

2004年,我坐在Scaled Composites的飞行模拟器里,和试飞员兼工程师Peter Siebold一起。他建造了这款模拟器——这是Scaled公司那架极其规的SpaceShipOne(SS1)驾驶舱的精确复制品。那架飞船是SpaceShipTwo(SS2)的前身,SS2在上周五在莫哈韦沙漠上空解体。事故发生时,Siebold正驾驶着飞船,Mike Alsbury是副驾驶。
富有远见的航空航天设计师Burt Rutan发明了这些奇特的飞行器,以及两架测试飞行器共享的革命性的羽翼式再入系统。十年前,Siebold是实现该系统的团队的关键成员。当他向我展示如何在模拟器中驾驶时,我们聊到了在这种新颖且公认不稳定飞行器在火箭动力太空飞行(即使“太空”部分很短暂,仅持续几分钟)的极端环境下飞行的压力。
Siebold内心挣扎。参与该项目是一种荣幸,但这次经历却成了一场令人意外的情感过山车。他非常想获得他的宇航员徽章,并且与Rutan团队中的其他飞行员在任务分配上展开激烈竞争。然而,当Rutan需要选择飞行员时,Siebold选择了退出。
当Rutan需要选择飞行员时,Siebold选择了退出。
那时他刚成为一位父亲,他的良心不允许他继续冒险。Scaled的试飞员Mike Melvill和Brian Binnie代替他驾驶飞船完成了赢得1000万美元安萨里X奖所需的两次亚轨道飞行——这个奖项是提供给少数有能力开发商业宇宙飞船的公司。
Siebold留在了该项目中,并再次成为了一名试飞员。这次是为了更大的、载客的SpaceShipTwo,由The Spaceship Company(Scaled Composites的衍生公司)为理查德·布兰森(Richard Branson)新成立的、受X奖启发的Ventures维珍银河(Virgin Galactic)制造。上周五,43岁的Siebold和39岁的Alsbury从莫哈韦航天发射场起飞,他们位于巨大的母船WhiteKnightTwo(WK2)下方。莫哈韦航天发射场位于洛杉矶以北约两小时车程处。
该公司安排此次飞行是为了首次测试火箭新修订的推进剂系统。一种橡胶基燃料曾让SS1表现良好,但工程师们最近换成了塑料基燃料,以产生更大的推力来驱动更大的SS2。SS2已经飞行了54次,但最高高度不超过71,000英尺,而其预计运行最高高度为361,000英尺。只有10次飞行采用了该飞船的“羽翼”构型,在这种构型下,双尾梁会向上翻转以稳定飞船再入大气层。它仅以火箭动力飞行了三次;大多数飞行是在从WK2分离后进行的滑翔测试。
2014年10月31日,星期五,火箭和母船组合飞行至45,000英尺,此时SS2从WK2分离并点燃发动机进行测试飞行。接下来的具体情况尚不清楚,但地面图像清晰显示,发动机点火后航天器解体。在昨晚的国家运输安全委员会(NTSB)新闻发布会上,代理主席Christopher Hart透露,发动机完好无损,没有燃油系统泄漏的迹象。Hart还表示,视频显示Alsbury在大约1马赫(约合660英里/小时)时操作了一个解锁羽翼机构的操纵杆。显然,这本应在1.4马赫时才能发生。
这是一个可能至关重要的细节:在1马赫时,飞机的高度较低,空气密度比1.4马赫时大得多。以更快的速度释放羽翼会是安全的,因为空气会更稀薄。新闻发布会没有透露飞行计划——发动机燃烧将持续多久,以及飞行员将在哪个阶段开始和结束羽翼操作。另一个重要细节是,Alsbury只是解锁了羽翼;他和Siebold都没有实际尝试移动它们。用航空术语来说,羽翼的移动是“未受指令的”。
羽翼机构的过早解锁可能导致了悲剧性的结局,因为当时空气密度较大,可能会迫使羽翼移动。但Hart强调,这并非陈述原因,只是事实。这是一个至关重要的区别,我们稍后会讨论。
航天器解体并从空中坠落,碎片散落在五英里半径的沙漠地面上。SpaceShipTwo没有配备弹射座椅,所以Siebold——他多次飞行尚未获得宇航员徽章——要么自己脱离了残骸,要么被抛出了残骸。NTSB尚未披露他是否意识清醒并使用自己的氧气系统,或者是否因高空快速失压而失去知觉。据推测,他可能失去了知觉并受伤,他的降落伞在10,000英尺处自动打开。Siebold降落在地面,急救人员不久后找到他,然后将他送往医院。(值得注意的是,Siebold是第一个成功从正在发射的火箭飞船中逃生的人。调查人员和航空航天工程师无疑将在未来几天研究他生还的具体细节。)

Alsbury在坠机事故中丧生。他的遗体仍然系在他的座位上,与一大块损毁的机身在一起。这位试飞员,他本人也是一位丈夫和两个孩子的父亲——孩子们都不到5岁——自2001年以来一直在Scaled Composites工作。莫哈韦的航空航天界,一个以紧密联系而闻名的小圈子,显然对这位飞行员的去世感到震惊,理查德·布兰森在当晚晚些时候也来到了加利福尼亚。
周末期间,布兰森和NTSB(于周六抵达莫哈韦调查事故)都开始在一系列漫长的新闻发布会上发表声明。维珍银河和布兰森的初步评论表露了团队的震惊,并谈到了太空飞行的固有且众所周知的风险、人类探索和突破界限的冲动,以及该项目所有参与者的集体愿景和奉献精神。但双方至少一开始都没有提供任何实际的见解或信息。
然而,我们可以从布兰森2014年11月1日星期六对维珍银河未来问题的具体、审慎且模棱两可的回答,以及NTSB在坠机事件后出现在莫哈韦的事实中推断出很多东西。
让我们先从NTSB开始。尽管它在“挑战者号”航天飞机事故调查(1986年)中扮演了次要角色,但该角色带来的益处——特别是在事故重建方面——促使1990年代的交通部要求NTSB参与未来任何商业太空事故的调查。NTSB也参与了“哥伦比亚号”事故的调查(2003年),但这是该委员会首次独立领导航天器事故调查。它出现在莫哈韦沙漠,是因为维珍银河计划成为一个民用、载客实体。NTSB将主导调查,而联邦航空管理局(FAA)掌握着维珍银河载客执照的钥匙,将密切关注其进展。
NTSB的参与意义重大,并且可能是初创商业太空行业能遇到的最好的事情。自Burt Rutan于1982年创立以来,Scaled Composites一直保持着 an exemplary safety record(典范般的安全记录),尽管它设计和飞行了大量原型机,包括民用和军用,但没有发生过试飞员死亡的事故。(Scaled是航空航天和国防技术巨头诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)的全资子公司。Rutan于2011年从该公司退休。)
这家高科技公司执行着审慎、备受赞誉的飞行测试计划,注重安全。其项目内发生的任何事故通常都会在内部进行调查和解决。2007年的一次火箭发动机测试事故造成三名Scaled技术人员死亡,被视为工业事故,并由职业安全与健康管理局(OSHA)进行了调查。同样,NTSB也是一个独立的公共机构,它会发布关于事故原因的详细报告,并提供安全建议来解决发现的任何问题。
NTSB将进行一次计划外的、高水准的安全审计——这是商业太空行业首次面临的审计。
审查将是严酷的。事故调查界内部的专家们(为避免参与调查而选择匿名)告诉《Popular Science》,Scaled/Virgin/TSC将是NTSB最理想的调查合作方。然而,调查的影响可能超出了该私人项目的承受能力。
NTSB将花费时间梳理细节,采访各层级员工,反复审查事故飞行(以及之前的飞行)的图像、视频和文字记录,当然还会广泛采访Siebold。它将利用其在冶金、飞行控制、结构应力、材料疲劳和复合材料制造方面的专业知识,来精确地确定周五早上航天器究竟发生了什么。
羽翼机构的解锁是关键信息,但NTSB将要追究的关键问题是Alsbury为何解锁它。是简单的错误,还是他面前的信息有误,或者被错误地传递给他?空速指示器是否正常工作?当时是否发生了未知的驾驶舱紧急情况,以至于Alsbury认为解锁羽翼可以解决?最后,解锁羽翼是否导致了飞机的毁灭和副驾驶的死亡?在那个速度和高度下,这是预期的结果,还是让机组人员感到惊讶?无论哪种情况,可以采取哪些措施来消除过早解锁羽翼的可能性?

调查将在此处寻找“冗余”,这是商用飞机设计中的一个关键术语。这些是备份和故障安全装置,旨在在信息错误、机械故障或飞行员失误的情况下仍能确保飞机的安全运行。SS2有哪些冗余装置可以防止羽翼过早解锁?如果没有,应该安装哪些?
NTSB还将评估整个飞行测试计划。他们将尝试了解人际关系、企业文化或内部和外部的各种压力等不太有形的因素是否可能影响了该计划中的决策。它可能会发现其他与事故本身无关的安全问题,但这些问题同样可能受益于进一步的审查。NTSB将实质上进行一次计划外的、高水准的安全审计——这是商业太空行业首次面临的审计。
最终,周五事故的原因可能会变得显而易见,即羽翼解锁。但更有可能的是,NTSB将发现多种因素在起作用。如果该机构在处理令人费解的交通运输灾难方面有着悠久而彻底的调查历史,那么它证明了任何事情,事故通常都是由一系列看似无关的事件造成的。也许预算压力促成了事故,因为每次测试飞行都会耗费该项目数十万美元;也许承包商和客户之间的紧张关系,即使是间接的,也促成了事故。毕竟,Scaled Composites和维珍银河之间的关系从一开始就被证明是一种尴尬的组合。布兰森对即将到来的、距离数月之遥的载客亚轨道飞行的不懈宣传惹恼了Scaled Composites的员工。该项目最初计划于2007年开始收入飞行。现在是2014年。你可以从中推断出任何你想推断的东西。
任何NTSB的调查都旨在确定重大事故的原因,以便在未来能够防止它们。这个过程将是周密和高效的。就像原型飞船本身的损失一样,这将延迟该项目,即使没有NTSB,Scaled自己的内部调查也会如此。但前者无疑将产生使太空旅游更安全的信息。这让我们回到维珍银河自身未来这个问题。
在周六的新闻发布会上,布兰森说:“我们有责任让我们的试飞员查明究竟哪里出了问题。一旦我们查明了问题所在,如果我们能够克服它,我们将绝对确保这个梦想能够延续下去。” 如果。

对于通常是维珍银河狂热爱好者布兰森来说,他甚至含蓄地暗示(因为他没有强烈地反驳),该项目的未来可能真的处于危险之中,尽管仅仅发生了一次坠机事故,即使是致命的。这强烈表明他已经知道最终的决定是什么。维珍声称已收到800多笔亚轨道旅游航班的付款,每笔20万美元。这听起来可能是一笔巨款,但1.6亿美元仅仅是他据报道已投资该项目的不到三分之一。然而,该公司要到真正开始将人们送入太空后,才能动用这笔乘客款项。
如果一家耗资半亿美元的航空航天企业连一次飞行测试的挫折都无法承受,尤其是在一个飞行测试挫折有一百年历史的行业中,那么要么是布兰森快要耗尽他长期拖延项目的财力支持的意愿,要么是该项目本身就过于复杂和危险而无法生存。你可以拥有全世界的支持,但这并不意味着你的宇宙飞船就能正常工作。
这次调查将提供关于SpaceShipTwo实际实用性的重要见解。如果调查显示需要越来越复杂和昂贵的安全机制,或者存在更广泛的设计缺陷,那么挑战可能难以克服。SpaceShipOne对试飞员来说是一次艰苦的飞行,其再入过程两次亚轨道飞行都让飞行员头晕目眩。(在SpaceShipOne项目开始的13年里,从2001年开始,该项目仅成功进入太空两次。)工程师们努力通过放大版概念来平稳飞行,但该项目尚未进行到足以看到他们是否成功的测试。SpaceShipTwo,以任何合理的标准来看,仍然是一艘小型飞船。很难想象情况会有如此大的改善,而那些数百名有钱的、潜在的太空游客目前排队等候乘坐的,可能无法承受像Binnie、Melvill和Siebold那样严重的颠簸。如果人类太空飞行的统计数据有所启示,那么如果飞行继续,将会有更多人丧生。
如果人类太空飞行的统计数据有所启示,那么如果飞行继续,将会有更多人丧生。
更令人担忧的是,这不会是这个新兴行业最后一次事故。它不会是。在如此早期飞行阶段就出现灾难性故障,会引发对这些飞行器开始进入太空,然后进行羽翼调整以应对重力颠簸的再入过程(然后日复一日,一天多次,持续数年)时会发生什么的疑问。与它的前身一样,SpaceShipTwo被设计成三种交通工具:火箭、航天器和滑翔机。因此,它在任何一个方面都做得不好。飞行的每个阶段都包含必要的妥协,以允许其他阶段的存在。Rutan经常承认这一点,但即使对他来说,这也是一片新天地。这个概念是天才的,并且可能非常有效。然而,它可能不是人们期望的飞行——而且最终的形态来之不易。如果人类太空飞行的统计数据有所启示,那么如果飞行继续,将会有更多人丧生。

现在,好消息是。即使维珍银河在周五事故后倒闭,商业太空探索,尤其是太空旅游,仍将继续。兴趣太高了,而且推动该行业的梦想和愿景也太强大、太引人入胜、太值得追求而不能忽视。太空旅游不仅仅是富人的派对:为实现它而开发的系统——从经济策略到创新设计和材料——都能推动进步,即使其益处要几十年后才能显现。此外,对这项努力的这种审查提高了整个行业在安全性和可靠性方面的标准。无论NTSB和Scaled Composites在调查中学到什么,都将对整个行业产生积极影响,正如航空史上每一次事故都为使其成为人类已知最安全的交通方式做出了贡献。
在私人太空飞行领域还有其他人可以提供帮助。SpaceX(由PayPal联合创始人兼特斯拉汽车掌门人Elon Musk创立)、Blue Origin(由亚马逊创始人Jeff Bezos创立)以及XCOR Aerospace等公司,都在开发使用不同策略(有些是新的,有些是熟悉的)的商业火箭系统,这些系统可以使太空旅行变得实用且经济实惠。
然而,现在尤为清晰的是,这种大胆的未来愿景不会按理查德·布兰森的计划实现。
Eric Adams,《Popular Science》撰稿人,20年来一直报道航空和航天工业。关注他的 Twitter 和 Instagram。