火箭发射成功率今不如昔

导致火箭发射失败的原因很多，计算机系统故障是其中之一，有效载荷比以前重也是不可忽视的因素，不遗余力地削减制造成本则更使发射雪上加霜
【英国《新科学家》周刊文章】题：什么在上升
法国AGF保险公司最近发表的一份分析报告指出，新的火箭设计没有20年前的火箭设计可靠。
在数十亿美元的商业发射市场上，可供使用的各种火箭的数量20年来增长了3倍。然而，尽管推进技术有了进步并且越来越多地使用了计算机化的飞行控制和导向系统，新火箭似乎并没有因此而变得更加安全可靠。
事实上，业界很多人认为，正是这些计算机系统导致了很多发射的失败，另外有效载荷比以前重也是失败的原因之一。不遗余力地削减制造成本是另外一个因素，而且如果失败继续下去削减成本反而会带来更大的损失。
似乎是为了证实AGF公司的分析报告，5月份从日本两家航天机构之一的NASDA传来了令人遗憾的消息。美国卫星制造商休斯公司在NASDA的大功率火箭连续发射失败后，取消了原定由NASDA承包的10次发射任务。
AGF的调查报告首先检查了新型火箭在开始的几次发射中有多少次能够成功——这是衡量新设计的基准。调查发现，1980到1984年设计的新型火箭在头5次发射中有60％会经历至少一次失败；而在过去的5年中，几乎有2／3的火箭会经历至少一次失败。由此看出目前的火箭与20年前相比更容易失败。
把很多卫星“一起放在”相同的轨道上——这样它们发出的信号都能够被一台电视卫星天线接收到——也增加了发射难度。
AGF的分析重点是新的火箭设计。你或许会认为这些数字没有什么实际意义——毕竟起初不可靠的火箭到后来一般会变得可靠，但是商业界并不这样认为。AGF公司的盖伊·拉卢尔说，目前卫星制造商对不管使用什么型号的火箭发射卫星都只付统一的保险费。但是来自保险公司的压力将改变这种做法。各火箭制造公司将不得不确保自己在可靠性上具有很强的竞争力。如果在早期发射中不能提高可靠性，那么未来的保险费用将会变得很高——从而会大大增加卫星的总成本，这样火箭制造商在市场上就会失去竞争力。
削减成本
目前进入商业服务的新火箭包括洛克希德—马丁公司的大力神3型火箭，美国波音公司的德尔塔3型火箭，欧洲航天局的阿丽亚娜5型火箭以及俄罗斯赫鲁尼切夫航天中心的质子M型火箭。《航天新闻》说，人们已开始询问为什么火箭制造者们不能排除技术障碍并且把新火箭的发射失败率降下来。拉卢尔认为这要归咎于削减成本。他说：“预算的限制使人们省去了很多组件的实际测试而增加了模拟测试。”
AGF公司航天保险部经理皮埃尔—埃里克·利斯说，像美国航天局的“更快、更好、更便宜”计划（最近因火星计划遭遇失败而受到一份独立报告的批评）这样的想法是问题的根源之一。他指出：“诸如此类的根据成本进行设计的指导方针意味着人们不得不迁就预算，不管遇到什么样的技术问题。”
不足为奇的是，火箭制造商持有不同的看法。阿丽亚娜航天公司的马里奥·德尔平说：“我不同意AGF公司的分析，他们很可能指出了我们竞争对手的短处。阿丽亚娜4型火箭保持着连续54次发射成功的业绩。我们的成功率为97.5％，这是当今商业发射市场上的最高纪录。”
但是，虽然阿丽亚娜4型火箭毫无疑问具有很高的成功率，阿丽亚娜5型大功率火箭表现出的问题正是AGF的分析报告所指出的。1996年，阿丽亚娜5型火箭首次发射即发生爆炸，使欧洲航天局包含4颗卫星的“星丛”计划化为泡影。第二次发射用的是一个模拟载荷，结果也未能将其送入预定轨道。但是，从那时候起到现在的3次发射都没有出错。
编撰航天跟踪（SpaceTrack）数据库的戴维·托德说：“对发射火箭来说，你所有的鸡蛋都取决于那一次发射，而失败的风险却总是存在的。”这个数据库跟踪火箭的发射成功率，很多保险公司都使用这个数据库。他说，工业界在发射卫星时应该提防火箭的首次发射。
软件问题
总部设在伦敦、出版航天跟踪数据库信息的航天索赔公司（Airclaims）在分析了火箭的首次发射后发现，在过去10年中出现的23种新设计里（不包括更可靠的改装后的弹道导弹），有12种在首次发射时失败。在9种首发失败的设计中，有6种在第二次尝试时也未能成功。托德说，火箭导航和控制的计算机化也许是造成这些失败的关键原因。
托德认为，最近天顶3号火箭从波音公司的太平洋海洋发射平台上发射失败是“程序员混乱”造成的。成功进行两次发射后，软件工程师试图“整理”一个计算机程序，结果却不小心引进了一个错误，这个错误使火箭上一个对飞行至关重要的阀门打开，从而导致了失败。阿丽亚娜5型火箭首次发射即遭失败，也是因为计算机错误造成的。
自从苏联第一颗人造地球卫星升空以来已过去了40多年，火箭科学家已研究出使推进更加可靠的方法。那么，目前使火箭发射失败的原因是软件吗？托德说：“导航系统与其他系统相比似乎确实更容易出错。”
但是，其他方面的错误也不能忽视。对火箭发射失败，没有哪个国家比日本感受更深了。NASDA与休斯公司签订的那份合同价值8.36亿美元。当1996年合同签署之时，人们还将其看作日本H2航天计划的一次胜利，而现在合同取消无疑重创了日本希望在商业发射领域占有一席之地的雄心。托德说，拙劣的设计和制造导致了H2计划的衰败。此外人们还归结出很多失败的原因，比如四处游走的昆虫导致短路，液氢燃料中的气泡导致涡轮机叶片断裂等。H2计划的主火箭在经历了连续两次发射失败后于去年12月被迫停产。其后继的较为便宜的H2A型火箭的开发也暂停了。
对日本来说，这会是道路的终点吗？欧洲航天局已预订了H2A火箭的首次发射，用来把一颗名叫阿尔特米斯的试验通信卫星送上轨道。欧洲航天局选择了日本火箭而舍弃了两次发射均失败的波音德尔塔3型火箭。托德对此感到不解，他说：“根据第三次发射的幸运程度，我会选择德尔塔3型火箭。”