一枚意外爆炸的火箭，將為中國的商業(yè)航天帶來什么？
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自全球各國的關(guān)注。
當(dāng)晚19點，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載火箭開展動力系統(tǒng)熱試車所致，試車過程中，一子級火箭脫離發(fā)射臺升空，并跌落山中后解體。
隨后，當(dāng)?shù)卣l(fā)布情況通報：“目前火情已完全撲滅，經(jīng)排查，無人員傷亡”。
對于本次的火箭事故，有媒體翻出，作為中國民營航天獨角獸公司，成立5年來，天兵科技已完成了15輪融資，累計融資金額超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火箭是該公司為我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座建設(shè)量身定制的大型液體運載火箭，產(chǎn)品性能對標(biāo)SpaceX的獵鷹9號，6月11日由張家港智造基地發(fā)往了河南鞏義的試驗基地，并預(yù)計將于9月迎來首飛。屆時，該火箭將成為中國商業(yè)航天運載能力最大的火箭，更將成為全球發(fā)射市場性價比最高的火箭。
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)友評論，“航天史上都沒有這么離譜的事”，亦有受訪者向《知識分子》表示：這種爆炸與馬斯克的試錯有很大不同，舉個例子，“馬斯克的火箭是盡可能低成本飛起來就行，姿勢是不是好看不講究，但不影響別人，不會給周邊居民帶來風(fēng)險”。
在這個全球商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，人類開始寄希望于依靠商業(yè)力量征服太空的時代，一枚來自中國民營航天公司的平價火箭因試驗故障發(fā)生了墜落、起火，消息還迅速吸引了來自全球各國的關(guān)注，從BBC、VOA到俄羅斯衛(wèi)星通訊社等外媒都對該事故進(jìn)行了報道。
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公眾“致以最誠摯的歉意”，并承諾對本次事故造成的損失作出及時賠償。
然而，事故的背后，中國民營火箭的這次全球矚目的爆炸，試驗臺上究竟發(fā)生了什么？在航天界的對馬斯克在不斷爆炸中迭代優(yōu)化火箭的贊揚聲中，對來自中國商業(yè)航天的這次爆炸，我們該如何看待？來自全網(wǎng)的批評和指責(zé)是否過分苛刻了？對于這次事故，我們應(yīng)該關(guān)注的是什么？應(yīng)該吸取的教訓(xùn)是什么？這次事故會為剛剛剛起步的中國商業(yè)航天帶來什么？
“試車”變“試飛”，最讓人擔(dān)心的是失控
對于本次的火箭事故，一位航天專家表示很難理解，他告訴《知識分子》，“試車”是不該飛起來的。
“發(fā)射時會有一級級火箭燃料耗盡脫落下來，（天兵科技情況通報中）提到的’一子級九機并聯(lián)動力系統(tǒng)’中，’一子級’意思是第一節(jié)脫落的火箭發(fā)動機，它們一般是一個火箭上最大的發(fā)動機，而九機并聯(lián)指的是該發(fā)動機是由9臺‘天火12號‘發(fā)動機并聯(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)生事故的天龍三號直徑3.8米，起飛質(zhì)量590噸，產(chǎn)品性能對標(biāo)SpaceX的獵鷹9號，兩天前，這枚火箭本應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)熱試車?！斑@樣做的目的一般是為了測試發(fā)動機的性能”，前述航天專家進(jìn)一步解釋：“（一般是檢測發(fā)動機）能否按照要求同時打開、關(guān)閉，產(chǎn)生的推力大小是不是在一個預(yù)定的范圍內(nèi)，運行時是否平穩(wěn)等等……正常的熱試車絕對不是試飛”。
然而，本該只是熱試車的火箭還是飛起來了。
對于火箭飛起的原因，天兵科技在情況通報中解釋：“因箭體與試驗臺連接處結(jié)構(gòu)失效，一子級火箭脫離發(fā)射臺”。不過，一家名為“專利挖掘機”的自媒體翻出了天兵科技于2023年2月申請的一件名為《一種運載火箭動力系統(tǒng)試車用支撐結(jié)構(gòu)》的實用新型專利。根據(jù)該專利文件的描述，為了運輸方便，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出于運輸方便原因被“改進(jìn)”的支撐結(jié)構(gòu)有關(guān)，天龍三號的推力超過了試驗臺的承受能力，從而導(dǎo)致了本該進(jìn)行的“試車”變成了“試飛”。目前，這個猜測尚未得到天兵科技方面證實，不過，有航天從業(yè)者向知識分子指出，不論是否是運輸原因?qū)е碌模@種情況本身就不應(yīng)該存在。
當(dāng)然，對于本次事故，前述航天專家告訴《知識分子》，“主要的安全隱患不僅僅是’跑了’，還在于火箭脫離試驗臺之后是個不受控的狀態(tài)，這樣一個幾百噸重，裝了燃料的飛行器處于一個不受控的狀態(tài)，風(fēng)險非常大?！?/span>
該航天專家認(rèn)為：與其說大家對于它“跑”出來這個事兒就關(guān)心，不如說大家擔(dān)心火箭跑出來之后失控了，“失控這個事可能要更嚴(yán)重一些。
根據(jù)天兵科技的情況通報，“升空后，箭上計算機主動關(guān)機，火箭跌落在距離試車臺西南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《知識分子》分析道：“火箭飛起來之后，它進(jìn)行了主動關(guān)機，發(fā)動機關(guān)機后火箭就不能飛得再高了，然后就自己落下來了。但應(yīng)該它沒有啟動自毀裝置，落下來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，跟落下來爆炸，（造成的傷害和風(fēng)險）可能就完全不一樣了，風(fēng)險相對會更低一點?！?/span>
對于本次事故的善后，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。”
歸零工作，是指“對在設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、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”。畢竟，動力系統(tǒng)試車只能算是火箭研發(fā)的一系列難點中的一項，后面還有“火箭的控制、運載能力、任務(wù)的重構(gòu)等等，都是難點”，前述航天專家告訴《知識分子》。
癥結(jié)源頭：安全冗余不足
“試車”變“試飛”，出現(xiàn)這樣一件“幾乎讓人無法理解”的事故的原因，多位接受《知識分子》咨詢的專家都提到，應(yīng)該與試驗臺有關(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，試驗臺本身的安全可靠性存疑，相當(dāng)于冗余不夠，安全性保護措施不足。
他進(jìn)一步解釋稱，商業(yè)航天從降低成本、減少投資、滿足試驗需求出發(fā)，對原來體制內(nèi)的類似試驗平臺作了一些簡化。試驗臺本身要求非常高，尤其是這次推力達(dá)到820噸，（天兵科技公示：較之前中國航天最大推力試驗增長了2倍，是我國現(xiàn)階段運載火箭推力最大的一次動力系統(tǒng)試車），對結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計、施工以及連接點強度都要求非常高。且這次是九機并聯(lián)動力系統(tǒng)熱試車，不像一般的發(fā)動機試車，后者推力較小，不具備推進(jìn)劑儲存裝置，脫離試驗臺也沒有飛行能力，危險相對較小。而熱試車測試的一子級箭體本身有推進(jìn)劑貯箱、發(fā)動機、測控系統(tǒng)以及其他管路系統(tǒng)，類似于一個整箭在臺子上點火，是模擬全箭發(fā)射的狀態(tài)，一旦連接結(jié)構(gòu)失效，火箭就會飛起來。
對于造火箭來說，發(fā)動機就是心臟，而試車臺就是保障發(fā)動機研發(fā)的關(guān)鍵設(shè)施。國內(nèi)第一個自建試車平臺的商業(yè)航天公司為藍(lán)箭航天。2018年4月，藍(lán)箭航天火箭發(fā)動機試車臺落地浙江湖州美女山某廢棄采石場礦坑中。
本次事故中，天兵科技于在鞏義市布局綜合試驗中心始于2020年。據(jù)鞏義市融媒體中心今年1月的報道，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百噸級以上推力的試車臺，承擔(dān)了天兵科技液體火箭的所有研制試驗項目。
除了上述兩個地方，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并不少見。但前述商業(yè)行業(yè)從業(yè)者表示，目前發(fā)動機試車平臺相對成熟，而國內(nèi)自有整箭動力系統(tǒng)試車平臺的商業(yè)航天公司僅藍(lán)箭和天兵兩家。上述兩類試驗平臺在結(jié)構(gòu)和受力上有極大區(qū)別，動力系統(tǒng)試車臺需能夠承載800噸以上的拉力，而發(fā)動機試車臺可能只有一兩百噸的推力，因此動力系統(tǒng)試車臺能做發(fā)動機試車，而反過來并不可行。從結(jié)構(gòu)上而言，發(fā)動機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)，因為箭體里有推進(jìn)劑不能躺著進(jìn)行點火試驗。
他也介紹“國家隊”試車臺的部署情況， “天兵的試驗臺屬于露天裝置，體制內(nèi)火箭試車裝置規(guī)模會更大些，外面會有一個房子類的保護結(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措施，不至于從建筑物里飛出去，造成更大的外部風(fēng)險。但這樣做的前提是實打?qū)嵉馁Y金投入，大致兩到三億的資金體量。天兵的裝置相對簡易，基本的安全措施有，但冗余乃至保障措施未能使其試驗過程萬無一失”。
從馬斯克開始，全動力系統(tǒng)試車逐漸成為一種主流。他介紹道，以往NASA還有我國航天，火箭發(fā)射之前也會做這類試車，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。
比起火箭發(fā)射場，試車平臺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、運輸成本、安全保障等因素下，選擇東部一些空曠無人的地方也成為目前的一種趨勢。隨著商業(yè)航天逐步邁入液體火箭時代，加上各地對航天產(chǎn)業(yè)的招商引資，自建試車平臺成了很多公司進(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平臺的路走通之后，其他商業(yè)航天企業(yè)也有意建一些自己的實驗設(shè)施?！暗虡I(yè)航天的企業(yè)在試驗平臺選址方面不比體制內(nèi)，如果選擇一個荒蕪人煙的地方，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，正常的一子級火箭可以飛到幾十公里以上，但靜態(tài)點火實驗通常分幾個批次進(jìn)行，并不需要達(dá)到真正的飛行時間，一般推進(jìn)劑不會加滿，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，即使脫離了試驗臺，飛行高度也不會太高，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，“無論如何，火箭試車不是試飛，這是一個最基本的原則，這次肯定是有一些設(shè)計和考慮不周”，一位頭部商業(yè)航天公司聯(lián)合創(chuàng)始人表示。有網(wǎng)友評論，“航天史上都沒有這么離譜的事”。
尖銳的批評不絕于耳，但也有溫和觀點的持有者。前述商業(yè)航天的從業(yè)者表示，“國內(nèi)商業(yè)航天史上類似的事故還沒有，但從整個火箭發(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)于是一個更加開放的試驗場，就在大家眼皮子底下發(fā)生了，沒有管控住，還飛起來了，可能大家會比較恐慌”。
2015年是中國商業(yè)航天元年，這一年政策開閘，航天業(yè)向民營企業(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、董事長康永來在今年年初接受媒體采訪時表示，2024年發(fā)射的天龍三號，將會大幅降低衛(wèi)星發(fā)射成本，降到兩三萬人民幣一公斤。目前行業(yè)的平均價格在七八萬元左右，固體火箭大約為11萬到15萬。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1萬人民幣以下。
2023 年我國共進(jìn)行了25次商業(yè)發(fā)射任務(wù)，較2022年的18次增加了39%。但國內(nèi)火箭發(fā)射資源稀缺、成本偏高、運載能力有限是無法回避的行業(yè)現(xiàn)狀。據(jù)《中國電子報》報道，目前我國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載能力和發(fā)射頻次，火箭已經(jīng)不夠用了。據(jù)《中國新聞周刊》報道，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)射的強勁需求，一邊是火箭供給的短缺，失事的天龍三號給中國的商業(yè)航天帶來了什么？又改變了什么？
“這是一個警醒，對商業(yè)航天發(fā)展的大小公司都是。火箭也好，發(fā)動機也好，安全是第一位，這條紅線絕對不能碰”，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，會更加注重安全性。
而本次事故對中國商業(yè)航天的影響會如何？
“中國的商業(yè)航天要從中吸取教訓(xùn)”，以及“希望不要影響中國商業(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《知識分子》，“商業(yè)航天，肯定還是未來的趨勢，未來仍然會涌現(xiàn)大量的民營企業(yè)，在確保安全的基礎(chǔ)上，鼓勵創(chuàng)新和冒險也是大勢所趨?！?/span>
事實上，就在天兵科技試車事故的當(dāng)天，我國首個商業(yè)航天發(fā)射場——海南商業(yè)航天發(fā)射場首次進(jìn)行雙工位合練。據(jù)光明網(wǎng)報道，其中一號發(fā)射工位是國內(nèi)新一代中型火箭長征八號的專用工位，二號發(fā)射工位可滿足多家火箭公司的10余個型號火箭的發(fā)射需求。初步計劃于今年下半年在二號工位進(jìn)行首次商業(yè)發(fā)射任務(wù)。
