猎鹰9号火箭引擎故障所折射出的行业危机

What's next for SpaceX's Falcon 9

截至目前，美国的两名宇航员已经滞留太空长达 40 多天，营救工作依然进行中。据报道，美国航天局发言人表示，返航方案尚未最终确定，乐观估计他们有望在 7 月底返航，但也可能是 8 月中旬。在多个返航营救方案中，SpaceX 的“猎鹰 9 号”火箭也被列入计划，然而随着上周这枚火箭发射失败，这一计划彻底泡汤了。

SpaceX 的“猎鹰 9 号”火箭号称是世界上最安全、最高效的火箭之一，但现在它已经停飞了。7 月 11 日发生的一次罕见的发动机故障促使美国联邦航空管理局（FAA）启动调查并停飞所有猎鹰 9 号火箭，直至另行通知。

很大程度上，这起事件暴露了美国航天工业严重依赖该火箭的风险。 

“航空航天业都非常依赖猎鹰 9 号。”哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家 Jonathan McDowell 指出（他定期发布太空发射报告）。他表示，猎鹰 9 号以及其他猎鹰重型火箭占 2023 年美国发射总量的 83%。“目前有很多航空任务都正在等待它恢复发射。”他补充道。

在 SpaceX 的直播中可以看到，猎鹰 9 号从加利福尼亚州范登堡太空部队基地发射升空后，在部署 20 颗星链卫星过程中发动机上积聚了冰。按照 SpaceX 的说法，冰的堆积导致了液氧泄漏。随后，部分发动机出现故障，火箭将几颗卫星送入了比预期更低的轨道，在这个轨道上它们很容易坠入地球大气层。

7 月 12 日，美国联邦航空管理局表示已经意识到故障的严重性并需要进行调查，该机构的一份新闻声明在社交媒体 X 上广为流传，其声明称：“恢复发射是基于美国联邦航空管理局确定与事故有关的任何系统、流程或程序都不会影响公共安全。”

SpaceX 方面则表示将配合调查，并在官网上发布一份声明称：“SpaceX 将与美国联邦航空管理局协调进行全面调查，找到根本原因并采取纠正措施，以确保未来发射任务的万无一失。”然而，至于有关调查内容以及可能需要多长时间等细节目前尚不清楚。

与此同时，SpaceX 要求在调查期间能够继续发射猎鹰 9 号火箭。对此，美国联邦航空管理局在一份声明中表示：“现阶段正在审查这一请求，并将在整个过程的每一步以安全为指导。” 

长期以来，猎鹰 9 号有着良好的发射安全记录。自从 2010 年首航以来，它已经发射了 300 余次，而且很少失败。2020 年，这枚火箭是 NASA 商业载人计划下首次发射的火箭，该计划旨在建立美国将包括宇航员在内的人员送入预定轨道的商业能力。 

麻省理工学院航空航天工程师 Paulo Lozano 表示，猎鹰 9 号的成功部分归功于火箭发动机技术的进步。然而，SpaceX 究竟如何整合这些新技术尚不清楚，毕竟该公司对其制造过程相当保密。

但众所周知的是，SpaceX 会使用增材制造来生产一些发动机部件，这种方法可以制造具有复杂几何形状的零件（比如中空的涡轮叶片），由于重量更轻从而可以提高性能。“人工智能使发动机健康状况诊断变得更快速、更精准，火箭的很多部件也可以重复使用，从而降低成本。”Paulo Lozano 指出。

正是因为拥有良好的安全记录，此次猎鹰 9 号的故障更加令人惊讶。在他看来，“火箭发动机出现异常是可以预料的，这是因为它们在恶劣的环境中运行，承受极端的温度和压力，这使得工程师很难制造出像商用飞机一样可靠的火箭。”

“这些发动机的功率非常大，而且是在极端温度和压力下工作，因此很难控制它们。” 他补充说。

上周的发射究竟出了什么问题仍然是个谜，尽管如此，专家们一致认为这一事件不能被忽视。“在现代航天工业中，‘哦，这是一个侥幸’并不是一个可以接受的答案。”Jonathan McDowell 说道，他发现最令人惊讶的是，故障并不是发生在火箭的可重复使用部分（比如助推器），而是发生在被称为“第二级”的部分，SpaceX 在每次发射火箭时都会更换这个部分。 

截至目前，尚不清楚猎鹰 9 号火箭何时会再次进行发射，这就意味着接下来的一些航空任务可能会被推迟，包括亿万富翁科技企业家 Jacob Isaacman 的“北极星黎明号”太空飞行任务，这将是第一个包含太空行走的全私人任务。与此同时，NASA 计划于 2024 年 8 月中旬前往国际空间站的 SpaceX Crew-9 任务也可能会被推迟。 

除此之外，无人飞行任务也会受到影响，其中，最引人注目的是“欧罗巴号快船”任务，该任务旨在探索木星的一颗卫星并评估其宜居性。“原定于 2024 年 10 月执行的任务可能会因此而推迟，这是因为卫星发射的时间范围很窄。”Jonathan McDowell 表示。另外，该任务还面临着与猎鹰 9 号无关的其他技术难题，而这也可能会导致发射推迟。

这一事件表明，美国需要探索和寻找猎鹰 9 号火箭的更多“替代品”。Jonathan McDowell 表示，美国联合发射联盟公司的“宇宙神 5”火箭以及波音公司的“星际客机”曾是美国载人国际空间站任务的备选方案。然而，“宇宙神 5”正在被逐步淘汰，其将被联合发射联盟公司的“火神半人马座”火箭所取代，这是一种部分可重复使用的火箭，迄今为止只进行了一次试飞；另外，波音公司的 “星际客机”存在严重问题，导致两名 NASA 宇航员至今仍然被困在国际空间站。 

除此之外，蓝色起源公司的可重复使用的“新格伦号”火箭可能是一个竞争对手，但它尚未进行发射升空。这家航空航天公司表示，希望在 2025 年之前发射这枚火箭，而该公司的另一枚可重复使用火箭“新谢泼德号”则无法飞入轨道。 

猎鹰 9 号的发射故障使得这些其他“备选方案”变得更加重要。“即使是猎鹰 9 号也可能出现问题，因此拥有多种进入太空的方式可供选择就显得非常重要了。”Jonathan McDowell 表示。