波音Starliner飞船在首次飞行中遭受了哪些故障?
美国航天飞机退役后、为了研发新一代太空飞船、美国波音公司积极参与了开发“太空飞船”的计划中。
当地时间美国波音公司研发的“星际客机/StarIⅰner”号、首次不载人试飞2019年12月20日跑6点30分从位于佛罗里达的维尔尔角的空军基地发射升空、飞行15分钟后飞船与火箭分离、30分钟左右、波音公司在社交媒体“推特”宣布:飞船出现第二次软件故障、被迫放弃与国际空间站的对接任务、首飞失利。
运送波音公司“星际客机”号的“宇宙神-5”型运载火箭🚀)
(波音公司的“星际客机
StarⅠiner”号宇宙飞船)
波音公司查明原因宣布:“星际客机”号发射升空后的飞行过程中第一次发生了软件故障无法在准确的时间内为推进器实施点火、使飞船进入到错误轨道、第二次软件故障造成整个飞船失去与国际空间站的后续对接试验、被迫放弃,现在查明第二次软件错误、如果不纠正错、将是“灾难性的航天器故障”,幸运的是波音公司及时修复了这些软件错误……
波音737MAX与“星际客机”号飞船都是发生了软件错误。
祸无单一、都让波音公司赶上了。
2014年,SpaceX和波音公司与NASA签署了共68亿美元的合同(SpaceX获26亿美元,波音公司获42亿美元),致力于开发新的载人飞船运送宇航员往返国际空间站。任务目标都是6次载人国际空间站往返。
2019年12月20日,美国东部时间6:36,波音的CST-100 Starliner飞船由宇宙神5型运载火箭,在卡纳维拉尔角空军基地(CCAFS)第41号发射平台发射升空,按照计划,飞船将在发射后15分钟和火箭的上面级分离,进入一个安全轨道。安全轨道的意义在于一旦出现故障,飞船可以迅速放弃任务,安全返回地球。在这个安全轨道上,Starliner飞船将使用飞船服务舱上的轨道控制发动机进行31分钟的工作,将飞船提升到初始轨道。问题就出现在这个轨道提升阶段,发动机根本就没有机会点火。飞船的燃料不够了,根本不够将飞船送入与国际空间站进行对接的轨道。22日进过波音公司的努力,飞船返回地球,安全降落在新墨西哥州的白沙靶场。
飞行后的新闻发布会上,NASA和波音公司透露了初步总结的事故原因。飞船上的时钟同步有问题,也就是说,飞船上的时钟时间是错误的,没有和地面时钟进行精确同步。飞船发射进入轨道后,飞船上的计算机认为飞船在错误的轨道上,因此自动开启飞船服务舱上的姿态控制发动机进行轨道修正。在这个过程中飞船消耗了大量的燃料。地面控制人员发现这个问题后,试图修正错误,可惜与飞船进行通信需要通过中继卫星来完成,由于彼此轨道位置问题,这时候正好飞船处于无法联系的状态。等到恢复通信,燃料已经消耗的无法完成后继任务。
这两个月不断被透露的情况来看,事情并不仅仅如此。Starliner飞船的服务舱除了4个逃逸发动机以外,还有20个1500磅推力的轨道控制发动机,28个85磅推力的姿态控制发动机。由于飞船处于这种不正常的状态,很多推进系统的部件经历了长时间的使用,远超出了预定计划中的使用时间,发动机的点火次数也超过了预期。地面控制人员不得不关闭了13台发动机,然后通过调整阀门,对推进系统的一些管道进行了重新加压。对这些关闭的发动机进行状态评估后,才重新允许它们继续工作。从这里可以看出来,飞船的设计余量并不大,已经进入了一种超量使用的状态,可靠性已经出现问题了。
本周四的例会上,NASA的太空项目安全顾问抛出了一个重磅消息:在Starliner 飞船发射后,波音才在地面测试发现飞船的返回舱和服务舱的分离软件有问题,如果这个问题没有被发现的话,分离过程中服务舱的发动机点火会出现异常,整个离轨返回过程将不可控。波音在飞船进入大气层前2小时向飞船发布了更新补丁,飞船上的软件进行了更新消除了bug,飞船顺利返回。NASA的安全专家组在会议上,认为这并不是一件小事,认为此事表明波音的软件测试过程并不严格,NASA不仅应该关注飞船故障原因,更应该关注的是波音公司在载人飞船项目上整个飞控软件的整合和测试体系。
虽然最近波音表示要拿出来4亿多美元自掏腰包进行下一次载人飞船的无人飞行测试,但是专家组认为应在此之前对波音公司的整个项目工程与整合过程进行更广泛的评估,也就是说,专家组已经对波音的项目实施过程发生了怀疑,怀疑波音并未在项目中贯彻NASA的质量要求。在评估结束之前,不允许波音进行下一次发射。毕竟无人飞船要跟国际空间站进行对接,万一对接过程出现问题,国际空间站的安全性堪忧。
目前来看,随着分析和评估的深入,还会有更多问题会浮出水面。
波音公司的Starliner飞船在12月首次进入太空飞行时遇到了第二个主要软件错误-如果不加以纠正,那将以“灾难性航天器故障”告终。幸运的是,波音公司已对其进行了修复,但该问题使安全专家担心该公司对其航天器的持续监督。
波音公司新型Starliner飞船旨在用于运送NASA宇航员往返国际空间站。波音公司在12月20日的首次无人试飞中发射了Starliner。这次飞行的目的是证明飞船进入太空、与国际空间站对接,然后返回地球的能力。但是任务没有按计划进行。发射过程中出现软件故障,导致Starliner无法在正确的时间触发推进器点火,结果导致飞船进入错误的轨道。
飞船从未到达国际空间站,降落时间比预期的要早得多。NASA航空安全咨询小组周四在一次公开会议上表示,现在看来,在Starliner进入轨道时,波音又发现了第二个软件故障。虽然细节模糊,但故障会导致Starliner的推进器在降落到地球时不必要地点火,而飞船将无法控制地移动。
NASA和波音公司在发射过程中披露了第一个软件错误,但两家公司都对第二个问题保持沉默。该消息直到周四才在安全小组会议上公开。
波音在发给The Verge的一份声明中表示,该公司“调查了在飞行中被诊断并修复的阀门测绘软件问题。”该公司表示“软件中的错误将导致不正确的推进器分离和处置点火。 目前尚不清楚原因。”NASA尚未回应评论请求。
专家小组表示,波音公司和NASA都在调查这些软件问题背后的原因。但是小组成员担心波音公司的测试程序,他们希望NASA研究该公司有关Starliner管理和处理的协议。ASAP成员Paul Hill在会议上说:“该小组对波音公司的验证程序的严格性有更大的关注。”
同时,由于飞船未能按计划抵达空间站,因此NASA在努力确定是否希望波音公司重复Starliner的无人飞行试验。该决定将在未来几周内做出。
飞船去往火星一半路发动机灭火了是否就不动了?
这使我想起二十几年前的一个同事。当时我骑摩托车上班,他是骑自行车的。有一次,他抽着烟,皱着眉头,做沉思状。过了一会,很是严肃地问我,要是正以高速行驶,实然把油门一下松到底,车和人会怎样?
我很好笑,解释说,车会慢慢停下来,不是他想的那样戛然而止!
不过后来他又提过这回事,看来不怎么信!
我离开那个单位后也遇见过他,他也换一摩托,不知道有没有想起以前会心一笑!
太空船发动机熄火,不制动只会前进啊,又没有阻力!
好比开车时汽车突然熄火,汽车并不会马上停下而是靠惯性继续运行一段距离。在几乎真空的太空中,飞船只要由火箭加速到一定初速度,即便没有推进器依然能平稳飞行。
航天器的飞行大概可以用牛顿定律解释,将探测器或者卫星加速到第一宇宙速度,撤去动力之后,飞船相当于在太空中做平抛运动,由于太空中缺乏大气阻力,飞船减速非常慢,只要飞船的速度和第一宇宙速度差不多,飞船就能靠着在远地点和近地点重力势能和动能的转化绕地球运行,近地点时飞行速度快重力势能低远地点相反。
如果能达到和超过第二宇宙速度,飞船就能脱离地球引力的束缚,进入绕日运行的轨道。按理说飞船自带能源当然更好,当达到一定速度之后受地球的引力就比较小,自带燃料用于推进更利于航天器的自主运行,可以较为方便地进行变轨变速等操作,这类航天器现代也有,但一般是有特殊用途的,大多数的地球人造卫星都是靠惯性在太空中运行。
人类这样做主要是因为技术不足的现实,是一种无奈的选择。拿我国的长征五号来说,长征五号未来会应用于火星探测器的发射,然而长征五号的起飞质量800多吨,大多数质量是燃料,依靠急速地燃烧向后喷射,依据动量守恒定律,火箭带着飞船获得了向前运动的动力,然而地球的引力很强大,火箭整体的质量又高,因此化学能源的缺陷是大量的能量被用于运送燃料自身,
火箭的主要作用就是将飞船加速到一定速度,使其摆脱地球引力进入一定轨道,可以绕地或者绕日运行。得益于数学物理的发展,人类并不需要制造规模超级大的火箭,而是设计精确的轨道,在合适的时机将飞船加速到一定速度导入合适的轨道,飞船最终就能靠着地球和火星引力作用最后进入火星轨道。
登陆火星的飞船也需要保留一些燃料,主要是用于降落最后阶段的减速,而不是为了维持飞船的飞行。合适的时机专业术语叫做“发射窗口”,要从地球上去往火星,必须通过一条叫做“霍曼转移轨道”的椭圆形轨道飞行。航天器发射升空后,先在地球附近加速,进入霍曼转移轨道,再在火星附近减速,被火星捕获,飞船自带的燃料只用于加速或者减速的阶段,这时飞船的轨道参数也会随之变化,在地球附近加速就是摆脱地球,在火星附近减速低于火星第一宇宙速度时就被火星引力俘获,无动力状态下将坠落火星。