作者Casey Handmer可不是键盘侠,他是加州理工学院的理论物理学博士,在NASA喷气推进实验室干了四年,参与过GPS技术、气候监测、火星探测等十几个项目。2021年离开NASA后自己创业,搞太阳能捕获二氧化碳转化天然气的生意。
这篇文章发在他的个人博客上。Handmer在博客里长期死磕美国的SLS火箭和猎户座飞船项目,文风相当辛辣,技术细节扎实,在美国航天圈引发不少争议。
当然了,这是他个人观点,NASA和承包商肯定有不同说法。
不过从咱们旁观者的角度看,这场大戏确实精彩:一个花了300亿美元、搞了20年的项目,现在连基本的隔热罩都有问题,明年还要让宇航员冒险上天测试。背后牵扯的技术路线之争、利益纠葛、体制问题,倒是很值得咱们来看个热闹的。
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猎户座飞船:一场300亿美元的灾难
2022年底,NASA的猎户座飞船完成了它的首次无人绕月飞行。当回收团队捞起溅落在水中的返回舱时,他们发现了一个令人不安的景象:飞船的隔热罩上出现了100多处崩块和深坑,烧蚀层脱落的程度远超预期。
这本该只是个技术小问题,但它揭开了一个更大的真相。
一块会要命的隔热罩
隔热罩是航天器从太空返回地球时的生命屏障。当飞船以每秒10公里的速度撞入大气层时,摩擦产生的高温可达2700摄氏度,足以熔化钢铁。隔热罩的任务就是通过烧蚀来带走这些热量,保护舱内的宇航员不被烤熟。
猎户座使用的材料叫AVCOAT,这是一种把环氧树脂和石英纤维填充到蜂窝结构里的复合材料,60年前阿波罗登月时就用的是它。听起来很靠谱对吧?毕竟是经过实战检验的成熟技术。
但问题就出在这里。虽然名字一样,猎户座的AVCOAT其实已经改了配方:为了减少致癌物质的使用,他们调整了树脂成分;为了提高效率,他们改变了制造工艺,不再手工灌注到每个蜂窝孔里,而是先做成186块预制板再拼装上去。
结果呢?2022年的测试飞行中,这些改良后的材料出现了严重的崩块问题。调查发现,问题出在树脂受热时会释放气体,而这些气体如果来不及逸出,就会在材料内部累积,最终把烧蚀层撑裂,大块大块地脱落。
更糟糕的是,为了让隔热罩更容易用超声波检查是否粘牢,NASA又一次修改了配方。而这个新配方会让气体释放的问题更严重。
2024年,NASA宣布他们决定不再做测试了,而是直接让4名宇航员坐上这款有问题的飞船,用调整返回轨迹的方法来降低风险。两名技术审查委员会成员随即公开否认自己同意了这个决定。
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二十年磨一剑,磨出一把钝刀
隔热罩只是冰山一角。猎户座项目从2006年启动,到现在已经烧掉了超过300亿美元,却只进行了一次完整的无人试飞(之前还有一次近地轨道测试)。作为对比,SpaceX的载人龙飞船从立项到首飞只用了不到4年时间,研发成本约为8亿美元,现在已经执行了几十次任务。
这意味着,猎户座飞船的开发时间是载人龙飞船的5倍,成本是40倍,却只飞过一次,还飞出了一堆问题。
最讽刺的是重量问题。猎户座的发射重量超过33吨,几乎和一架波音737客机一样重。相比之下,载人龙飞船只有12.5吨,阿波罗指令舱也才29吨。要知道,太空中每一公斤都极其宝贵,多出来的重量意味着需要更大的火箭、更多的燃料、更高的成本。
这些多出来的重量都在哪里?仅仅是紧急逃逸系统就重达7吨,相当于整个联盟号飞船的重量。服务舱因为重量限制,推进剂只够勉强完成轨道机动,根本没法像阿波罗飞船那样直接飞到月球轨道。
这导致了一个荒诞的结果:NASA花了300亿美元研发的登月飞船,压根飞不到月球轨道。它只能飞到月球附近的一个特殊轨道,然后指望另一艘飞船来完成真正的登月任务。
为了掩盖这个尴尬的事实,NASA提出要在月球轨道建一个空间站作为中转站。这个方案如此聪明,以至于让人怀疑这是不是一开始就计划好的——既然登月飞船到不了月球,那就在半路上放个空间站,这样就能说我们有登月能力了。
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系统性的崩溃
问题远不止这些。生命保障系统直到2022年才开始测试,而且还只测了一部分。2023年发现二氧化碳去除系统的电气故障,相关线束埋在座椅后面根本够不着。舱门上缺少压力平衡阀,导致着陆后可能打不开,这个问题从2009年就存在了。对接机构一开始被认为是标准配置,结果2023年承包商洛克希德马丁突然说这不在合同范围内,要加钱,一加就是25亿美元。
电池设计更是离谱。第一代设计有安全隐患,第二代设计连接器在震动测试中会脱落,于是又搞了第三代。三代产品,没有一代真正经过完整的飞行验证,却要直接载人执行深空任务。
这些问题的共同特点是:都是最基本的工程问题,本不应该出现在一个300亿美元的项目上,更不应该拖到测试阶段甚至载人飞行前夕才被发现。
更让人难以理解的是材料选择。PICA是一种更先进的碳基烧蚀材料,重量更轻,性能更好,SpaceX的载人龙飞船用的就是改进型PICA-X。而且,洛克希德马丁自己给NASA的火星车好奇号和毅力号制造的就是PICA隔热罩。也就是说,他们明明知道有更好的选择,明明有制造更好产品的能力,却偏偏给猎户座选了落后的技术。
为什么?
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原文太长了...剩下的看附件把....主要是没法发出来
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修改:Aladdin FROM 59.174.111.*
FROM 59.174.111.*
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