联盟火箭折戟东方发射场

2018-02-27张宇宁李浩悦

太空探索 2018年2期

文/ 张宇宁李浩悦

▲ 乘客拍摄到的有效载荷再入烧毁瞬间

火球从天而降

莫斯科时间2017年11月28日上午8点41分，俄罗斯从其远东东方航天发射场用联盟-2.1b/弗雷盖特运载火箭发射流星-M2-1等19颗卫星。下达点火指令后，火箭徐徐升空，助推器、第一级、第二级均相继分离，地面工作人员已经做好了庆祝准备，部分媒体也准备刊发事先准备好的“发射成功”新闻稿。然而在发射后约10分钟，意外出现了：携带有效载荷的弗雷盖特上面级刚刚与火箭分离就失去联系，此时繁忙的北大西洋航线上正在奔波的飞行员和乘客目睹了难得一见的景象：巨大的火球从天而降，放出耀眼的光芒并在随后爆炸解体。当天下午，俄罗斯航天国家公司宣布本次发射失败，全部有效载荷再入北大西洋上空烧毁。

水土不服的弗雷盖特上面级

事故发生后，俄罗斯各方专家立即对原因进行分析：根据指挥大厅现场显示的遥测信号，上面级分离前火箭飞行正常，说明是“弗雷盖特”上面级出了问题，如果是上面级点火失败，按照弹道方向载荷应该落向南美洲偏北地区，而实际再入点在北大西洋上空，说明上面级已经点火，但方向控制错误导致任务失败。随后获取的各种遥测数据也基本证实了这一推测。

“弗雷盖特”上面级是俄罗斯的成熟产品，自2000年以来共进行64次发射，仅一次失败（该次失败导致了俄“福布斯-土壤”火星探测器和搭载的中国“萤火”-1探测器的损失），另有2次部分失败。“联盟”系列运载火箭向来以可靠著称，是当前运送航天员上天的指定产品，此次发射的“联盟-2.1b”问世时间虽然不长，但成功率也较高，在全部25次发射中失败2次。于是，大家的目光集中在刚刚启用的东方发射场上。东方发射场位于俄罗斯远东地区，肩负接替哈萨克斯坦拜科努尔发射场确保俄独立进入太空的重任。经过多年建设，到2016年4月这里才进行了首次发射，本次是东方发射场进行的第二次航天发射。此次所用火箭和上面级最初计划从拜科努尔发射，随后又改为东方发射场发射，但生产火箭的“进步”火箭航天中心和生产上面级的“拉沃契金”科研生产联合公司未进行充分沟通，技术人员忽略了一些细节，为事故埋下了隐患。

“弗雷盖特”上面级首次在东方发射场发射，其控制软件并未进行改进，这一使用了20年的成熟系统并不能很好适应新的发射要求，俄官方称，故障原因是“弗雷盖特”上面级导航系统的程序错误。而据俄专业人士分析，事故具体原因为在从东方发射场进行极轨发射时，由于弹道与普列谢茨克发射场和拜科努尔发射场不同，导致“弗雷盖特”上面级的导航系统在入轨后认为自身姿态与预定姿态存在360°的“偏差”（实际上该上面级入轨姿态完全正常），而在设计控制程序时，并未考虑到可能出现如此大的偏差数据，因此，在程序控制下，上面级需要做一个360°的旋转以修正这一不存在的偏差。在上面级进行旋转机动的过程中，发动机按预定时序点火，导致上面级和载荷的速度迅速下降，再入大气层并烧毁。

损失的不只是钱

本次发射的主要载荷是重约2.7吨的“流星-M2-1”极轨气象卫星，另外还搭载了由莫斯科鲍曼国立技术大学研制的“鲍曼人-2”号实验卫星，以及来自6个国家的17颗微纳卫星。其中，只有主载荷购买了26亿卢布（约合4500万美元）的保险，其余大部分载荷均未投保。这次事故将影响东方发射场的后续安排：“流星-M2-1”是俄新一代气象卫星网的组成部分，与其协同组网的“流星-M2-2”原计划2018年初入轨，尚不清楚是否需要更换发射基地或是调整修改后继续发射。此外，莫斯科鲍曼国立技术大学首颗自研小卫星“鲍曼人”-1号，在2006年发射时因“第聂伯”火箭故障星箭俱毁，时隔11年后承载光荣与梦想的“鲍曼人-2”号实验卫星再度折戟，不得不说是一大遗憾。

本次事故构成了一个非常典型的“事故链”，东方发射场的发射程序转角不同、火箭与上面级基准轴不同、上面级发动机控制与姿态控制程序未能很好地协调等等，这些在正常情况下都不会引发事故，甚至不会被发现，但多个问题耦合最终却导致了严重后果。这也是航天系统工程“牵一发而动全身”的体现。

目前认为，事故的直接原因是设计“弗雷盖特”上面级控制程序时考虑不够充分，且发动机控制与姿态控制程序未能很好地协调，导致在未完成姿态调整的情况下就进行点火。

应该说，本次事故是典型的“人因故障”，其根本原因在于技术人员没有对火箭和上面级进行充分分析和测试就草率发射。新发射场发射弹道不同，上面级的控制程序也不一定适应新发射场的要求，这些都应在发射任务安排阶段就做出针对性调整，但直到发射，这些问题都没有被发现和解决，暴露出在管理上存在严重问题。此外，据报道，在发射前准备和测试的过程中，由于技术和人员熟练度等原因，曾暴露出许多问题，但发射场主官仍坚持进行发射。俄方称，将追究发射场主官的刑事责任。这更告诉我们，必须尊重科学规律，不能用行政命令违背客观条件，盲目蛮干只会造成失败。