天龙三号火箭“九机并联”全系统热试车,是国内前所未有的大规模试车,本来被人们寄予厚望,不料却发生了不该发生的大事故!河南巩义网友拍摄了多段视频,显示一枚巨大的火箭从远处起飞,尾部冒出长长的火焰,如同真正的发射一样。
然而火箭的姿态明显有点儿斜,不久之后发动机似乎关机了,箭体开始转头下降,落在了一片山区。火箭撞击地面后发生了巨大的爆炸,看来燃料箱内还有一些剩余的燃料。据当地网友称爆炸声音把居民楼都震得嗡嗡响,好在爆炸点离视频中的居民楼比较远,没有人员伤亡的报告。难道这枚火箭是要在河南当地进行试飞吗?
当然不是,火箭发射中心的选址是非常苛刻的,需要综合考虑经纬度、气候和地形条件、居民区分布等因素,还要规划好发射后的落区,非常复杂。我国目前拥有的火箭发射中心有文昌、西昌、酒泉、太原等,还有一些火箭在海上发射,不可能在人口稠密还不在海边的河南再搞一个发射中心。
从一个拍摄距离比较近的视频来看,飞出去的火箭只是第一级,没有第二级和整流罩,这样的火箭是不可能拿出来试飞的。因此这次事故肯定是试车出了问题。
天龙三号火箭是民营航天公司天兵科技的重量级产品,根据此前的报道,该火箭计划在巩义的综合试验中心开展“九机并联”全系统热试车,是我国现阶段运载火箭在研制过程中推力最大的一次动力系统试车,因此受到了格外关注。
天龙三号是一枚很大的火箭,对标的就是美国SpaceX公司的猎鹰9号,结构上也与猎鹰9号颇为相似。火箭是光杆构型,箭体直径3.8米,整流罩直径4.2米,没有助推器,第一级安装有9台“天火十二”液氧煤油发动机,起飞重量590吨,可将17吨的载荷送入近地轨道,将14吨的载荷送入太阳同步轨道,这个能力比起猎鹰9号已经差不了多少,放眼世界也能排到前几名。
火箭使用的“天火十二”发动机,性能也相当不错,最大推力达到了110吨级,比冲285s,推重比163,参数与SpaceX的梅林1D系列发动机也比较相似。天火十二目前国内商业航天推力最大的液体火箭发动机,也是国内最大的3D打印发动机。
最令人期待的是天龙三号还将拥有可重复使用的能力,未来可像猎鹰9号一样,在发射后第一级再次点火减速,飞回发射台,利用着陆腿实现软着陆。天龙三号本身预计在7月份实现首飞,如果成功的话,将使我国拥有一款直追猎鹰9号的可回收火箭,甚至可以说追平了SpaceX实用火箭的水平,那可是一件相当有意义的事情。
然而事情并没有向大家期望的方向发展。就在6月11日,一枚名为“苏州”号的天龙三号火箭从苏州起运,前往巩义开展九机并联全系统热试车。所谓九机并联,就是第一级的9台发动机同时点火工作。前面提到过天火十二的推力达到了110吨级,9机同时工作的总推力直逼一千吨。天龙三号的公开资料显示起飞推力为770吨,此次试验中达到了820吨,可能是没有使用最大推力。
即使是820吨的推力,也是相当巨大的。需要用巨大的力量能把火箭“按”在试车台上,如果固定装置出了问题,在火箭发动机工作时承受不住巨大的力量,火箭就会脱离试车台飞出去,再落到什么地方可就说不好了,是完全无法控制的。
这样的事情非常少见,在以往的航天史上好像还没听说过,然而这次就是发生了。天兵科技已经就此次事故发布了情况说明,确实是在试车中发生了意外升空,原因是箭体与试验台连接处结构失效,导致一子级火箭脱离发射台。820吨的推力已经创造了国内纪录,但连接结构看来并没有承受住这么大的推力。
万幸的是,这枚如脱缰野马般的火箭并没有飞向有人居住的地区,在箭上计算机的控制下,发动机主动关机,切断了动力。火箭跌落在距离试车台西南1.5公里的深山中,随后就解体了。由于附近村民已经提前撤离,并没有造成任何伤亡。
但即使如此,这次事故也显示了火箭或试车台存在严重的问题,有关部门肯定会介入,要解决这些问题恐怕需要相当长的时间。笔者推测天龙3号预计7月份的首飞大概率无法实现。现在最需要做的就是努力发现和解决问题,希望这个火箭型号不要中途夭折掉。
事件发生后,不少网友都表示震惊,但多数人认为“失败是成功之母”,希望民营航天公司能够再接再厉。因为大家都知道当年马斯克研发猎鹰9号的过程,也是充满了艰辛,火箭也经历了许多次失败,方才修成了正果。
在猎鹰9号之前,SpaceX的第一款能够入轨的火箭是猎鹰1号。这是一枚相当小的火箭,高21.3米,直径1.7米,起飞重量38吨,与一枚洲际导弹相当。火箭第一级仅安装一台梅林发动机。然而猎鹰9号的发射却一波三折,曾经连续三次失败,一度让SpaceX公司陷入困境。
2006年3月25日,猎鹰1号在第一次发射升空25秒后就发生旋转,发射失败。一年后的2007年3月20日,猎鹰1号第二次发射,从太平洋马绍尔群岛夸贾林环礁的美国空军基地升空,第一级正常工作,但在分离与与第二级发生碰撞,导致第二级提前关机,结果未能入轨。2008年8月3日,猎鹰1号第三次发射,但升空两分钟后开始震颤,与地面失去联系,又失败了。
在连续失败之下,SpaceX陷入困境,但马斯克并没有气馁,在2008年9月28日和2009年7月14日又进行了第四次和第五次发射,都取得了成功,这帮助SpaceX赢得了NASA的巨额合同,摆脱了困境。
然而后来该公司研制的猎鹰9号大型可回收火箭,在火箭回收时却又经历了一次又一次失败,几乎令人绝望。猎鹰9号是2010年6月4日首次发射的,那次并没有考虑回收。2013年12月4日,猎鹰9号首次发射通讯卫星,成为美国第一家进入商业卫星发射领域的民营公司。
但在2013年9月首次进行猎鹰9号火箭一子级着陆试验时,由于滚转角速度过高,发动机燃料消耗殆尽,回收失败。2014年4月,猎鹰9号首次成功实现了软着陆,但火箭落地后却直接摔倒,掉进了公海。2014年7月,猎鹰9号发射卫星后成功返回大气层,着陆点火和着陆腿开展都成功了,但在降落后却因火箭外壳严重受损而失败。
直到2015年12月22日,猎鹰9号第一次陆上回收成功,终于创造了火箭回收的历史。但后面却又经历了一系列回收失败。据统计,从2015年到2016年前,就有4次没能成功回收,以至于当时大家对猎鹰9号各种回收失败画面都习惯了。
然而SpaceX并没有在多次的失败中停下脚步,而是不断吸取经验,改进设计,发射和回收成功率不断提高,大大降低了火箭发射成本。如今已经出现了20多手的猎鹰9号第一级火箭,可回收技术也让SpaceX几乎占据了一大部分国外发射市场,每年全世界的绝大部分载荷重量都由猎鹰9号发射。
现在SpaceX又在研发新一代的超级火箭“星舰”,起飞重量近5000吨,第一级使用33台猛禽液氧甲烷发动机,起飞推力高达8800多吨。如果不回收的话,能够将250多吨的载荷送入近地轨道。而星舰的第一级超重助推级和第二级飞船都具有回收能力,如果成功,将在猎鹰9号的基础上更进一步,甚至拥有前往月球和火星的能力。
然而星舰的发展似乎比猎鹰9号更不顺,在未进行轨道级试飞时就发生了多次爆炸,而前三次轨道级试飞也全部失败了。
第一次火箭发射,起飞后就有至少5台猛禽发动机未能点火,后来姿态发生大幅偏转,最终爆炸自毁。第二次试飞时,第一级与第二级成功分离,但第一级火箭随后爆炸,第二级后来也失联自毁。第三次试飞虽然实现了入轨,但第一级火箭未能实现软着陆,第二级星舰飞船在重返大气层时直接烧毁。
要知道星舰是一种超级火箭,比土星五号还要大,即使使用了不锈钢箭体材料,造价也非常贵。在不回收的状态下,每失败一次都是十几亿美元的损失。然而SpaceX仍然奉行快速迭代的思路,在短时间内暴露和解决问题,失败后迅速造出新的火箭。终于在第四次发射时,星舰基本上取得了成功,第一级分离后成功在海上软着陆。第二级也实现了再入大气层,在印度洋预定地点溅落,实现了预期目标。
从猎鹰9号和星舰的发展历程来看,失败并不可怕,只要能从失败中吸取教训,解决问题,改进设计,就相当于向成功又迈进了一步。我国的航天研发体制与SpaceX的快速迭代有所不同,发生问题后要归零,以确保其完全得到解决。这两种思路哪个更好是见仁见智的,但这次事故的性质有所不同,虽未造成伤亡,但毕竟出现了火箭失控,对周边地区还是存在一定威胁,因此事故后的调查和归零过程不会太简单。
希望天兵科技能够抗住压力,不要被一次的失败吓倒。关键是要认真发现和解决存在的问题,力争让天龙三号火箭早日上天。