未来天玑|六月试车再异常，美国登月又要推迟了？

太空与网络 2025-07-01 21:00:00 国际资讯 511 0

六月试车再异常，美国登月又要推迟了？

近日，美国诺斯洛普·格鲁曼公司进行了“助推器换代和寿命延长”（Booster Obsolescence and Life Extension，BOLE）助推器的“演示发动机-1”（Demonstration Motor-1）地面试验。这是人类有史以来第二大的固体火箭点火实验，计划点火140秒，地点位于美国犹他州普罗蒙特里生产和测试基地试验场。诺斯洛普·格鲁曼公司为BOLE助推器设置了763个测点以检测发动机性能，并安装了二氧化碳熄火系统，以保证关机后助推器的安全，避免余药引燃试验台等现象。但即使做了大量准备，BOLE还是在接近关机的时候出现了异常。根据试车情况分析，BOLE助推器点火后101秒，位于天顶面的喉部下侧首先烧穿，喷出了火焰。随后当地面报出“点火110秒”的几乎同一时刻，BOLE的喷管破裂并飞出，而发动机继续点火直至其内部的固体推进剂燃尽。

BOLE尾喷管崩落的瞬间BOLE是用于替代目前“太空发射系统”的5.5段式“五段重复使用固体火箭”（RSRMV），后者又继承自航天飞机“重复使用固体火箭”（RSRM），采用相对古老的钢制壳体和TP-H1148型聚丁二烯丙烯腈固体推进剂。目前，“太空发射系统”仍然在使用航天飞机时代的固体火箭助推器，但并不计划回收这些壳体，剩余的壳体将支持至该火箭执行第八次飞行任务。BOLE将从第九次任务中加入“太空发射系统”，以形成Block 2型火箭。为了实现目标，BOLE使用了先进的T1100碳纤维壳体和端羟基聚丁二烯固体推进剂，可产生超过1800吨的地面推力，并增加3.9%的比冲和11%的总冲，这能够将“太空发射系统”的奔月轨道运载能力提高至46吨以上。

厂房中的BOLE助推器分段虽然BOLE计划使用T1100高性能碳纤维壳体，但“演示发动机-1”的壳体使用性能稍差的IM7/T300碳纤维，后续会更换为T1100，而BOLE助推器的前后端头仍然采用钢结构，因为NASA希望能够保证一定的余量。BOLE通过优化药形以减小火箭的最大动压，优化气动条件等，还重新设计了分离机构并修改了助推分离方向等。此外，BOLE还使用电液伺服取代了RSRMV的液压伺服，以减少质量和复杂度。更大的推力将BOLE的喷管直径从RSRMV的3.9米提高至4.4米，诺斯洛普·格鲁曼公司为此开发了由棕色玻璃酚醛复合材料制成的喷管。此次试验是BOLE两次地面试验之一，诺斯洛普·格鲁曼公司专门将固体推进剂的温度降低至15摄氏度，以评估在环境条件下的响应，后续试验还将评估BOLE在冷热环境下的性能。

BOLE的分离方向将更类似“大力神-4”诺斯罗普·格鲁曼公司推进系统副总裁吉姆·卡尔贝勒表示：“今天的测试突破了大型固体火箭发动机设计的极限，以满足严格的性能要求。虽然发动机在严苛的燃烧环境下表现良好，但我们在两分多钟的燃烧即将结束时观察到了异常。作为一种全新设计，也是迄今为止建造的最大分段式固体火箭助推器，此次测试为我们提供了宝贵的数据，以便我们在未来的设计中不断迭代改进。”

2024年上半年推出的第一段BOLE助推器然而，这并不是该类固体火箭发动机的首次异常。2019年5月29日，诺斯洛普·格鲁曼公司研制以竞标“国家安全太空发射”的OmegA运载火箭中型构型一级火箭Castor-600固体火箭发动机进行了地面试验，在接近发动机关机时也出现了喷管破裂剥落的现象。原因来自于地面试验和实际飞行环境的不同，固体火箭发动机接近关机的时候推力会迅速下降，喷管内压力也会随之降低。随着Castor-600发动机接近关机，喷管压力迅速降低至小于一个大气压，导致外部的大气压力向内压碎了喷管。在实际飞行过程中，由于关机时火箭已经位于数十公里的高空，外部稀薄的气压并不足以压爆喷管，因此也并不能算是特别大的问题，但诺格还是根据情况进行了改进。2020年的二级Castor-300发动机试车中，喷管没有再发生问题，证明了改进方案的合理性。

OmegA一级Castor-600地面点火实验

2019年OmegA火箭一级Castor-600试验后喷管破裂

2020年OmegA火箭二级Castor-300试验获得成功2021年，NASA将BOLE的合同授予了诺斯洛普·格鲁曼公司，由于和Omega-I/H的通用核心级（CBS）均采用复合材料壳体，其技术都来自于1980年代NASA开发的“纤维缠绕壳体”（FWC），而为OmegA火箭研发的新型柔性密封系统、高喷管效率型面、复合材料喷管、电液伺服驱动机构等技术也可以直接用于BOLE，降低了BOLE开发的风险。不过2022年OmegA火箭被诺格放弃，但BOLE并未受到太大影响，仍然基于OmegA开发的技术继续推进，因此BOLE似乎也可以视为一种更大号的OmegA CBS。

在地面试验场的FWC

OmegA的电液伺服采用模块化设计，BOLE的拥有更大的液压缸但BOLE此次实验中出现了喷管烧穿-漏火-破裂，而不同于几年前Castor-600因为地面环境原因导致的直接破裂。而诺斯洛普·格鲁曼近期也有一次固体火箭发动机喷管异常，发生在2024年10月联合发射联盟“火神-半人马座”火箭的第二次鉴定飞行（Cert-2）中。“火神-半人马座”火箭使用诺斯洛普·格鲁曼公司研制的GEM-63XLT型固体火箭助推器，但在Cert-2任务刚起飞后37秒，一侧的GEM-63XLT喷管就整个破裂并脱落了。虽然得益于一级火箭延长工作8秒补偿了问题，但Cert-2的这次异常延缓了该火箭拿到太空军发射认证的节奏。问题来自于GEM-63XLT固体火箭发动机绝缘层的制造缺陷，导致固体火箭后端头脱落。联合发射联盟和诺斯洛普·格鲁曼打捞上来了有问题的助推器，查明了是制造缺陷并在2025年2月的点火实验中纠正了问题。目前有一些消息指出，BOLE尾段的损坏相当严重，如果“太空发射系统”火箭在发生猎户座飞船的动力段出现这样问题的话，会直接触发飞行终止系统。

Cert-2任务中崩落的GEM-63XLT喷管不过这次问题虽然不小，但并不会影响美国“重返月球”的计划，主要还是因为“太空发射系统”的产量太低了。波音只能维持每2年交付1枚“太空发射系统”的速度，因此执行“阿尔忒弥斯-4”任务的首枚Block 1B型火箭就要到2028年以后了，等打完8枚Block 1/1B后都要2040年了。目前，第二次“太空发射系统”发射“阿尔忒弥斯-2”的载人绕月任务，瞄准2026年2月且进度符合预期。另外还需要指出的一点是，尽管特朗普的管理和预算办公室（OMB）主任、环保阴谋论者拉塞尔·沃特搞了一个彻底取消“太空发射系统”和“门户”月球轨道空间站的预算案，但“太空发射系统”这一所谓百万漕工的项目如果下马，相当于阿拉巴马等几个选区上亿元的直接政治自杀，因此目前来看这玩意也不太可能会下马。重返月球的计划中不急着用BOLE，但在安全生产月的另一个事故，可能就更要命一点了。稍早一些之前的美国当地时间中部夏令时6月18日23:01:55，在太空探索技术公司位于博卡奇卡的“星城”研发基地梅西试验场，准备进行6台发动机静态点火的“星船”36号飞船（后称SN-36）突然发生特大爆炸，摧毁了已经完成加注的36号飞船，并且在发射场引燃了大火。后续我们还可以看到，另外1次以上的爆炸，可以认为此次试验不仅摧毁了36号飞船，还破坏了部分梅西“星船”试验场的地面设施，甚至算是整个“星船-超重”超重型运载火箭研发史上最大规模的一次地面事故。由于“星船”飞船将作为支持“阿尔忒弥斯-3”任务的HLS载人月球着陆器的基础和关键部分，“星船”飞船的任何耽误都可能会影响到重返月球的进度表，更不用说该飞船已经遭遇了超过半年的延迟。

“星船”SN-36飞船在梅西试验场爆炸爆炸发生时，SN-36已经完成了静态点火用推进剂的加注，可能准备开始对增压气瓶进行加压。根据NSF发布的一些视频，SN-36首先是载荷舱顶部发生了崩落，有大量气体喷出，随后载荷舱底部的再生冷却隔热装置处发生解体，随后SN-36甲烷贮箱在1秒内就爆炸了，爆炸时还能看见底部的液氧贮箱还保持完整。甲烷贮箱爆炸13秒后，液氧贮箱也随之爆炸，巨大的爆炸彻底摧毁了整艘飞船，可以看到一个长条的碳纤维压力容器被炸到空中。液氧贮箱爆炸后约30秒，左侧出现了一个稍小的火球，可能是地面设施被点燃了。大火燃烧了超过一个小时才被扑灭。此次爆炸应该是位于SN-36头部的气瓶故障导致的，那地方有很多常温气瓶。马斯克后续称是一部常温工况下的氮气高压气瓶失效，并且将其称为一个“小问题”。

爆炸后的梅西试验场虽然看起来是一个质量问题，不过根据后续曝光的一些画面来说，有可能是采用的新技术出现了问题。后续发现的碎片中，出现了多个Luxfer的G-Stor™GO碳纤维缠绕气瓶，看起来内胆似乎是聚酰胺。相比传统采用铝合金或者钛合金作为内胆的III型复合材料气瓶来说，采用复合材料内胆的IV型气瓶能够将质量减少至一半以下。对于目前处于质量超标状态的“星船-超重”超重型运载火箭来说，减重是亟须的，但不锈钢罐子又不太好减，因此太空探索技术公司选择将这种气瓶直接投入飞行，并且以他们的习惯很可能给的余量比一般应用要低。高情商一点来说也算是足够自信，但是不是这种所谓的“胆大妄为”导致了SN-36的破坏，只能说有一定可能，但现在还不能下定论。

被拍到的一个复合材料气瓶，其规整的裂口似乎表明可能它就是罪魁祸首此次爆炸的SN-36飞船，是第四艘v2状态的“星船”飞船。相比v1状态，v2加大了飞船可装填的推进剂量，新增可以用于部署“星链”v3卫星的载荷舱，还重新设计了用于着陆点火的头部贮箱（被称为Header Tank）。相比于几乎没有可用运力的v1版，v2版可能拥有50吨运力，用于部署星链卫星。此外，v2版“星船”还将用于验证回收等相关技术，是迈向用于登月和在轨加注的“星船”v3飞船的重要试验和过渡。但是，v2状态的“星船”飞船的开发非常不顺利，已经耽搁了超过半年。其首艘飞船SN-33作为IFT-7的一部分，于2025年1月发射升空，但在飞行至7分39秒后开始出现故障，并于8分26秒后彻底丢失了数据。残骸最终在加勒比群岛、波多黎各和英属维尔京群岛上空坠落，但残骸坠落点超出了安全范围限制，且导致这些地区航空运行中断超过一小时，因此导致了停飞检查。此次异常的原因是SN-33飞行中产生的振动强度远超预期，导致甲烷泄露量超过防火设备吹除的能力，进而引发SN-33发动机舱火灾。IFT-8试验中的SN-34飞船飞行至8分04秒时，一台海平面型“猛禽2”发动机爆炸，并且迅速炸掉了周围的两台海平面型和1台真空型“猛禽2”发动机，这直接导致SN-34飞船开始翻滚，最终飞船被飞行终止系统摧毁。SN-34虽然和SN-33在类似时间出现问题，但SN-33的共振问题已经在SN-34上得以解决，SN-34的问题来自于其“猛禽2”发动机接头泄露导致推进剂混合并引发爆炸。相关问题已经通过修改接头预应力、新增氮气吹扫和优化推进剂管理得以解决。

疑似太空探索技术公司内部泄露的“星船”SN-34异常画面，但也有说是AI图不过，两次彻底的失败带来了一些担忧，太空探索技术公司内部有消息指出，“星船”v2的设计存在根本性问题，需要报废当时已经完工的SN-35飞船，并且重建SN-36的尾端部分。而马斯克坚决不允许报废SN-35，因此工程师们提出了一些替代方法，包括通过调整“猛禽”发动机转速以减少共振等方式。此外，一些工程师表示当前的梅西试验场无法进行“星船”的全程试车，而拥有9台发动机的v3版“星船”就更加无法进行全程试验了。最终，SN-35飞船作为IFT-9的部分发射升空。这次上升段没有发生爆炸，但似乎在上升段器件尾舱有轻微泄露，并且真空猛禽发动机可能还有一点烧蚀。进入滑行段后，SN-35的尾段开始大量喷涌气体，并且很快就失去了姿态控制，最终翻滚着冲入了印度洋上空的大气，化作了一团流星。SN-35的失控是推进剂泄露导致的，但关于如何泄露还没有一个定论，一部分消息指出一种可能的原因是IFT-9通过堵住了部分热分离环接口，以将“超重”推进器定向转向，这可能在分离的时候增加了SN-35尾部的压力，并且导致管路泄露。

SN-35疑似出现的轻微泄露“星船-超重”超重型运载火箭的开发已经被四次异常的“星船”v2影响，并推迟了接近1年。虽然太空探索技术公司考虑了“星船”飞船在梅西试验场爆炸导致的影响，并且早就制定了在2个月内抢修并恢复运行的预案。6月28日晚间，用于吊运“星船”飞船的支架已经降到轨道发射台-A的底部，这表明太空探索技术公司正在尝试用主发射台搭建一个临时试验台，以进行“星船”飞船的静态点火试验。其它的一些问题，比如是使用目前还剩的2艘v2型“星船”飞船完成IFT-10和IFT-11试验，进行多圈滑行和塔接试验，还是直接转向装备了“猛禽3”的v3型“星船”SN-39？目前倒是还没有一个定论。

当地时间6月27日夜间，OLM-A的支架降低至接近地面随着之前马斯克跑去华盛顿建政，“星城”工地的管理似乎也出现了问题。前段时间在Reddit上有工程师透露，“星城”的员工出现了偷窃隔热瓦拿去卖钱和在“星船”飞船里所谓“戏谑性”的上厕所行为。而这种4次完全不同问题的异常，也完全不像是这一坐拥世界最强运载火箭技术公司的正常水平。因此，笔者认为，美国登月的短版很可能已经从“太空发射系统”变成了“星船-超重”。鉴于现在已经是2025年中旬了，而“阿尔忒弥斯-3”登月安排在2027年，在此之前需要验证在轨滑行、着陆、在轨加注、快速复用和大规模周转、以及着陆演练。如果后续一切顺利的话，问题还不那么大，但如果再出点什么幺蛾子的话就不好说了。而近两个月内马斯克的失势是否会带来额外的非技术变数，也是值得注意的。