NASA 确认热降解为 Starliner 故障原因

NASA 官员计划于今日美国东部时间下午 2 点举行一场备受瞩目的新闻发布会，公布 2024 年波音 Starliner 载人飞行测试调查的最终综合结果。此次简报会将由 Administrator Jared Isaacman 和 Associate Administrator Amit Kshatriya 主持，对显著改变任务原始飞行剖面的推进系统异常和氦气泄漏问题进行详细的技术性事后分析。通过检查推力器降解的根本原因，该机构旨在为该航天器最终在商业载人航天项目 (Commercial Crew Program) 框架下获得认证制定清晰的路线图。

Starliner 推进问题的根本原因是什么？

Starliner 推进系统问题的根本原因被确定为推力器阀门内的特氟龙密封组件（称为提升阀，poppets）发生了热降解和膨胀。当受到高频点火周期和强烈的太阳加热时，这些密封件限制了推进剂的流动，导致显著的推力损失，并同时导致服务舱歧管系统内发生氦气泄漏。

技术调查显示，容纳姿态控制系统 (RCS) 推力器的“狗屋 (doghouse)”外壳在与国际空间站 (ISS) 对接阶段经历了高于预期的温度。这种局部加热导致特氟龙 (PTFE) 提升阀膨胀并部分阻塞了推进剂路径。NASA 工程团队指出，推力器脉冲的频率结合服务舱的环境，产生了“热浸 (heat soak)”效应，加剧了材料变形。这一发现至关重要，因为它揭示了一种特定的材料脆弱性，这种脆弱性仅在载人任务对接序列的独特操作压力下才会表现出来。

此外，对氦气泄漏的调查证实，推进歧管中的密封件在持续压力下容易发生轻微的结构失效。虽然氦气用于为推进剂储箱加压，但在 2024 年飞行期间观察到的泄漏率引发了对管路系统长期完整性的担忧。Boeing 和 NASA 的研究人员利用 White Sands Test Facility 的地面测试来模拟这些条件，确认化学暴露和热循环的结合削弱了密封件。这些发现表明，在未来的任何飞行准备审查获得批准之前，必须对阀门组件硬件进行审查。

为什么 NASA 决定让宇航员乘坐 SpaceX 而不是 Starliner 返回？

NASA 选择让宇航员 Butch Wilmore 和 Suni Williams 通过 SpaceX Crew Dragon 任务返回，是因为 Starliner 推力器性能的不确定性超过了可接受的安全裕度。该机构认定，在关键的脱轨点火过程中发生推力器故障的风险过高，可能导致机组人员处于不稳定或无法恢复的轨道轨迹中。

决定利用 SpaceX 完成任务的回程是一个历史性的转变，强调了该机构“安全第一”的文化。在 2024 年 6 月的对接尝试期间，五个 RCS 推力器发生故障，尽管最终恢复了四个，但降解的不可预测性意味着工程师无法保证在高风险的大气层再入期间的性能。Associate Administrator Amit Kshatriya 强调，当时缺乏关于推力器行为的确定性“基于物理”的模型，因此无法排除返回航程中发生灾难性故障的可能性。

因此，NASA 将 Starliner 任务转为无人返回，该航天器已于 2024 年底成功返回，而 Wilmore 和 Williams 则留在了 ISS。这一举措使商业载人航天项目能够在不冒生命危险的情况下从无人着陆中收集宝贵数据。随后的 SpaceX Crew-9 任务被重新配置为预留两个空位飞行，确保资深宇航员拥有经过验证且安全的运输工具返回地球。这种应急计划展示了同时运行冗余的美国载人运输系统的至关重要性。

波音 Starliner 还会再次搭载宇航员飞行吗？

预计波音 Starliner 只有在成功实施硬件重新设计并在 NASA 监督下完成严格的再认证程序后，才会再次搭载宇航员飞行。该机构要求提供阀门和推力器问题已得到解决的决定性证据，这可能涉及修改服务舱设计或进行额外的无人演示飞行以验证修复效果。

Starliner 的后续路径涉及几个旨在恢复对该平台可靠性信心的强制性里程碑。NASA 已表示，Boeing 在下一次载人任务之前必须满足以下技术要求：

• 使用对热膨胀更具弹性的材料重新设计 RCS 推力器提升阀。
• 升级氦气歧管密封件，以防止在 ISS 长期驻留期间发生泄漏。
• 更新飞行控制软件，以优化推力器点火模式并减轻热应力。
• 进行集成推进系统测试，以模拟“最坏情况”下的对接和脱离对接场景。

虽然 2024 年的载人飞行测试提供了重要数据，但也推迟了该航天器用于常规轮换任务的正式认证。NASA 仍致力于与 Boeing 的合作伙伴关系，因为维持两个独立的供应商——SpaceX 和 Boeing——是确保持续访问国际空间站的战略重点。下一次飞行的具体时间表仍不确定，有待硬件修改结果和该机构最终安全审查的结果。

对国际空间站后勤和未来任务的影响

与 Starliner 调查相关的延迟使得国际空间站 (ISS) 的日程安排和机组轮换周期必须做出重大调整。由于在此期间商业载人航天项目严重依赖 SpaceX，NASA 不得不进行一场复杂的“轨道芭蕾”，以确保空间站在容纳 CFT 机组人员延长逗留时间的同时保持人员齐备。这一后勤挑战凸显了当主要运输工具之一面临技术停飞时，空间站运营的脆弱性。

尽管存在这些障碍，NASA 领导层仍将严格的调查视为公私合作伙伴关系 (Public-Private Partnership) 模型稳健性的证明。在今日新闻发布会上分享调查结果的透明度旨在增强公众信任，并确保将 2024 年测试飞行中吸取的教训应用于未来的深空探索任务，包括 Artemis 任务。通过现在解决这些复杂的工程问题，NASA 确保了下一代航天器将更加安全，并更有能力支持人类在低地球轨道及更远地区的长期存在。

展望未来，随着 Boeing 团队开始对建议的更改进行物理实施，该机构将继续直播实时更新和技术简报。今日美国东部时间下午 2 点的简报会是商业载人航天项目历史上的一个关键节点，标志着调查阶段的结束，以及 Starliner 航天器“修复与飞行”时代的开始。媒体代表和公众可以关注 NASA 的 YouTube 频道上的直播，以深入了解将塑造美国航天未来的具体工程数据。