SpaceX星舰首飞爆炸,该如何正确看待国家航天和商业航天

星舰起飞后就发现有几台发动机没有成功点火

SpaceX星舰首飞爆炸,该如何正确看待国家航天和商业航天

SpaceX星舰首飞几分钟之后爆炸,大家都非常关注。对于星舰首飞算成功还是算失败,有人认为发射失败放了个大礼花,有人认为没把发射台炸了算是成功,可见观点两极分化严重。我们只想说马斯克不愧是媒体宣传大师,一句成功率只有50%,有效管理了社会公众的心理预期。把一个从技术上绝对可以算作是失败的事件塑造成了非常正面的事件。这水平可比宝马MINI的攻关团队强了无数个段位。

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星舰起飞后又有发动机推力不正常

那么星舰到底出了什么问题呢?星舰起飞后先后至少有八台发动机熄火或者推力下降。星舰总共有33台发动机,多达8台发动机出故障,就意味着星舰已经不可能入轨了。几分钟后因为用于姿态控制的2台摆动发动机故障,星舰姿态无法控制开始出现翻滚,最终在飞行了四分钟左右不得不引爆自毁。星舰到达的最大高度为39公里,离100公里的冯卡门线还很远。不过好歹突破了最大动压区。

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星舰的发射台已经完全损毁

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发射台在发射前是这样的 只是发射之前临时采用钢板对底座支架进行了防护

那么为什么会有如此多的发动机出故障呢?很多人猜测星舰的发射台没有设计泄压槽,高温高压气流将底座下的水泥地面冲得粉碎,硬生生冲出一大坑,钢筋水泥底座破碎,钢筋暴露在外。在这一过程中有碎石打坏了发动机,造成发动机故障。实际情况是否如此,可能要等故障分析之后才知道。除此之外也有可能是发动机自己出了问题,因为发动机数量太多了。我们知道系统越复杂,出故障的概率越大。把一大堆发动机绑在一起工作,对单台发动机的可靠性有极高要求。

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苏联N1登月火箭

上一次这么做的是五十年前苏联的登月火箭N1,当时捆绑了30台发动机。但是四次发射,四次失败。苏联这么做是因为技术上的限制,当时苏联的火箭发动机推力不够大,只能靠堆数量来达到足够的推力。但是今天星舰如此设计却是出于成本考虑主动选择的。这就是如今商业航天发展的一个重要特点,那就是成本永远是放在第一位的,火箭的设计都是围绕着这一原则进行的。这和我国的航天发展思路是大相径庭的,我国的航天发射必须成功,成功似乎是应该的,而且是正常的,如果发射失败,那整个社会绝对不会像今天对待星舰发射失败那么宽容。

我国航天的发展模式可以算作是国家航天,对发射成功率是有很高要求的。现在社会上就有很多声音,不看好国家航天,觉得国家航天没有创新精神,觉得中国航天应该向SpaceX这样的商业航天企业学习。那么事情真的是这样的吗,应该说这样的观点是非常片面的。要知道无论中美还是其它国家,商业航天都是在国家航天的基础上发展起来的。SpaceX所使用的航天技术很多都是美弟国家航天局NASA提供的。星舰发射使用的航天测控网也是NASA提供的。连技术人才也是国家航天培养的,因为再早除了国家航天根本就没有商业航天。SpaceX除了猛禽火箭发动机之外,真正创新的地方其实不多。

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我国载人航天发射

航天作为一个高风险高投入的高技术行业,发展初期都是国家办航天,这是由其行业特点决定的。航天发展需要很多基础条件,比如海外的航天测控站,或者航天测控船等基础设施的建设,不是你一个商业公司有钱就能搞定的,往往需要国家力量介入才能建立起来的。像航天飞行试验所需的风洞,投入巨大,建设周期长达一二十年甚至更久,如果是商业航天来搞,可能等不到盈利就倒闭了。所以国家航天是航天世界的根基和土壤,离开了国家航天,商业航天就成了无本之木,无源之水。

美弟的国家航天衰落那是美弟自己的问题,不是国家航天的发展模式有问题。根本原因是美弟几十年长期的去工业化,美弟每年毕业的理工科大学生数量只有我国的十分之一。而且就是学理工科的学生,很多也只愿意从事金融、律师、医生等职业,因为赚钱多社会地位高。搞科研的大部分都是印度裔或者华裔,而且航天人才老龄化严重,大部分都是白发苍苍的老头老太太。高昂的人力成本以及官僚主义造成美弟国家航天发展困难重重,所以就把希望寄托在商业航天上。

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米格25没有使用昂贵的钛合金而是使用比重大的不锈钢来解决耐高温的问题

但是商业航天也有很多问题,商业航天过度追求控制成本,可能带来安全性、可靠性风险。并且不一定会沿着创新的方向发展,比如星舰为了降低成本,既没有采用高性能的铝锂合金,也没有选择碳纤维复合材料作为箭体材料,而是选择采用了普通的不锈钢来作为箭体材料,有人可能说这也是创新。但其实这样的做法上个世纪苏联就在用,比如苏联的米格25战斗机,没有采用轻而坚固的钛合金作为机体材料,而是使用了笨重的不锈钢作为材料。苏联这么做是因为技术条件的限制,因为钛合金加工比较困难。而今天星舰这么做只是出于成本考虑。

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辐射加固的龙芯CPU

又比如火箭控制系统使用的芯片,传统的做法是使用宇航级的芯片。这样的芯片为了抵御宇宙空间的粒子辐射,都是经过辐射加固的。正是因为经过专门设计加工以及大量筛选,所以芯片成本非常高。比如一块宇航级的CPU,售价可能几十万一片,甚至上百万一片。但是马斯克为了省钱就不用宇航级芯片,只是使用几千块或上万块钱的普通商业CPU来代替。这些CPU完全没有考虑过宇宙空间的工作条件,非常容易在宇宙射线的影响下出现单粒子翻转事件,导致工作失效。SpaceX补救的方法就是多搞几套作为系统备份,以提高系统可靠性。但这样做其实是以可靠性来换成本。

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我国载人空间站

正是因为如此,美国军方就很不放心让SpaceX发射重要的载荷,比如一些重要的军用卫星。这些卫星可能造价几十亿美元,没有备份星,一旦发射失败,损失非常大。其实很多重要的发射任务也都不适合商业航天来搞,比如载人航天任务。你总不能跟NASA说,不好意思,上次那几个宇航员发射失败炸掉了,不过按成本算还没有亏损,你再派几个航天员过来,我们再打一发!一些重要的深空探测项目投资巨大,建设周期非常长,一旦发射失败,往往导致项目被砍掉。或者发射时间窗口比较窄,比如火星任务,一旦发射延误,搞不好就要再等两年才能赶上下一个发射窗口。

那么商业航天就没有其存在的价值了吗?当然也不是,商业航天比较适合那些对成本比较敏感的任务,比如发射通信卫星,搞巨型卫星星座等任务。总之国家航天和商业航天各有所长,应该两条腿走路协调发展。国家航天搞基础性试验研究,发展载人航天、空间站、重要卫星或航天器的收发星等关键重要任务。商业航天在成熟技术的基础上着力减低成本,提高性价比。发展通信卫星,卫星星座、太空旅游等业务。过度依赖商业航天,将载人航天、深空探测、地外天体着陆等高风险项目交给商业航天是有很大潜在风险的。

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