SPACE SCHOOL

Houston Association for Space and Science Education.
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只許成功不許失敗 - 火箭發射成功率

若要票選最能讓人體會震撼的瞬間,相信火箭發射時的巨大轟鳴聲及閃光一定能排前幾名。每一次的火箭發射,可能代表冉冉上升的榮耀,也可能是隕落於爆炸的悲傷。搭載的每一顆衛星都是精練已久的科技結晶,卻可能於發射失敗後玉碎。在現今運載火箭百家爭鳴的時代,又是哪些火箭最能滿足客戶的期待呢?

獵鷹重型火箭發射瞬間[1]

  無論是執行阿波羅11號任務的農神五號、可重複使用的太空梭、或是第一枚實現第一節重複使用的獵鷹9號,發射成功之際總能獲得來自控制室及觀看轉播的觀眾一陣掌聲。

  然而,在火箭技術尚未成熟的時代,發射失敗是經常發生的事情。搭載首顆人造衛星的R-7火箭,由於採用捆綁式分級火箭設計,須使用多顆火箭引擎,初期常無法同步點火而爆炸



1957年搭載第一顆人造衛星的R7火箭[2]



  預計搭載美國首顆衛星的先鋒火箭,執行任務時由於第一級火箭失效,離開地面幾英尺後就落回地面爆炸燒毀,14次發射卻僅成功3次



先鋒火箭於發射台爆炸[3]



  到了太空競賽如火如荼之時,發射失敗的場景依然可見,最為著名的莫過於蘇聯N-1火箭。第一級火箭的30台引擎,導致推進劑的輸送管道設計複雜化,極端脆弱的結構最終導致4次發射全部失敗,第2次失敗引發的爆炸更是創下了有史以來最大非核當量爆炸紀錄



N-1火箭[4]



  從V-2到現今的獵鷹重型運載火箭,雖然體積與重量增加,但基本結構並無太大改變。外殼是支撐與承受重量的骨架、引擎是動力來源、噴嘴或尾翼能使火箭按照設定方向飛行。然而,隨著火箭功能的多元化,如何連結各系統就是相當複雜的問題。



V-2火箭結構[5]



  發射次數最多的是俄羅斯聯合系列運載火箭,超過1700次發射次數中,成功率高達90%,而美國的三角洲2號運載火箭在154次發射更只有2次失敗,可以看出成熟的運載火箭的發射成功率都很高。



三角洲三號運載火箭結構[6]



  2017年中國長征五號與俄羅斯聯合2號都經歷了發射失敗,更有因為技術人員忘了輸入發射地點的低級失誤。造成火箭故障的原因很多,如系統設計零組件生產工藝缺陷經費不足品質監督不周設施老化人才流失嚴重新舊火箭型號過渡等。通過整理和分析歷次發射失敗原因,發生故障的部位主要是推進系統,其次是控制系統,當然人為因素也占有相當的比例。如果發射前有效地採取預防措施,並加強全過程的質量控制,火箭的許多故障都是可以避免的。



獵鷹9號火箭爆炸[7]



  發射火箭本就是一個高風險的嘗試,儘管努力將風險降到最低,但仍不能排除事故發生的可能,經歷再多次成功也不能保證妥善率為100%。民間太空事業正蓬勃發展,安全性妥善率將是未來影響新一代載人火箭能否商業化運營的關鍵。



 



最成功的運載火箭 - 聯合系列運載火箭[8]



文章參考來源:

[1] 60 Years Ago: Vanguard Fails to Reach Orbit(檢索日期2018/07/14)

thttps://www.nasa.gov/feature/60-years-ago-vanguard-fails-to-reach-orbit

[2] The Rocket That Launched Sputnik and Started the Space Race(檢索日期2018/07/14)

https://www.popularmechanics.com/space/moon-mars/a28491/r-7-rocket-sputnik/

[3] 2017 Space Launch Statistics (檢索日期2018/07/14)

http://spaceflight101.com/2017-space-launch-statistics/

[4] Space Launch Report (檢索日期2018/07/14)

http://www.spacelaunchreport.com/index.html

[5] 14 extraordinary rocket test failures that paved the way for NASA's space program (檢索日期2018/07/14)

http://www.businessinsider.com/space-program-rocket-launch-failures-footage-nasa-2015-3

[6] 商用太空船產業再次經歷慘痛教訓…(檢索日期2018/07/14)

https://www.eettaiwan.com/news/article/20160905NT01-SpaceX-Learns-Another-Hard-Lesson

[7] 一年四次火箭發射失敗 員工分析原因(檢索日期2018/07/14)

https://www.epochweekly.com/b5/540/427.htm

[8] 日本發射全球最小運載火箭 宣告失敗(檢索日期2018/07/14)

http://technews.tw/2017/01/15/apans-world-smallest-rocket-launch-aborted/



 



圖片引用來源:

[1] https://celebrationscakedecorating.com/galleries/4k-earth-wallpaper-nasa.html, retrieved July 14, 2018

[2] https://www.mtholyoke.edu/~fleag20a/space/earlyspace.html, retrieved July 14, 2018

[3] https://www.wired.com/2009/02/launchfailures/, retrieved July 14, 2018

[4] http://enacademic.com/dic.nsf/enwiki/370452, retrieved July 14, 2018

[5] https://airandspace.si.edu/exhibitions/space-race/online/sec200/sec211.htm, retrieved July 14, 2018

[6] https://forum.kerbalspaceprogram.com/index.php?/topic/126822-rocket-of-the-week-zenit-3f3slb/, retrieved July 14, 2018

[7] https://techfeed.today/2016/09/10/%E9%A6%AC%E6%96%AF%E5%85%8B%EF%BC%9A%E7%8D%B5%E9%B7%B99%E8%99%9F%E7%81%AB%E7%AE%AD%E7%88%86%E7%82%B8%E6%98%AF14%E5%B9%B4%E4%BE%86%E6%9C%80%E4%BB%A4%E4%BA%BA%E8%B2%BB%E8%A7%A3%E7%9A%84%E5%A4%B1/, retrieved July 14, 2018

[8] http://www.spaceflightinsider.com/organizations/roscosmos/soyuz-u-completes-swan-song-with-launch-of-progress-ms-05/, retrieved July 14, 2018



 



 



 



 





 

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