事件
繼1996年8月18日長征三號發射中星七號失利後,2011年8月18日長征二號丙火箭發射實踐十一04星失敗。
2011年中國航天按計畫全年要進行21次高密度發射,8月18日的發射雖然是一周內的第3次發射,但只是全年的第9次發射,這次失敗肯定會影響原定的高密度發射。
對此美國航天網站nasaspaceflight發表文章表示關注,認為發射失利是因為一周內三次航天發射超過了中國的實際工程能力。雖然nasaspaceflight並不是NASA的官方或下屬機構,但作為國際主流的航天報導網站,其專業水平還是不錯的,因此報導受到了廣泛的關注,翻譯後在國內也激起了不小的反響。
問題解決
長征2F在設計上作出諸多探索
高密度發射本身要求運載火箭具有更高的可靠性,而可靠性的決定因素是設計,在這方面中國載人航天的長征二號F火箭已經做了很多有益的探索。長征二號F火箭是中國按照高可靠性和高安全性原則設計的第一種運載火箭,從而成為中國可靠性指標最高的火箭。長征二號F火箭設計中廣泛使用了冗餘設計和裕度設計,針對中國工業水平不高元器件質量較差的的問題,進一步提高了元器件質量等級要求和篩選標準,箭體結構設計上提高了剩餘強度係數,所使用的發動機也加入了提高可靠性的設計。此外還用了鈍感火工品降低火工品誤爆的可能性,從而大幅度提高安全性,在提高維護性上還研製了更有效的故障檢測系統。經過一系列設計上的改進,長征二號F火箭可靠性指標從0.91提高到0.97,保證了中國載人航天曆次發射的成功。發射天宮一號的長征二號F火箭進一步改進設計提高可靠性,編號為長征二號F/G。借鑑長征二號F火箭的設計對原有長征火箭進行升級,是提高可靠性適應高密度發射的上佳選擇。
呼喚高密度發射的航天生產鏈
蘇聯和美國最初的運載火箭都派生自洲際飛彈,雖然他們的工業基礎好得多,設計上也更精良,但早期的可靠性和維護性也並不出色。他們在生產和發射過程中積累了豐富的經驗,通過改進和簡化火箭設計提高可靠性,使用標準化生產提高元器件的質量與可靠性,在現代管理體制下進行工業化生產和檢測,從而完成了運載火箭從實驗室產品到流水線工業品的轉變,不僅實現了更高的可靠性,也滿足了高密度發射任務的需求。以聯盟火箭為例,它不僅是迄今為止發射數量最多的火箭,發射次數達到了1800多次,曾創造連續133次發射成功的記錄。不過對老式火箭進行改進畢竟受到原始設計的制約,美國運載火箭可靠性和可維護性得到本質的提高,還是要到後來全新設計的漸進一次性運載火箭(EELV)。
發展
雖然落後美蘇數十年,但中國近年來實現了火箭的批量化生產,並進行質量與管理體制的改革,適應運載火箭大規模生產和高密度發射的需求,尤其是通過質量管理體制改革,通過嚴格的質量控制和持續改進提高產品可靠性。但要改變過去低頻率發射時代把火箭當作試驗品,依靠人力反覆檢測的老辦法,目前看來根本的方法還是要提升火箭設計水平,提高可靠性維修性和保障性(RMS)。
相比載人航天工程在實際收益上的不確定性,具備高密度航天發射能力後,就能在短時間內發射各類所急需的太空飛行器,能帶來的收益卻是顯而易見的。不過目前來看,高密度航天發射對中國無疑是一個高高的坎,能否跨越這個坎,也決定著中國能否成為比肩美俄的航天強國。
外媒評論
標題為《中國長征2號丙發射失敗說明一周3次發射過多》其實是有些酸的。在發射之前,相關網友討論中國密集的發射計畫時曾經多少有些無奈的說:瘋了,6天內3次發射!中國瘋了,但他們有足夠的任務和載荷去做這些瘋狂的舉動,而不是像美國…當初看到這些言論時,作為中國人無疑是高興於我們的進步趨勢的,但隨後實踐十一號04星的發射失敗為我們都潑了一盆冷水。
這已經不是中國航天第一次高密度航天發射被打斷了,2009年同樣號稱要進行高密度航天發射,但被印尼Palapa-D衛星發射失敗所打斷,最終2009年只進行了6次發射。雖然2010年的發射相當順利,圓滿完成了15發火箭的成功發射,但以目前的形勢看2011年的發射計畫肯定要因為分析清查故障和整改等因素大幅度更改。儘管有充足的任務和載荷,但高密度發射對中國航天來說仍然是一個很大的挑戰。
從中國航天近年和未來的任務看,每年需要發射的衛星數量還在持續增加,即使每年高密度發射計畫成功,未來也要面臨更高密度的發射,而2011年沒能實現預期的發射次數,任務延後的發射任務就更多了。即使不考慮其他因素,單以完成航天系統的既定任務看,具備高密度發射能力也是中國航天必須攻克的難關。過去十多年的發展中,中國航天的發射能力已經從每年3~5次逐漸增加到10次左右,按計畫將在十一五和十二五期間進一步增加到年均穩定在20餘次的水平,這樣的高密度發射能力超出了航天系統現有的能力,需要進行一定的變革適應未來不斷增長的發射需求。