儘管在火箭技術上投入了數百萬美元,並且地球上一些最優秀的人才也參與了將這些飛行器推離地球軌道的嘗試,但太空發射似乎常常出現嚴重錯誤。
本週,英國有史以來第一枚進入太空的火箭——維珍軌道公司的 LauncherOne 就是這種情況,該火箭在發射後未能進入軌道。經歷“異常”週一從康沃爾海岸的一個機場起飛後。
現場聚集的人群的失望情緒只能與維珍軌道團隊的感受相提並論,維珍軌道團隊的雄心壯志因失敗而暫時被澆熄。
但任何關注太空發射的人都不會對英國火箭的失敗感到驚訝。
去年,NASA 的阿耳忒彌斯 1 號– 一項離開地球進行月球和火星一系列探索的無人測試任務 – 由於一系列技術問題兩次未能發射。
首先,在技術人員發現火箭上出現一系列小型氫氣洩漏後,首次發射於八月下旬被取消。五天后,在加油過程中發現燃油洩漏。然後美國太空軍的一個雷達站墜毀了。
Artemis 1 終於在 11 月中旬推出,比原計劃晚了三個月,而且經歷了漫長的等待——對於參與該計畫的人來說當然如此。
但為什麼太空發射這麼容易失敗呢?簡而言之,因為事實證明火箭科學其實和我們想像的一樣難。
“太空是無情的”
「使用火箭引擎時,事情可能會出錯,」倫敦大學瑪麗皇后學院航空航天工程系的讀者 Ranjan Vepa 博士說。
雖然將火箭推離地面的巨大爆炸操作並不複雜,但接下來的一切,包括控制爆炸,都極為困難。
「(失敗的)大部分原因都與燃燒有關,」維帕說。 「燃燒會不穩定,基本上會故障。這種情況在內燃機、火箭發動機等領域經常發生」。
他解釋說,由於各種原因,燃燒可能會出現問題。
「例如,太空梭經常因非常簡單的原因而發生故障——液壓系統不穩定,液壓系統因污垢而完全堵塞,」他補充道。 “火箭引擎是非常複雜的機器,發生故障的可能性有很多。”
進入太空時代半個多世紀了,發射火箭仍然是一項幾乎和以往一樣危險的事情。我們可能犯的最大錯誤就是認為事實並非如此。
「人們應該有優秀的設計師來研究[失敗]的可能性,並確保這種情況不會發生。不幸的是,人們不太清楚事情是如何出錯的。如果出現問題,那就一定會出現問題:墨菲定律。
「投入數百萬美元並不意味著一切都會順利,」航空工程師兼分析師 Karan Mehta 告訴歐洲新聞台。
「太空是無情且無情的——即使是微小的製造錯誤也可能會引發重大故障,從而導致整個系統的故障,」他補充道。
「這就是為什麼它有內建的冗餘,但有時你不能對所有事情都進行冗餘」。
梅塔表示,專家和技術人員在太空發射前需要考慮「幾乎所有事情」。
「從裝載過程中燃料的溫度到第 0 階段發射台,你甚至必須考慮如何標準化船上的某些零件,以便它可以在任何地方使用」。
但每一次失敗都讓我們更接近讓火箭發射更安全、更可靠。 Vepa 表示,大多數重大發布都會按照清單一步一步進行,以確保一切都已解決。
「避免失敗的最好方法是製定一份清單並確保檢查了所有內容,」他解釋道。
「在設計階段,他們必須設計諸如燃燒室之類的東西,檢查共振頻率是否與任何可能的干擾不匹配,等等。他們必須確保不存在火焰不穩定的情況。透過檢查所有這些事情,你可以避免失敗」。