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拜科努爾航天發(fā)射場塌了!一夜間,俄羅斯載人航天能力稀里糊涂沒了

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11月27日,俄羅斯聯(lián)盟Soyuz MS-28從拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射升空,將兩名俄羅斯宇航員與一名美國宇航員送往國際空間站,幾個小時后成功對接于國際空間站,這是任務(wù)為其242天,預(yù)計將進行2次太空行走,并安排40多項科學(xué)實驗。



發(fā)射任務(wù)相當(dāng)成功,但是卻有個非常不好的消息,聯(lián)盟Soyuz?2.1a火箭起飛后就發(fā)現(xiàn)發(fā)射設(shè)施相當(dāng)不正常,支持載人發(fā)射的“移動服務(wù)平臺”被火箭強大的尾流沖擊已經(jīng)塌落到了導(dǎo)流槽中,破壞相當(dāng)嚴重,俄羅斯就這樣稀里糊涂的“暫時失去載人航天能力”了。

拜科努爾航天發(fā)射場塌了:俄羅斯沒有載人航天發(fā)射場了

莫斯科時間11月26日12點28分,聯(lián)盟2.1a火箭搭載了Soyuz MS-28飛船從拜科努爾航天發(fā)射場的Site 31/6工位發(fā)射,2.1a的芯級火箭與四臺助推器咆哮著噴出強大的火焰,極具前蘇聯(lián)發(fā)射特殊的發(fā)射架迅速向周圍倒下,在發(fā)動機噴射出的烈焰中,重達312噸的火箭徐徐升空,拖著長長的尾焰飛向近地軌道,隨后將與國際空間站對接。



20點34分,聯(lián)盟MS-28載人飛船以快速交會對接模式自動對接在國際空間站俄羅斯部分的 “黎明號” 實驗艙。發(fā)射任務(wù)順利完成,莫斯科任務(wù)控制中心一片歡騰。但是誰都沒有注意到,31/6工位的發(fā)射架與以往有些不一樣!

拜科努爾航天發(fā)射場的發(fā)射臺塌了?

據(jù)路透社11月28日報道,俄羅斯航天局再通報發(fā)射成功并與國際空間站對接的好消息時,隨后就通報了一個壞消息,位于哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射場的發(fā)射臺在發(fā)射過程中受到了損壞,據(jù)公開報道的消息稱,該發(fā)射設(shè)施有部分結(jié)構(gòu)塌進了發(fā)射的導(dǎo)流槽。

“發(fā)射臺多個部件被檢測到損壞。目前正在對發(fā)射綜合體狀況進行評估,“各機構(gòu)援引俄羅斯航天局的話稱。
“所有必要的備用元素都已具備,修復(fù)它,損害很快就會被消除。”

俄羅斯航天局提供的錄像顯示,發(fā)射臺下方的服務(wù)設(shè)施在聯(lián)盟號點火助推器時被撞擊脫落,隨后發(fā)布的視頻顯示,隨著火箭尾焰的擴散,碎片從溝槽中飛升,這可能表明發(fā)生了爆炸或結(jié)構(gòu)坍塌。



俄羅斯航天局發(fā)布的另一張照片則顯示在導(dǎo)流槽的下方,可以看到服務(wù)設(shè)施的殘??!與之對比,發(fā)射前這個位置還是空蕩蕩的。很明顯,有部分設(shè)施在這次發(fā)射中遭到了嚴重損壞。目前還不清楚這個部位是如何脫落的,有報道稱,發(fā)射前的服務(wù)塔架似乎沒有完全倒下,部分設(shè)施遭到了尾流的強烈沖擊。

蘇聯(lián)特色的發(fā)射設(shè)施:全球只有俄羅斯一家使用

拜科努爾航天發(fā)射場的這種發(fā)射服務(wù)塔非常具有特色,有一個很好聽的名字,叫做花瓣式折疊服務(wù)塔(Petal Gantry),這種結(jié)構(gòu)大致有以下幾個描述:

  • 四到六個“花瓣臂”包圍火箭
  • 發(fā)射前花瓣像開花一樣“向外散開”
  • 靠機械鉸鏈與液壓撐臂協(xié)調(diào)動作



火箭完全組裝完成后(助推器 + 中芯級 + 上面級 + 飛船)通過運輸/起豎一體車,在火車鐵軌上運輸至發(fā)射場,抵達發(fā)射場對準火箭規(guī)定點后,發(fā)射臺中央有一組大型的八爪形火箭固定臂(支持架)將火箭抓住,然后在大型液壓缸的推動下,火箭大概會在20分鐘左右內(nèi)成功起豎:

  • 起豎后火箭將由發(fā)射臺接管
  • 通過液壓鉸鏈從四面八方合攏“包住”火箭
  • 為各層作業(yè)平臺提供人員通道
  • 讓工作人員進行最后檢查
  • 傳遞航天器頂部的電氣/氣體/溫控接口
  • 提供火箭燃料加注等接口

發(fā)射過程火箭發(fā)動機開始點火,“八爪支撐臂”自動松開,火箭憑自身重量撐開臂架,離開發(fā)射臺。這是聯(lián)盟號火箭發(fā)射的核心技術(shù),上世紀50年代末設(shè)計的,至今該結(jié)構(gòu)大差不差依然還在使用。



從前蘇聯(lián)時代一直用到俄羅斯時代,用了70多年,花瓣式折疊服務(wù)塔確實很優(yōu)秀,比如結(jié)構(gòu)非常成熟;結(jié)構(gòu)非常輕巧,重心比較低,地震與大風(fēng)影響都不大,同時還有極強的抗寒能力,對于高緯度的前蘇聯(lián)和俄羅斯發(fā)射,這種結(jié)構(gòu)還是非常安全與可靠的。

但花瓣式折疊服務(wù)塔也有個致命的缺點,就是折疊臂架與導(dǎo)流槽距離很近,一旦折疊不完全,就會被火箭發(fā)射時強大的高溫氣流沖刷,非常容易被破壞。同時由于結(jié)構(gòu)老舊,自動傳感器感知也困難,維護相當(dāng)麻煩。



據(jù)俄羅斯航天局官方公布的信息,這次應(yīng)該是折疊機構(gòu)折疊不完全,部分設(shè)施在發(fā)射時暴露在了火箭強大的高溫火焰中,從折疊機構(gòu)上脫落被沖入了導(dǎo)流槽。有媒體評估,這次損壞的不只是掉落導(dǎo)流槽的部分,整個Site 31/6工位的發(fā)射架都必須進行整修,時間預(yù)計需要2年。

俄羅斯只有一個載人航天發(fā)射場:東方發(fā)射場不能載人

所以從現(xiàn)在開始,俄羅斯航天局已經(jīng)莫名其妙的失去載人航天發(fā)射能力了!相信很多朋友都不知道,俄羅斯真就拜科努爾一個載人航天發(fā)射場,這個還不是俄羅斯自家的,而是向哈薩克斯坦租用的。目前俄羅斯總共如下幾個發(fā)射場:

  1. 拜科努爾航天發(fā)射場:位于哈薩克斯坦,可發(fā)射聯(lián)盟號載人飛船、各類軍民用途火箭;
  2. 普列謝茨克航天發(fā)射場:位于俄羅斯阿爾漢格爾斯克州,主要用于軍事衛(wèi)星與高緯度軌道(極軌、太陽同步軌道);
  3. 東方航天港:位于俄羅斯遠東阿穆爾州,可發(fā)射聯(lián)盟號 2.1載人飛船系列,但該發(fā)射場的載人發(fā)射配套工程多次延后,至今未具備載人發(fā)射能力;
  4. 卡普斯京亞爾試驗場:位于俄羅斯阿斯特拉罕州,主要軍事導(dǎo)彈與小型亞軌道試驗使用,基本不承擔(dān)軌道級運載火箭發(fā)射;

也就是說俄羅斯到目前為止只有拜科努爾航天發(fā)射場一個能載人發(fā)射!不過很多朋友依然非常有信心,這拜科努爾航天發(fā)射場又不止一個發(fā)射工位,為什么說俄羅斯不具備載人航天發(fā)射能力了?這個問題問得好,拜科努爾除了Site 31/6外還有一個Site 1/5可以執(zhí)行載人航天任務(wù)。



這是蘇聯(lián)/俄羅斯載人航天歷史上最經(jīng)典、最早的發(fā)射臺,幾十年來發(fā)射過很多載人任務(wù)!當(dāng)年加加林就是在這里發(fā)射登上太空,不過從2019年以后該工位就不再執(zhí)行Soyuz-FG / Soyuz-2 的載人發(fā)射任務(wù)了。

也就是說,Site 31/6這次發(fā)射中被破壞后,俄羅斯還真找不出第二個可以發(fā)射載人飛船的航天港了。如果此時聯(lián)盟號飛船在太空遭到空間碎片撞擊,那么俄羅斯還真無法執(zhí)行救援任務(wù)。只能求助于SpaceX的龍飛船,已經(jīng)別無他法了。

俄羅斯的航天實力正在肉眼可見的速度萎縮

花瓣式折疊服務(wù)塔在發(fā)射時確實有一種機械美感,但除了俄羅斯外,至今沒有第二家采用,因為有比花瓣式折疊服務(wù)塔更合理的發(fā)射設(shè)施,一般美國和中國以及其他國家大都采用如下幾種:

傳統(tǒng)的固定式發(fā)射塔(Fixed Launch Tower):美國土星五號時代、歐洲阿麗安系列用的就是這種,結(jié)構(gòu)堅固、不易損壞,缺點是靠火焰溝保護,塔與火焰距離固定,容易老化;



移動式整流罩服務(wù)塔(Mobile Service Tower,MST):SpaceX 早期獵鷹9、歐洲阿麗安 5/6、日本 H-IIA/H3用的就是這種;火箭在大樓內(nèi)總裝完成,打開就是發(fā)射塔,風(fēng)雨保護好、現(xiàn)代化程度高,缺點是塔體巨大、造價高、維護成本很大;

移動式發(fā)射平臺 + 簡化接口塔(MLP + minimal tower):SpaceX Falcon 9/Heavy(LC-39A、LC-40)、NASA SLS(ML-1)、中國文昌發(fā)射場(長征五號平臺)用的是這種,優(yōu)點是極高可靠性(結(jié)構(gòu)少=問題少),維護成本低,可快速復(fù)用,抗爆性能好,爆炸不會毀掉整個服務(wù)設(shè)施;



中國載人航天用的是移動式整流罩服務(wù)塔、貨運等用的是移動式發(fā)射平臺,這兩種各有優(yōu)缺點,但都比花瓣式折疊服務(wù)塔要更優(yōu)秀,俄羅斯為什么不用?因為這倆成本很高,即使是移動發(fā)射平臺俄羅斯也承擔(dān)不起,所以一直在用結(jié)構(gòu)設(shè)計非常老舊的花瓣式折疊服務(wù)塔。

近些年來俄羅斯航天的水準正在快速退步,2022年12月14日,俄羅斯聯(lián)盟MS-22載人飛船在國際空間站靠泊時被空間碎片擊穿冷卻劑儲箱,導(dǎo)致冷卻液漏光熱失控,無法載人返回,原本應(yīng)該是快速救援,結(jié)果俄羅斯航天局折騰了3個多月才發(fā)射救援飛船。



要是真的是分秒必爭的太空救援的話,估計俄羅斯宇航員早就涼涼了!另一個比較有趣的是,2024年6月份波音飛船首次載人任務(wù)前往國際空間站,結(jié)果因為飛船發(fā)動機故障,漏氣嚴重?zé)o法返回,救援飛船硬是在3個月后才發(fā)射。

相比之下,中國對接在天宮空間站的神舟二十號飛船也在今年11月4日遭到空間碎片撞擊,神舟飛船耐熱玻璃被撞出裂紋,經(jīng)過風(fēng)洞模擬后發(fā)現(xiàn)該裂紋會擴散,因此在11月10日決定二十號乘員組乘坐二十一號飛船返回,盡快發(fā)射二十二號飛船作為二十一號乘員組飛船。



從11月10日開始準備,到11月25日發(fā)射神舟二十二號飛船并對接天宮空間站,總共用時15天,中美俄三國航天能力,從三國救援自家宇航員的用時中可以看出來,中國緊急救援能力第一,美俄都在同一個檔次,不分伯仲。

美國與俄羅斯的航天能力都在萎縮,但兩邊程度不一樣

美俄的航天能力都在快速萎縮,不過兩邊萎縮的原因與程度都有些不一樣,俄羅斯是繼承前蘇聯(lián)的航天事業(yè)后,因為蘇聯(lián)解體,俄羅斯繼承了巨額債務(wù),當(dāng)年蘇聯(lián)部署的各個工業(yè)區(qū)以及側(cè)重的重工業(yè)被分到了加盟共和國,比如航母發(fā)動機給了烏克蘭,航天發(fā)射場給了哈薩克斯坦等。



蘇聯(lián)解體后俄羅斯被西方忽悠連續(xù)多年的休克療法,差點讓俄羅斯涼涼,普京上臺后推行國有化以及立足俄羅斯能源,與歐洲走近提供廉價能源等,終于讓俄羅斯緩過氣來。短期內(nèi)俄羅斯在航天、軍事以及重工業(yè)領(lǐng)域依然在全球排名靠前,比如俄羅斯軍火銷售依然排名前列。

但是俄羅斯吃的是蘇聯(lián)的老本,比如軍用航空發(fā)動機換代更新非常緩慢,載人飛船盡管有出新,但從結(jié)構(gòu)上并沒有太大的改變,海軍領(lǐng)域逐步萎縮,無力建設(shè)大型水面艦艇,唯一的航母也無法維修進入了報廢程序。

俄羅斯的工業(yè)規(guī)模萎縮,已經(jīng)養(yǎng)活不了那么多技術(shù)工人了,大量蘇聯(lián)時代的優(yōu)秀工程師出走,俄羅斯繼承后沒有新鮮血液注入,這些人已經(jīng)老了,技術(shù)工人斷代了,科學(xué)家也斷代了,俄羅斯正以肉眼可見的速度在萎縮,俄烏戰(zhàn)爭后,這個速度只會變得更快。



美國的情況與俄羅斯不一樣,美國也是制造業(yè)萎縮,不過這個萎縮是美國主動放棄的,說白了就是當(dāng)年為了降低成本推行全球化,大量低端制造業(yè)外移,美國只掌握高端制造業(yè)。但他們沒料到的是中國從低端制造業(yè)入手后升級迭代速度超出了西方的設(shè)定。

另一個促進因素是1970年代末美元錨定石油有華爾街再次崛起,大量人才轉(zhuǎn)向金融業(yè)。美國從硬件到軟件兩條路子把制造業(yè)給敗光了。而第三條條路子是美國的軍工復(fù)合體,將各種航天、軍備研發(fā)計劃無限化擴大規(guī)模,很多規(guī)劃都因為超支難以為繼,比如火星采樣返回、阿爾忒彌斯重返月球計劃,要不是特朗普極力支持,估計這重返月球計劃就黃了。



不過也不用太樂觀,美俄都是餓死的駱駝比馬大,這么多年的積累,吃老本都比印度日本歐洲之流要強大得多,只是這些個優(yōu)勢正在被中國快速追趕,面子上有點留不住,最大的樂子不是現(xiàn)在,而是在5年后,如果國際空間站隕落、如果美國登月未能成功,如果中國載人登月與火星采樣返回雙雙成功,那樂子就大了!

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