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航天发射为什么经常推迟?
2020-06-25

航天发射推迟可能让人头疼,但为什么推迟、以及推迟这事儿为什么频繁发生,都是有充分理由的。毕竟,当一个行业涉及数亿美元的设备和劳动力、并且可能危及人们安全时,因为其推迟而生气就不明智了。

火箭发射取消的最大原因是天气。如果恶劣的天气能够造成商业航班的延误和取消,你可以肯定,天气也足以让价值数亿美元的航天任务泡汤。

注意,我们谈论的可不是极端情况。对于航天发射任务,地面工程师监测大量因素是常态。按照NASA的标准,发射过程中不能有降水;东北方向风速不能超过每小时21英里(33.8公里),其他方向风速不能超过每小时39英里(62.8公里);低于48华氏度(8.9摄氏度)的温度将迫使发射取消,因为寒冷天气可能导致箭体结冰或某些设备出现故障——1986年挑战者号事故导致7名机组人员遇难,故障定位为火箭的橡胶O形圈在发射前夜冻坏了;云层高度不能低于6000英尺(1829米)。NASA甚至针对积云、卷云制定了不同的发射程序。

闪电是航天发射中最令人担忧的问题之一,毕竟你要把一块巨型金属抛到空中去。如果在发射场半径5英里(8公里)范围内发生闪电的可能性超过20%,NASA不会加注火箭;如果在飞行路径10英里(16公里)范围内观测到闪电,不会发射。这个半径还包括了产生闪电的云。真不凑巧,作为肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔角空军基地所在地以及美国大部分民用与商业航天活动的发射地,佛罗里达州中部的雷击天气比美国其他任何地方都多。因此,大量工作围绕监测电场活动进行,一切都是为了确保不会因为一点点火花带来灾难。

NASA当局收集天气数据的网络,由地面站、海洋浮标以及在航天发射前几个小时升空的气象气球组成。数据一直收集到发射前最后几秒、即发射中止的截止时间,此后,飞行计算机尽其所能地利用数据来决定怎样把火箭送到它应该去的地方。

不要忘了空间的天气因素。近地轨道上高通量的高能粒子足以迫使发射方取消火箭发射,因为空间辐射会破坏航天器上的电子设备。

作为工程奇迹的火箭,其复杂性与人体不相上下,甚至比人体更为精妙。一个单点机械故障就可能威胁整枚火箭的安全,导致入轨失败。例如,不正确的加油程序可能带来意外的挥发性反应,从而造成燃烧(就像2016年SpaceX发生的情况)。2015年该公司火箭升空后爆炸,则可能是因为一个用于固定高压氦瓶的钢支架存在缺陷。在挑战者号事故之前,NASA最严重的发射灾难是1967年的阿波罗1号——那次任务,发射台测试过程中电气失火,夺去了三名乘组人员的生命。

每次发射直到最后几秒,成千上万的传感器还在收集数据,查看火箭体内是否有任何差错。假如其中任何一个传感器探测到一丝异常或令人担忧的迹象,它们会自动触发发射中止,以确保火箭和有效载荷的安全。这还没说到发射前的全系统测试以及火箭所有部组件的维护工作呢。

这不仅仅是为了保护将要飞向太空的乘员,也是为了确保地面工程师和工作人员的安全。导致非宇航员死亡的最严重爆炸事故发生在2003年的巴西阿尔坎塔拉,巴西航天局目睹火箭在发射准备过程中爆炸,造成21人遇难和更多人受伤。

更不寻常的事情也会阻碍航天发射如期进行。2014年,计划在NASA瓦洛普飞行中心发射的国际空间站物资补给任务,因为一条船取消了,一条不知不觉进入火箭飞行路径下方、距发射点40英里海域的神奇的船!如果火箭起飞后发生灾难性故障,船上乘客就会陷入危险。对NASA来说,这种风险足以让它下决心推迟一天发射了。

NASA不会轻易推迟发射。尽管私营企业的相关费用数字很难获得(而且可能低于NASA的花费),每次航天飞机加注后取消发射的话,会造成大约120万美元的损失——50万美元的燃料损失,以及70万美元的额外发射人力费用。

然而,与火箭爆炸造成工程数月延误或生命损失相比,这些费用是值得付出的温和代价。的确,很少有行业像航天这样把“宁可安全、以免后悔”这句老话置于如此高度,这是件好事。