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火箭爆炸:航天的千古難題

時間:2014-10-31 08:11   來源:中國網(wǎng)

  美國國家航空航天局(NASA)宣布,當(dāng)?shù)貢r間10月28日下午6時22分,美國軌道科學(xué)公司研發(fā)的“天鵝座”飛船從美國弗吉尼亞州瓦勒普斯島發(fā)射升空。搭載飛船的“安塔瑞斯”號運(yùn)載火箭升空后6秒鐘發(fā)生爆炸,飛船上裝載著2200千克物資,原計劃給國際空間站的6名宇航員提供補(bǔ)給。目前尚不清楚爆炸原因,事故沒有造成人員傷亡,但是帶來了重大財產(chǎn)損失和運(yùn)載工具的損失。

  飛天和探索太空是人類一直以來就有的夢想,在實(shí)現(xiàn)這個夢想的千年歷程中,火箭爆炸并非第一次,而是早就有之。因此,火箭爆炸是一個千古難題。人們要從有巨大地磁吸引力的地球升空飛向其他星球,最初和現(xiàn)在都是利用火箭的助推力。美國航空和航天博物館中的記載是,“最早的飛行器是中國的風(fēng)箏和火箭”。

  宋朝時,一位心靈手巧的木匠萬虎設(shè)計了最早的飛向天空的飛龍火箭和搭載在火箭上的飛船——一把木制構(gòu)架的椅子。萬虎坐在椅子上,兩手各握一只大風(fēng)箏,讓工匠們點(diǎn)燃椅子四周綁著的47支火箭,飛龍拔地而起,但頃刻火箭爆炸,萬虎命歸藍(lán)天。這是人類想要突破地球的最早代價之一。

  今天,航空航天技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)與古代不可同日而語,但是,人類還是在利用燃料火箭作為動力把人和材料送上太空,因此,在火箭設(shè)計、材料、工藝、燃料、飛船的搭載等各個方面,稍有疏忽,就可能付出沉重的代價。不只是美國,凡是探索太空的國家,都有這方面的教訓(xùn),中國也不例外。

  1996年2月15日,新型長征三號乙大推力運(yùn)載火箭首飛發(fā)射國際通信衛(wèi)星708,火箭起飛22秒以后姿態(tài)失控,撞向距發(fā)射塔架1850米的山坡上,整個過程僅22秒,發(fā)射失敗。而且,一位專為火箭設(shè)計飛行彈道的高級工程師當(dāng)場犧牲。事后的調(diào)查發(fā)現(xiàn),此次事故是由火箭控制系統(tǒng)平臺隨動環(huán)穩(wěn)定回路個別器件的故障造成的,屬偶然事件。在改進(jìn)措施和技術(shù)后,長征三號乙火箭5次承攬外國衛(wèi)星的發(fā)射獲得成功,同時還發(fā)射成功一顆由我國自行研制的新一代通信廣播衛(wèi)星和一顆為尼日利亞研制的大功率通信衛(wèi)星。

  同樣,美國此前最典型的兩次航天飛機(jī)失事都與火箭和設(shè)計有關(guān)。1986年1月28日上午,美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心的發(fā)射架上升空,73秒鐘后突然爆炸,7名機(jī)組人員全部遇難,其中包括美國37歲的中學(xué)女教師麥考利夫。她是從1萬多名申請者中選拔出來的美國第一位參加航天飛行的普通公民。事后的調(diào)查表明,“挑戰(zhàn)者”號右側(cè)助推火箭存在問題。由于航天飛機(jī)發(fā)射時氣溫過低,寒冷的天氣對火箭墊圈產(chǎn)生影響,最終導(dǎo)致爆炸。

  2003年2月1日上午9時“哥倫比亞”號航天飛機(jī)在降落時解體,7名宇航員遇難。調(diào)查發(fā)現(xiàn),航天飛機(jī)的敷設(shè)工藝會在各塊泡沫材料之間留下縫隙,液態(tài)氫能夠滲入其間。航天飛機(jī)起飛后,氫氣受熱膨脹,最終導(dǎo)致大塊泡沫材料脫落,高速撞擊到航天飛機(jī)左翼前緣的名為“增強(qiáng)碳碳”,并形成裂隙。航天飛機(jī)重返大氣層時,超高溫氣體得以從裂隙處進(jìn)入“哥倫比亞”號機(jī)體,造成航天飛機(jī)解體。

  此次的“安塔瑞斯”號運(yùn)載火箭升空后爆炸,當(dāng)然需要調(diào)查清楚,以便亡羊補(bǔ)牢。事故有可能是重大失誤,也有可能是細(xì)節(jié)差錯,但是,需要調(diào)查才能弄清。不過,目前已經(jīng)有多種估計和推測。

  有航空專家認(rèn)為,火箭從升空到爆炸時間只有6秒鐘,最有可能一是程序控制失靈導(dǎo)致火工品誤報,二是動力系統(tǒng)故障。火箭上一般安裝有用于安全引爆的火工品,當(dāng)故障出現(xiàn)時,能通過程序控制在其墜落地面前引爆,以防止其墜落至地面引發(fā)災(zāi)難。“天鵝座”飛船的火箭可能在程序控制上出現(xiàn)故障,使火工品誤報,從而引爆了火箭。動力系統(tǒng)的故障則有可能來自液體泄漏。

  不過,美國航天專家則推測此次火箭失事與第一級火箭使用的AJ-26引擎有關(guān),這個引擎是由蘇聯(lián)NK-33引擎翻新改裝而成,已有40多年歷史。

  無論此后調(diào)查的結(jié)果證實(shí)哪一種推測或哪一種推測都沒有證實(shí)都意味著,現(xiàn)在人類的航天探索還未完全過關(guān),首先是火箭設(shè)計、工藝的不過關(guān),如果能汲取教訓(xùn),改進(jìn)設(shè)計,有可能在航空航天探索中向前邁進(jìn)一大步。

  當(dāng)然,此次事故和以前的事故也可能讓研究人員思考,除了以燃料作為動力推動火箭升天外,是否還有其他的途徑讓人類進(jìn)入太空,比如此前有研究人員提出設(shè)想,用納米材料制成的天梯升入太空,如此,就不用冒燃料火箭的巨大危險。

  不過,現(xiàn)在應(yīng)有的一個心理準(zhǔn)備是,人類進(jìn)入太空就有極大的危險,決不是嫦娥登月那么浪漫和容易,更不用說去火星旅行或開括新的家園了。

 

編輯:李杰

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