèi)星。

“質(zhì)子”系列運(yùn)載火箭是蘇聯(lián)時代研制的第一種非導(dǎo)彈衍生的、專為航天任務(wù)設(shè)計(jì)的大型運(yùn)載器，由位于莫斯科的赫魯尼切夫國家航天研究與生產(chǎn)中心打造，20世紀(jì)60年代就開始使用，而后不斷改進(jìn)，一直用到現(xiàn)在。它包括二級型、三級型（“質(zhì)子”-K、“質(zhì)子”-M）、四級型（“質(zhì)子”-K/ D系列上面級、“質(zhì)子”-K /“微風(fēng)”-M上面級和“質(zhì)子”-M /“微風(fēng)”-M上面級），但都采用常規(guī)推進(jìn)劑，即偏二甲肼和四氧化二碳。目前用得最多的是“質(zhì)子”-M、“質(zhì)子”-M/“微風(fēng)”-M上面級兩種火箭，前者用于發(fā)射GLONASS-M導(dǎo)航衛(wèi)星，后者用于發(fā)射國內(nèi)外商業(yè)通信衛(wèi)星，發(fā)射費(fèi)用為1億～1.12億美元。

要想了解“質(zhì)子”-M火箭，就不能不先知道“質(zhì)子”-K火箭，因?yàn)椤百|(zhì)子”-M火箭是在“質(zhì)子”-K火箭的基礎(chǔ)上研制的。“質(zhì)子”-K火箭也曾輝煌過，蘇聯(lián)“禮炮”系列、“和平”號空間站各艙段艙體等都是用它送上太空的。“質(zhì)子”-K/ D系列上面級還發(fā)射各類大型空間探測器。“質(zhì)子”-K的第1級采用6臺РД-275發(fā)動機(jī)并捆綁了6個助推器，第2級采用3臺РД-0210和1臺РД-0211發(fā)動機(jī)，第3級采用1臺РД-0213主發(fā)動機(jī)和1臺РД-0214游動發(fā)動機(jī)為火箭的飛行提供動力和姿態(tài)控制。其近地軌道運(yùn)載能力為19噸。

“質(zhì)子”-M火箭的77%的系統(tǒng)和部件直接取自“質(zhì)子”-K火箭，18%的部件為改進(jìn)的部件，只有5%的部件是新研制的。“質(zhì)子”-M和“質(zhì)子”-K火箭的最大區(qū)別是“質(zhì)子”-M火箭換用了新的制導(dǎo)與控制系統(tǒng)，用數(shù)字化系統(tǒng)取代了模擬系統(tǒng)。“質(zhì)子”-M火箭采用自主慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括1個精確的三軸陀螺穩(wěn)定平臺和1臺有三重冗余信息通道的箭載計(jì)算機(jī)。這臺數(shù)字計(jì)算機(jī)根據(jù)3個通道中少數(shù)服從多數(shù)的表決結(jié)果向控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出飛行控制指令。穩(wěn)定平臺、計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備均安裝在第3級上面的儀器艙內(nèi)。其近地軌道運(yùn)載能力為21噸。

1992年，俄羅斯與美國合資成立了國際發(fā)射服務(wù)公司（ILS），將“質(zhì)子”-M/“微風(fēng)”-M上面級火箭投入國際發(fā)射市場。該火箭在“質(zhì)子”-M的基礎(chǔ)上增加了“微風(fēng)”-M上面級火箭，年生產(chǎn)能力約為1 2枚。它全長58米，最大直徑7.4米，起飛質(zhì)量690噸，起飛推力9600千牛，地球同步軌道運(yùn)載能力6噸。

其中被稱為太空擺渡車的“微風(fēng)”-M上面級火箭長2.65米，直徑4米，發(fā)動機(jī)采用14Д30，起飛質(zhì)量22 .17噸，推進(jìn)劑質(zhì)量19.8噸，推進(jìn)劑采用四氧化二氮/偏二甲肼，真空推力19.62千牛，工作時間3000秒，飛行中重復(fù)點(diǎn)火次數(shù)達(dá)8次，在太空飛行不少于24小時，可幫助衛(wèi)星進(jìn)入低、中、高和地球同步軌道。由于它構(gòu)造復(fù)雜—推進(jìn)系統(tǒng)由1臺泵壓式擺動主發(fā)動機(jī)、4臺游機(jī)（每臺能夠?yàn)橹靼l(fā)動機(jī)提供精確的校正推力）和12個姿控（定向與穩(wěn)定）發(fā)動機(jī)組成，空中點(diǎn)火次數(shù)多，工作時間較長，因此更容易出現(xiàn)故障。

不過，俄羅斯赫魯尼切夫國家航天研究與生產(chǎn)中心現(xiàn)在仍在繼續(xù)制造“質(zhì)子”-M火箭和“微風(fēng)”-M上面級，因?yàn)槟壳岸砹_斯還沒有取代它們的運(yùn)載器。只有到“安加拉”新一代大型運(yùn)載火箭問世后，“質(zhì)子”-M和“質(zhì)子”-M/“微風(fēng)”-M上面級火箭才能退役。

鏈接：提高火箭的可靠性有以下措施：一是精心組織設(shè)計(jì)。在運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)之初，應(yīng)針對某一個型號的特點(diǎn)，制定出相應(yīng)的可靠性保證大綱和可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。二是建立嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系，進(jìn)行全面的質(zhì)量控制。三是充分地進(jìn)行地面試驗(yàn)，及早暴露各種問題，以便在發(fā)射之前予以排除。

改進(jìn)舉措

每次發(fā)生火箭失敗事故后，俄羅斯都立即成立專門委員會，對事故原因進(jìn)行調(diào)查。大量調(diào)查結(jié)果表明，發(fā)射失敗的主要原因是缺少對航天產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的監(jiān)督。因?yàn)榘l(fā)射失敗的都是老火箭，它們設(shè)計(jì)完善、技術(shù)成熟、性能可靠，出現(xiàn)的故障有些是人為設(shè)計(jì)失誤造成的，有些源自生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，所以問題不是出在火箭的設(shè)計(jì)上，而是出在產(chǎn)品的質(zhì)量和組織管理上。

俄羅斯副總理戈津指出，事故發(fā)生的深層次原因是俄羅斯航天工業(yè)產(chǎn)能過剩，企業(yè)同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，沒有建立有效的管理機(jī)制，對俄羅斯航天事業(yè)發(fā)展目的理解仍不清晰。俄羅斯航天學(xué)院通訊院士安德列·伊奧寧表示，火箭事故的深層原因應(yīng)該在航天領(lǐng)域系統(tǒng)問題中尋找，這些意外事故并非是航天局高層具體人員工作不力的結(jié)果，而是在工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、教育、工人和工程師培訓(xùn)方面積存的系統(tǒng)問題，因此需要航天領(lǐng)域進(jìn)行改革。需要的不是揪自己頭發(fā)，而是以更加嚴(yán)格、循序漸進(jìn)的、更強(qiáng)的政治意志和速度來實(shí)施改革。

從技術(shù)上講，在火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中末級火箭最為復(fù)雜，需要在滿足可靠工作要求的前提下，盡可能減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高整個火箭的效率。俄羅斯幾次火箭發(fā)射失利均與末級動力系統(tǒng)有關(guān)，因此，末級火箭設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制必須引起足夠重視。

另外，“質(zhì)子”-M、“質(zhì)子”-M/“微風(fēng)”-M火箭的一些發(fā)射故障都可歸結(jié)為人為因素。例如，有的是由于燃料加注錯誤造成火箭發(fā)射失敗，有的是因?yàn)槌绦蚓帉戝e誤造成火箭發(fā)射失敗，還有的是因?yàn)閭鞲衅靼惭b不正確造成火箭發(fā)射失敗。針對這種情況，一方面應(yīng)提高人員的責(zé)任意識和質(zhì)量意識，另外還必須建立起嚴(yán)格的質(zhì)量管理規(guī)范，加強(qiáng)發(fā)射前的評審。

“聯(lián)盟”-U是俄羅斯最成熟和可靠的運(yùn)載火箭之一，共進(jìn)行過745次發(fā)射，發(fā)射成功率高達(dá)97.2%。就是這樣一種非常成熟的運(yùn)載火箭，由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，燃料輸送管路在發(fā)射過程中發(fā)生堵塞造成了燃?xì)獍l(fā)生器故障，導(dǎo)致火箭發(fā)射失敗。這表明，即使最成熟的運(yùn)載火箭，也要高度重視生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理。

俄羅斯高層認(rèn)為，俄羅斯火箭頻頻出現(xiàn)事故主要有以下幾個原因：一是產(chǎn)品質(zhì)量管控不嚴(yán)，使產(chǎn)品質(zhì)量下降，根源是沒有聯(lián)合控制體系，這與俄羅斯在企業(yè)中極大地縮減軍用研究機(jī)構(gòu)、缺少對產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的監(jiān)督有關(guān)。二是對航天企業(yè)監(jiān)管不到位，不能及時糾正航天企業(yè)不合規(guī)范的做法，雖然在事故發(fā)生后對相關(guān)的責(zé)任人進(jìn)行了處理，但是沒有建立專門的監(jiān)管體系和嚴(yán)格的監(jiān)管制度。三是管理模式落后，缺少激勵機(jī)制，有的仍采用“大鍋飯”的管理模式，使員工的責(zé)任意識不強(qiáng)，沒有競爭意識，企業(yè)缺乏活力。四是有時不按航天科研試驗(yàn)規(guī)律辦事，例如，為了政治需要和領(lǐng)導(dǎo)意志而出現(xiàn)有章不循的現(xiàn)象，甚至未經(jīng)過嚴(yán)格測試、全面檢查進(jìn)入發(fā)射程序的情況也時有發(fā)生。五是不注重人才培養(yǎng)，人才結(jié)構(gòu)斷層，俄羅斯航天領(lǐng)域的專家主體集中在50～60歲年齡段，而年輕航天人員質(zhì)量意識和責(zé)任意識不強(qiáng)，能力水平不高，缺乏經(jīng)驗(yàn)。六是資金投入不足，工業(yè)基礎(chǔ)弱化，結(jié)果使設(shè)備陳舊零部件短缺，航天器老化，更新?lián)Q代不及時，科研能力下降，目前，俄羅斯使用的所有運(yùn)載火箭都已有幾十年歷史，系統(tǒng)本身就存在老化的問題。

所以，俄羅斯要針對上述問題進(jìn)行“大手術(shù)”，包括加大資金投入，提高航天領(lǐng)域競爭能力，其中最大的問題還是航天領(lǐng)域體制和管理上的問題。俄羅斯政府雖然也采取了許多措施，但也未能有效遏制發(fā)射失敗的厄運(yùn)。早在幾年前，俄羅斯航天局就向政府多次遞交了改革方案，力圖對原有的體制進(jìn)行改革，但改革并沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，因此業(yè)內(nèi)對改革的呼聲越來越強(qiáng)烈。

2013年12月2日，俄羅斯總統(tǒng)普京簽署命令，以航天儀器制造研究院股份公司為基礎(chǔ)，組建聯(lián)合火箭航天公司（股份公司）。此舉是俄羅斯航天部門改革的關(guān)鍵之步，自此俄羅斯航天領(lǐng)域的所有企業(yè)都將并入到該公司。俄羅斯航天局仍然保留，行業(yè)內(nèi)的科研院所和地面基礎(chǔ)設(shè)施機(jī)構(gòu)仍留存在航天局，但其職能發(fā)生了改變。這是醞釀多年的俄羅斯航天領(lǐng)域的改革艱難地走出了第一步。此次改革能否促使俄羅斯航天工業(yè)擺脫低谷，重振航天大國的形象，人們還在拭目以待。

責(zé)任編輯：安翠香