撰稿人:Lia / 責任編輯:Zaphyra
2024年8月24日,美國國家航空暨太空總署(NASA)與波音公司(Boeing)共同宣布一項重大決定:原定執行為期八天短期任務、搭乘波音「星際航線」(Starliner)載人飛船前往國際太空站(ISS)的兩名太空人-蘇妮塔・威廉斯(Sunita Williams)與巴里・威爾莫(Barry Wilmore),將改為搭乘太空探索科技公司(SpaceX)的「飛龍號」(Crew Dragon)飛船,於2025年2月返回地球。此一決策,標誌著星際航線首次載人試飛任務遭遇了根本性的技術挫敗,並將太空人的預計駐留時間從一週延長至超過八個月。
這項決定的起因,源於星際航線在6月5日升空後前往太空站途中,遭遇了一系列嚴峻的技術故障。首先,飛船的推進器系統中發現了五處獨立的氦氣洩漏點,氦氣在該系統中用於為推進器加壓,其完整性對飛船的機動能力至關重要。其次,在接近並與太空站對接的關鍵階段,28個用於姿態控制的推進器中,有五個無預警失效,雖然太空人最終手動完成了對接,但這暴露了飛船控制系統的潛在缺陷。在接下來的兩個多月裡,NASA 與波音的工程團隊對飛船進行了密集的在軌檢測與風險評估,並多次推遲返航日期。最終,出於對太空人返航途中,特別是在重返大氣層階段,推進系統能否確保安全運作的深度疑慮,NASA 選擇了最為穩妥的方案-動用其另一家商業載人計畫承包商 SpaceX 的成熟運載工具。
此事件不僅是波音公司航太部門的一次重大打擊,更是對 NASA 自2011年太空梭計畫結束後所推行的「商業載人計畫」(Commercial Crew Program)核心政策的一次極端情境下的有效驗證。該政策的核心,在於同時資助兩家相互獨立的美國本土公司(波音與 SpaceX)開發載人太空船,旨在建立冗餘備援能力,確保美國在任何一家供應商出現問題時,仍能不間斷地將太空人送往近地軌道。如今,當波音的星際航線面臨困境時,SpaceX 飛龍號的可靠性,使得 NASA 能夠在不中斷太空站運作的前提下,確保太空人的安全返回,這完全印證了該政策的戰略遠見。同時,此事也以一種極具對比性的方式,凸顯了傳統航太巨擘波音與新興挑戰者 SpaceX 在專案管理、工程文化與風險應對能力上的巨大差異。
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Lia. Independent Media 台北報導
國際太空站,這個距離地表四百公里的寧靜前哨,在2024年的夏天,成為一場關於工程、風險與國家太空政策的無聲戲劇的舞台中心。兩位經驗豐富的 NASA 太空人,蘇妮塔・威廉斯與巴里・威爾莫,原本預計在此進行一趟旋風式的短期訪問,以驗證波音公司研發十餘年的「星際航線」載人飛船的最終性能。然而,隨著飛船的技術問題接連浮現,這趟短差變成了一次意料之外的長期駐留。8月24日,當 NASA 正式宣布將委託 SpaceX 接回這兩位太空人時,這個決定不僅為此次任務的波折畫下了一個臨時的註腳,更在全球航太產業的歷史上,標記了一個新舊典範交替的清晰時刻。
星際航線的「不確定性」風險
星際航線的這次首航,從一開始就並非一帆風順。在其6月5日升空後的24小時飛行過程中,一系列此前在無人測試中未曾完全暴露的問題開始顯現。首先是推進系統中的氦氣洩漏。氦氣在星際航線的推進模組中扮演著關鍵角色,它為燃料與氧化劑加壓,使其能被穩定地送入28個姿態控制推進器與4個發射中止引擎。任務途中,地面控制中心先後偵測到多達五處的洩漏點。儘管洩漏率尚在安全容許範圍內,但其數量之多且原因未能完全釐清,為返航時推進系統的可靠性埋下了隱憂。
更為嚴峻的問題發生在飛船準備與太空站自動對接的最後階段。在進行精細姿態調整時,控制推進器陣列中的五個推進器突然失效,迫使太空人介入並以手動駕駛模式完成對接。推進器是太空船的「肌肉」,負責其在真空環境中的一切姿態調整、軌道變更與最終脫離軌道返回地球的關鍵制動。在返航過程中,特別是飛船與服務艙分離、準備以特定攻角再入大氣層的階段,任何一個推進器的意外失效,都可能導致災難性的後果。
在接下來的數週裡,NASA 與波音的工程師們夜以繼日地進行遠端診斷。他們對推進器進行了多次在軌點火測試,試圖重現故障並理解其根本原因。同時,他們也對氦氣洩漏問題進行了深入分析。然而,由於無法在軌進行物理性的檢修,許多評估只能依賴模型與數據推算。正是這種無法被完全消除的「不確定性」,成為 NASA 決策的核心考量。在載人航太領域,「可接受的風險」有著極其嚴格的定義。最終,NASA 的領導層認定,讓威廉斯與威爾莫搭乘一個推進系統存在已知且未能完全排除風險的飛船返航,是不必要的冒險-尤其是在存在一個完美替代方案的情況下。
政策的勝利:商業載人計畫的「冗餘」價值
從波音公司的角度來看,這次任務無疑是一次巨大的失敗。但從 NASA 的國家太空政策層面審視,整個事件卻意外地成為其「商業載人計畫」戰略成功的最佳證明。回溯至2011年,當美國最後一架太空梭「亞特蘭提斯號」降落後,NASA 陷入了長達九年無法從本土獨立運送太空人進入太空的窘境,完全依賴俄羅斯的「聯合號」(Soyuz)飛船,每個座位的費用高達近9000萬美元。這種對單一、且是地緣政治對手的依賴,被視為國家太空能力的重大缺憾。
為此,NASA 推出了商業載人計畫,其核心理念是打破過去政府主導、單一承包商的模式,轉而採取一種更具彈性的商業採購模式。NASA 並非購買一艘太空船,而是向市場「購買載人運輸服務」。更具遠見的是,NASA 決定同時資助兩家看似風格迥異的公司-傳統航太巨擘波音與當時仍被視為新創挑戰者的 SpaceX。這項「雙供應商」策略的根本目的,就是為了建立「冗餘性」或稱「備援能力」。NASA 的決策者深知太空探索的高風險性,任何一個系統都可能出現預料之外的故障。擁有兩套獨立的載人系統,意味著當其中一套系統因技術問題或意外而停飛時,另一套系統可以無縫接軌,確保美國通往國際太空站的通路始終暢通。
如今,當星際航線的風險評估陷入僵局時,SpaceX 的飛龍號已成功執行了九次 NASA 的商業載人任務,其可靠性與安全性得到了充分驗證。NASA 能夠從容地調動下一班次的飛龍號任務(Crew-9),將其座位從四個調整為兩個,以便在明年二月接回威廉斯和威爾莫,同時讓 Crew-9 的兩名太空人繼續執行原定的長期任務。這一無縫銜接的應對方案,完美體現了冗餘政策的價值。可以說,這正是 NASA 在十年前投入數十億美元所期望看到的結果-一個有彈性、有韌性、能夠從容應對突發狀況的國家載人航太體系。
波音與SpaceX的鮮明對比
此次事件,也將波音與 SpaceX 兩家公司在文化、管理與執行力上的差異,以一種不容辯駁的方式展現在世人面前。波音,作為美國航太工業的奠基者之一,其深厚的歷史與 NASA 從「阿波羅計畫」時代就建立的緊密關係,使其在商業載人計畫初期獲得了高達42億美元的合約,高於 SpaceX 的26億美元。然而,在過去十年間,波音的星際航線計畫卻屢屢受挫,從2019年的首次無人試飛失敗,到軟體問題、閥門腐蝕等一系列技術障礙,導致其進度遠遠落後於 SpaceX。
許多分析將波音的困境,歸因於其龐大官僚體系下的僵化管理、過度依賴外包供應商的開發模式,以及一種在傳統「成本加成」政府合約下形成的、對成本超支容忍度較高的企業文化。在這次的「固定價格」合約下,所有研發超支都必須由波音自行承擔,至今該計畫已造成超過14億美元的虧損。
與之形成鮮明對比的,是 SpaceX 所代表的新太空(New Space)模式。SpaceX 以其快速迭代的設計哲學、高度垂直整合的製造能力(從引擎到航電設備皆自主生產)以及創辦人馬斯克所注入的強烈使命感,展現了驚人的效率與創新能力。SpaceX 的「飛龍號」不僅比星際航線提早四年投入載人飛行,其搭配的「獵鷹九號」火箭的可重複使用技術,更從根本上改變了進入太空的成本結構。外界普遍認為的 SpaceX 擁有更高的成功率,正是這種文化與模式差異的直接體現。
當 NASA 宣布將由 SpaceX 完成這次救援性質的返航任務時,這不僅是一個務實的技術選擇,更是一個強烈的象徵性宣告:在21世紀的太空探索領域,歷史傳承與企業規模,已不再是成功的保證。靈活性、創新速度與對新商業模式的適應能力,正成為定義領導者的關鍵特質。這場發生在近地軌道的危機,最終成為了一次權力交替的公開見證。
資料來源
Reuters: NASA says Boeing astronauts to leave ISS in February on SpaceX craft
https://www.reuters.com/technology/space/nasa-boeing-target-february-return-starliner-astronauts-2024-08-24/
The New York Times: NASA Decides Boeing Starliner Astronauts Will Return to Earth on SpaceX Dragon
https://www.nytimes.com/2024/08/24/science/nasa-boeing-starliner-spacex.html
Associated Press: Stuck at space station, 2 NASA astronauts will return to Earth in SpaceX capsule, not Boeing’s
https://apnews.com/article/boeing-starliner-nasa-spacex-astronauts-return-266184534f3165243577d63683a37e50
The Wall Street Journal: NASA to Bring Boeing Starliner Astronauts Home on SpaceX Rocket
https://www.wsj.com/science/space-astronomy/nasa-to-bring-boeing-starliner-astronauts-home-on-spacex-rocket-96e00155
Ars Technica: NASA is so concerned about Starliner, it’s bringing its astronauts home on Dragon
https://arstechnica.com/space/2024/08/nasa-is-so-concerned-about-starliner-its-bringing-its-astronauts-home-on-dragon/
The Guardian: Nasa astronauts to return from ISS on SpaceX craft after Boeing faults
https://www.theguardian.com/science/2024/aug/24/nasa-astronauts-iss-spacex-boeing
BBC News: Nasa says Boeing astronauts will return to Earth on SpaceX craft
https://www.bbc.com/news/articles/c9ww9278gqzo