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2024-09-07 17:08

离开机组人员后,波音公司陷入困境的星际客机安全返回地球

上周五,波音公司(Boeing)的“星际飞船”(Starliner)脱离国际空间站(International Space Station),在无人驾驶的情况下成功返回地球,结束了令人失望的试飞,并于12点01分在新墨西哥州的目标地点着陆。美国东部时间周六。

尽管美国宇航局担心早些时候的推进器问题和飞船推进增压系统的多次氦泄漏,但在美国东部时间下午6点04分,Starliner脱离空间站并离开空间站,并在晚上11点17分执行了关键的59秒脱轨制动机动,脱离轨道。

“星际飞船”在太平洋上空40万英尺的高空撞入可辨认的大气层,掠过下哈半岛和墨西哥北部,然后在降落伞和安全气囊的辅助下降落在新墨西哥州沙漠的白沙太空港。

美国宇航局和波音公司的回收小组驻扎在附近,开始“安全”行动,并进行着陆后的检查。

留在轨道上的是星际飞船指挥官巴里·“布奇”·威尔默和飞行员苏尼塔·威廉姆斯,在美国宇航局的管理人员认为他们的飞船不能把他们安全带回地球后,他们被命令留在空间站上。

事实证明,Starliner似乎表现良好。已知的氦泄漏并没有变得更糟,飞船服务舱中的反应控制系统推进器,在任务早期出现问题的推进器,按照要求安全地将飞船移出空间站,并在离轨燃烧期间保持稳定。

但这艘波音渡轮的前路还很不明朗。服务舱在重新进入大气层之前按照计划被丢弃,在大气层中燃烧,工程师们将无法检查硬件,以确定在飞船与空间站交会期间导致氦泄漏和推进器性能下降的确切原因。

相反,他们将面临更多的数据分析、测试和潜在的重新设计,预计下一次飞行将推迟到明年晚些时候,无论是否有宇航员在上面。

无论如何,这次成功着陆对波音公司的工程师和管理人员来说是一剂强心针,他们坚持认为Starliner可以安全地将威尔默和威廉姆斯带回地球。

但美国宇航局的管理人员表示,有太多的不确定性,不能让宇航员冒险。因此,威尔默和威廉姆斯将在空间站呆到2月底,搭乘SpaceX Crew Dragon飞船回家,该飞船准备于9月24日发射,将下一批长期工作的宇航员运送到实验室。

“乘员龙”号通常会搭载四名机组人员发射,但为了给威尔默和威廉姆斯腾出座位,两名美国宇航局的宇航员被赶出了即将到来的“乘员9号”飞行。他们将与9号机组指挥官尼克·黑格和俄罗斯宇航员亚历山大·戈尔布诺夫一起进行为期六个月的正常任务。

到2月22日左右返回地球时,威尔默和威廉姆斯原本预计将在轨道上停留8天左右,但他们在太空的时间将超过8个半月。

美国宇航局宇航员弗兰克·卢比奥(Frank Rubio)在2022年也面临过类似的困境,当时他在空间站停留的六个月被延长到一年多,因为搭载他进入轨道的俄罗斯联盟号(Soyuz)宇宙飞船出现了问题。

卢比奥在接受哥伦比亚广播公司采访时说:“我认为从6个月延长到12个月是艰难的,但没有从8天延长到8个月那么艰难。”当被问及威尔默和威廉姆斯对续约的消息有何反应时,他说:“他们做得很好。”

“当然,你心里有一点失望,”他补充说。承认这一点是可以的。但你也不能一直闷闷不乐,对吧?…你只需要一次又一次地献身于这项使命。”

波音遭遇了一系列挫折

让Starliner在没有机组人员的情况下坠毁的决定对波音公司来说是一个打击士气的打击。此前,Starliner的首次有人驾驶飞行推迟了近四年,需要进行第二次无人驾驶试飞,并使该公司在与NASA的固定价格合同之外损失了超过15亿美元。

在发生两起737 Max 8客机坠毁事故、今年早些时候阿拉斯加航空(Alaska Airlines)一架737航班险些发生门塞爆裂事故以及最近波音长途777飞机的升级版出现问题之后,Starliner的问题雪上加霜,波音正在努力恢复公众信心。

目前还不知道需要什么来纠正最近一次“星际客机”飞行中遇到的问题,是否需要再进行一次昂贵的试飞,或者这艘飞船何时可以为运送宇航员往返空间站做好准备。

空间站工作人员于周四下午1点29分关闭了星际飞船的舱门。前一天,威廉姆斯在星际客轮内帮助安排退货物品,以确保正确的平衡和重心,她形容那一刻是“苦乐参半”。

她对飞行控制人员说:“感谢你们支持我们,感谢你们在我们身后看着我们,确保我们的一切都在正确的地方。”“我们希望她能在沙漠中顺利软着陆。”

在对新墨西哥着陆点的天气进行了最后一次检查后,“星际客轮”的对接装置上的钩子松开了,让站侧的弹簧把这艘无人驾驶的渡轮推了出去。

随后进行了一系列的推进器点火,慢慢地将宇宙飞船推到实验室综合体的前面,然后盘旋起来,越过顶部,离开到后面。在脱离对接七分钟后,这艘星际客轮预计将离开一个1300英尺宽的安全区,这个安全区被称为“远离球体”。

考虑到早些时候的推进器问题,美国宇航局缩短了出发时间,以使星际飞船尽可能快地离开空间站。离开保护球16分钟后,飞船离开了更大的“接近椭球”,这是环绕国际空间站的另一个安全区域,长2.5英里,宽1.2英里。在起飞的早期阶段,推进器工作完美无缺。

飞船上的飞行计算机被编程为引导飞船到达太空中的一个精确点,在那里可以发射制动火箭使飞船减速,使其脱离轨道,并使其在白沙着陆。

为了脱离轨道,四枚大型轨道机动和姿态控制火箭(omac)需要点火59秒,使飞船的速度从每小时17100英里降低近300英里。这足以使轨道的远端进入大气层,重新进入并下降到新墨西哥州的着陆点。

当强大的OMAC制动火箭发射时,较小的反应控制系统(RCS)预计将根据计算机命令发射,以保持“星际客机”的稳定并指向正确的方向。

一旦脱离轨道的火箭发射完成,Starliner的服务舱,包括omac, 28个RCS喷气机,氦气罐和其他关键但不再需要的系统,将被丢弃在大气中燃烧。

乘员舱由隔热罩保护,并配备了12个自身的RCS喷气机,然后将在大约40万英尺的高度开始重返大气层,承受高达3000华氏度的高温,并以每秒近5英里的速度坠入可识别的大气层。

从西南到东北的再入轨道将带着“星际飞船”穿越下哈半岛、加利福尼亚湾、墨西哥北部,进入新墨西哥州。

在大约24500英尺的高空,两个小型气流降落伞将展开,使Starliner减速并稳定下来。大约一分钟后,在8000英尺的高度,三个飞行员降落伞将拉出飞船的三个104英尺宽的主降落伞,使飞机减速到每小时18英里左右。

在2500英尺的高空,安全气囊会膨胀,将着陆的冲击力降低到相当于行走的速度。预计在美国东部时间午夜后一分钟(当地时间周五晚上10点01分)着陆。

脱轨燃烧和计算机协调的姿态控制系统点火对于以精确的轨迹脱离轨道进行精确着陆至关重要。所有这些发射都需要加压氦气来推动推进剂进入健康的推进器。

6月6日,也就是发射后的第二天,“星际飞船”与空间站交会时,由于推力下降,飞行计算机“取消了”5架RCS喷气机。此外,在推进增压系统中检测到四个氦泄漏,增加了发射前检测到的一个小泄漏。

经过广泛的测试和分析,波音公司的工程师得出结论,氦气泄漏是由于长时间暴露在有毒推进剂中导致密封件轻微退化的结果。但即使有泄漏,他们说“星际飞船”上的氦气也比脱离轨道所需的氦气多10倍。

测试表明,推力器的问题是由高温引起的,高温又导致螺旋阀内部的聚四氟乙烯密封变形,限制了燃料的流动。

工程师们得出结论,高温很大程度上是人工飞行控制测试的结果,当飞行器定向时,喷气机以快速射击的方式发射了数百次,这样这些喷气机就能长时间处于阳光直射下。

在任务后期的试射中,喷气式飞机似乎工作正常,这表明密封件已经收缩回或接近其原始形状。

波音公司认为,人工飞行测试将被排除在载人返回地球的可能性之外,飞船的方向将最大限度地减少对可疑喷气机的太阳能加热,并且在没有交会的情况下需要的点火次数也会减少。

波音公司试图说服美国国家航空航天局的同行,星际客机有足够的空间,可以把威尔默和威廉姆斯安全带回地球。

但美国宇航局的管理人员不接受波音公司的“飞行理论”,并选择在没有机组人员的情况下让“星际客机”坠毁。

“太空飞行很难。边缘很薄。约翰逊航天中心的飞行操作主任诺姆·奈特说:“太空环境是不容原谅的。”“我们必须是对的。”