波音星际客机试飞与 NASA 接回宇航员之路

对波音而言,这会是个糟糕的结局:两名美国国家航空航天局(NASA)的宇航员在 6 月搭乘星际客机执行首次载人任务前往空间站,却不得不乘坐 SpaceX 的龙飞船返程。

一位太空专家称,这对 NASA 来讲也并非好事。

星际客机的载人试飞情况已然不太顺遂,出于安全考量,NASA 正在斟酌让宇航员苏尼·威廉姆斯(Suni Williams)和布奇·威尔莫尔(Butch Wilmore)回家的其他办法,其中包括向 SpaceX(波音的竞争对手)寻求搭载。星际客机的试飞任务原本计划对国际空间站进行大约一周的访问。威廉姆斯和威尔莫尔已经在那里待了两个月,如果他们需要搭乘龙飞船返回,他们的访问可能会持续到 2025 年。

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对于困扰星际客机的那些问题,团队仍有诸多不明白之处,不过该航天器早在 6 月 5 日发射前就已存在问题。

2014 年,作为商业载人计划的一部分,波音的星际客机和 SpaceX 的龙飞船与 NASA 订立合同,承担将宇航员送往空间站的任务。 该计划旨在航天飞机退役后恢复美国的太空之旅。最初的合同,波音为 48.2 亿美元,SpaceX 为 31.4 亿美元。

自 2020 年以来,SpaceX 已经进行了 13 次载人任务,包括 NASA 和私人宇航员。尽管波音从一开始获得的资金更多,但它尚未完成一次任务。

“2014 年 NASA 授予合同时,波音是领先者,”太空行业咨询公司 Astralytical 的负责人劳拉·福奇克(Laura Forczyk)说。

“我确实认为,因为人们认为波音在太空飞行方面有悠久的历史,所以他们不需要那么多监督。我认为问题不仅在于波音,还在于 NASA 没有进行必要的监督——让波音承担责任。不幸的是,我们在这里看到了结果。”

2019 年,星际客机的首次无人试飞(OFT-1)发射,虽然进入了轨道,但未能到达国际空间站。后续的飞行测试(OFT-2)于 2022 年发射,虽然达到了与国际空间站对接的标准并成功着陆,但波音团队在航天器返回后检查时发现了多个问题。

从发现的易燃材料到降落伞问题,随着首次载人飞行测试的不断推迟,波音团队努力解决这些问题。

最终,在 2024 年 5 月,波音宣称已做好准备展示其航天器能够成功把 NASA 宇航员送往国际空间站。阿特拉斯 V 型火箭的一个问题致使原发射日被取消,紧接着在航天器的服务模块——航天器用于在太空中移动的一次性底部——里发现了氦气泄漏。

当阿特拉斯五号火箭在维修时,泄漏这一情况的发现促使波音公司和美国国家航空航天局(NASA)进一步展开调查。

6 月初,团队得出结论:泄漏量很小,无需担忧,并且“星际客机”在现已修复的阿特拉斯五号火箭顶部飞行是安全的。在阿特拉斯五号火箭的地面计算机出现小故障之后,“星际客机”于 6 月 5 日将威廉姆斯和威尔莫尔送入太空——只是团队在发射后在航天器中检测到了多处其他氦气泄漏。

福齐克把这些当作本应引起更多关注的例子。

“我们晓得已经做出了豁免。在存在氦气泄漏和其他差异的情况下飞行,这些在‘星际客机’执行载人任务之前或许就应该受到审查,”福齐克说。

6 月 6 日,“星际客机”与空间站对接,这被证实是飞行第二天充满波折的情况。在接近空间站的过程中,服务舱中的五个推进器关闭了,这促使宇航员手动控制,将“星际客机”保持在与国际空间站的安全距离。

在团队进行“热启动”(从地面向“星际客机”发送指令)之后,推进器被指示重新启动,“星际客机”得以安全对接至轨道前哨站。

波音公司和 NASA 的团队都坚称没有引起重大担忧的理由。宇航员在空间站上是安全的,他们会花时间解决问题。

与国际空间站对接之后,氦气源不再被需要并被关闭了。

NASA 和波音公司的官员不断强调:服务舱及其推进器在再入时会丢失,会被抛弃以露出隔热罩。并且在航天器与国际空间站对接期间,团队需要收集尽可能多的数据。同时,团队在新墨西哥州的白沙测试设施努力复制并找到该问题的解决方案。

与此同时,宇航员的返回日期从 6 月不断推迟到 7 月再到 8 月。

推进器到底怎么了?

要让星际客机返回地球,推进器得在恰当的时间准确点火,从而让机组人员能安全脱离轨道。

佛罗里达理工学院空间系统副教授唐·普拉特(Don Platt)说:“显然,你得有推进器,才能给航天器定位,才能离开空间站,才能进入能安全重返地球大气层的位置。”

普拉特说:“他们声称只需进行一次火箭燃烧,可能就能回家,但他们不知道会在哪儿着陆。”

普拉特说:“听起来好像他们的一些推进器经历的加热程度跟预期的不一样,而且一些控制推进剂流向推进器的阀门等部件受到了影响。所以有时这些阀门会因为所经历的热量而泄漏或者无法完全打开。”

普拉特解释道:这些推进器的阀门跟汽车里的喷油器类似。它们就是简单地开开关关,把推进剂送进燃烧室——最终产生推力(动力)。

普拉特说,波音团队面临的部分挑战在于,他们没法完全复制航天器在太空中的经历。而且热量不仅来自推进器本身,还来自太阳。

国际空间站(ISS)项目经理达纳·韦格尔(Dana Weigel)周三告诉记者,从国际空间站后退不是问题——让美国国家航空航天局(NASA)很多人担心的是脱轨燃烧。如果星际客机的推进器在脱离对接时出故障,国际空间站不会有任何危险。

普拉特解释说:“最坏的情况是……如果他们根本没法用推进器,而且真的无法控制——我觉得他们肯定会有一定程度的推力从空间站后退,不然他们甚至都不会尝试。他们已经在国际空间站进行了在轨热火测试。”

问题在于他们能不能“相对于地球大气层正确定位自己”。

根据周三美国国家航空航天局的新闻发布会,有人担心星际客机可能会在新墨西哥州偏离目标着陆点很远的地方降落。这种情况会导致宇航员不得不等待搜救。

上周,美国国家航空航天局(NASA)首次表示,他们正在探索接回宇航员的替代方案。目前尚未做出决定。

要是不在“星际客机”上,威廉姆斯和威尔莫尔或许得等到 2 月份,搭乘“乘员 9 号”SpaceX 龙飞船返回。在这种情况下,美国国家航空航天局只会派遣两名宇航员执行定于下个月发射的“乘员 9 号”任务,威尔莫尔和威廉姆斯将加入为期六个月的探险。这会让已指定的四名机组人员里的两名没法参与任务。

然后,威廉姆斯和威尔莫尔将加入该任务,并在其在空间站的任务完成后返回,目前定于 2025 年 2 月。

美国国家航空航天局一直在和 SpaceX 就这个替代方案进行商谈,如果选定了这一方案,就会给威廉姆斯和威尔莫尔带回适合他们返回的 SpaceX 太空服。

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“如果‘星际客机’不能带回那些宇航员,那么就会引发人们对‘星际客机’项目是否还能运行的担忧,在载人飞船获得认证之前是否还需要进行另一次无人任务,是否需要(另一次)演示载人任务。有很多问题悬而未决,”福奇克说。

对于美国国家航空航天局在‘星际客机’上花掉的所有资金,可能也存在疑问。此外,如果波音公司要重复试飞,费用将由他们自己承担——就像 2022 年看到的 OFT-2 一样,这是波音公司对无人飞行测试的重复。

与此同时,美国国家航空航天局陷入了困境。

“这不是说宇航员在船上会有恐慌的情况,只是他们在国际空间站的后勤工作方式以及正在进行的不同任务这方面,没有时间。你确实需要担心‘乘员 9 号’。你确实需要担心‘公理 4 号’。下一次联盟号任务……你需要平衡所有这些事情,”福奇克说。

眼下还不清楚为何美国国家航空航天局(NASA)未考虑让 SpaceX 加快派遣载人龙飞船前往空间站接回星际客机宇航员这一方案。不过,此方案未在讨论之列。

团队未考虑新的龙飞船任务这一选项,原因是在此情形下,修改现有任务的方案已然足够。正如媒体电话会议所指出的那样,如果做出决定,CFT 宇航员布奇和苏尼能够加入第 9 次载人任务,并且能够完成国际空间站(ISS)上的工作(第 71/72 次远征)。”美国国家航空航天局公共事务代表史蒂夫·西塞罗夫在给《今日佛罗里达》的一封电子邮件中如此写道。

在 8 月 7 日的那次媒体电话会议上,美国国家航空航天局商业载人计划的项目经理史蒂夫·斯蒂奇表示:“打一开始,我们就倾向于修改第 9 次或第 8 次载人任务的方案。我们对这两个方案进行了研究并打算将他们带回……提前加快 SpaceX 的飞行(来)更早地接回布奇和苏尼,这毫无意义。”

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虽说让威廉姆斯和威尔莫尔搭乘星际客机返回仍存在可能性,但是不管 NASA 选择何种方案,都会对空间站的运作产生影响。

倘若 NASA 选择让宇航员搭乘 SpaceX 龙飞船的第 9 次载人任务返回,星际客机就需要由地面团队进行编程,在没有机组人员的状况下远程脱离对接。当下还不明确如果做出这一决定,星际客机会如何。

然而,必须尽快做出决定。星际客机需要在第 9 次龙飞船发射前脱离对接,以腾出对接空间——因为空间站的停车位有限。

前宇航员克莱顿·安德森表示,他相信威廉姆斯和威尔莫尔对正在做出的决定有信心。他在 X(原推特)上与《今日佛罗里达》的对话中回复说:“他们希望尽可能多地了解所有讨论的信息。他们是专业人士,会接受任何决定,但他们也是试飞员,并且相信他们的飞行器是安全的。”

布鲁克·爱德华兹是《今日佛罗里达》的太空记者。通过 bedwards@floridatoday.com 或在 X 上:@brookeofstars 联系她。

这篇文章最初发表在《今日佛罗里达》上:波音星际客机试飞如何走到这一步以及 NASA 可能如何接回宇航员