2019年12月20日,波音公司研制的“星际客船”搭乘宇宙神-5(Atlas-5)运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地第41发射台成功发射。“星际客船”原计划与国际空间站对接并停靠一周,由于飞船“任务经过计时器”(MET)与实际存在约11小时的偏差,飞船在船箭分离后误判飞行阶段,实施大量点火操作,消耗了过多的推进剂。NASA和波音公司发现问题后采取紧急处置措施将飞船送入安全轨道,但由于推进剂消耗过多,飞船无法继续与国际空间站对接,在轨开展一系列技术验证后返回地球,于12月22日安全着陆在白沙导弹基地。
1. 异常事件概况
2019年12月20日,波音公司研制的“星际客船”搭乘宇宙神-5(Atlas-5)运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地第41发射台成功发射。“星际客船”原计划与国际空间站对接并停靠一周,由于飞船“任务经过计时器”(MET)与实际存在约11小时的偏差,飞船在船箭分离后误判飞行阶段,实施大量点火操作,消耗了过多的推进剂。NASA和波音公司发现问题后采取紧急处置措施将飞船送入安全轨道,但由于推进剂消耗过多,飞船无法继续与国际空间站对接,在轨开展一系列技术验证后返回地球,于12月22日安全着陆在白沙导弹基地。
2. 异常事件表征和性质
无人飞行试验任务中的3项主要异常表征为:
1)“任务经过计时器”:由于飞行软件代码错误,“星际客船”在运载火箭点火之前与火箭进行时间同步,“任务经过计时器”与实际存在11小时的偏差。因此“星际客船”在船箭分离后判断自身处于任务的另一阶段,没有实施正确的机动,姿控发动机长时间点火消耗了过多燃料。
2)服务舱处置点火:飞船在轨测试期间,NASA和波音公司对关键飞行阶段的软件代码进行了检查,发现并纠正了乘员舱和服务舱分离阶段的重要软件问题。服务舱推力器存在“阀门映射软件问题”(valve mapping software issue),服务舱推力器需要在两舱分离后进行处置点火,但阀门仍是按两舱连接正常飞行状态设置,如果未及时纠正该问题,可能导致服务舱错误点火、状态失控、撞向乘员舱,造成乘员舱失稳或隔热罩损坏,进而引发灾难性事故。
3)天地通信(S/G):试验过程中,发现天地通信前向链路间歇性中断,影响飞行控制团队对“星际客船”的指令和控制能力,这也拖延了地面控制人员发现异常现象后开展最初抢救工作。
NASA事后认定“星际客船”无人飞行试验任务异常事件的性质为“高可见性险兆事故”(High Visibility Close Call)。根据《NASA关于事故和险兆事故报告、调查、记录保留的程序要求》(NPR 8621.1.C),此次事件未造成伤亡,但有可能引发潜在重大事故、造成人员和设备的潜在重大损失,因此需要进行深入调查,明确风险暴露情况,找到事件根源。
3. 独立审查组的调查结论
2020年1月,NASA和波音公司联合组建了独立审查组,对试验任务发生的3项主要异常(2项软件代码错误、1项天地通信异常)进行调查。经过2个月的调查,独立审查组发现波音公司研制流程存在众多问题,同时公司存在多项组织问题。
独立审查组给出了4大类、61条改进和预防措施,但NASA和波音公司未对外公开全部改进措施的清单。改进措施的4个类型及示例如下:
1)进行代码修改:波音公司需检查并修正“任务经过计时器”、服务舱处置点火等代码问题。
2)改进集成系统工程:波音公司需强化审查流程,包括同行审查、控制委员会审查等,并需改进软件过程培训。
3)改进软件测试:波音公司需提高对各个飞行阶段软件测试的保真度,例如,通过仿真、模拟器等改进端到端的测试,确保更加接近真实的系统,进而发现相关问题。
独立审查组还正在调查天地通信前向链路间歇性中断的问题,已判定技术根源是通信系统电磁干扰,并向波音公司提出具体的硬件改进建议,但需要到3月以后才能给出完整的评估和措施建议。
4)确保产品完整性:硬件设计变化会带入系统设计过程中,波音公司需参照硬件设计的方式检查软件代码。
4. 后续工作安排
波音公司接受了独立审查组提出的全部措施建议,正在完善实施计划,并将相关工作纳入日常工作计划中。波音公司表示自身需要改进,尤其是重新树立用户的信任,进一步提高系统工程和软件研制的严格程度。独立审查组将跟踪各项措施的进展和执行情况。
波音公司还在最新公布的2019年第四季度财报中做出预防性决定,提出从公司收益中预留4.1亿美元用于可能需要再次实施的“星际客船”无人飞行试验。
尽管独立审查组的最新调查取得了重要进展,但NASA表示还需要获得更多信息,在波音公司提交详细的解决方案和整改计划、NASA独立对该计划进行彻底评审后,最终确定波音公司是否需要再进行一次“星际客船”的无人飞行试验。(何慧东)