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8月10日晚,海南文昌的夜空被一道火光短暂照亮,又迅速暗了下去。
长征七号甲运载火箭搭载中星4B卫星升空85秒后解体,任务失利。
这是中国航天今年第4次发射失利,很多人第一反应是不敢相信,因为这枚火箭此前已经连续成功了16次。
但航天就是这样,你成功了一千次,也不代表第一千零一次理所当然也是成功。
01、这85秒都发生了什么?
8月10日晚8点02分,文昌航天发射场,长征七号甲火箭准时点火。
尾焰从发射台底部喷涌而出,火箭稳稳爬升,穿过海南夏夜的云层。
地面跟踪画面里,一切看起来都很正常,弹道平滑,姿态稳定。
大约85秒后,意外发生了。
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夜空中突然炸开一团巨大的橙红色火球,箭体在一瞬间解体,碎片向四周飞溅,火光持续了数秒后逐渐消散。原本笔直上升的光点断成了几截,拖着烟迹坠落。
三个多小时后,新华社发布了一条简短通稿。“8月10日20时02分,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭发射中星4B卫星,火箭飞行异常,发射任务失利,具体原因正在进一步分析排查。”
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消息很快传到海外,SpaceX创始人马斯克在X平台上转了相关报道,留下一句话,他表示“火箭这东西难得离谱,这个俗语是有道理的,希望他们能尽快恢复。”
这不是客套,做火箭的人最懂做火箭的难,哪怕他是马斯克。
02、长征七号甲运载火箭,真的很强
很多人对长征七号甲这个名字可能有点陌生,但它在中国航天阵容里的位置相当关键。
长征七号甲是中国航天科技集团一院,也就是中国运载火箭技术研究院抓总研制的新一代中型高轨三级液体捆绑式运载火箭。
名字里的"甲",可以理解为长征七号的高轨升级版。
先看一组硬参数。
长征七号甲全长60.13米,这是配备4.2米标准整流罩的状态。芯一级和芯二级直径3.35米,芯三级直径3米,四个助推器每个直径2.25米。起飞质量约573吨,起飞推力约727吨,推重比大约1.28。
它的核心任务是把卫星送到地球同步转移轨道,也就是GTO,运力不小于7吨。此前承担高轨发射主力的长征三号乙,GTO运力为5.5吨,而长征五号的GTO运力达到14吨,两者之间断了一档。长七甲的7吨运力,正好补上了这个缺口。除此之外,它还具备零倾角轨道和奔月轨道的发射能力,地月转移轨道运力大约5吨。
长征七号甲的动力系统是三级配置。一级和四个助推器都用YF-100液氧煤油发动机,单台推力120吨级,全箭起飞时六台同时工作。二级用四台YF-115液氧煤油发动机,单台推力18吨级。三级是两台YF-75液氢液氧发动机,单台推力8吨级,负责把卫星最终送入高轨。
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此外,长征七号甲全箭采用无毒无污染推进剂,这也是新一代长征火箭的共同特征。它可以适配4.2米和3.7米两种直径的整流罩,主要在文昌发射场执行高轨任务。
通俗讲,长征二号丁、长征四号丙这些老一代火箭负责近地轨道和太阳同步轨道的"体力活",长征五号负责重型载荷的"重活",而长七甲干的是中间这档——把六七吨重的大型通信卫星送入地球同步转移轨道,为它们最终抵达3.6万公里高空的地球同步轨道铺路。
这个活儿精度要求高,市场需求也大,近几年中星系列、天链系列、通信技术试验卫星大量靠它来打。
所以它不是一枚边缘火箭,而是中国高轨发射的主力之一,实力很强。
03、长征七号甲的成长“不平坦”
长征七号甲的履历,其实相当漂亮。
2020年3月16日,它首飞,那一次也失利了。
根据后来公开的复盘,首飞故障发生在一级飞行段末期,距离一级分离只剩几秒。研制团队连夜分析数据,最终把问题定位在助推器氧箱出流口——那里发生了空化现象,导致发动机泵入口压力不足,推力丧失。
找到原因只是第一步,接下来是航天人最熟悉也最痛苦的环节,归零。
所谓归零,不是把火箭拆了重装,而是像破案一样,把遥测数据和飞行异常一帧一帧关联起来,找到最初的异常点,定位到具体哪个系统、哪个零件出了问题,再用地面试验复现故障,验证改进措施确实有效。整个过程要做到"定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三"。
那一次,团队用了361天。
2021年3月12日,长七甲复飞成功,把试验九号卫星送入预定轨道。从那以后,它就像开了挂一样,一口气打了16次,全部成功。中星系列、实践系列、遥感系列、天链中继卫星,各种高轨载荷挨个送,成功率百分之百。
谁也没想到,第18次飞行,意外又来了。
而且这一次和首飞的情况不太一样。首飞出问题是在168秒、一级飞行末段,这次是85秒、一级飞行早期。时间节点不同,飞行状态不同,大概率不是同一个毛病。
16连胜之后的这次失利,尤其让人惋惜。
但航天工程的逻辑就是这样,连续成功16次不代表第17次、第18次可以高枕无忧。
每一发火箭都是新的,几十万个零件、几千道工序,任何一个微小环节出问题,结果都是零和一的区别。
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04、长征七号甲“失利”的原因
官方原因还在排查,但从公开视频和飞行时序上,有几个线索值得聊一聊,以下分析仅为技术推测。
先说85秒这个时间点。
火箭起飞后,速度越来越快,但空气密度随着高度增加越来越低。这两条曲线一交叉,就会出现一个气动载荷的峰值时刻,行业里叫Max-Q,也就是最大动压点。这个时刻通常出现在起飞后几十秒到一分多钟,高度在10到15公里左右。
85秒,正好卡在这个窗口里。
此时火箭已经突破音障进入超音速,但大气密度还没有降到足够低,箭体表面承受的空气动力压力达到整个飞行过程的最大值。同时还要扛住气动加热、高空风切变带来的弯矩,以及发动机本身的推力和振动。
这是所有火箭飞行中最"难受"的一段,也是结构强度设计的关键考核点。
再看长七甲的身材。它全长超过60米,芯级直径却只有3.35米,长细比接近18。这个比例在中国现役火箭里是最细长的一档。细长的箭体在Max-Q时刻承受的弯矩更大,对结构刚度和级间连接强度的要求也更高。
从公开的跟踪视频画面来看,有一个细节引起了不少分析人士的注意。火箭似乎是在箭体上半段,也就是二三级连接区域附近先出现弯折和断裂,而一级和四个助推器在"头掉了"之后,还短暂保持了正常工作的姿态。
如果这个观察成立,那么故障方向更可能指向箭体上半段的结构强度、级间分离机构或者二三子级相关系统,而不是一级动力。一级用的YF-100发动机是长七系列和长五、长六等多型火箭共用的成熟产品,飞行记录非常多,如果是它出问题,表现形式通常是推力下降或爆炸,而不是上半段先折断。
当然,以上全部只是基于公开视频画面的推测。
没有遥测数据,没有残骸分析,没有故障树排查,任何人都不应该妄下结论。Max-Q只是一个时间上的巧合线索,不是故障原因本身。2020年首飞失利发生在168秒,和这次85秒的飞行状态差异很大,也不能简单把两次事故联系在一起。
真正的答案,要等官方的故障通报。
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05、损失的卫星有点贵
火箭损失固然可惜,但更让人心疼的是它搭载的中星4B卫星。
中星系列是我国地球静止轨道通信卫星的主力家族,主要承担广播电视传输、相关部门及行业通信保障、应急通信等任务。中星4B的服务范围覆盖中国全境以及亚太、中东、非洲、欧洲等广大地区。这类高轨大型通信卫星平台复杂、载荷精密,造价远非低轨小卫星可比。行业内估算,单是卫星本体的造价就在10亿元人民币以上,还不算火箭发射费用和后续保险。
更重要的是,通信卫星的部署有严格的轨道位置和频率协调时间表,一次失利意味着相关通信能力的补位至少要推迟一年半载,后续发射排班也要重新调整。
把视线拉远一点看,截至这次发射,中国航天2026年已经进行了56次轨道发射,成功52次,失利4次,成功率大约92.9%。这个数字放在全球范围内不算差,但相比中国航天前几年常年保持在97%以上的成功率,确实让人不太习惯。
今年1月曾出现过一天之内两枚火箭失利的情况,加上这一次,密集的挫折容易让人产生"是不是哪里出了系统性问题"的疑问。这种担忧可以理解,但在官方调查结论出来之前,把几次独立事故串成一条因果线,并不严谨。
航天发射本质上是一门在刀尖上跳舞的生意,一枚火箭涉及几十万个零部件、数千项技术环节,设计余量、工艺一致性、总装质量、环境条件,任何一个变量出现微小波动,都可能在极端飞行工况下被放大成灾难性后果。
即便是今天看起来风光无限的SpaceX,猎鹰1号前三发全部失败,猎鹰9号在2015年和2016年连续两次炸掉火箭和载荷,星舰更是在试飞中炸了一次又一次。成熟不是天上掉下来的,是一次又一次归零、一次又一次复飞飞出来的。
高风险从来都是航天业的常态,不是例外。
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2020年长七甲首飞失利后,有人问过型号团队的设计师,归零到底是什么感受。
那位设计师说了一句很朴素的话。归零最重要的是找到造成故障的原因,它不意味着否定以前的工作,而是把技术上没做到位的地方补上。
361天,他们做到了。
六年后,同一型火箭再次失利,考验的东西其实和当年一样。不是考验你能不能接受失败,而是考验你能不能像上次一样,沉下心来把数据翻烂、把故障复现、把原因钉死,然后用下一次飞行证明问题真的解决了。
中国航天走到今天,从来不是靠一帆风顺。长征三号乙首飞坠毁在发射场附近,长征五号遥二失利后蛰伏了两年多,长七甲自己也经历过361天的至暗时刻。每一次摔跟头,最后都变成了台阶。
我们期待的不是下一枚长七甲什么时候着急复飞,而是一份扎扎实实的故障调查结论。找到它,消灭它,然后重新站起来。
这事儿,中国航天人干过不止一次了。
为中国航天,加油!
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