在火箭發射的時候,經常可以看到箭體不斷往下掉“渣”,像紙片一樣。此前科學家告訴我們,這對火箭的發射沒有任何影響,因為掉落的部分是由塑膠泡沫製造的保溫層,重量非常輕。事實上,此前幾十年的發射,的確也沒有因此出過問題。
火箭發射往下掉渣,是很正常的現象,美國也掉
不過,凡事都有例外,今年2月份的第一天,中國民營航天企業星際榮耀在酒泉發射了一枚雙曲線一號遙2運載火箭,卻以失敗而告終,這也是2021年全球航天首次發射失利。相比之下,在2月份的最後一天,印度用PSLV型極地衛星運載火箭,發射一顆巴西地球觀測衛星和18顆其他衛星,卻取得了成功。
它又被稱為徐冰天書號
而現在,經過近一個月的事故分析,該公司公佈了事故原因。據事故分析報告指出,“在雙曲線一號遙2運載火箭點火升空之後,一塊保溫泡沫從箭體正常脫落,剛好掉在IV號柵格舵上。在空氣動壓的作用下,引起IV號柵格舵舵機堵轉。在後續飛行過程中,這塊泡沫又再次被吹落,這導致IV號柵格舵恢復控制系統跟蹤指令後,舵偏角在短時間內完成了超過30度的偏轉,引起火箭箭體姿態突變,最終導致發射失敗。”
我國另一型火箭安裝柵格舵中
以往,我國很多型號的火箭都採用塑膠泡沫作為保溫材料,包括髮射“神舟”飛船的長2F,但是由於沒有采用柵格舵,所以一直沒有出現任何問題。而現在,雙曲線一號遙2在某彈的基礎上,將火箭殼體從碳纖維改成鋁合金,為了簡化控制方案和後續可回收,又加了柵格舵。而柵格舵與常規的豎直尾翼幾何形狀完全不同,它是平躺著在火箭尾部的,因此會大機率接住脫落的泡沫。據專家分析,這可能並非一個偶發現象,當年美國和哥倫比亞號太空梭失事的原因,嚴格來說也是因為保溫材料擊穿隔熱瓦而引起的。
美國火箭的柵格舵
長2F發射的時候,也往下掉保溫泡沫
解決之道並非沒有,比如可以讓雙曲線一號恢復某彈的碳纖維箭體設計,或者採用其他形式的方向舵。但是這樣一來,不僅需要對整個運載火箭系統進行調整,而且還會增加發射成本,這對於運載比本來就很低,發射成本本來就居高不下的我國民營火箭來說,是難以接受的。
之前他們的火箭就用了普通的尾翼
當然,還有一個最簡單的辦法,那就是重新調整火箭控制程式,讓柵格舵在保溫泡沫掉完以後再行展開,這相對來說,比較容易辦到,而且對整個系統的影響較小。不過在這個方面,俄羅斯的處理經驗應該比較豐富,國內不妨派人到俄羅斯去取取經。
俄羅斯用柵格舵的歷史最為悠久,經驗最為豐富
總而言之,不管是航天工程,還是其他的工程,都是非常複雜的,不是看起來那麼簡單,需要長期的經驗積累,各個子系統要高度偶合。有些看起來不起眼的部件,要支援好幾個功能,還要保證不影響別的部件執行,所以說航空業總結出一句名言叫做“修改原始設計要慎之有慎”,同樣也適用於航天。當然,這個“慎之又慎”,並非宣揚保守,而是要我們做好更細緻的準備和試驗工作,才能更成功地發揮創新思想。
慎之又慎與創新並不衝突