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本文作者——李超|《太空探索》杂志专业撰稿人
近日,马斯克的太空探索技术公司的猛禽发动机在点火试车期间,忽然发生了爆炸,发动机本身和发射台测试台被炸毁,没有人员伤亡,据说损失金额达到300万美元左右,这么大一笔钱化作了残骸,马斯克是什么反应呢?他甚至没有把这当回事儿,忙着在X上讨论一些近乎于玄学的问题。太空探索技术公司上上下下也是一副满不在乎的样子,甚至没有为此召开新闻发布会。只有粉丝们在争论,这是一次无需挂怀的快速意外解体事件呢,还是严重的事故。
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(爆炸现场)
在绝大多数火箭研制单位,发动机乃至火箭的爆炸都是灾难性的。中国长征5号运载火箭研制早期,YF100液氧煤油发动机连续发生4次爆炸。给科研团队带来了沉重的压力。其他火箭研发单位也会把发动机在试车期间爆炸看作属于重大质量事故,是一定要归零的。那么马斯克为什么这样不在乎呢?甚至有人说,马斯克就是想让它爆炸。
火箭发动机和火箭虽然是人类自己制造出来的,但是人类对它们的了解却并不一定深刻。就像父母往往不理解自己的孩子一样。这些发动机在不同的工况下有什么样的表现?什么时候运行良好,什么时候推力不足,什么时候就自己爆炸了?要通过长期的实践来摸索。但是如果在业务飞行当中发生了发动机事故,那么损失掉的不仅仅是火箭和发动机,也是宝贵的用户载荷。那么如果能在实验台上对发动机进行极限测试,或许就能看出谁是好汉谁是孬种,比如说,让一种发动机在最大燃烧室压力之下持续喷射,达到乃至超过正常飞行程序的时长。在这种情况下,如果有部分发动机忽然发生了事故,那么通过对残骸和参数的分析,人们就能知道阿琉克斯之踵到底在什么地方。这样的缺陷到底是设计和工艺上的问题,还是可以不必理会。
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(三代猛禽发动机)
能够通过这种筛选的发动机,当然就是质量上乘,超过设计要求的,用这些发动机来驱动火箭,不但能够顺利的把载荷送进轨道,还能够实现多次重复使用。3月31日,太空探索技术公司的一枚猎鹰9号火箭B1067号一级实现了第34次复用,充分体现了发动机的可靠性,不光是质量过硬,甚至于可以称之为质量过剩。
本次试验爆炸的是猛禽3发动机。是猛禽家族的高度结构简化版本,它不但体积要比猛禽一代和二代更小,而且表面上几乎看不到过往那种复杂细小的管路了。这些管路并不是不存在,而是用3D打印等方式,集成到了结构当中。虽然发动机外观看起来赏心悦目,但这样的工艺改进是不是削弱了可靠性,是不是创造出了新的脆弱点,是需要通过试验来验证的。在试车台上把它用到爆炸,不失为一种验证的办法。
那么其他火箭研制机构,是不是也可以效仿马斯克的做法呢?中国航天的国家队和民营队纷纷表示在2026年内要突破火箭重复使用技术.那么突破之后,紧接着的下一个问题就是复用多少次,假如对复用次数有比较高的要求,那么当然就要对发动机的质量进行超额的残酷考核。
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(猛禽3是星舰的动力)
这里所考察的不仅仅是设计师和工艺师的技术水平,也是管理者的态度,是不是能够允许研制单位通过破坏性的实验来验证批量产品的性能?
其实类似的实验在科研当中已经成为惯例。常见的静力破坏实验,就是为了考察型号结构在超大力学载荷之下的耐久度。这样的实验比较复杂,没有马斯克的试车来的简单粗暴。如今航空航天企业为了降低实验中的事故率,往往倾向于采用各种仿真手段来替代实际飞行实验。仿真的确能够解决不少问题,但前提是人们对于型号飞行的客观要素有了充分的了解,能够在计算机环境当中完全模拟出自然界和飞行器之间的相互关系。然而今天的人类远远没有达到这样的充分认知、充分了解,仿真未必能解决所有的问题。在有些时候,或许就需要马斯克这样的简单粗暴。
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(马斯克的人形机器人和猛禽3发动机)
另外对于初创企业来说,未必能承担仿真度成本,也没有机会实施漫长的试验。学着马斯克的样子去把发动机运行到爆炸,也未尝不是一个办法。
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