波音星際客機試飛與 NASA 接回宇航員之路

對波音而言,這會是個糟糕的結局:兩名美國國家航空航天局(NASA)的宇航員在 6 月搭乘星際客機執行首次載人任務前往空間站,卻不得不乘坐 SpaceX 的龍飛船返程。

一位太空專家稱,這對 NASA 來講也並非好事。

星際客機的載人試飛情況已然不太順遂,出於安全考量,NASA 正在斟酌讓宇航員蘇尼·威廉姆斯(Suni Williams)和布奇·威爾莫爾(Butch Wilmore)回家的其他辦法,其中包括向 SpaceX(波音的競爭對手)尋求搭載。星際客機的試飛任務原本計劃對國際空間站進行大約一週的訪問。威廉姆斯和威爾莫爾已經在那裡待了兩個月,如果他們需要搭乘龍飛船返回,他們的訪問可能會持續到 2025 年。

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對於困擾星際客機的那些問題,團隊仍有諸多不明白之處,不過該航天器早在 6 月 5 日發射前就已存在問題。

2014 年,作爲商業載人計劃的一部分,波音的星際客機和 SpaceX 的龍飛船與 NASA 訂立合同,承擔將宇航員送往空間站的任務。 該計劃旨在航天飛機退役後恢復美國的太空之旅。最初的合同,波音爲 48.2 億美元,SpaceX 爲 31.4 億美元。

自 2020 年以來,SpaceX 已經進行了 13 次載人任務,包括 NASA 和私人宇航員。儘管波音從一開始獲得的資金更多,但它尚未完成一次任務。

“2014 年 NASA 授予合同時,波音是領先者,”太空行業諮詢公司 Astralytical 的負責人勞拉·福奇克(Laura Forczyk)說。

“我確實認爲,因爲人們認爲波音在太空飛行方面有悠久的歷史,所以他們不需要那麼多監督。我認爲問題不僅在於波音,還在於 NASA 沒有進行必要的監督——讓波音承擔責任。不幸的是,我們在這裡看到了結果。”

2019 年,星際客機的首次無人試飛(OFT-1)發射,雖然進入了軌道,但未能到達國際空間站。後續的飛行測試(OFT-2)於 2022 年發射,雖然達到了與國際空間站對接的標準併成功着陸,但波音團隊在航天器返回後檢查時發現了多個問題。

從發現的易燃材料到降落傘問題,隨着首次載人飛行測試的不斷推遲,波音團隊努力解決這些問題。

最終,在 2024 年 5 月,波音宣稱已做好準備展示其航天器能夠成功把 NASA 宇航員送往國際空間站。阿特拉斯 V 型火箭的一個問題致使原發射日被取消,緊接着在航天器的服務模塊——航天器用於在太空中移動的一次性底部——裡發現了氦氣泄漏。

當阿特拉斯五號火箭在維修時,泄漏這一情況的發現促使波音公司和美國國家航空航天局(NASA)進一步展開調查。

6 月初,團隊得出結論:泄漏量很小,無需擔憂,並且“星際客機”在現已修復的阿特拉斯五號火箭頂部飛行是安全的。在阿特拉斯五號火箭的地面計算機出現小故障之後,“星際客機”於 6 月 5 日將威廉姆斯和威爾莫爾送入太空——只是團隊在發射後在航天器中檢測到了多處其他氦氣泄漏。

福齊克把這些當作本應引起更多關注的例子。

“我們曉得已經做出了豁免。在存在氦氣泄漏和其他差異的情況下飛行,這些在‘星際客機’執行載人任務之前或許就應該受到審查,”福齊克說。

6 月 6 日,“星際客機”與空間站對接,這被證實是飛行第二天充滿波折的情況。在接近空間站的過程中,服務艙中的五個推進器關閉了,這促使宇航員手動控制,將“星際客機”保持在與國際空間站的安全距離。

在團隊進行“熱啓動”(從地面向“星際客機”發送指令)之後,推進器被指示重新啓動,“星際客機”得以安全對接至軌道前哨站。

波音公司和 NASA 的團隊都堅稱沒有引起重大擔憂的理由。宇航員在空間站上是安全的,他們會花時間解決問題。

與國際空間站對接之後,氦氣源不再被需要並被關閉了。

NASA 和波音公司的官員不斷強調:服務艙及其推進器在再入時會丟失,會被拋棄以露出隔熱罩。並且在航天器與國際空間站對接期間,團隊需要收集儘可能多的數據。同時,團隊在新墨西哥州的白沙測試設施努力複製並找到該問題的解決方案。

與此同時,宇航員的返回日期從 6 月不斷推遲到 7 月再到 8 月。

推進器到底怎麼了?

要讓星際客機返回地球,推進器得在恰當的時間準確點火,從而讓機組人員能安全脫離軌道。

佛羅里達理工學院空間系統副教授唐·普拉特(Don Platt)說:“顯然,你得有推進器,才能給航天器定位,才能離開空間站,才能進入能安全重返地球大氣層的位置。”

普拉特說:“他們聲稱只需進行一次火箭燃燒,可能就能回家,但他們不知道會在哪兒着陸。”

普拉特說:“聽起來好像他們的一些推進器經歷的加熱程度跟預期的不一樣,而且一些控制推進劑流向推進器的閥門等部件受到了影響。所以有時這些閥門會因爲所經歷的熱量而泄漏或者無法完全打開。”

普拉特解釋道:這些推進器的閥門跟汽車裡的噴油器類似。它們就是簡單地開開關關,把推進劑送進燃燒室——最終產生推力(動力)。

普拉特說,波音團隊面臨的部分挑戰在於,他們沒法完全複製航天器在太空中的經歷。而且熱量不僅來自推進器本身,還來自太陽。

國際空間站(ISS)項目經理達納·韋格爾(Dana Weigel)週三告訴記者,從國際空間站後退不是問題——讓美國國家航空航天局(NASA)很多人擔心的是脫軌燃燒。如果星際客機的推進器在脫離對接時出故障,國際空間站不會有任何危險。

普拉特解釋說:“最壞的情況是……如果他們根本沒法用推進器,而且真的無法控制——我覺得他們肯定會有一定程度的推力從空間站後退,不然他們甚至都不會嘗試。他們已經在國際空間站進行了在軌熱火測試。”

問題在於他們能不能“相對於地球大氣層正確定位自己”。

根據週三美國國家航空航天局的新聞發佈會,有人擔心星際客機可能會在新墨西哥州偏離目標着陸點很遠的地方降落。這種情況會導致宇航員不得不等待搜救。

上週,美國國家航空航天局(NASA)首次表示,他們正在探索接回宇航員的替代方案。目前尚未做出決定。

要是不在“星際客機”上,威廉姆斯和威爾莫爾或許得等到 2 月份,搭乘“乘員 9 號”SpaceX 龍飛船返回。在這種情況下,美國國家航空航天局只會派遣兩名宇航員執行定於下個月發射的“乘員 9 號”任務,威爾莫爾和威廉姆斯將加入爲期六個月的探險。這會讓已指定的四名機組人員裡的兩名沒法參與任務。

然後,威廉姆斯和威爾莫爾將加入該任務,並在其在空間站的任務完成後返回,目前定於 2025 年 2 月。

美國國家航空航天局一直在和 SpaceX 就這個替代方案進行商談,如果選定了這一方案,就會給威廉姆斯和威爾莫爾帶回適合他們返回的 SpaceX 太空服。

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“如果‘星際客機’不能帶回那些宇航員,那麼就會引發人們對‘星際客機’項目是否還能運行的擔憂,在載人飛船獲得認證之前是否還需要進行另一次無人任務,是否需要(另一次)演示載人任務。有很多問題懸而未決,”福奇克說。

對於美國國家航空航天局在‘星際客機’上花掉的所有資金,可能也存在疑問。此外,如果波音公司要重複試飛,費用將由他們自己承擔——就像 2022 年看到的 OFT-2 一樣,這是波音公司對無人飛行測試的重複。

與此同時,美國國家航空航天局陷入了困境。

“這不是說宇航員在船上會有恐慌的情況,只是他們在國際空間站的後勤工作方式以及正在進行的不同任務這方面,沒有時間。你確實需要擔心‘乘員 9 號’。你確實需要擔心‘公理 4 號’。下一次聯盟號任務……你需要平衡所有這些事情,”福奇克說。

眼下還不清楚爲何美國國家航空航天局(NASA)未考慮讓 SpaceX 加快派遣載人龍飛船前往空間站接回星際客機宇航員這一方案。不過,此方案未在討論之列。

團隊未考慮新的龍飛船任務這一選項,原因是在此情形下,修改現有任務的方案已然足夠。正如媒體電話會議所指出的那樣,如果做出決定,CFT 宇航員布奇和蘇尼能夠加入第 9 次載人任務,並且能夠完成國際空間站(ISS)上的工作(第 71/72 次遠征)。”美國國家航空航天局公共事務代表史蒂夫·西塞羅夫在給《今日佛羅里達》的一封電子郵件中如此寫道。

在 8 月 7 日的那次媒體電話會議上,美國國家航空航天局商業載人計劃的項目經理史蒂夫·斯蒂奇表示:“打一開始,我們就傾向於修改第 9 次或第 8 次載人任務的方案。我們對這兩個方案進行了研究並打算將他們帶回……提前加快 SpaceX 的飛行(來)更早地接回布奇和蘇尼,這毫無意義。”

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雖說讓威廉姆斯和威爾莫爾搭乘星際客機返回仍存在可能性,但是不管 NASA 選擇何種方案,都會對空間站的運作產生影響。

倘若 NASA 選擇讓宇航員搭乘 SpaceX 龍飛船的第 9 次載人任務返回,星際客機就需要由地面團隊進行編程,在沒有機組人員的狀況下遠程脫離對接。當下還不明確如果做出這一決定,星際客機會如何。

然而,必須儘快做出決定。星際客機需要在第 9 次龍飛船發射前脫離對接,以騰出對接空間——因爲空間站的停車位有限。

前宇航員克萊頓·安德森表示,他相信威廉姆斯和威爾莫爾對正在做出的決定有信心。他在 X(原推特)上與《今日佛羅里達》的對話中回覆說:“他們希望儘可能多地瞭解所有討論的信息。他們是專業人士,會接受任何決定,但他們也是試飛員,並且相信他們的飛行器是安全的。”

布魯克·愛德華茲是《今日佛羅里達》的太空記者。通過 bedwards@floridatoday.com 或在 X 上:@brookeofstars 聯繫她。

這篇文章最初發表在《今日佛羅里達》上:波音星際客機試飛如何走到這一步以及 NASA 可能如何接回宇航員