一枚意外爆炸的火箭,將為中國商業航天帶來什麼?

日期: 2024-07-02 | 來源: 知識分子 | 有0人參與評論 | 字體: 小中大
爆炸視頻截圖

6月30日下午，河南鞏義一條疑似火箭墜落爆炸的短視頻吸引了來自全球各國的關注。

當晚19點，北京天兵科技有限公司發布了情況說明，爆炸系該公司研制的研制的運載火箭開展動力系統熱試車所致，試車過程中，一子級火箭脫離發射台升空，並跌落山中後解體。

北京天兵科技有限公司情況說明截圖

隨後，當地政府發布情況通報：“目前火情已完全撲滅，經排查，無人員傷亡”。

對於本次的火箭事故，有媒體翻出，作為中國民營航天獨角獸公司，成立5年來，天兵科技已完成了15輪融資，累計融資金額超40億，估值超120億。

根據天兵科技發布的公開信息，本次涉事的天龍三號火箭是該公司為我國衛星互聯網星座建設量身定制的大型液體運載火箭，產品性能對標SpaceX的獵鷹9號，6月11日由張家港智造基地發往了河南鞏義的試驗基地，並預計將於9月迎來首飛。屆時，該火箭將成為中國商業航天運載能力最大的火箭，更將成為全球發射市場性價比最高的火箭。

然而，火箭的“試車”變成了“試飛”，迅速引發了社交媒體中航天愛好者們的激烈反應。有網友評論，“航天史上都沒有這麼離譜的事”，亦有受訪者向《知識分子》表示：這種爆炸與馬斯克的試錯有很大不同，舉個例子，“馬斯克的火箭是盡可能低成本飛起來就行，姿勢是不是好看不講究，但不影響別人，不會給周邊居民帶來風險”。

在這個全球商業航天蓬勃發展，人類開始寄希望於依靠商業力量征服太空的時代，一枚來自中國民營航天公司的平價火箭因試驗故障發生了墜落、起火，消息還迅速吸引了來自全球各國的關注，從BBC、VOA到俄羅斯衛星通訊社等外媒都對該事故進行了報道。

事故後，天兵科技在公告中提到，“將盡快完成故障歸零”，兩日後的7月2日下午，該公司在微博上發布《致歉信》，向鞏義市居民、全體同行伙伴及廣大社會公眾“致以最誠摯的歉意”，並承諾對本次事故造成的損失作出及時賠償。

然而，事故的背後，中國民營火箭的這次全球矚目的爆炸，試驗台上究竟發生了什麼？在航天界的對馬斯克在不斷爆炸中迭代優化火箭的贊揚聲中，對來自中國商業航天的這次爆炸，我們該如何看待？來自全網的批評和指責是否過分苛刻了？對於這次事故，我們應該關注的是什麼？應該吸取的教訓是什麼？這次事故會為剛剛剛起步的中國商業航天帶來什麼？

“試車”變“試飛”，最讓人擔心的是失控

對於本次的火箭事故，一位航天專家表示很難理解，他告訴《知識分子》，“試車”是不該飛起來的。

“發射時會有一級級火箭燃料耗盡脫落下來，（天兵科技情況通報中）提到的’一子級九機並聯動力系統’中，’一子級’意思是第一節脫落的火箭發動機，它們一般是一個火箭上最大的發動機，而九機並聯指的是該發動機是由9台‘天火12號‘發動機並聯在一起”，前述研究院解釋。根據天兵科技提供的資料，這種並聯會提供相當於820噸的推力。

天兵科技發布的資料顯示，本次發生事故的天龍三號直徑3.8米，起飛質量590噸，產品性能對標SpaceX的獵鷹9號，兩天前，這枚火箭本應進行靜態熱試車。“這樣做的目的一般是為了測試發動機的性能”，前述航天專家進一步解釋：“（一般是檢測發動機）能否按照要求同時打開、關閉，產生的推力大小是不是在一個預定的范圍內，運行時是否平穩等等……正常的熱試車絕對不是試飛”。

然而，本該只是熱試車的火箭還是飛起來了。

對於火箭飛起的原因，天兵科技在情況通報中解釋：“因箭體與試驗台連接處結構失效，一子級火箭脫離發射台”。不過，一家名為“專利挖掘機”的自媒體翻出了天兵科技於2023年2月申請的一件名為《一種運載火箭動力系統試車用支撐結構》的實用新型專利。根據該專利文件的描述，為了運輸方便，該專利將原本一體的試車支撐結構改成了分體式結構，且在一個重要的連接位置用螺栓連接代替了焊接等固定連接。專利說明書指出：該支撐結構的極限承載力為600噸。

有網友指出，本次事故也許與這個出於運輸方便原因被“改進”的支撐結構有關，天龍三號的推力超過了試驗台的承受能力，從而導致了本該進行的“試車”變成了“試飛”。目前，這個猜測尚未得到天兵科技方面證實，不過，有航天從業者向知識分子指出，不論是否是運輸原因導致的，這種情況本身就不應該存在。

當然，對於本次事故，前述航天專家告訴《知識分子》，“主要的安全隱患不僅僅是’跑了’，還在於火箭脫離試驗台之後是個不受控的狀態，這樣一個幾百噸重，裝了燃料的飛行器處於一個不受控的狀態，風險非常大。”

該航天專家認為：與其說大家對於它“跑”出來這個事兒就關心，不如說大家擔心火箭跑出來之後失控了，“失控這個事可能要更嚴重一些。

根據天兵科技的情況通報，“升空後，箭上計算機主動關機，火箭跌落在距離試車台西南1.5公裡的深山中，箭體跌落山中後解體。”

一位商業航天領域的業內人士向《知識分子》分析道：“火箭飛起來之後，它進行了主動關機，發動機關機後火箭就不能飛得再高了，然後就自己落下來了。但應該它沒有啟動自毀裝置，落下來到地面這一段基本上就不受控了，如果可以在空中引爆的話，跟落下來爆炸，（造成的傷害和風險）可能就完全不一樣了，風險相對會更低一點。”

對於本次事故的善後，天兵科技在“情況說明”中指出：“我們將盡快完成故障歸零，組織新產品的生產和試驗。”

歸零工作，是指“對在設計、生產、試驗、服務中出現的質量問題，從技術上、管理上分析產生的原因、機理，並采取糾正措施、預防措施，以避免問題重復發生的活動”。畢竟，動力系統試車只能算是火箭研發的一系列難點中的一項，後面還有“火箭的控制、運載能力、任務的重構等等，都是難點”，前述航天專家告訴《知識分子》。

症結源頭：安全冗余不足

“試車”變“試飛”，出現這樣一件“幾乎讓人無法理解”的事故的原因，多位接受《知識分子》咨詢的專家都提到，應該與試驗台有關。前述商業航天從業者更是分析道，根據目前所披露的信息，試驗台本身的安全可靠性存疑，相當於冗余不夠，安全性保護措施不足。

他進一步解釋稱，商業航天從降低成本、減少投資、滿足試驗需求出發，對原來體制內的類似試驗平台作了一些簡化。試驗台本身要求非常高，尤其是這次推力達到820噸，（天兵科技公示：較之前中國航天最大推力試驗增長了2倍，是我國現階段運載火箭推力最大的一次動力系統試車），對結構、材料、設計、施工以及連接點強度都要求非常高。且這次是九機並聯動力系統熱試車，不像一般的發動機試車，後者推力較小，不具備推進劑儲存裝置，脫離試驗台也沒有飛行能力，危險相對較小。而熱試車測試的一子級箭體本身有推進劑貯箱、發動機、測控系統以及其他管路系統，類似於一個整箭在台子上點火，是模擬全箭發射的狀態，一旦連接結構失效，火箭就會飛起來。

對於造火箭來說，發動機就是心臓，而試車台就是保障發動機研發的關鍵設施。國內第一個自建試車平台的商業航天公司為藍艦航天。2018年4月，藍箭航天火箭發動機試車台落地浙江湖州美女山某廢棄采石場礦坑中。

本次事故中，天兵科技於在鞏義市布局綜合試驗中心始於2020年。據鞏義市融媒體中心今年1月的報道，鞏義市天兵航天科技有限公司投入使用了天兵天霄系列四個百噸級以上推力的試車台，承擔了天兵科技液體火箭的所有研制試驗項目。

除了上述兩個地方，安徽蚌埠、廣州從化、山東新泰……商業航天公司布局的試車台並不少見。但前述商業行業從業者表示，目前發動機試車平台相對成熟，而國內自有整箭動力系統試車平台的商業航天公司僅藍箭和天兵兩家。上述兩類試驗平台在結構和受力上有極大區別，動力系統試車台需能夠承載800噸以上的拉力，而發動機試車台可能只有一兩百噸的推力，因此動力系統試車台能做發動機試車，而反過來並不可行。從結構上而言，發動機試車可以是水平也可以是斜的，但熱試車只能做成垂直的發射狀態，因為箭體裡有推進劑不能躺著進行點火試驗。

他也介紹“國家隊”試車台的部署情況， “天兵的試驗台屬於露天裝置，體制內火箭試車裝置規模會更大些，外面會有一個房子類的保護結構，加一些攔截裝置，以確保即便連接結構失效，上面還有其他連接保護措施，不至於從建築物裡飛出去，造成更大的外部風險。但這樣做的前提是實打實的資金投入，大致兩到三億的資金體量。天兵的裝置相對簡易，基本的安全措施有，但冗余乃至保障措施未能使其試驗過程萬無一失”。

從馬斯克開始，全動力系統試車逐漸成為一種主流。他介紹道，以往NASA還有我國航天，火箭發射之前也會做這類試車，但並不是每一發都這麼做。進行這類試車能提前在地面上暴露問題，雖然增加了一些成本但有助於火箭安全飛行，慢慢流行了起來。

比起火箭發射場，試車平台不一定非要建在甘肅、內蒙古等人跡罕至的地方，在滿足地形條件、環境影響、運輸成本、安全保障等因素下，選擇東部一些空曠無人的地方也成為目前的一種趨勢。隨著商業航天逐步邁入液體火箭時代，加上各地對航天產業的招商引資，自建試車平台成了很多公司進一步發展的方向。

前述商業航天從業者表示，藍箭和天兵這類綜合試驗平台的路走通之後，其他商業航天企業也有意建一些自己的實驗設施。“但商業航天的企業在試驗平台選址方面不比體制內，如果選擇一個荒蕪人煙的地方，幾十公裡內沒有常住人口，員工的生活條件會比較艱苦。我們畢竟是企業，還要考慮員工生活的便利和人員穩定性的問題”。

他還介紹道，正常的一子級火箭可以飛到幾十公裡以上，但靜態點火實驗通常分幾個批次進行，並不需要達到真正的飛行時間，一般推進劑不會加滿，像這種第一次試車，看幾十秒中出現了什麼問題就夠了。這樣的情況下，即使脫離了試驗台，飛行高度也不會太高，大概兩三公裡，之後的濺射范圍也在兩三公裡內，總體來講還是可控的，加上周圍還有一些安全管控措施，如人員疏散等。

商業航天影響幾何？

當然，“無論如何，火箭試車不是試飛，這是一個最基本的原則，這次肯定是有一些設計和考慮不周”，一位頭部商業航天公司聯合創始人表示。有網友評論，“航天史上都沒有這麼離譜的事”。

尖銳的批評不絕於耳，但也有溫和觀點的持有者。前述商業航天的從業者表示，“國內商業航天史上類似的事故還沒有，但從整個火箭發射過程中，類似的情形還是有的，例如火箭姿態失控、引爆自曝裝置、墜落山區等，不過由於所處地區偏遠，一般這些影像很難看到，天兵這次相當於是一個更加開放的試驗場，就在大家眼皮子底下發生了，沒有管控住，還飛起來了，可能大家會比較恐慌”。

2015年是中國商業航天元年，這一年政策開閘，航天業向民營企業打開大門，商業航天公司紛紛成立。天兵科技是2019年入局的，以液氧煤油火箭為主，並專注可重復使用的火箭裝置以降低成本。

天兵科技創始人、董事長康永來在今年年初接受媒體采訪時表示，2024年發射的天龍三號，將會大幅降低衛星發射成本，降到兩三萬人民幣(专题)一公斤。目前行業的平均價格在七八萬元左右，固體火箭大約為11萬到15萬。天兵科技的最終目標，是將每公斤衛星的發射成本降到1萬人民幣以下。

2023 年我國共進行了25次商業發射任務，較2022年的18次增加了39%。但國內火箭發射資源稀缺、成本偏高、運載能力有限是無法回避的行業現狀。據《中國電子報》報道，目前我國在火箭低成本回收及重復利用等方面還存在不足，以目前固體火箭的運載能力和發射頻次，火箭已經不夠用了。據《中國新聞周刊》報道，業內人士介紹，在可復用這樣的核心關鍵技術領域，國內與SpaceX的差距可達10年。

一邊是衛星星座發射的強勁需求，一邊是火箭供給的短缺，失事的天龍三號給中國的商業航天帶來了什麼？又改變了什麼？

“這是一個警醒，對商業航天發展的大小公司都是。火箭也好，發動機也好，安全是第一位，這條紅線絕對不能碰”，前述航天專家表示，他認為，本次事故後，商業航天企業們，在控制成本的同時，會更加注重安全性。

而本次事故對中國商業航天的影響會如何？

“中國的商業航天要從中吸取教訓”，以及“希望不要影響中國商業航天的發展”，這幾乎是數位航天從業者的一致意見。

“馬斯克的火箭也是炸了三次，第4次才成功了”，一位航天領域的觀察者告訴《知識分子》，“商業航天，肯定還是未來的趨勢，未來仍然會湧現大量的民營企業，在確保安全的基礎上，鼓勵創新和冒險也是大勢所趨。”

事實上，就在天兵科技試車事故的當天，我國首個商業航天發射場——海南商業航天發射場首次進行雙工位合練。據光明網報道，其中一號發射工位是國內新一代中型火箭長征八號的專用工位，二號發射工位可滿足多家火箭公司的10余個型號火箭的發射需求。初步計劃於今年下半年在二號工位進行首次商業發射任務。
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