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縱覽各國(guó)火箭發(fā)射任務(wù)，發(fā)射中止并不罕見，這既是無(wú)奈之舉，又堪稱搶救火箭的“絕招”，避免了帶故障飛行由此可能造成的星箭俱毀。例如，今年2月17日，日本新一代火箭H-3在種子島航天中心進(jìn)行首飛。在芯級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)正常點(diǎn)燃后，控制系統(tǒng)向固體助推器發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)前，自檢發(fā)現(xiàn)供電異常，故及時(shí)關(guān)閉了芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭發(fā)射被迫中止。那么，發(fā)射中止與發(fā)射失敗有何區(qū)別？發(fā)射中止又有何特點(diǎn)？它往往在什么條件下會(huì)起作用呢？

H-3火箭點(diǎn)火后中止發(fā)射（來(lái)源:日本媒體）

特殊“后悔藥”有療效

發(fā)射中止是指火箭在進(jìn)入發(fā)射倒計(jì)時(shí)后，出于技術(shù)、氣象、落區(qū)等原因，暫時(shí)取消了發(fā)射任務(wù)。這種情況一般不會(huì)對(duì)載荷和火箭造成很大的損害，反而是一種有效的保護(hù)手段。尤其是面對(duì)技術(shù)故障，火箭及時(shí)中止發(fā)射，泄放推進(jìn)劑、移除載荷后，開展全面排查，有望實(shí)現(xiàn)更高的成功率?？梢哉f(shuō)，這種火箭“后悔藥”往往療效顯著。

按照時(shí)間點(diǎn)，發(fā)射中止可以分為兩類。第一類發(fā)生在火箭點(diǎn)火前，由人員或系統(tǒng)判斷已不能滿足火箭起飛條件。

比如，美國(guó)Crew-6載人航天任務(wù)在今年2月27日發(fā)射中止，因?yàn)橄到y(tǒng)檢測(cè)到獵鷹9火箭點(diǎn)火系統(tǒng)反應(yīng)異常，及時(shí)中止了發(fā)射程序。隨后，飛船內(nèi)的航天員安全離開發(fā)射臺(tái)，避免了可能的危險(xiǎn)。

第二類發(fā)射中止的情況更加驚險(xiǎn)——火箭已經(jīng)點(diǎn)火，但箭體仍被牽制釋放裝置“拽”在發(fā)射臺(tái)上，或者因整箭推重比小于1，尚未飛離發(fā)射架，此刻火箭仍有希望及時(shí)中止發(fā)射。

H-3火箭首飛的情況就是如此。芯一級(jí)的LE-9發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，達(dá)到最大推力90%時(shí)，控制系統(tǒng)檢測(cè)到了異常信號(hào)。接下來(lái)，飛控軟件立即中止倒計(jì)時(shí)，關(guān)閉了LE-9發(fā)動(dòng)機(jī)，并取消向固體助推器發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)。經(jīng)初步調(diào)查顯示，異常信號(hào)與LE-9發(fā)動(dòng)機(jī)的地面電氣設(shè)備有關(guān)，但最終原因仍在排查中。

智能化自檢很強(qiáng)大

雖然發(fā)射中止是有效的保護(hù)手段，但航天發(fā)射任務(wù)涉及系統(tǒng)龐大復(fù)雜，昔日火箭發(fā)射前的檢查很難及時(shí)察覺故障隱患，從而錯(cuò)失了發(fā)射中止這樣的“保命絕招”。隨著火箭智能化程度提高，系統(tǒng)自檢性能升級(jí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并在火箭點(diǎn)火后中止發(fā)射的案例逐漸增加。只要火箭沒離開發(fā)射架，大多是有補(bǔ)救機(jī)會(huì)的。

2020年8月，美國(guó)德爾塔4重型火箭執(zhí)行NROL-44秘密軍事發(fā)射任務(wù)時(shí)，上演了驚心動(dòng)魄的“災(zāi)難大片”。當(dāng)時(shí)，火箭芯一級(jí)和助推器的3臺(tái)RS-68氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在起飛前3秒突發(fā)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)正常排出的氫氣上升后被點(diǎn)燃，但由于火箭未能飛離發(fā)射架，導(dǎo)致烈火迅速包圍了火箭。面對(duì)危機(jī)，控制系統(tǒng)自動(dòng)緊急關(guān)機(jī)，火箭發(fā)射及時(shí)中止，整流罩內(nèi)的美國(guó)國(guó)家偵察局載荷安然無(wú)恙。

德爾塔4重型火箭點(diǎn)火后中止發(fā)射（來(lái)源：美國(guó)媒體）

據(jù)悉，那次任務(wù)的載荷代號(hào)“導(dǎo)師”，是當(dāng)時(shí)美國(guó)最新型偵察衛(wèi)星，相比廣為人知的“鎖眼”系列，更加神秘。甚至有消息稱，該型衛(wèi)星的造價(jià)超過(guò)同等重量的黃金。面對(duì)這類載荷，發(fā)射方事先必然細(xì)心檢查，但仍不能確保排除全部隱患。而在那次發(fā)射一年多前，同款火箭發(fā)射“鎖眼”衛(wèi)星時(shí)也曾緊急關(guān)機(jī)，及時(shí)阻止了火箭和載荷帶著隱患上天，不久查明了傳感器故障。如果沒有智能化系統(tǒng)輔助排故和決策，這兩次偵察衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)很可能釀成無(wú)法挽回的損失。

火箭發(fā)射前緊急關(guān)機(jī)的故障并不罕見，往往是發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程中出現(xiàn)了異常，自動(dòng)觸發(fā)了智能化系統(tǒng)。比如，獵鷹9火箭在2016年2月發(fā)射SES-9衛(wèi)星時(shí)，點(diǎn)火系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力異常下降，火箭立即自動(dòng)中止發(fā)射。得益于牽制釋放裝置，火箭被牢牢地“按”在發(fā)射臺(tái)上，并未起飛，只是因點(diǎn)火劑自燃而發(fā)出一陣綠光。

事后調(diào)查顯示，低溫推進(jìn)劑經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期靜置后，溫度逐漸升高，而火箭貯箱內(nèi)的增壓用氦氣混入推進(jìn)劑并被吸入渦輪泵，導(dǎo)致推力異常。這個(gè)故障原因涉及發(fā)射前檢查人員的某些“思維盲區(qū)”，能夠及時(shí)中止發(fā)射，得益于靈敏高效的智能化系統(tǒng)。

力爭(zhēng)防患于未“燃”

發(fā)射中止能夠及時(shí)起作用，除了技術(shù)因素外，還少不了統(tǒng)籌安排的“功勞”，比如事先設(shè)定好不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序。

以H-3火箭為例，作為典型的固液混合火箭，芯級(jí)采用高比沖的氫氧液體發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)為彌補(bǔ)推力不足的缺陷，輔以大推力固體助推器。固體助推器的藥柱一般通過(guò)分段澆筑成型，再經(jīng)切削修形而成，具有推力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一旦點(diǎn)火，其燃燒過(guò)程便會(huì)自發(fā)持續(xù)進(jìn)行，難以像液體發(fā)動(dòng)機(jī)那樣通過(guò)切斷推進(jìn)劑供應(yīng)來(lái)及時(shí)關(guān)機(jī)。

權(quán)衡兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，固液混合火箭在設(shè)計(jì)點(diǎn)火時(shí)序時(shí)，固體助推器毫無(wú)例外是“墊底選手”。隨著火箭芯級(jí)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)先被點(diǎn)燃，達(dá)到足夠推力且工作穩(wěn)定后，控制系統(tǒng)才會(huì)點(diǎn)燃“不可逆”的固體助推器。一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)判斷不具備起飛條件，只要搶在固體助推器被點(diǎn)燃前，及時(shí)阻斷向固體助推器發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)，并關(guān)閉芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，就能中止發(fā)射，H-3火箭便是如此。

假如系統(tǒng)沒能及時(shí)阻止固體助推器點(diǎn)燃，火箭在瞬間大推力驅(qū)動(dòng)下迅速飛起，是否“開弓再無(wú)回頭箭”，只能默認(rèn)發(fā)射失敗呢？從理論上講，還有兩種特殊的“招數(shù)”可能會(huì)降低損失，但即使任務(wù)成功，也要付出其他代價(jià)。

第一種“招數(shù)”是做好動(dòng)力冗余備份。如果火箭本身設(shè)計(jì)有一定的動(dòng)力冗余，一旦個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常，火箭可以自動(dòng)關(guān)閉故障發(fā)動(dòng)機(jī)，并聯(lián)的其他發(fā)動(dòng)機(jī)可以“接管”異常發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，通過(guò)控制和導(dǎo)航系統(tǒng)重新規(guī)劃，適當(dāng)提升其余發(fā)動(dòng)機(jī)的推力并延長(zhǎng)工作時(shí)間。過(guò)去，土星5號(hào)重型火箭、航天飛機(jī)和獵鷹9火箭都曾以不同方式利用動(dòng)力冗余條件，基本達(dá)到目標(biāo)，變相提高了任務(wù)可靠性。

第二種補(bǔ)救方式在本質(zhì)上也是做好冗余備份，借助預(yù)留推進(jìn)劑，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間，只不過(guò)“辛苦”的是故障發(fā)動(dòng)機(jī)的下一級(jí)。

2016年3月，天鵝座飛船發(fā)射過(guò)程中，宇宙神5火箭第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)突然提前5秒關(guān)機(jī)，隨后火箭第二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)利用貯箱內(nèi)的預(yù)留推進(jìn)劑，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間1分鐘，終將飛船送入軌道。事后估算，第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)只要再提前關(guān)機(jī)1秒，整個(gè)發(fā)射任務(wù)就會(huì)失敗，畢竟預(yù)留推進(jìn)劑提供的應(yīng)急幫助不是無(wú)限的。

然而，考慮到成本效益、工程難度等因素，對(duì)火箭的動(dòng)力、燃料冗余不宜過(guò)高期待，動(dòng)力系統(tǒng)在飛行段出現(xiàn)故障，很容易導(dǎo)致“不可逆”的發(fā)射失敗。所以，及時(shí)借助智能化手段排查故障，果斷中止發(fā)射，把隱患消滅在火箭起飛前，才是真正的防患于未“燃”。（作者：王鑫）

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