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拜科努尔航天发射场塌了! 一夜间, 俄罗斯载人航天能力稀里糊涂没了

11月27日,俄罗斯联盟Soyuz MS-28从拜科努尔航天发射场发射升空,将两名俄罗斯宇航员与一名美国宇航员送往国际空

11月27日,俄罗斯联盟Soyuz MS-28从拜科努尔航天发射场发射升空,将两名俄罗斯宇航员与一名美国宇航员送往国际空间站,几个小时后成功对接于国际空间站,这是任务为其242天,预计将进行2次太空行走,并安排40多项科学实验。

发射任务相当成功,但是却有个非常不好的消息,联盟Soyuz‑2.1a火箭起飞后就发现发射设施相当不正常,支持载人发射的“移动服务平台”被火箭强大的尾流冲击已经塌落到了导流槽中,破坏相当严重,俄罗斯就这样稀里糊涂的“暂时失去载人航天能力”了。

拜科努尔航天发射场塌了:俄罗斯没有载人航天发射场了

莫斯科时间11月26日12点28分,联盟2.1a火箭搭载了Soyuz MS-28飞船从拜科努尔航天发射场的Site 31/6工位发射,2.1a的芯级火箭与四台助推器咆哮着喷出强大的火焰,极具前苏联发射特殊的发射架迅速向周围倒下,在发动机喷射出的烈焰中,重达312吨的火箭徐徐升空,拖着长长的尾焰飞向近地轨道,随后将与国际空间站对接。

20点34分,联盟MS-28载人飞船以快速交会对接模式自动对接在国际空间站俄罗斯部分的 “黎明号” 实验舱。发射任务顺利完成,莫斯科任务控制中心一片欢腾。但是谁都没有注意到,31/6工位的发射架与以往有些不一样!

拜科努尔航天发射场的发射台塌了?

据路透社11月28日报道,俄罗斯航天局再通报发射成功并与国际空间站对接的好消息时,随后就通报了一个坏消息,位于哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场的发射台在发射过程中受到了损坏,据公开报道的消息称,该发射设施有部分结构塌进了发射的导流槽。

“发射台多个部件被检测到损坏。目前正在对发射综合体状况进行评估,“各机构援引俄罗斯航天局的话称。

“所有必要的备用元素都已具备,修复它,损害很快就会被消除。”

俄罗斯航天局提供的录像显示,发射台下方的服务设施在联盟号点火助推器时被撞击脱落,随后发布的视频显示,随着火箭尾焰的扩散,碎片从沟槽中飞升,这可能表明发生了爆炸或结构坍塌。

俄罗斯航天局发布的另一张照片则显示在导流槽的下方,可以看到服务设施的残骸!与之对比,发射前这个位置还是空荡荡的。很明显,有部分设施在这次发射中遭到了严重损坏。目前还不清楚这个部位是如何脱落的,有报道称,发射前的服务塔架似乎没有完全倒下,部分设施遭到了尾流的强烈冲击。

苏联特色的发射设施:全球只有俄罗斯一家使用

拜科努尔航天发射场的这种发射服务塔非常具有特色,有一个很好听的名字,叫做花瓣式折叠服务塔(Petal Gantry),这种结构大致有以下几个描述:

四到六个“花瓣臂”包围火箭发射前花瓣像开花一样“向外散开”靠机械铰链与液压撑臂协调动作

火箭完全组装完成后(助推器 + 中芯级 + 上面级 + 飞船)通过运输/起竖一体车,在火车铁轨上运输至发射场,抵达发射场对准火箭规定点后,发射台中央有一组大型的八爪形火箭固定臂(支持架)将火箭抓住,然后在大型液压缸的推动下,火箭大概会在20分钟左右内成功起竖:

起竖后火箭将由发射台接管通过液压铰链从四面八方合拢“包住”火箭为各层作业平台提供人员通道让工作人员进行最后检查传递航天器顶部的电气/气体/温控接口提供火箭燃料加注等接口

发射过程火箭发动机开始点火,“八爪支撑臂”自动松开,火箭凭自身重量撑开臂架,离开发射台。这是联盟号火箭发射的核心技术,上世纪50年代末设计的,至今该结构大差不差依然还在使用。

从前苏联时代一直用到俄罗斯时代,用了70多年,花瓣式折叠服务塔确实很优秀,比如结构非常成熟;结构非常轻巧,重心比较低,地震与大风影响都不大,同时还有极强的抗寒能力,对于高纬度的前苏联和俄罗斯发射,这种结构还是非常安全与可靠的。

但花瓣式折叠服务塔也有个致命的缺点,就是折叠臂架与导流槽距离很近,一旦折叠不完全,就会被火箭发射时强大的高温气流冲刷,非常容易被破坏。同时由于结构老旧,自动传感器感知也困难,维护相当麻烦。

据俄罗斯航天局官方公布的信息,这次应该是折叠机构折叠不完全,部分设施在发射时暴露在了火箭强大的高温火焰中,从折叠机构上脱落被冲入了导流槽。有媒体评估,这次损坏的不只是掉落导流槽的部分,整个Site 31/6工位的发射架都必须进行整修,时间预计需要2年。

俄罗斯只有一个载人航天发射场:东方发射场不能载人

所以从现在开始,俄罗斯航天局已经莫名其妙的失去载人航天发射能力了!相信很多朋友都不知道,俄罗斯真就拜科努尔一个载人航天发射场,这个还不是俄罗斯自家的,而是向哈萨克斯坦租用的。目前俄罗斯总共如下几个发射场:

拜科努尔航天发射场:位于哈萨克斯坦,可发射联盟号载人飞船、各类军民用途火箭;普列谢茨克航天发射场:位于俄罗斯阿尔汉格尔斯克州,主要用于军事卫星与高纬度轨道(极轨、太阳同步轨道);东方航天港:位于俄罗斯远东阿穆尔州,可发射联盟号 2.1载人飞船系列,但该发射场的载人发射配套工程多次延后,至今未具备载人发射能力;卡普斯京亚尔试验场:位于俄罗斯阿斯特拉罕州,主要军事导弹与小型亚轨道试验使用,基本不承担轨道级运载火箭发射;

也就是说俄罗斯到目前为止只有拜科努尔航天发射场一个能载人发射!不过很多朋友依然非常有信心,这拜科努尔航天发射场又不止一个发射工位,为什么说俄罗斯不具备载人航天发射能力了?这个问题问得好,拜科努尔除了Site 31/6外还有一个Site 1/5可以执行载人航天任务。

这是苏联/俄罗斯载人航天历史上最经典、最早的发射台,几十年来发射过很多载人任务!当年加加林就是在这里发射登上太空,不过从2019年以后该工位就不再执行Soyuz-FG / Soyuz-2 的载人发射任务了。

也就是说,Site 31/6这次发射中被破坏后,俄罗斯还真找不出第二个可以发射载人飞船的航天港了。如果此时联盟号飞船在太空遭到空间碎片撞击,那么俄罗斯还真无法执行救援任务。只能求助于SpaceX的龙飞船,已经别无他法了。

俄罗斯的航天实力正在肉眼可见的速度萎缩

花瓣式折叠服务塔在发射时确实有一种机械美感,但除了俄罗斯外,至今没有第二家采用,因为有比花瓣式折叠服务塔更合理的发射设施,一般美国和中国以及其他国家大都采用如下几种:

传统的固定式发射塔(Fixed Launch Tower):美国土星五号时代、欧洲阿丽安系列用的就是这种,结构坚固、不易损坏,缺点是靠火焰沟保护,塔与火焰距离固定,容易老化;

移动式整流罩服务塔(Mobile Service Tower,MST):SpaceX 早期猎鹰9、欧洲阿丽安 5/6、日本 H-IIA/H3用的就是这种;火箭在大楼内总装完成,打开就是发射塔,风雨保护好、现代化程度高,缺点是塔体巨大、造价高、维护成本很大;

移动式发射平台 + 简化接口塔(MLP + minimal tower):SpaceX Falcon 9/Heavy(LC-39A、LC-40)、NASA SLS(ML-1)、中国文昌发射场(长征五号平台)用的是这种,优点是极高可靠性(结构少=问题少),维护成本低,可快速复用,抗爆性能好,爆炸不会毁掉整个服务设施;

中国载人航天用的是移动式整流罩服务塔、货运等用的是移动式发射平台,这两种各有优缺点,但都比花瓣式折叠服务塔要更优秀,俄罗斯为什么不用?因为这俩成本很高,即使是移动发射平台俄罗斯也承担不起,所以一直在用结构设计非常老旧的花瓣式折叠服务塔。

近些年来俄罗斯航天的水准正在快速退步,2022年12月14日,俄罗斯联盟MS-22载人飞船在国际空间站靠泊时被空间碎片击穿冷却剂储箱,导致冷却液漏光热失控,无法载人返回,原本应该是快速救援,结果俄罗斯航天局折腾了3个多月才发射救援飞船。

要是真的是分秒必争的太空救援的话,估计俄罗斯宇航员早就凉凉了!另一个比较有趣的是,2024年6月份波音飞船首次载人任务前往国际空间站,结果因为飞船发动机故障,漏气严重无法返回,救援飞船硬是在3个月后才发射。

相比之下,中国对接在天宫空间站的神舟二十号飞船也在今年11月4日遭到空间碎片撞击,神舟飞船耐热玻璃被撞出裂纹,经过风洞模拟后发现该裂纹会扩散,因此在11月10日决定二十号乘员组乘坐二十一号飞船返回,尽快发射二十二号飞船作为二十一号乘员组飞船。

从11月10日开始准备,到11月25日发射神舟二十二号飞船并对接天宫空间站,总共用时15天,中美俄三国航天能力,从三国救援自家宇航员的用时中可以看出来,中国紧急救援能力第一,美俄都在同一个档次,不分伯仲。

美国与俄罗斯的航天能力都在萎缩,但两边程度不一样

美俄的航天能力都在快速萎缩,不过两边萎缩的原因与程度都有些不一样,俄罗斯是继承前苏联的航天事业后,因为苏联解体,俄罗斯继承了巨额债务,当年苏联部署的各个工业区以及侧重的重工业被分到了加盟共和国,比如航母发动机给了乌克兰,航天发射场给了哈萨克斯坦等。

苏联解体后俄罗斯被西方忽悠连续多年的休克疗法,差点让俄罗斯凉凉,普京上台后推行国有化以及立足俄罗斯能源,与欧洲走近提供廉价能源等,终于让俄罗斯缓过气来。短期内俄罗斯在航天、军事以及重工业领域依然在全球排名靠前,比如俄罗斯军火销售依然排名前列。

但是俄罗斯吃的是苏联的老本,比如军用航空发动机换代更新非常缓慢,载人飞船尽管有出新,但从结构上并没有太大的改变,海军领域逐步萎缩,无力建设大型水面舰艇,唯一的航母也无法维修进入了报废程序。

俄罗斯的工业规模萎缩,已经养活不了那么多技术工人了,大量苏联时代的优秀工程师出走,俄罗斯继承后没有新鲜血液注入,这些人已经老了,技术工人断代了,科学家也断代了,俄罗斯正以肉眼可见的速度在萎缩,俄乌战争后,这个速度只会变得更快。

美国的情况与俄罗斯不一样,美国也是制造业萎缩,不过这个萎缩是美国主动放弃的,说白了就是当年为了降低成本推行全球化,大量低端制造业外移,美国只掌握高端制造业。但他们没料到的是中国从低端制造业入手后升级迭代速度超出了西方的设定。

另一个促进因素是1970年代末美元锚定石油有华尔街再次崛起,大量人才转向金融业。美国从硬件到软件两条路子把制造业给败光了。而第三条条路子是美国的军工复合体,将各种航天、军备研发计划无限化扩大规模,很多规划都因为超支难以为继,比如火星采样返回、阿尔忒弥斯重返月球计划,要不是特朗普极力支持,估计这重返月球计划就黄了。

不过也不用太乐观,美俄都是饿死的骆驼比马大,这么多年的积累,吃老本都比印度日本欧洲之流要强大得多,只是这些个优势正在被中国快速追赶,面子上有点留不住,最大的乐子不是现在,而是在5年后,如果国际空间站陨落、如果美国登月未能成功,如果中国载人登月与火星采样返回双双成功,那乐子就大了!