一枚意外爆炸的火箭，將為中國(guó)的商業(yè)航天帶來(lái)什么？
6月30日下午，河南鞏義一條疑似火箭墜落爆炸的短視頻吸引了來(lái)自全球各國(guó)的關(guān)注。
當(dāng)晚19點(diǎn)，北京天兵科技有限公司發(fā)布了情況說明，爆炸系該公司研制的運(yùn)載火箭開展動(dòng)力系統(tǒng)熱試車所致，試車過程中，一子級(jí)火箭脫離發(fā)射臺(tái)升空，并跌落山中后解體。
隨后，當(dāng)?shù)卣l(fā)布情況通報(bào)：“目前火情已完全撲滅，經(jīng)排查，無(wú)人員傷亡”。
對(duì)于本次的火箭事故，有媒體翻出，作為中國(guó)民營(yíng)航天獨(dú)角獸公司，成立5年來(lái)，天兵科技已完成了15輪融資，累計(jì)融資金額超40億，估值超120億。
根據(jù)天兵科技發(fā)布的公開信息，本次涉事的天龍三號(hào)火箭是該公司為我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座建設(shè)量身定制的大型液體運(yùn)載火箭，產(chǎn)品性能對(duì)標(biāo)SpaceX的獵鷹9號(hào)，6月11日由張家港智造基地發(fā)往了河南鞏義的試驗(yàn)基地，并預(yù)計(jì)將于9月迎來(lái)首飛。屆時(shí)，該火箭將成為中國(guó)商業(yè)航天運(yùn)載能力最大的火箭，更將成為全球發(fā)射市場(chǎng)性價(jià)比最高的火箭。
然而，火箭的“試車”變成了“試飛”，迅速引發(fā)了社交媒體中航天愛好者們的激烈反應(yīng)。有網(wǎng)友評(píng)論，“航天史上都沒有這么離譜的事”，亦有受訪者向《知識(shí)分子》表示：這種爆炸與馬斯克的試錯(cuò)有很大不同，舉個(gè)例子，“馬斯克的火箭是盡可能低成本飛起來(lái)就行，姿勢(shì)是不是好看不講究，但不影響別人，不會(huì)給周邊居民帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)”。
在這個(gè)全球商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，人類開始寄希望于依靠商業(yè)力量征服太空的時(shí)代，一枚來(lái)自中國(guó)民營(yíng)航天公司的平價(jià)火箭因試驗(yàn)故障發(fā)生了墜落、起火，消息還迅速吸引了來(lái)自全球各國(guó)的關(guān)注，從BBC、VOA到俄羅斯衛(wèi)星通訊社等外媒都對(duì)該事故進(jìn)行了報(bào)道。
事故后，天兵科技在公告中提到，“將盡快完成故障歸零”，兩日后的7月2日下午，該公司在微博上發(fā)布《致歉信》，向鞏義市居民、全體同行伙伴及廣大社會(huì)公眾“致以最誠(chéng)摯的歉意”，并承諾對(duì)本次事故造成的損失作出及時(shí)賠償。
然而，事故的背后，中國(guó)民營(yíng)火箭的這次全球矚目的爆炸，試驗(yàn)臺(tái)上究竟發(fā)生了什么？在航天界的對(duì)馬斯克在不斷爆炸中迭代優(yōu)化火箭的贊揚(yáng)聲中，對(duì)來(lái)自中國(guó)商業(yè)航天的這次爆炸，我們?cè)撊绾慰创?？?lái)自全網(wǎng)的批評(píng)和指責(zé)是否過分苛刻了？對(duì)于這次事故，我們應(yīng)該關(guān)注的是什么？應(yīng)該吸取的教訓(xùn)是什么？這次事故會(huì)為剛剛剛起步的中國(guó)商業(yè)航天帶來(lái)什么？
“試車”變“試飛”，最讓人擔(dān)心的是失控
對(duì)于本次的火箭事故，一位航天專家表示很難理解，他告訴《知識(shí)分子》，“試車”是不該飛起來(lái)的。
“發(fā)射時(shí)會(huì)有一級(jí)級(jí)火箭燃料耗盡脫落下來(lái)，（天兵科技情況通報(bào)中）提到的’一子級(jí)九機(jī)并聯(lián)動(dòng)力系統(tǒng)’中，’一子級(jí)’意思是第一節(jié)脫落的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，它們一般是一個(gè)火箭上最大的發(fā)動(dòng)機(jī)，而九機(jī)并聯(lián)指的是該發(fā)動(dòng)機(jī)是由9臺(tái)‘天火12號(hào)‘發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)在一起”，前述航天專家解釋。根據(jù)天兵科技提供的資料，這種并聯(lián)會(huì)提供相當(dāng)于820噸的推力。
天兵科技發(fā)布的資料顯示，本次發(fā)生事故的天龍三號(hào)直徑3.8米，起飛質(zhì)量590噸，產(chǎn)品性能對(duì)標(biāo)SpaceX的獵鷹9號(hào)，兩天前，這枚火箭本應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)熱試車。“這樣做的目的一般是為了測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)的性能”，前述航天專家進(jìn)一步解釋：“（一般是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)）能否按照要求同時(shí)打開、關(guān)閉，產(chǎn)生的推力大小是不是在一個(gè)預(yù)定的范圍內(nèi)，運(yùn)行時(shí)是否平穩(wěn)等等……正常的熱試車絕對(duì)不是試飛”。
然而，本該只是熱試車的火箭還是飛起來(lái)了。
對(duì)于火箭飛起的原因，天兵科技在情況通報(bào)中解釋：“因箭體與試驗(yàn)臺(tái)連接處結(jié)構(gòu)失效，一子級(jí)火箭脫離發(fā)射臺(tái)”。不過，一家名為“專利挖掘機(jī)”的自媒體翻出了天兵科技于2023年2月申請(qǐng)的一件名為《一種運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)試車用支撐結(jié)構(gòu)》的實(shí)用新型專利。根據(jù)該專利文件的描述，為了運(yùn)輸方便，該專利將原本一體的試車支撐結(jié)構(gòu)改成了分體式結(jié)構(gòu)，且在一個(gè)重要的連接位置用螺栓連接代替了焊接等固定連接。專利說明書指出：該支撐結(jié)構(gòu)的極限承載力為600噸。
有網(wǎng)友指出，本次事故也許與這個(gè)出于運(yùn)輸方便原因被“改進(jìn)”的支撐結(jié)構(gòu)有關(guān)，天龍三號(hào)的推力超過了試驗(yàn)臺(tái)的承受能力，從而導(dǎo)致了本該進(jìn)行的“試車”變成了“試飛”。目前，這個(gè)猜測(cè)尚未得到天兵科技方面證實(shí)，不過，有航天從業(yè)者向知識(shí)分子指出，不論是否是運(yùn)輸原因?qū)е碌?，這種情況本身就不應(yīng)該存在。
當(dāng)然，對(duì)于本次事故，前述航天專家告訴《知識(shí)分子》，“主要的安全隱患不僅僅是’跑了’，還在于火箭脫離試驗(yàn)臺(tái)之后是個(gè)不受控的狀態(tài)，這樣一個(gè)幾百噸重，裝了燃料的飛行器處于一個(gè)不受控的狀態(tài)，風(fēng)險(xiǎn)非常大。”
該航天專家認(rèn)為：與其說大家對(duì)于它“跑”出來(lái)這個(gè)事兒就關(guān)心，不如說大家擔(dān)心火箭跑出來(lái)之后失控了，“失控這個(gè)事可能要更嚴(yán)重一些。
根據(jù)天兵科技的情況通報(bào)，“升空后，箭上計(jì)算機(jī)主動(dòng)關(guān)機(jī)，火箭跌落在距離試車臺(tái)西南1.5公里的深山中，箭體跌落山中后解體。”
一位商業(yè)航天領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)人士向《知識(shí)分子》分析道：“火箭飛起來(lái)之后，它進(jìn)行了主動(dòng)關(guān)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)后火箭就不能飛得再高了，然后就自己落下來(lái)了。但應(yīng)該它沒有啟動(dòng)自毀裝置，落下來(lái)到地面這一段基本上就不受控了，如果可以在空中引爆的話，跟落下來(lái)爆炸，（造成的傷害和風(fēng)險(xiǎn)）可能就完全不一樣了，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)會(huì)更低一點(diǎn)?！?/span>
對(duì)于本次事故的善后，天兵科技在“情況說明”中指出：“我們將盡快完成故障歸零，組織新產(chǎn)品的生產(chǎn)和試驗(yàn)。”
歸零工作，是指“對(duì)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、服務(wù)中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從技術(shù)上、管理上分析產(chǎn)生的原因、機(jī)理，并采取糾正措施、預(yù)防措施，以避免問題重復(fù)發(fā)生的活動(dòng)”。畢竟，動(dòng)力系統(tǒng)試車只能算是火箭研發(fā)的一系列難點(diǎn)中的一項(xiàng)，后面還有“火箭的控制、運(yùn)載能力、任務(wù)的重構(gòu)等等，都是難點(diǎn)”，前述航天專家告訴《知識(shí)分子》。
癥結(jié)源頭：安全冗余不足
“試車”變“試飛”，出現(xiàn)這樣一件“幾乎讓人無(wú)法理解”的事故的原因，多位接受《知識(shí)分子》咨詢的專家都提到，應(yīng)該與試驗(yàn)臺(tái)有關(guān)。前述商業(yè)航天從業(yè)者更是分析道，根據(jù)目前所披露的信息，試驗(yàn)臺(tái)本身的安全可靠性存疑，相當(dāng)于冗余不夠，安全性保護(hù)措施不足。
他進(jìn)一步解釋稱，商業(yè)航天從降低成本、減少投資、滿足試驗(yàn)需求出發(fā)，對(duì)原來(lái)體制內(nèi)的類似試驗(yàn)平臺(tái)作了一些簡(jiǎn)化。試驗(yàn)臺(tái)本身要求非常高，尤其是這次推力達(dá)到820噸，（天兵科技公示：較之前中國(guó)航天最大推力試驗(yàn)增長(zhǎng)了2倍，是我國(guó)現(xiàn)階段運(yùn)載火箭推力最大的一次動(dòng)力系統(tǒng)試車），對(duì)結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)、施工以及連接點(diǎn)強(qiáng)度都要求非常高。且這次是九機(jī)并聯(lián)動(dòng)力系統(tǒng)熱試車，不像一般的發(fā)動(dòng)機(jī)試車，后者推力較小，不具備推進(jìn)劑儲(chǔ)存裝置，脫離試驗(yàn)臺(tái)也沒有飛行能力，危險(xiǎn)相對(duì)較小。而熱試車測(cè)試的一子級(jí)箭體本身有推進(jìn)劑貯箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、測(cè)控系統(tǒng)以及其他管路系統(tǒng)，類似于一個(gè)整箭在臺(tái)子上點(diǎn)火，是模擬全箭發(fā)射的狀態(tài)，一旦連接結(jié)構(gòu)失效，火箭就會(huì)飛起來(lái)。
對(duì)于造火箭來(lái)說，發(fā)動(dòng)機(jī)就是心臟，而試車臺(tái)就是保障發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的關(guān)鍵設(shè)施。國(guó)內(nèi)第一個(gè)自建試車平臺(tái)的商業(yè)航天公司為藍(lán)箭航天。2018年4月，藍(lán)箭航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)落地浙江湖州美女山某廢棄采石場(chǎng)礦坑中。
本次事故中，天兵科技于在鞏義市布局綜合試驗(yàn)中心始于2020年。據(jù)鞏義市融媒體中心今年1月的報(bào)道，鞏義市天兵航天科技有限公司投入使用了天兵天霄系列四個(gè)百噸級(jí)以上推力的試車臺(tái)，承擔(dān)了天兵科技液體火箭的所有研制試驗(yàn)項(xiàng)目。
除了上述兩個(gè)地方，安徽蚌埠、廣州從化、山東新泰……商業(yè)航天公司布局的試車臺(tái)并不少見。但前述商業(yè)行業(yè)從業(yè)者表示，目前發(fā)動(dòng)機(jī)試車平臺(tái)相對(duì)成熟，而國(guó)內(nèi)自有整箭動(dòng)力系統(tǒng)試車平臺(tái)的商業(yè)航天公司僅藍(lán)箭和天兵兩家。上述兩類試驗(yàn)平臺(tái)在結(jié)構(gòu)和受力上有極大區(qū)別，動(dòng)力系統(tǒng)試車臺(tái)需能夠承載800噸以上的拉力，而發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)可能只有一兩百噸的推力，因此動(dòng)力系統(tǒng)試車臺(tái)能做發(fā)動(dòng)機(jī)試車，而反過來(lái)并不可行。從結(jié)構(gòu)上而言，發(fā)動(dòng)機(jī)試車可以是水平也可以是斜的，但熱試車只能做成垂直的發(fā)射狀態(tài)，因?yàn)榧w里有推進(jìn)劑不能躺著進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)。
他也介紹“國(guó)家隊(duì)”試車臺(tái)的部署情況， “天兵的試驗(yàn)臺(tái)屬于露天裝置，體制內(nèi)火箭試車裝置規(guī)模會(huì)更大些，外面會(huì)有一個(gè)房子類的保護(hù)結(jié)構(gòu)，加一些攔截裝置，以確保即便連接結(jié)構(gòu)失效，上面還有其他連接保護(hù)措施，不至于從建筑物里飛出去，造成更大的外部風(fēng)險(xiǎn)。但這樣做的前提是實(shí)打?qū)嵉馁Y金投入，大致兩到三億的資金體量。天兵的裝置相對(duì)簡(jiǎn)易，基本的安全措施有，但冗余乃至保障措施未能使其試驗(yàn)過程萬(wàn)無(wú)一失”。
從馬斯克開始，全動(dòng)力系統(tǒng)試車逐漸成為一種主流。他介紹道，以往NASA還有我國(guó)航天，火箭發(fā)射之前也會(huì)做這類試車，但并不是每一發(fā)都這么做。進(jìn)行這類試車能提前在地面上暴露問題，雖然增加了一些成本但有助于火箭安全飛行，慢慢流行了起來(lái)。
比起火箭發(fā)射場(chǎng)，試車平臺(tái)不一定非要建在甘肅、內(nèi)蒙古等人跡罕至的地方，在滿足地形條件、環(huán)境影響、運(yùn)輸成本、安全保障等因素下，選擇東部一些空曠無(wú)人的地方也成為目前的一種趨勢(shì)。隨著商業(yè)航天逐步邁入液體火箭時(shí)代，加上各地對(duì)航天產(chǎn)業(yè)的招商引資，自建試車平臺(tái)成了很多公司進(jìn)一步發(fā)展的方向。
前述商業(yè)航天從業(yè)者表示，藍(lán)箭和天兵這類綜合試驗(yàn)平臺(tái)的路走通之后，其他商業(yè)航天企業(yè)也有意建一些自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)施?！暗虡I(yè)航天的企業(yè)在試驗(yàn)平臺(tái)選址方面不比體制內(nèi)，如果選擇一個(gè)荒蕪人煙的地方，幾十公里內(nèi)沒有常住人口，員工的生活條件會(huì)比較艱苦。我們畢竟是企業(yè)，還要考慮員工生活的便利和人員穩(wěn)定性的問題”。
他還介紹道，正常的一子級(jí)火箭可以飛到幾十公里以上，但靜態(tài)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)通常分幾個(gè)批次進(jìn)行，并不需要達(dá)到真正的飛行時(shí)間，一般推進(jìn)劑不會(huì)加滿，像這種第一次試車，看幾十秒中出現(xiàn)了什么問題就夠了。這樣的情況下，即使脫離了試驗(yàn)臺(tái)，飛行高度也不會(huì)太高，大概兩三公里，之后的濺射范圍也在兩三公里內(nèi)，總體來(lái)講還是可控的，加上周圍還有一些安全管控措施，如人員疏散等。
商業(yè)航天影響幾何？
當(dāng)然，“無(wú)論如何，火箭試車不是試飛，這是一個(gè)最基本的原則，這次肯定是有一些設(shè)計(jì)和考慮不周”，一位頭部商業(yè)航天公司聯(lián)合創(chuàng)始人表示。有網(wǎng)友評(píng)論，“航天史上都沒有這么離譜的事”。
尖銳的批評(píng)不絕于耳，但也有溫和觀點(diǎn)的持有者。前述商業(yè)航天的從業(yè)者表示，“國(guó)內(nèi)商業(yè)航天史上類似的事故還沒有，但從整個(gè)火箭發(fā)射過程中，類似的情形還是有的，例如火箭姿態(tài)失控、引爆自爆裝置、墜落山區(qū)等，不過由于所處地區(qū)偏遠(yuǎn)，一般這些影像很難看到，天兵這次相當(dāng)于是一個(gè)更加開放的試驗(yàn)場(chǎng)，就在大家眼皮子底下發(fā)生了，沒有管控住，還飛起來(lái)了，可能大家會(huì)比較恐慌”。
2015年是中國(guó)商業(yè)航天元年，這一年政策開閘，航天業(yè)向民營(yíng)企業(yè)打開大門，商業(yè)航天公司紛紛成立。天兵科技是2019年入局的，以液氧煤油火箭為主，并專注可重復(fù)使用的火箭裝置以降低成本。
天兵科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)康永來(lái)在今年年初接受媒體采訪時(shí)表示，2024年發(fā)射的天龍三號(hào)，將會(huì)大幅降低衛(wèi)星發(fā)射成本，降到兩三萬(wàn)人民幣一公斤。目前行業(yè)的平均價(jià)格在七八萬(wàn)元左右，固體火箭大約為11萬(wàn)到15萬(wàn)。天兵科技的最終目標(biāo)，是將每公斤衛(wèi)星的發(fā)射成本降到1萬(wàn)人民幣以下。
2023 年我國(guó)共進(jìn)行了25次商業(yè)發(fā)射任務(wù)，較2022年的18次增加了39%。但國(guó)內(nèi)火箭發(fā)射資源稀缺、成本偏高、運(yùn)載能力有限是無(wú)法回避的行業(yè)現(xiàn)狀。據(jù)《中國(guó)電子報(bào)》報(bào)道，目前我國(guó)在火箭低成本回收及重復(fù)利用等方面還存在不足，以目前固體火箭的運(yùn)載能力和發(fā)射頻次，火箭已經(jīng)不夠用了。據(jù)《中國(guó)新聞周刊》報(bào)道，業(yè)內(nèi)人士介紹，在可復(fù)用這樣的核心關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)與SpaceX的差距可達(dá)10年。
一邊是衛(wèi)星星座發(fā)射的強(qiáng)勁需求，一邊是火箭供給的短缺，失事的天龍三號(hào)給中國(guó)的商業(yè)航天帶來(lái)了什么？又改變了什么？
“這是一個(gè)警醒，對(duì)商業(yè)航天發(fā)展的大小公司都是?；鸺埠?，發(fā)動(dòng)機(jī)也好，安全是第一位，這條紅線絕對(duì)不能碰”，前述航天專家表示，他認(rèn)為，本次事故后，商業(yè)航天企業(yè)們，在控制成本的同時(shí)，會(huì)更加注重安全性。
而本次事故對(duì)中國(guó)商業(yè)航天的影響會(huì)如何？
“中國(guó)的商業(yè)航天要從中吸取教訓(xùn)”，以及“希望不要影響中國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展”，這幾乎是數(shù)位航天從業(yè)者的一致意見。
“馬斯克的火箭也是炸了三次，第4次才成功了”，一位航天領(lǐng)域的觀察者告訴《知識(shí)分子》，“商業(yè)航天，肯定還是未來(lái)的趨勢(shì)，未來(lái)仍然會(huì)涌現(xiàn)大量的民營(yíng)企業(yè)，在確保安全的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)創(chuàng)新和冒險(xiǎn)也是大勢(shì)所趨?！?/span>
事實(shí)上，就在天兵科技試車事故的當(dāng)天，我國(guó)首個(gè)商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)——海南商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)首次進(jìn)行雙工位合練。據(jù)光明網(wǎng)報(bào)道，其中一號(hào)發(fā)射工位是國(guó)內(nèi)新一代中型火箭長(zhǎng)征八號(hào)的專用工位，二號(hào)發(fā)射工位可滿足多家火箭公司的10余個(gè)型號(hào)火箭的發(fā)射需求。初步計(jì)劃于今年下半年在二號(hào)工位進(jìn)行首次商業(yè)發(fā)射任務(wù)。
