按照計(jì)劃,北京時(shí)間4月11日08:07,美國(guó)阿爾忒彌斯2號(hào)任務(wù)的獵戶座飛船將在圣迭戈外海濺落。在成功完成繞月飛行后,宇航員們?nèi)缃裰荒芤蕾囈粔K存在缺陷的隔熱罩,在重返地球大氣層時(shí)保護(hù)他們的安全,這可能是整個(gè)任務(wù)中最危險(xiǎn)的階段。為何發(fā)射前沒排除隱患?風(fēng)險(xiǎn)真的很高嗎?
確實(shí)替這四名宇航員捏把汗,此刻他們正坐在一艘“自己都承認(rèn)有缺陷”的飛船里,以每小時(shí)3.86萬公里的速度往地球砸回來,再聯(lián)想到美媒報(bào)道的他們都給家人留好了遺書,一種莫名的悲壯感油然襲來。
很多人問:既然隔熱罩有問題,為什么不在發(fā)射前徹底排除隱患?這樣飛回來,風(fēng)險(xiǎn)到底有多高?
他們運(yùn)氣實(shí)在有點(diǎn)不好,碰上了史上最混亂還在強(qiáng)行趕任務(wù)的NASA。
NASA這次用的獵戶座飛船,最要命的短板就在底部那塊隔熱罩。
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它得在再入時(shí),硬扛住接近2760攝氏度的高溫,把艙內(nèi)四個(gè)人從等離子煉獄里撈出來。
按理說,這塊東西應(yīng)該是全船最保守、最可靠的部分。
問題是,他們把阿波羅時(shí)代那套成熟的蜂窩結(jié)構(gòu),換成了大塊模塊化粘合的新工藝。
結(jié)果一改,問題一串。
隔熱材料內(nèi)部不透氣,受熱之后內(nèi)部氣體猛膨脹,像給密封的饅頭打氣,壓力越攢越高,最后就變成大塊狀剝落,還帶著深層裂紋一起掉。
2022年阿爾忒彌斯1號(hào)無人繞月回來的時(shí)候,這事已經(jīng)暴露過一次。
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那次,從月球軌道回地球的獵戶座,底部186塊厚3.8厘米的Avcoat隔熱塊,被高溫直接烤到破相。
有的地方整塊掉落,有的地方碳層被撕裂,鈦合金基底直接露在高溫氣流里硬抗。
好消息是,那次里面沒人。
壞消息是,這次有四個(gè)人。
按常識(shí),發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)性缺陷,正確做法應(yīng)該是:歸零。
重新設(shè)計(jì)材料,重新驗(yàn)證工藝,重新做全套測(cè)試。
但問題來了。
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這么一改,少則三五年,多則七八年。
與此同時(shí),2030年這個(gè)中國(guó)提出的登月時(shí)間節(jié)點(diǎn),像一根刺扎在NASA的神經(jīng)上。
預(yù)算卡著,時(shí)間卡著,政治壓力也卡著。
在這種多重夾擊下,他們選了一個(gè)很多航天專家都不喜歡的方案。
不是“修好再飛”,而是“帶病上崗,改姿態(tài)硬扛”。
他們主要干了兩件事。
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一是改再入軌跡。
本來設(shè)計(jì)的是比較溫和的跳躍式再入,像扔石子打水漂一樣,先蹭一下大氣層,再?gòu)棾鋈ヒ稽c(diǎn),再慢慢剎車。
現(xiàn)在干脆放棄這種“柔和路線”,直接大角度扎進(jìn)大氣層,一次性落下。
好處是,在最危險(xiǎn)的高熱區(qū),飛船的暴露時(shí)間從大約14分鐘壓縮到8分鐘以內(nèi),總熱量少了,隔熱罩承受的時(shí)間壓力減輕。
壞處也很直白:瞬時(shí)受熱更猛烈,對(duì)材料強(qiáng)度和局部缺陷的容忍度要求更高。
二是做損傷容限測(cè)試。
NASA在地面做了大量極限試驗(yàn),故意模擬隔熱罩大面積失效、大片剝落的最壞情況,測(cè)底層結(jié)構(gòu)能不能扛得住。
結(jié)果是,哪怕隔熱罩燒得很慘,乘員艙金屬結(jié)構(gòu)和艙內(nèi)溫度,理論上還能在安全范圍之內(nèi),宇航員不會(huì)被活烤。
于是,包括部分前宇航員在內(nèi)的審查人員認(rèn)為,這套方案“基于數(shù)據(jù),風(fēng)險(xiǎn)可控”,可以執(zhí)行。
但另一批人不買賬。
前宇航員兼工程師查理·卡馬爾達(dá)就公開怒懟:這就是瘋狂,是對(duì)哥倫比亞號(hào)悲劇的健忘。
他們擔(dān)心的點(diǎn)很簡(jiǎn)單。
第一,再入是一個(gè)極端復(fù)雜的流體和熱環(huán)境,地面試驗(yàn)、數(shù)值仿真再牛,也不可能百分百還原真實(shí)情況。
一旦隔熱罩在某個(gè)局部出現(xiàn)超預(yù)期的剝落,就可能形成新的高溫集中點(diǎn),往周圍擴(kuò)散,失效會(huì)像撕口袋一樣越撕越大。
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第二,宇航員沒有任何應(yīng)急手段。
不像發(fā)射階段還可以緊急逃逸,再入的時(shí)候,飛船前面是地球大氣,后面是宇宙真空,側(cè)面是等離子火球,想跑都沒地兒跑。
要么全身而退,要么整體報(bào)廢,中間幾乎沒有緩沖空間。
那問題就回到原點(diǎn),為啥發(fā)射前沒排除隱患?
從技術(shù)理想來看,他們應(yīng)該停飛、改設(shè)計(jì)、重驗(yàn)證。
從現(xiàn)實(shí)博弈來看,這是一個(gè)在時(shí)間、政治、預(yù)算和聲望之間被硬生生擠出來的折中方案。
換材料,意味著阿爾忒彌斯整體時(shí)間線大幅后延,登月計(jì)劃可能被對(duì)手反超,國(guó)會(huì)撥款也可能縮水,項(xiàng)目被砍的風(fēng)險(xiǎn)陡增。
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不換材料,就必須證明“即便帶著缺陷,也能活著回來”。
于是就有了更陡的再入角、更短的暴露時(shí)間、大量損傷容限試驗(yàn)、更多冗余結(jié)構(gòu)。
所以不是“沒發(fā)現(xiàn)問題”,而是“確認(rèn)有問題,但壓著風(fēng)險(xiǎn)也要飛”。
那現(xiàn)實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)真的很高嗎?
如果用普通人能理解的尺度來形容,它不至于是那種“十有八九要出事”的離譜,但也不是“跟坐高鐵一樣安全”的輕松。
更像是:你坐一輛通過了所有檢測(cè)、但被告知?jiǎng)x車系統(tǒng)在極限情況下曾出過一次異常的車,從珠穆朗瑪峰頂一路沖下山。
工程角度看,NASA確實(shí)做了三層保險(xiǎn)。
一是縮短高熱暴露時(shí)間,讓隔熱罩少挨幾分鐘烤。
二是增加結(jié)構(gòu)冗余,就算表層掉得很難看,底層金屬骨架還能扛一陣。
三是通過大量試驗(yàn),把“最壞情況下還能不能活”這個(gè)問題,用數(shù)據(jù)回答到他們自己能接受的程度。
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所以,從純數(shù)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)上,很可能依然處在他們內(nèi)部定義的“可接受范圍內(nèi)”。
但從倫理和公眾感受上,這個(gè)“可接受”,會(huì)讓人渾身不自在。
尤其是,當(dāng)年的航天飛機(jī)已經(jīng)用一次慘烈事故證明:只要你敢在關(guān)鍵安全環(huán)節(jié)“湊合一下”,宇宙很快就會(huì)給你一記耳光。
何況這一次,連NASA自己都承認(rèn)隔熱罩是有缺陷的。
這就是為什么這么多航天圈內(nèi)的人會(huì)用“瘋狂”“帶病上崗”這些詞,哪怕他們懂技術(shù)細(xì)節(jié),也依然覺得這一步跨得太心驚肉跳。
從更大的格局看,這背后其實(shí)是兩種道路的對(duì)比。
一種是急躁路線。
為了搶時(shí)間,哪怕明知道設(shè)計(jì)有明顯短板,也要靠改變姿態(tài)、壓縮時(shí)間、堆冗余來“壓風(fēng)險(xiǎn)”,希望在極限邊緣完成任務(wù)。
另一種是穩(wěn)字當(dāng)頭。
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寧可任務(wù)慢一點(diǎn),也要把關(guān)鍵技術(shù)磨到心里沒疙瘩,再去給宇航員系安全帶。
現(xiàn)在,美國(guó)更多地被第一條路牽著走。
原因很現(xiàn)實(shí),登月已經(jīng)不只是科學(xué)問題,而是國(guó)家層面的綜合博弈。
如果你問,這樣的風(fēng)險(xiǎn)值不值?
從NASA的角度,他們會(huì)說,這是精確評(píng)估后的可控冒險(xiǎn),是為了重建深空載人能力必須邁出的那一步。
從很多工程師和旁觀者的角度,這一步邁得太勉強(qiáng),把本該留給技術(shù)的壓力,轉(zhuǎn)嫁到了四個(gè)活生生的人身上。
從理性判斷看,這次任務(wù)大概率還會(huì)安全回來,也希望他們平安回家。
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因?yàn)镹ASA不是沒有數(shù)據(jù),也不是亂來,他們或許真的做了很多補(bǔ)救措施。
但關(guān)鍵在于,按業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),這次的風(fēng)險(xiǎn)有點(diǎn)偏高,尤其在你已經(jīng)知道有致命缺陷的前提下,這點(diǎn)殘余風(fēng)險(xiǎn)在道義上就會(huì)被無限放大。
最后,如果他們平安濺落,那么下一步就該老老實(shí)實(shí)把隔熱罩問題歸零,徹底重新設(shè)計(jì)、重新論證,而不是靠“再改一改角度就行了”繼續(xù)拖下去。
人類探索宇宙需要勇氣,但勇氣不該用來幫工程妥協(xié)兜底。
宇航員們都是勇敢的戰(zhàn)士,值得被最好、最穩(wěn)妥的技術(shù)托住生命,而不是在有已知缺陷的飛船上,替趕工時(shí)間表和政客們做最后的背鍋人。
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