空间站迎来高密度发射期 将如何考验中国风险管控能力

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2021年4月29日,长征五号B运载火箭成功托举天和核心舱升空,开启中国载人空间站天宫号全面组装的第一步。天宫空间站将以天和核心舱、问天实验舱与梦天实验舱三舱为基本构型,因此2021、2022年还有多次发射任务已进行在轨组装,预计共有包含四艘神舟载人飞船与四艘天舟货运飞船在内的11次发射任务。面对如此高密度的发射期,中国官媒央视认为“充满了新技术和新挑战”。

2021年4月29日,搭载天和号核心舱的长征五号B运载火箭成功于海南文昌发射场发射升空,迈入中国天宫号空间站组装的第一步。(新华社)

对此,中国载人航天工程总设计师周建平于4月底受访时解释道:“20个月内我们要发射11次,以后我们每年还要发射两艘载人飞船、一艘到两艘货运飞船,这么大量的发射任务,保证每一个飞行器可靠发射,火箭能够把飞行器送入预定轨道,保证每个飞行器在轨安全可靠运行。除了核心舱以外,其他的都还得和我们的空间站对接。航天是一个高风险的事业,这是毋容置疑、也不能回避的,所以说它考验我们的组织能力、管理能力、保障能力、我们的技术能力等等,它是一个全面的考验”。

这话确实没错,毕竟中外历次火箭发射任务的失败率并不低,即便是老牌航天龙头美国宇航局(NASA)与近年新兴的民企太空探索技术公司(SpaceX)也频频出现发射事故甚至爆炸,因此对于中国这名航天工程的后起之秀来说,每次发射任务都格外不能轻忽。

不过难能可贵的是,中国本欲与欧美合作建造空间站,但却因欧美拒绝分享核心技术而被迫自力更生,结果从2011年成功发射天宫一号先导型空间站后,在短短十年内已迈入组装大型空间站的阶段,这实是中国科技发展的成就。而夯实这份成就的基础,则来自中国科学家们每回战战兢兢地反复论证,在确信技术与管理方式没差池后才放手实行,因而造就跬步千里的成功率。

比如空间站体量多大、任务需求是什么、人员规模该多少、在轨运行的误差如何修正、补给飞船如何对接等,这些问题在没有欧美发达国家提供经验的严苛前提下,中国都得从无到有地自行探索。2017年一份有关空间站物资需求预测建模的论文,作者们便坦承“我国空间站物资补给预测存在历史样本数据有限、预测模型修正缺乏依据等问题,导致预测准确度和可信度较低,预测结果难以起到支持决策的作用”,但仍努力依循载人航天任务的几次经验推敲出离散与连续类物资的消耗量,凸显中国航天事业于黑暗中摸索前行的崎岖和苦干精神。

而对于得运作十年以上的天宫号空间站,中国科学家也细心依据战略级、中期、飞行任务、执行级等四层规划,擘划不同层级的发射任务、物资需求、人员配置与选拔等计划,并预先设计不同模型来计算协同流程的效益与安全性,力求在运营方法上做到万无一失,毕竟先进的技术也需搭配先进的管理方式才能事半功倍。

2012年6月29日,执行与天宫一号对接任务的神舟九号飞船返回舱成功降落内蒙古,景海鹏、刘旺、刘洋(前排从左至右)三名宇航员出舱致意,这象征中国航天事业的一大成就。(新华社)

此外,中国还盘算在建造空间站的同时,另行发射一个巡天号光学舱与空间站保持一定距离共轨飞行,但巡天号仍能与天宫空间站实行信息与资源共享。为了节省发射成本,补给货船将在升空后先补给空间站,再自空间站分离降轨与升轨,同光学舱对接加注燃料,最后再回头与空间站交会。如此频繁变轨对接的任务困难度与风险均十分惊人,需要不断核对与修正轨道平面偏差,但中国科学家亦戮力进行仿真模型分析,就是要力保任务一帆风顺。

正因如此锲而不舍的求知欲与小心翼翼,使得中国能在全球航天工程上急起直追,同时也映衬出个别欧美国家炒作中国火箭失控坠落、以及白宫意有所指地声称要同国际社会“促进领导能力和负责任的太空行为”等言论是多么荒谬。因为回收火箭至今仍是欧美也没法攻克的技术难关,涵盖中国在内的所有国家都只能采取令火箭钝化的方式让其于再入大气层时焚毁,同时欧美的攻讦也忽视了自身拒绝对华共享技术的黑历史,这对凭着一己之力蹒跚进步的中国来说可不公允。

而今中国迎来高密度发射期的风险管控挑战,虽是一份严苛的考验,但也是难得的机遇,因为在欧美国家因经济衰退或技术因素纷纷减少航天任务的此时,中国若能逐步攻关高密度发射的问题、成功组装天宫号空间站与巡天号光学舱,这将是对人类科技的一大贡献,对欧美国家来说亦是重要的参照──不过前提是,少数欧美人士恐怕得先放下对华偏见、纯粹以追求科学知识的理性来交流才做得到。

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