舉步維艱的波音星際線飛船

文/ 張雪松

與載人龍飛船順利進行首次載人航天飛行形成鮮明對照，被美國宇航局寄予厚望的另一種商業載人飛船——波音公司的星際線飛船，研制進程可謂舉步維艱。

波音公司是世界航空航天業的龍頭企業，雖然在美國宇航局的新一代深空載人飛船競爭中輸給了洛·馬公司，但在商業載人飛船競爭中中脫穎而出，憑借星際線飛船（CST-100）占據了一席之地。然而，近些年來星際線飛船的研制試驗坎坷不斷。

研制推遲問題不斷

2014年9月波音公司得到美國宇航局的商業乘員運輸能力（CCtCap）合同，研制一套新的商業載人飛船系統。波音的合同總價值42億美元，而另一個中標者太空探索技術公司拿到的合同只有26億美元。同為CCtCap的勝利者，“波音”的合同金額這么高，外界普遍認為美國宇航局看重的是“波音”作為老牌航天公司的能力和信譽。太空探索技術公司的載人龍飛船技術概念更新穎，而“波音”的星際線飛船雖然方案比較保守，但卻是美國重建載人航天能力的保底方案。

波音公司當時曾表示，計劃建造多艘星際線飛船，進行最少2次最多6次載人飛行，2016年進行發射工位中止測試試驗，2017年初進行首次軌道無人飛行試驗，并于2017年中進行有人飛行，然后正式服役填補航天飛機退役后美國缺乏載人發射能力的空白。波音公司還選擇發射成功率100%的宇宙神5火箭發射星際線飛船。2014年的“波音”風頭正勁，大家都認為除了價格偏高，它的實力無可置疑，不是說一分錢一分貨么。然而，實際研制過程卻讓人大跌眼鏡，“波音”在飛船研制測試中不斷出現問題，進度最后反而落到技術更激進的載人龍飛船后面。

▲ 返回艙和服務艙分離

事實上，早期波音公司的星際線飛船進度一度領先太空探索技術公司的載人龍飛船，但由于美國宇航局不斷更改對載人飛船的要求，兩家公司的進度都大幅度滯后。2016年5月波音公司宣布，首次載人飛行推遲到2018年；年底節點再次推遲，2018年6月進行首次無人飛行，發射臺中止試驗也被推遲到首次無人飛行之后。2017年飛船的研制進度進一步推遲，等到9月底也就是拿到合同3年后，首次載人飛行已經推遲到2019年后，比當初的目標推遲了一年以上。如果星際線飛船只遇到這些問題，那其實還算正常，然而2018年7月波音公司羞羞答答地承認，由于推式逃逸系統在地面系留點火測試中出現肼燃料泄漏，污染了地面設施和服務艙，這將導致首飛時間再推遲半年！如果需要重新設計逃逸系統，那研制進度就更要進一步推遲了。

幸運的是，逃逸系統的推進系統無需重新設計，2019年5月逃逸發動機靜態點火成功，跨過了這個攔路虎。不過福無雙至禍不單行，2019年11月7日星際線飛船的發射臺中止試驗中，飛船倒是成功逃逸升空了，但降落傘卻出現了問題。這艘13噸級的飛船是3個降落傘的群傘設計，但降落時卻只打開了兩個降落傘，結果返回艙比原計劃早15秒落地。這個降落傘故障的出現為新飛船蒙上了一層陰影，即使如此波音公司發言人布雷赫還是表示，有一個降落傘沒有打開可以接受，這次測試總體是成功的，就差沒把壞事當好事，吹噓意外證實飛船降落傘系統的冗余能力了。星際線飛船發射臺中止試驗后的故障調查報告顯示：一個連接引導傘和主傘的梢釘安裝不正確，導致一個主傘沒有被拉出。星際線飛船組裝時出現這樣的低級錯誤，而且還被帶到天上，看來“波音”的質量控制還真是沉疴重重。“波音”的內憂絕不僅僅局限于波音737Max等商用客機部分，而是整個公司都出了問題。

▲ 2019年逃逸系統發動機點火成功

▲ 發射臺中止測試中，3個降落傘只打開了兩個

災難性的首飛

波音公司和美國宇航局溝通后，發射臺中止試驗中的降落傘事故被輕輕放下，但星際線飛船的厄運遠沒有結束，接下來星際線飛船首飛中出現的故障更是災難性的。說到星際線首飛的延誤，完全是飛船研制進度滯后的結果，而被戲稱為“黑店”的聯合發射聯盟倒是發揮出色，2019年4月就準備好了發射用的宇宙神5火箭，但耽誤了這么久，上天的星際線飛船還是出了大問題。

▲ 發射臺中止測試

▲ 飛船首飛返回降落

▲ 星際線飛船-宇宙神5 N22

▲ 星際線飛船

2019年12月20日，在卡納維拉爾角空軍基地，聯合發射聯盟的宇宙神5-N22火箭發射升空，將星際線飛船送上前往國際空間站的軌道。星際線飛船的入軌方案比較獨特，它不是火箭直接將飛船發射入軌，而是火箭將飛船送入近地點72.8公里、遠地點181.5公里的亞軌道后，飛船發動機在遠地點點火提高近地點，進入一條初始停泊軌道。火箭一切正常，但飛船卻出現問題，推進系統的發動機未能按計劃點火把飛船進入預定軌道。雖然飛船沒有直接再入，但前往國際空間站已經困難重重。

“波音”的飛船出了問題，但這卻不是阿羅杰特·洛克達因公司的發動機有問題，而是“波音”飛船的計時器出了問題。星際線飛船的任務實耗時間異常，導致飛船錯過了正確的點火入軌時間，隨后飛船為了入軌消耗了過多的推進劑，導致“波音”和美國宇航局不得不放棄飛船對接國際空間站的目標，讓它直接再入返回著陸場。星際線飛船首飛的再入返回雖然相當完美，但故事并沒完，在后續的故障調查中獨立調查小組發現了一個又一個問題，令人大跌眼鏡。

今年2月7日召開的發布會上，獨立調查小組發布調查情況，指出星際線飛船的軟件存在災難性的缺陷。載人飛船返回前返回艙和服務艙分離，服務艙發動機還要推動自身后退拉開距離，但星際線飛船的軟件卻寫錯了，成了推動服務艙向前沖。如果不是地面及時發現，在返回前兩個小時緊急更新了軟件，飛船返回艙和服務艙分離點火后兩艙就要相撞了，這將導致飛船失控任務徹底失敗！

▲ 波音公司星際線飛船移動中

這個嚴重的問題，還是星際線飛船計時器出現問題后，緊急檢查軟件時意外發現的。換句話說，星際線飛船還真是因禍得福，如果不是計時器問題讓波音的工程師們又去檢查了一遍，飛船兩艙分離時必然相撞失敗。新飛船首飛，光軟件就出了這么多問題，波音公司也不得不低下頭，表示將重新徹底審核飛船約100萬行的軟件代碼，杜絕類似的事故隱患。另有報道稱，星際線飛船在首飛中，返回艙還出現了輕微漏氣的現象，有人猜測是連接兩個艙體的螺栓熱脹冷縮的問題。此外飛船的生命保障系統也有問題，返回艙的空氣循環能力很差，這可能也是輕微氣體泄漏的后果。

按照CCtCap合同，星際線飛船首飛沒能完成目標，應該再進行一次無人飛行試驗。“波音”一開始嘴硬，要美國宇航局再拿4.2億美元才肯進行無人飛行測試，否則下一次就要載人直飛國際空間站。不過，隨著獨立調查小組揭露了越來越多的軟件和硬件問題，“波音”的囂張氣焰也熄了火，決定低頭自掏腰包4.1億美元，進行一次無人飛行測試。另外，“波音”現在就要逐條對照進行整改，滿足美國宇航局的載人飛船認證要求。總而言之，“波音”的星際線飛船要載人上天，最早也是2021年的事情了。