在Space X的Falcon 9 號火箭飛往國際太空站途中解體事件發(fā)生大約一個月后，公司首席執(zhí)行官Elon Musk宣布火箭墜落的原因是一個兩英尺長一英寸厚的鋼支柱導(dǎo)致。火箭液體氧氣箱里的氦氣壓力閥由數(shù)千個這樣的鋼支柱維持，一旦鋼支柱突然折斷，大量氦氣就會瀉出從而導(dǎo)致液體艙爆炸之后引爆整個火箭。盡管只是一個微小的疏忽也會導(dǎo)致重大的航天事故。

幸運(yùn)的是，墜落的飛行器內(nèi)沒有搭載宇航員，只是丟失了食物、水和貨物，但是很快同一類型的火箭將會搭載宇航員。Space X和波音公司目前正在研發(fā)載人運(yùn)輸模型，搭載美國宇航員往返于國際空間站。作為NASA商業(yè)載人運(yùn)輸項目的一部分，該項目計劃于2017年實施，旨在發(fā)展私人航空業(yè)務(wù)。

“平均每270次飛行任務(wù)中，會發(fā)生一次事故?！?/p>

作為航天局首次將宇航艦隊的安危交由私營公司負(fù)責(zé)的首次嘗試，宇航部門為保證宇航員的人身安全而采用了全新的保護(hù)手段。NASA對私營公司發(fā)出要求表示：如果飛行任務(wù)沒有遵守高標(biāo)準(zhǔn)的安全守則或者航天局在飛行器研制過程中監(jiān)管力度不夠，它們都將受到相應(yīng)的懲罰。當(dāng)然，SpaceX 和波音公司必須達(dá)到規(guī)定的幾百條安全標(biāo)準(zhǔn)，同時證明即使搭載宇航員的火箭爆炸時，也能保證他們的安全。對于其他方面，飛行器的外觀以及運(yùn)作方式，NASA則并不會過多干涉。

盡管有如此高標(biāo)準(zhǔn)的要求，NASA依然不能確保Space X 和波音飛行器百分百的安全?！澳隳苡嬎愠雒恳话俅物w行任務(wù)中有多少次任務(wù)是安全的并能將宇航員安全送回地球？”NASA商業(yè)飛行發(fā)展中心負(fù)責(zé)人Phil McAlister說，“平均每270次飛行任務(wù)中就會發(fā)生一次事故。”

更少的標(biāo)準(zhǔn)

從佛羅里達(dá)州發(fā)射的NASA亞特蘭蒂斯號航天飛機(jī)(NASA/Bill Ingalls)

這些項目和商業(yè)載人運(yùn)輸項目最大的區(qū)別在于監(jiān)管力度的不同。NASA直接負(fù)責(zé)制定航天飛機(jī)的設(shè)計規(guī)格，承包商需要達(dá)到1萬至1.2萬個生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。商業(yè)載人運(yùn)輸項目使用的太空艙，例如 CST-100和 Dragon V2等，所需的供應(yīng)工作幾乎都由這些私人公司負(fù)責(zé)。SpaceX 和波音只需滿足NASA制定的商業(yè)載人運(yùn)輸項目合同中規(guī)定的280條標(biāo)準(zhǔn)。NASA商業(yè)飛行發(fā)展中心負(fù)責(zé)人McAlister 表示這些標(biāo)準(zhǔn)主要涉及安全和性能方面，對于Space X 和波音公司的要求也并不會十分嚴(yán)格。比如，合同會規(guī)定為宇航員制定一個中止計劃系統(tǒng)并能讓宇航員手動操作飛行器上的軟件，但是他們沒有規(guī)定這些系統(tǒng)怎么運(yùn)轉(zhuǎn)。

McAlister說：“這樣的操作，為私營公司按照自己的方式設(shè)計系統(tǒng)提供了靈活性。商業(yè)載人運(yùn)輸項目可讓我們廢除低規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)，允許私營公司進(jìn)行創(chuàng)新并提出獨(dú)特的解決方案。”McAlister認(rèn)為由于不必?fù)?dān)心NASA繁復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)以及頻繁的檢查，這也為SpaceX 和波音公司的工作進(jìn)程提供了便利。

NASA為私營公司及航天局之間提供聯(lián)系人，這些聯(lián)系人與公司工程師一塊工作提供他們所需的技術(shù)。航天局要求完全了解公司的設(shè)計。McAlister透漏：“如果有重要的會議或者重要的數(shù)據(jù)需要測試，我們有權(quán)掌握情況?！北M管交流、合作十分密切，飛行器最終是歸屬于SpaceX 和波音而不是NASA。

商業(yè)載人運(yùn)輸項目監(jiān)管力度不夠有可能會導(dǎo)致安全問題。一月，負(fù)責(zé)監(jiān)測NASA項目安全性能工作的航空航天安全咨詢委員會稱NASA沒有為他們提供詳細(xì)的安全運(yùn)輸資料。此后，NASA加強(qiáng)與 ASAP的溝通，但是擔(dān)任咨詢委員會主席的海軍中將Joseph Dyer仍有擔(dān)心。Dyer對播客客戶端（The Verge）說：“我們相信執(zhí)行力度的好壞在于領(lǐng)導(dǎo)力?！彪S著NASA一些關(guān)鍵人物例如NASA人類探索中心副行政官Bill Gerstenmaier的加入，Dyer不再擔(dān)心安全問題。他還說，他發(fā)現(xiàn)值得注意的是他必須相信人格和聲望而不是公開透明的數(shù)據(jù)信息。

波音目前正在研制CST-100太空艙，負(fù)責(zé)想太空運(yùn)輸宇航員

中止計劃程序

商業(yè)載人運(yùn)輸項目要求公司滿足一些關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如同學(xué)生需要通過標(biāo)準(zhǔn)測試。公司能否通過則取決于自身實力。對于SpaceX 和波音公司而言，這意味著復(fù)雜的程序。例如，公司會在飛行器內(nèi)裝備三個不同的計算機(jī)系統(tǒng)，避免有兩個系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)時發(fā)生故障。即使三個系統(tǒng)都發(fā)生故障，也要確保宇航員仍有后備資源可以控制飛行器任務(wù)進(jìn)程。

保證宇航員安全的主操作系統(tǒng)是太空艙的中止計劃程序。我們六月從SpaceX獲知，一個小鋼條可使重達(dá)500多噸的火箭在起飛時刻墜落。NASA想確保如果類似的事情再次發(fā)生，宇航員能安全逃生。

為確保宇航員安全，SpaceX配置了中止計劃系統(tǒng)可供宇航員在飛行中使用。Dragon V2表面嵌入了小型機(jī)器即Super Draco，它可在飛行器抵達(dá)太空前，火箭發(fā)生故障時攜帶太空艙逃離。Dragon V2還配備了降落傘可將太空艙安全帶回地球。SpaceX的發(fā)言人Phil Larson稱：“與以往的中止塔系統(tǒng)不同，該裝置可幫助宇航員逃往軌道?！?/p>

五月份，SpaceX成功實施發(fā)射中止操作實驗

波音公司稱它們也有類似的逃生系統(tǒng)可供宇航員在飛行中使用。如果飛行器發(fā)生故障，波音飛行器系統(tǒng)會自動檢測出故障，與此同時Rocketdyne RS-88機(jī)器會將太空艙送入安全區(qū)域。波音公司載人和任務(wù)操作中心負(fù)責(zé)人Chris Ferguson說，之后降落傘會啟動。他還說，一旦主機(jī)器發(fā)生故障，飛行中止操作系統(tǒng)可在任何情況下運(yùn)行。

應(yīng)對故障的計劃也在飛行器發(fā)射前準(zhǔn)備完畢。這些被稱為中止操作系統(tǒng)，它們在火箭機(jī)器發(fā)生故障時將宇航員從發(fā)射架帶走。飛行逃生系統(tǒng)中的這些機(jī)器將太空艙帶至安全區(qū)域。

盡管這些安全系統(tǒng)十分相似，但是他們接受的測試并不相同。SpaceX已于五月份展示了中止操作系統(tǒng)，并計劃在2016年測試飛行逃生系統(tǒng)。而波音公司表示不會在2017年二月前檢驗其中止操作系統(tǒng)。此外，在太空艙進(jìn)行首次載人航空前，波音公司未發(fā)布對飛行中止操作系統(tǒng)進(jìn)行測試的消息。NASA認(rèn)為，這是因為波音更依靠于計算機(jī)模型。因為 SpaceX已經(jīng)有類似Dragon V2的飛行器，所以該公司能做真正的實驗。

概率風(fēng)險評價

NASA預(yù)測將會有傷亡事故發(fā)生，這種可怕的計算方法就是概率風(fēng)險評價（probabilistic risk assessment）簡稱PRA。它可用于評估尖端技術(shù)的風(fēng)險，主要預(yù)測的內(nèi)容包括三方面：潛在的系統(tǒng)故障，故障發(fā)生的形式，以及帶來的結(jié)果-當(dāng)然也包括死亡。

公司進(jìn)行概率風(fēng)險評價時，需要關(guān)注過去的失敗率，飛行器可靠性、飛行區(qū)域以及其它相關(guān)數(shù)據(jù)。NASA工作人員McAlister說：“有時模仿真正的飛行試驗需要反復(fù)進(jìn)行?！?/span>這些公司必須證明太空艙在實施國際空間站任務(wù)時確保宇航員的生還率達(dá)到99.6%。

實際上人們對PRA一直存在質(zhì)疑。例如，它們沒有考慮人類錯誤的因素。專家認(rèn)為，它也絕不可能將所有可能的災(zāi)難因素考慮進(jìn)去，但是它們對于分析將要發(fā)射的飛行器的優(yōu)缺點(diǎn)十分有幫助。

盡管存在一些缺陷，商業(yè)太空飛行PRA相對于舊實驗的優(yōu)勢不言而喻。航天飛機(jī)宇航員失聯(lián)的平均概率為1/80，按此計算新太空艙的安全系數(shù)是它的三倍。哥倫比亞號和挑戰(zhàn)者號飛船遇難所帶來的陰影籠罩著安全系統(tǒng)，這也是新的中止操作系統(tǒng)存在的原因之一。Ferguson稱，這也是為什么太空艙體積更小-便于躲避太空中的軌道碎片。

Ferguson還說：“盡管我們的技術(shù)取得了重大進(jìn)步，但我們并沒有取得完全勝利，我們不能忘記航天飛機(jī)已經(jīng)奪走了15條鮮活的生命?！?/p>

盡管比較商業(yè)載人運(yùn)輸項目和航天飛機(jī)是暫時的，但是十分有必要。SpaceX 將于2016年四月份測試Dragon太空艙，波音公司將于2017年四月份檢驗其CST-100太空艙。下次載人飛行原定于2017年進(jìn)行，盡管NASA負(fù)責(zé)人Charles Bolden稱如果國會不批準(zhǔn)航天局項目所需的資金，首次載人飛行將會延遲。首次飛行的成功或許不足以證明該項目的成功，我們需要可靠性。所以我們需要更多的飛行任務(wù)，而不僅僅只有一次。只有發(fā)射任務(wù)失敗才知道測試的結(jié)果，也只有在這種情況下我們能檢測出安全系統(tǒng)的效果到底如何。

via.theverge

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