举步维艰的波音星际线飞船

文/ 张雪松

与载人龙飞船顺利进行首次载人航天飞行形成鲜明对照，被美国宇航局寄予厚望的另一种商业载人飞船——波音公司的星际线飞船，研制进程可谓举步维艰。

波音公司是世界航空航天业的龙头企业，虽然在美国宇航局的新一代深空载人飞船竞争中输给了洛·马公司，但在商业载人飞船竞争中中脱颖而出，凭借星际线飞船（CST-100）占据了一席之地。然而，近些年来星际线飞船的研制试验坎坷不断。

研制推迟问题不断

2014年9月波音公司得到美国宇航局的商业乘员运输能力（CCtCap）合同，研制一套新的商业载人飞船系统。波音的合同总价值42亿美元，而另一个中标者太空探索技术公司拿到的合同只有26亿美元。同为CCtCap的胜利者，“波音”的合同金额这么高，外界普遍认为美国宇航局看重的是“波音”作为老牌航天公司的能力和信誉。太空探索技术公司的载人龙飞船技术概念更新颖，而“波音”的星际线飞船虽然方案比较保守，但却是美国重建载人航天能力的保底方案。

波音公司当时曾表示，计划建造多艘星际线飞船，进行最少2次最多6次载人飞行，2016年进行发射工位中止测试试验，2017年初进行首次轨道无人飞行试验，并于2017年中进行有人飞行，然后正式服役填补航天飞机退役后美国缺乏载人发射能力的空白。波音公司还选择发射成功率100%的宇宙神5火箭发射星际线飞船。2014年的“波音”风头正劲，大家都认为除了价格偏高，它的实力无可置疑，不是说一分钱一分货么。然而，实际研制过程却让人大跌眼镜，“波音”在飞船研制测试中不断出现问题，进度最后反而落到技术更激进的载人龙飞船后面。

▲ 返回舱和服务舱分离

事实上，早期波音公司的星际线飞船进度一度领先太空探索技术公司的载人龙飞船，但由于美国宇航局不断更改对载人飞船的要求，两家公司的进度都大幅度滞后。2016年5月波音公司宣布，首次载人飞行推迟到2018年；年底节点再次推迟，2018年6月进行首次无人飞行，发射台中止试验也被推迟到首次无人飞行之后。2017年飞船的研制进度进一步推迟，等到9月底也就是拿到合同3年后，首次载人飞行已经推迟到2019年后，比当初的目标推迟了一年以上。如果星际线飞船只遇到这些问题，那其实还算正常，然而2018年7月波音公司羞羞答答地承认，由于推式逃逸系统在地面系留点火测试中出现肼燃料泄漏，污染了地面设施和服务舱，这将导致首飞时间再推迟半年！如果需要重新设计逃逸系统，那研制进度就更要进一步推迟了。

幸运的是，逃逸系统的推进系统无需重新设计，2019年5月逃逸发动机静态点火成功，跨过了这个拦路虎。不过福无双至祸不单行，2019年11月7日星际线飞船的发射台中止试验中，飞船倒是成功逃逸升空了，但降落伞却出现了问题。这艘13吨级的飞船是3个降落伞的群伞设计，但降落时却只打开了两个降落伞，结果返回舱比原计划早15秒落地。这个降落伞故障的出现为新飞船蒙上了一层阴影，即使如此波音公司发言人布雷赫还是表示，有一个降落伞没有打开可以接受，这次测试总体是成功的，就差没把坏事当好事，吹嘘意外证实飞船降落伞系统的冗余能力了。星际线飞船发射台中止试验后的故障调查报告显示：一个连接引导伞和主伞的梢钉安装不正确，导致一个主伞没有被拉出。星际线飞船组装时出现这样的低级错误，而且还被带到天上，看来“波音”的质量控制还真是沉疴重重。“波音”的内忧绝不仅仅局限于波音737Max等商用客机部分，而是整个公司都出了问题。

▲ 2019年逃逸系统发动机点火成功

▲ 发射台中止测试中，3个降落伞只打开了两个

灾难性的首飞

波音公司和美国宇航局沟通后，发射台中止试验中的降落伞事故被轻轻放下，但星际线飞船的厄运远没有结束，接下来星际线飞船首飞中出现的故障更是灾难性的。说到星际线首飞的延误，完全是飞船研制进度滞后的结果，而被戏称为“黑店”的联合发射联盟倒是发挥出色，2019年4月就准备好了发射用的宇宙神5火箭，但耽误了这么久，上天的星际线飞船还是出了大问题。

▲ 发射台中止测试

▲ 飞船首飞返回降落

▲ 星际线飞船-宇宙神5 N22

▲ 星际线飞船

2019年12月20日，在卡纳维拉尔角空军基地，联合发射联盟的宇宙神5-N22火箭发射升空，将星际线飞船送上前往国际空间站的轨道。星际线飞船的入轨方案比较独特，它不是火箭直接将飞船发射入轨，而是火箭将飞船送入近地点72.8公里、远地点181.5公里的亚轨道后，飞船发动机在远地点点火提高近地点，进入一条初始停泊轨道。火箭一切正常，但飞船却出现问题，推进系统的发动机未能按计划点火把飞船进入预定轨道。虽然飞船没有直接再入，但前往国际空间站已经困难重重。

“波音”的飞船出了问题，但这却不是阿罗杰特·洛克达因公司的发动机有问题，而是“波音”飞船的计时器出了问题。星际线飞船的任务实耗时间异常，导致飞船错过了正确的点火入轨时间，随后飞船为了入轨消耗了过多的推进剂，导致“波音”和美国宇航局不得不放弃飞船对接国际空间站的目标，让它直接再入返回着陆场。星际线飞船首飞的再入返回虽然相当完美，但故事并没完，在后续的故障调查中独立调查小组发现了一个又一个问题，令人大跌眼镜。

今年2月7日召开的发布会上，独立调查小组发布调查情况，指出星际线飞船的软件存在灾难性的缺陷。载人飞船返回前返回舱和服务舱分离，服务舱发动机还要推动自身后退拉开距离，但星际线飞船的软件却写错了，成了推动服务舱向前冲。如果不是地面及时发现，在返回前两个小时紧急更新了软件，飞船返回舱和服务舱分离点火后两舱就要相撞了，这将导致飞船失控任务彻底失败！

▲ 波音公司星际线飞船移动中

这个严重的问题，还是星际线飞船计时器出现问题后，紧急检查软件时意外发现的。换句话说，星际线飞船还真是因祸得福，如果不是计时器问题让波音的工程师们又去检查了一遍，飞船两舱分离时必然相撞失败。新飞船首飞，光软件就出了这么多问题，波音公司也不得不低下头，表示将重新彻底审核飞船约100万行的软件代码，杜绝类似的事故隐患。另有报道称，星际线飞船在首飞中，返回舱还出现了轻微漏气的现象，有人猜测是连接两个舱体的螺栓热胀冷缩的问题。此外飞船的生命保障系统也有问题，返回舱的空气循环能力很差，这可能也是轻微气体泄漏的后果。

按照CCtCap合同，星际线飞船首飞没能完成目标，应该再进行一次无人飞行试验。“波音”一开始嘴硬，要美国宇航局再拿4.2亿美元才肯进行无人飞行测试，否则下一次就要载人直飞国际空间站。不过，随着独立调查小组揭露了越来越多的软件和硬件问题，“波音”的嚣张气焰也熄了火，决定低头自掏腰包4.1亿美元，进行一次无人飞行测试。另外，“波音”现在就要逐条对照进行整改，满足美国宇航局的载人飞船认证要求。总而言之，“波音”的星际线飞船要载人上天，最早也是2021年的事情了。