-
陳藍:日中美火箭相繼失利,歸零、試錯孰優(yōu)孰劣?
最后更新: 2024-03-18 21:01:42再來看中國。
中國此次發(fā)射的DRO-A/B兩顆衛(wèi)星計劃部署于地月DRO(遠距逆行軌道,簡稱遠逆軌道)。這條圍繞月球的近橢圓形軌道是限制性三體問題少數(shù)穩(wěn)定解之一,長期運行可大幅降低軌道維持費用,是我國未來的月球通信導航遙感一體化星座考慮采用的軌道。
早在2022年,我國“嫦娥5號”軌道器就曾進入遠逆軌道,我國成為第一個向遠逆軌道發(fā)射衛(wèi)星的國家。美國“阿爾特彌斯一號”無人月球飛船是全球第二。很不幸,此次DRO-A/B部署沒有成功,否則它們就能和今年2月3日發(fā)射至地球低軌的DRO-L衛(wèi)星一起,開展世界上首次月球?qū)Ш叫亲M網(wǎng)測試。
地月空間DRO導航系統(tǒng)示意圖(圖源:中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心)
DRO-A/B發(fā)射采用的是中國航天史上服役時間最長,也是最成熟的長二丙火箭。不出所料。火箭表現(xiàn)良好,一二級均圓滿完成任務(wù)。但遠征一號S上面級出了問題。雖然理論上衛(wèi)星可能還有挽救余地,但對上面級來說,失敗是無可否認的。
遠征一號S上面級是遠征一號的一個商業(yè)簡化版,工作時間從六七小時降為一小時,衛(wèi)星分離即點火,可節(jié)省熱防護和很多不必要的冗余,以減少成本。這個上面級已經(jīng)成功飛行7次,目前還不能下定論是簡化導致了問題,但不能排除這個可能性。相比之下,遠征一號已經(jīng)連續(xù)成功15次,成功率高一倍。
不過,中國航天自上世紀以來就有歸零傳統(tǒng)。在徹底查清問題原因、采取改進措施并通過仿真模擬確認之前,絕不會讓火箭帶著隱患上天。當然,如果問題屬于重大設(shè)計缺陷,需要做重大改動,所需的時間也會比較長。所幸的是,中國航天最近幾十年中雖然也遇到過很多挫折,但很少有重大設(shè)計問題,因此歸零總能很快解決問題,再次出現(xiàn)相同故障的情況極少。希望這次也是如此。
DRO-A/B衛(wèi)星火箭雖然都是國家隊的任務(wù),但遠征一號S上面級卻是按商業(yè)思維研制的。這說明商業(yè)航天崛起已經(jīng)潛移默化地對國有航天產(chǎn)生了影響,國家隊也在有意識地讓產(chǎn)品符合商業(yè)需求。但一味追求低成本對可靠性的負面影響也需要重視,遠征一號S是不是有這方面的因素,還有待調(diào)查結(jié)果。
最后看看SpaceX的星艦。
星艦第三次軌道發(fā)射又一次演示了馬斯克快速試錯的迭代開發(fā)模式。這次試飛,不僅一級超重表現(xiàn)穩(wěn)定,33臺發(fā)動機繼第二次飛行后再次全程無故障工作,二級星艦飛船則首次完成半圈軌道飛行,并在飛行中試驗了艙門開啟。星艦再入初期也很驚艷,實時傳回的高清視頻讓我們第一次看到包圍飛船異常美麗的等離子體。
然而,星艦終究沒有闖過再入這一關(guān)。從再入視頻看,星艦的姿態(tài)并不是很穩(wěn)定,防熱瓦也有脫落。星艦再入和航天飛機有一定相似性。但它體型更龐大,空重卻更小,而翼展遠小于航天飛機,導致更大的飛控難度。星艦再入仰角遠大于航天飛機,本來就承受了巨大的氣動力,不穩(wěn)定的姿態(tài)會進一步加大受力,可能造成防熱瓦脫落乃至脆弱的超薄不銹鋼艦體結(jié)構(gòu)破壞。當然,真正原因還有待于SpaceX的官方報告。
星艦再入飛行剖面(圖源:SpaceX)
星艦是歷史上最大尺寸的再入航天器。美蘇兩國的大型航天飛機長度也只有36-37米,而星艦飛船長達50米,直徑9米。如此巨大的飛行器再入大氣層難度之高可想而知。SpaceX采用的是快速試錯迭代的開發(fā)方式。從這個角度說,第一次再入測試,既沒有任何經(jīng)驗,也沒有一次成功的預期,試出錯誤、拿到數(shù)據(jù)就是成功。
然而,如果星艦的再入設(shè)計存在根本性問題,那么就將付出巨大代價。假定星艦的氣動外形和飛控系統(tǒng)真的需要推倒重來,不僅進度上會大大推遲,成本也會飛漲上去。以前建造的星艦二級所有原型很大程度上都浪費了。低空和著陸試驗還得重頭做一遍。
如果按照中國航天的歸零思維,那么星艦發(fā)射之前肯定應(yīng)該將所有不確定因素逐一排除。對再入這個極端重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié),必定會用計算流體力學軟件反復模擬,同時在高超音速風洞中不斷試驗和優(yōu)化。很遺憾,美國在高超音速風洞方面大大落后于中國,馬斯克更沒有這樣的風洞。他只能用真實飛行進行迭代測試,如果運氣好,問題很快就能解決;但如果是重大缺陷,那就只能應(yīng)了“欲速則不達”這句話了。當然,祝星艦好運。
總結(jié)一下三家不同的失利性質(zhì)和后續(xù)影響:
日本Space One小固體火箭采用的是成熟技術(shù),但火箭本身需要可靠性增長過程。首發(fā)失利不足為奇,以IHI的豐富經(jīng)驗,后續(xù)發(fā)射成功應(yīng)無懸念。但在日本商業(yè)環(huán)境下,小固體火箭如何實現(xiàn)低成本高競爭力將是一大挑戰(zhàn)。
中國遠征一號S上面級也是成熟技術(shù),且已連續(xù)7次成功,偶發(fā)質(zhì)量問題的概率較高。商業(yè)化版本簡化導致可靠性降低是否是原因之一,還有待確認。按照中國航天的歸零傳統(tǒng),問題應(yīng)該能很快解決。不用等太久,我們就能看到DRO-A/B替補星的發(fā)射。
星艦再入屬顛覆性創(chuàng)新,風險極大,首次試驗失敗也非常正常。激進的試錯迭代開發(fā)模式SpaceX屢試不爽,是它取得一系列成功的法寶之一。但一旦發(fā)現(xiàn)根本性問題,試錯付出的代價也很大。如果最后證明星艦再入失敗是氣動和飛控設(shè)計的重大失誤,那么SpaceX和NASA的后續(xù)任務(wù)全都會被殃及,負面影響巨大。
那么,試錯迭代和歸零思維究竟孰優(yōu)孰劣?
所謂試錯,其實就是對認識不足的問題,通過實踐來找到答案。很多情況下,這是最簡單、最直接、最有效、成本最低的方法,非常適合商業(yè)公司。試錯迭代原來是IT行業(yè)的開發(fā)模式,是馬斯克將它帶到了航天業(yè)并且獲得了一系列的成功,也帶來了大批追隨者。
歸零思維不允許火箭帶著隱患,即認識不足的問題上天。全面細致的分析、模擬、試驗等當然會使得節(jié)奏放慢、成本提高。但對國家隊來說,安全和穩(wěn)妥是第一位的。所以,這不僅是中國航天的傳統(tǒng),其他國家的政府航天部門,乃至傳統(tǒng)航天承包商或多或少也是這樣的思維。
我們不能因馬斯克目前的成績對他盲目迷信而走到另一個極端。馬斯克不是神,他也會犯錯誤。前文已經(jīng)分析了,如果試錯到后期才發(fā)現(xiàn)重大缺陷,那么就得不償失了。
將兩種方式有機結(jié)合,取長補短,可能更為合適。商業(yè)航天追求效率,在資金充足、技術(shù)相對成熟的情況下以試錯迭代作為主要方式是合理的,可以達到以金錢換時間的目的。但對顛覆性創(chuàng)新,還是應(yīng)該對科學規(guī)律有所敬畏。此時采用歸零思維,在充分認識基礎(chǔ)上穩(wěn)步推進,比冒險試錯可能更靠譜。
中美日三國大環(huán)境差異巨大,商業(yè)航天走的是不同的發(fā)展路徑,每個企業(yè)的背景和基因也不同,企業(yè)家個性差異更大。試錯和歸零如何選擇,又或如何有機結(jié)合,其實沒有標準答案,適合自身情況的選擇就是最好的選擇。
既然說到不同的發(fā)展路徑,不妨再展望一下三國商業(yè)航天的未來格局。
美國的情況是,商業(yè)航天SpaceX一枝獨秀,其他參與者不成氣候,以NASA為主的政府航天在逐步弱化和退出。這從去年SpaceX全年98次發(fā)射,NASA及傳統(tǒng)承包商全年4次發(fā)射可以清楚地看出來。SpaceX形成壟斷的前景已經(jīng)呼之欲出。
中國的情況是,國家隊和民營企業(yè)同場角逐商業(yè)航天,實力相當。相互間既有競爭又有合作,比如人才和技術(shù)從國家隊向民企的流動,零部件、發(fā)動機、試驗能力的市場化等。近來中國商業(yè)航天發(fā)展迅猛,預計民企將拿下半壁江山,但國家隊依然會占據(jù)主導地位。
日本商業(yè)航天剛剛起步。現(xiàn)有最強民營航天公司依然是大機構(gòu)背景,草根公司生存艱難。日本缺乏創(chuàng)新氛圍,公司文化固守成規(guī),決策者缺乏遠見,經(jīng)常點錯科技樹,再加上市場、技術(shù)積累、資金、政策等制約,日本商業(yè)航天前景并不明朗。
今天,我們已處在大航天時代的前夜。中美商業(yè)航天競爭將主導人類走向星辰大海的進程,定會精彩紛呈。不過,失敗和挫折恐怕也是未來常態(tài),相信大家都能用平常心看待。
失利不是問題,失利暴露出來的問題才是問題。
本文系觀察者網(wǎng)獨家稿件,文章內(nèi)容純屬作者個人觀點,不代表平臺觀點,未經(jīng)授權(quán),不得轉(zhuǎn)載,否則將追究法律責任。關(guān)注觀察者網(wǎng)微信guanchacn,每日閱讀趣味文章。
-
本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 李泠 
-
Gemini將嵌入iPhone?蘋果被曝與谷歌洽談
2024-03-18 16:03 -
臺積電兩座先進封裝廠落腳嘉義,未來或引入日本
2024-03-18 14:30 -
突破2000W/cm2!我國科學家刷新紀錄
2024-03-17 10:49 科技前沿 -
國產(chǎn)火箭發(fā)動機“紅龍一號”可重復點火20次以上
2024-03-16 13:40 航空航天 -
華為云CEO:打造全新核心技術(shù)生態(tài),為世界提供新的選擇
2024-03-15 21:12 觀網(wǎng)財經(jīng)-科創(chuàng) -
中國空間站首批艙外暴露實驗材料樣品完成實驗,成功取回
2024-03-15 15:03 航空航天 -
世界首例!我國完成“基因編輯豬-人”異種肝臟移植
2024-03-15 09:09 醫(yī)學 -
“星艦”失聯(lián)后,馬斯克稱它將把人類帶到火星
2024-03-15 07:40 -
SpaceX星艦重返大氣層時失去信號,第三次試飛提前結(jié)束
2024-03-14 23:02 航空航天 -
“把中國踢出局”,然后呢?
2024-03-14 17:02 觀察者頭條 -
面對華為競爭,愛立信:不會退出中國
2024-03-14 13:22 5G -
“我國第四批預備航天員已選拔完畢,即將入列”
2024-03-13 15:02 航空航天 -
我國科學家實現(xiàn)智能DNA納米機器精準血栓治療
2024-03-11 11:04 -
成功研發(fā)6.5萬通道雙向腦機接口芯片,中國公司稱“遙遙領(lǐng)先”海外
2024-03-10 14:51 科技前沿 -
開始研制!能看透地下萬米礦藏
2024-03-10 09:54 科技前沿 -
圖靈獎得主:不能感知現(xiàn)實,大模型無法構(gòu)建“世界模型”
2024-03-09 14:06 科技前沿 -
成功制備,純度超99.9%!實現(xiàn)材料供應(yīng)自主可控
2024-03-08 21:01 科技前沿 -
委員:完善“非升即走”,使青年科技人員敢于承擔周期長、難度大的科研
2024-03-07 11:44 -
我國首次!中國電信獲批衛(wèi)星通信國際電信碼號資源
2024-03-06 17:29
相關(guān)推薦 -
“中國在非洲真正贏得了民心,就連斯威士蘭…” 評論 70“她下月訪華,盡管特朗普團隊表達了擔憂” 評論 53最新聞 Hot
-
“中國在非洲真正贏得了民心,就連斯威士蘭…”
-
“日企抱團是絕望之舉,中國工廠效率質(zhì)量都是第一”
-
“中國有能力讓夢想照進現(xiàn)實,將贏得史詩般競爭”
-
被災民暴罵到當場破防,馬克龍發(fā)飆:你該慶幸你在法國!
-
美高校敦促國際學生抓緊回來:萬一把中印拉黑名單呢
-
美國政府“逃過一劫”
-
“澤連斯基要求歐盟新外長:對華批評要降調(diào)”
-
澳大利亞來了,中國就得走人?澳總理這么回應(yīng)
-
美媒感慨:基建狂魔發(fā)力,我們又要被超越了
-
英國剛公布新任大使,特朗普顧問就痛罵:傻X
-
“來自中國的老大哥能確保我們…”
-
俄羅斯的報復來了
-
澤連斯基罵普京“傻子”,俄方怒斥
-
還在扯皮中國,“涉華條款全刪了”
-
中國“光伏OPEC”發(fā)文嚴厲質(zhì)問央企,怎么回事?
-
“最后一道貿(mào)易障礙,中國解除了!”
-