聯盟火箭折戟東方發射場

文/ 張宇寧 李浩悅

▲ 乘客拍攝到的有效載荷再入燒毀瞬間

火球從天而降

莫斯科時間2017年11月28日上午8點41分，俄羅斯從其遠東東方航天發射場用聯盟-2.1b/弗雷蓋特運載火箭發射流星-M2-1等19顆衛星。下達點火指令后，火箭徐徐升空，助推器、第一級、第二級均相繼分離，地面工作人員已經做好了慶祝準備，部分媒體也準備刊發事先準備好的“發射成功”新聞稿。然而在發射后約10分鐘，意外出現了：攜帶有效載荷的弗雷蓋特上面級剛剛與火箭分離就失去聯系，此時繁忙的北大西洋航線上正在奔波的飛行員和乘客目睹了難得一見的景象：巨大的火球從天而降，放出耀眼的光芒并在隨后爆炸解體。當天下午，俄羅斯航天國家公司宣布本次發射失敗，全部有效載荷再入北大西洋上空燒毀。

水土不服的弗雷蓋特上面級

事故發生后，俄羅斯各方專家立即對原因進行分析：根據指揮大廳現場顯示的遙測信號，上面級分離前火箭飛行正常，說明是“弗雷蓋特”上面級出了問題，如果是上面級點火失敗，按照彈道方向載荷應該落向南美洲偏北地區，而實際再入點在北大西洋上空，說明上面級已經點火，但方向控制錯誤導致任務失敗。隨后獲取的各種遙測數據也基本證實了這一推測。

“弗雷蓋特”上面級是俄羅斯的成熟產品，自2000年以來共進行64次發射，僅一次失?。ㄔ摯问е铝硕怼案２妓?土壤”火星探測器和搭載的中國“螢火”-1探測器的損失），另有2次部分失敗?！奥撁恕毕盗羞\載火箭向來以可靠著稱，是當前運送航天員上天的指定產品，此次發射的“聯盟-2.1b”問世時間雖然不長，但成功率也較高，在全部25次發射中失敗2次。于是，大家的目光集中在剛剛啟用的東方發射場上。東方發射場位于俄羅斯遠東地區，肩負接替哈薩克斯坦拜科努爾發射場確保俄獨立進入太空的重任。經過多年建設，到2016年4月這里才進行了首次發射，本次是東方發射場進行的第二次航天發射。此次所用火箭和上面級最初計劃從拜科努爾發射，隨后又改為東方發射場發射，但生產火箭的“進步”火箭航天中心和生產上面級的“拉沃契金”科研生產聯合公司未進行充分溝通，技術人員忽略了一些細節，為事故埋下了隱患。

“弗雷蓋特”上面級首次在東方發射場發射，其控制軟件并未進行改進，這一使用了20年的成熟系統并不能很好適應新的發射要求，俄官方稱，故障原因是“弗雷蓋特”上面級導航系統的程序錯誤。而據俄專業人士分析，事故具體原因為在從東方發射場進行極軌發射時，由于彈道與普列謝茨克發射場和拜科努爾發射場不同，導致“弗雷蓋特”上面級的導航系統在入軌后認為自身姿態與預定姿態存在360°的“偏差”（實際上該上面級入軌姿態完全正常），而在設計控制程序時，并未考慮到可能出現如此大的偏差數據，因此，在程序控制下，上面級需要做一個360°的旋轉以修正這一不存在的偏差。在上面級進行旋轉機動的過程中，發動機按預定時序點火，導致上面級和載荷的速度迅速下降，再入大氣層并燒毀。

損失的不只是錢

本次發射的主要載荷是重約2.7噸的“流星-M2-1”極軌氣象衛星，另外還搭載了由莫斯科鮑曼國立技術大學研制的“鮑曼人-2”號實驗衛星，以及來自6個國家的17顆微納衛星。其中，只有主載荷購買了26億盧布（約合4500萬美元）的保險，其余大部分載荷均未投保。這次事故將影響東方發射場的后續安排：“流星-M2-1”是俄新一代氣象衛星網的組成部分，與其協同組網的“流星-M2-2”原計劃2018年初入軌，尚不清楚是否需要更換發射基地或是調整修改后繼續發射。此外，莫斯科鮑曼國立技術大學首顆自研小衛星“鮑曼人”-1號，在2006年發射時因“第聶伯”火箭故障星箭俱毀，時隔11年后承載光榮與夢想的“鮑曼人-2”號實驗衛星再度折戟，不得不說是一大遺憾。

本次事故構成了一個非常典型的“事故鏈”，東方發射場的發射程序轉角不同、火箭與上面級基準軸不同、上面級發動機控制與姿態控制程序未能很好地協調等等，這些在正常情況下都不會引發事故，甚至不會被發現，但多個問題耦合最終卻導致了嚴重后果。這也是航天系統工程“牽一發而動全身”的體現。

目前認為，事故的直接原因是設計“弗雷蓋特”上面級控制程序時考慮不夠充分，且發動機控制與姿態控制程序未能很好地協調，導致在未完成姿態調整的情況下就進行點火。

應該說，本次事故是典型的“人因故障”，其根本原因在于技術人員沒有對火箭和上面級進行充分分析和測試就草率發射。新發射場發射彈道不同，上面級的控制程序也不一定適應新發射場的要求，這些都應在發射任務安排階段就做出針對性調整，但直到發射，這些問題都沒有被發現和解決，暴露出在管理上存在嚴重問題。此外，據報道，在發射前準備和測試的過程中，由于技術和人員熟練度等原因，曾暴露出許多問題，但發射場主官仍堅持進行發射。俄方稱，將追究發射場主官的刑事責任。這更告訴我們，必須尊重科學規律，不能用行政命令違背客觀條件，盲目蠻干只會造成失敗。

▲ 藝術家筆下的有效載荷與弗雷蓋特上面級組合體在太空飛行示意圖

▲ 上面級和有效載荷再入燒毀

俄總理梅德韋杰夫強調，此次發射失敗給俄航天業造成的損失“不止是錢”，更是影響了俄羅斯的航天聲譽；要意識到事件的嚴重性，全面調查原因并追究相關人員責任。他同時還批評了一些部門草率發布“發射成功”的消息。★