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视野 | 载人“龙”飞船静态点火试验事故情况初步分析

时间:2019年04月26日 信息来源:中国载人航天 点击: 【字体:

北京时间4月21日,太空探索技术公司(SpaceX)在佛罗里达州肯尼迪航天中心一号着陆区(LZ-1)简易试车台开展的载人“龙”飞船静态点火试验中发生爆炸。事故未造成人员伤亡,但飞船损毁严重。


事故情况


此次试验为载人“龙”飞船“超级天龙”(SuperDraco)发动机地面静态点火试验。NASA局长在声明称,“NASA 和 SpaceX 团队正在评估今天在佛罗里达州 SpaceX 公司一号着陆区SuperDraco 发动机静态点火试验期间出现的异常状况。这正是我们需要测试的原因。我们要从中不断学习,做出必要调整,安全地推进我们的商业乘员计划。”各界对事故损毁情况存在多种说法,官方称此次试验发生“异常”;根据现场流出视频初步判断,飞船发生爆炸,损毁严重。


此前 SpaceX 已经对 SuperDraco 发动机进行过上千次测试,包括上百次静态点火测试、发射中止测试,尽管也出现过试验异常状况,但均属于试验阶段的正常状态。消息称此次试验使用的是2019年3月进行首次无人飞行试验中回收的飞船,飞船在轨飞行5天后,再入大气层并海上溅落回收。再入过程的严苛环境和海水浸泡有可能对逃逸系统安全性带来不利影响,如果因为再入环境和海水侵蚀引发此次事故,则逃逸系统的可重复使用性将大打折扣。此外,飞船逃逸系统设计已考虑发动机单台失效的情况,并使用保护罩隔离故障,防止故障扩散。但此次爆炸事故波及范围显著超出预先设计情况,飞船严重损毁,逃逸系统安全性可能需要重新进行全面评估。


载人“龙”飞船发射逃逸系统设计


载人“龙”飞船具有可重复使用、乘员运输能力强、内部空间大、操作友好等特点,能够执行低成本、业务化的低地球载人航天飞行任务。


飞船采用集成式的发射逃逸方案,在飞船侧壁安装4组,共计 8 台 SuperDraco 发动机。发动机能够快速响应中止指令,每台产生 71千牛推力,相当于猎鹰-9 火箭梅林发动机推力的1/9,下一代猛禽发动机的1/26。8台发动机合计产生高达534千牛的轴向推力,将乘员推到安全地带。SuperDraco发动机使用四氧化二氮/甲基肼双组元推进剂,二者接触自燃,加注量高达2.2吨(1.36吨四氧化二氮,0.85吨甲基肼)。集成式的发射逃逸方案相较传统的逃逸塔方案具有多项优势:够在发射的全过程提供乘员逃逸能力;由于避免了逃逸塔、整流罩分离过程,可提高乘员安全性;逃逸系统可重复使用。NASA 对于商业飞船有着极端苛刻的安全性要求,远高于人类历史上所有载人航天器,原有乘员损失率要求高达1/1000,随着系统的研制放宽至 1/270,仍高于“联盟”飞船、航天飞机等系统。


商业载人航天活动事故


在此前的商业载人航天活动中,发生过2起货运飞船事故。2014年10月28日,美国轨道-ATK公司利用“安塔瑞斯”运载火箭发射“天鹅座”货运飞船,火箭发射后6秒发生爆炸。经过调查,发射爆炸的原因是泵轴承设计缺陷,发动机摄入碎片导致液氧爆炸。2015年6月28日,SpaceX公司猎鹰-9运载火箭执行“龙”飞船第七次商业补给服务时,飞行约2min后火箭爆炸解体。事故原因是火箭上的一个钢支架存在问题,该支架用于固定高压氦瓶,飞行过程中氦瓶脱落并撞击二级液氧贮箱,引起爆炸。两次事故后,飞船研制商和 NASA 均快速开展调查,并迅速恢复了商业货运服务。


(作者:佚名)
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