

去年10月28日,搭载着天鹅座货运飞船的安塔瑞斯运载火箭也在升空后发生爆炸;今年4月28日,俄罗斯进步号货运飞船失控,也未能完成国际空间站的货运任务。无独有偶,此次猎鹰9号的爆炸事故也出现在28日这一天。

其实,航天系统是具有挑战性的高性能系统,其中宇航发射尤为突出。
宇航发射的目的就是将有效载荷送入太空,在现有的条件下,其本质是最大可能将化学能转化为势能和动能。更通俗一点说,就是在10~20分钟时间内,将几百吨推进剂安全燃烧后产生动能,并传递给有效载荷,使其进入太空轨道。这就是俗话说的“玩火”,也可以理解成“刀尖上的舞蹈”。(综合)
首先,巨大的能量密度是风险之源。我们可以用功率重量的比值来衡量一个系统单位重量转换能量的能力。比如,汽车的发动机一般不到1千瓦/公斤,而火箭的发动机一般都超过1000千瓦/公斤,这就相当于一台发动机产生1000辆汽车的动力,其能量密度之高可想而知。
其次,宇航发射系统的高度自主性加剧了风险管控的难度。宇航发射区别于其他工业系统的一个显著特点之一,就是其过程的不可干预性。火箭从按下点火按钮的那一刻起,就如同脱缰的野马,完全自主地飞行,任何一点差池都将导致任务的失利,从某种意义上说,火箭应该算得上是现代工业史上最早的“机器人系统”之一了。
最后,宇航发射系统的复杂性给科研人员化解风险带来了巨大的挑战。比如,火箭是一个极其复杂的产品,涉及材料、电气、机械、振动、传热、力学、化学等多门学科,基本上涵盖了绝大部分理工科内容。大多数时候,火箭在设计上遇到的问题都是这些学科之间的耦合问题,跨学科的耦合极大地加剧了研制的风险。
在高性能要求的背景下,火箭工程师将这些专业知识综合在一起,通过不断的平衡来化解其中的风险。
尽管宇航发射存在较大的风险,但是科研人员也在不断地钻研和总结风险的化解之术。
其实风险并不可怕,战胜风险取得成功的愉悦才是航天人不懈的追求。(来源:中国航天报)



