上週六，SpaceX公司慶祝了它的“獵鷹9號”火箭在四個半月內的首次飛行，該火箭從加利福尼亞州順利發射升空。“獵鷹9號”此前自9月起停飛，此前其中一枚火箭在佛羅裡達州的一個發射臺進行例行加油程式時發生爆炸。儘管週六的發射風險很大，但任務的成功並不能減輕SpaceX的壓力。

關於事故原因的問題已經在公司裡盤旋了幾個月，公司兩周前才披露了爆炸的可能來源。故障顯然很複雜，包括極冷推進劑罐中材料的複雜相互作用。這還不是全部：SpaceX使用推進材料的方式與競爭對手不同，這可能是導致失敗的部分原因。

美國聯邦航空管理局已經接受了SpaceX對故障的解釋，該公司表示已經採取措施修複。因此，SpaceX需要上週末的釋出會順利進行，以重新贏得客戶的信心。但在航天領域，信心並不僅僅建立在一次發射上。9月的爆炸是該公司一年多來的第二次重大故障，降低了“獵鷹9號”的可靠性評級。

SpaceX計劃明年為美國宇航局搭載火箭搭載人員。當這種情況發生時，失敗可能帶來的不僅僅是經濟上的影響；人們的生命將岌岌可危，該公司必須確保在乘客開始乘坐“獵鷹9號”飛機之前，不會再有打嗝的情況。SpaceX需要在未來一年持續發射火箭，以確保其運載工具的可靠性。

發生了什麼

9月的爆炸始於火箭上部的液氧罐。這就是儲存“超冷”液氧推進劑的地方，這是火箭上部發動機所需的燃料。液氧是航空航天公司常用的推進劑，但SpaceX使用的那種推進劑甚至比大多數在-298華氏度左右徘徊的液氧推進劑還要冷。SpaceX將氧氣保持在-340華氏度，接近其凍結溫度，因為它使推進劑更加緻密。執行長埃隆·馬斯克說，這樣一來，更多的氧氣可以裝進油箱，增加了SpaceX火箭可以使用的推進劑數量。

問題是寒冷使液氧變得易怒。首先，它升溫很快，有沸騰的危險。這就是為什麼SpaceX在發射前半小時到45分鐘裝載推進劑——以盡可能防止大部分推進劑沸騰。這一被稱為“載入並啟動”的程式導致了幾次發射延遲：由於起飛前液態氧溫度升高，SpaceX發射已經停止。

在9月份的爆炸中，超冷液氧與推進劑罐內的某種物質發生了不良反應——三個裝著非常冷氦的小容器中的一個。這些燃料箱被稱為複合材料包覆壓力容器，或COPV，它們是獵鷹9號推進系統的重要組成部分：它們有助於保持液氧燃料箱中的壓力。儲存在COPV中的氦被用來填充飛行中液氧離開油箱時留下的空間。

工程師喜歡使用COPV，因為它們相當輕。在SpaceX的案例中，COPV由包裹在碳纖維中的鋁內襯組成。這樣，當加壓的氦氣被裝入容器時，鋁內襯可以膨脹，而碳覆蓋層可以防止整個容器爆裂。以前，工程師們使用全金屬容器在火箭中儲存加壓氦，但這種設計比COPV更重。而且越輕越好，以逃避地球的引力。”美國宇航局退休工程師格倫·埃科德（Glenn Ecord）曾在太空梭專案中與COPV合作，他告訴《邊緣》（The Verge）雜誌說：“碳包覆壓力容器是你能**的最輕的壓力容器，而且有著長期成功的歷史。”。

然而，SpaceX的問題是，COPV的設計可能是這次事故的部分原因。有什麼東西導致了容器的鋁襯裡皺縮或彎曲，從而在金屬中形成丘陵和凹陷。然後液態氧從碳纖維外包裝和鋁襯裡之間滲出——這是不應該發生的事情。然後，液氧彙集在凹槽中，緊靠著襯墊。這成了一個問題。根據SpaceX公司的說法，COPV中的氦氣溫度非常低，可能導致截留的液氧凝固，這會增加由於摩擦而著火的幾率。碳纖維外包裝的摩擦可能導致了點燃氧氣所需的火花，導致連鎖反應，最終摧毀了火箭。

為什麼spacex是獨一無二的

COPV長期以來一直用於航空航天工程，在許多火箭中都很常見。它們被其他主要火箭**商，如聯合發射聯盟，用來給推進劑罐加壓。甚至美國宇航局也在太空梭上使用了多達24架COPV來儲存加壓氣體。

一般來說，COPV被儲存在油箱外，很少儲存在如此寒冷的溫度下。但是SpaceX對COPV的使用是不同的。它將COPV放入超冷液氧罐中。”“這當然是一個獨特的特點，”南加州大學宇航學副教授邁克爾·凱齊裡安（Michael Kezirian）告訴《邊緣報》（the Verge）他們以這種方式設計這個系統可能有很好的理由，但我不記得以前在使用COPV方面遇到過這種情況。”

SpaceX可以這樣做以減輕重量。將COPV儲存在液氧罐中可以使氦容器變得格外冷。這使得他們可以建造更小，因此，更輕。但是將COPV置於如此寒冷的環境中還有另一個副作用。這樣的低溫會導致COPV的碳包層膨脹，而鋁襯裡收縮，在兩個襯裡之間形成間隙。凱齊裡安認為，這可能就是氧氣被困在外包裝和鋁之間的原因。

Kezirian說：“**這些容器的方式是，班輪絕不會與外包裝分離，因此流體沒有機會進入班輪和外包裝之間。”隨著溫度的下降，任何COPV的趨勢都是金屬材料收縮，碳纖維膨脹。一個非常低的溫度的結果可能是創造一個機會，這種壓縮將失去。“然而，這是知情的猜測；SpaceX還沒有說明氧氣是如何被困在兩個襯墊之間的。

我們確實從太空梭計劃中知道，COPV會發生屈曲。美國航天局在模擬飛行壓力後對每一架COPV進行了測試，測試過程被稱為“驗證測試”。測試會使襯裡產生應變，當壓力釋放後，COPV可能會在恢復正常形狀時發生屈曲。Ecord說：“SpaceX有可能透過避免驗證測試來避免屈曲。”如果你在驗證測試中沒有扣上油箱，那麼任何氧氣進入裡面都不會積水，”Ecord說。

SpaceX拒絕就如何防止屈曲發表評論。該公司還沒有說明如何防止氧氣進入COPV飛機，理由是專利問題和國際武器貿易條例的限制。但該公司表示，已經確定了導致故障的“可靠原因”，並將從長遠考慮解決這些設計問題。與此同時，SpaceX將在更高的溫度下裝載氦氣，並恢復到以前成功裝載氦氣的舊方法。這樣可以防止氧氣變成固體，降低推進劑著火的幾率。

目前尚不清楚SpaceX將如何防止COPV屈曲或阻止氧氣進入複合材料外包裝和金屬內襯之間。”我個人建議在外包裝和內襯之間不要有氧氣如果氧氣不能進入皮帶扣，就不會再發生了。我不知道他們對此做了什麼；也許改變熱環境可以保持這種緊密性。”Ecord說，儘管如此，他相信SpaceX已經完全解決了這個問題。

對推進劑裝填的擔憂

9月份的事故也引起了人們對SpaceX裝載程式的擔憂。去年11月，美國宇航局的一個專家顧問小組對SpaceX計劃將推進劑裝載到“獵鷹9號”（Falcon 9）上的人員表示擔憂。過去，美國宇航局的宇航員只有在裝上推進劑後才登上太空梭。但當宇航員乘坐SpaceX飛行時，他們的計劃是在推進劑裝好之前登上火箭頂部的宇航員艙。這種不尋常的事件順序是必需的，這樣超冷液氧就不會在發射臺上加熱太多。

諮詢小組的憂慮在最近一份來自美國宇航局航空航天安全諮詢小組的報告中得到了回應，該報告還討論了更好地瞭解與SpaceX裝載程式相關的低溫的必要性。

ASAP在報告中寫道：“我們認為，調查的重點絕不能僅僅是確定和解決這起事故的具體原因。”它還必須著重於提高對系統如何在與“負載和執行”相關的動態熱環境中執行的理解，以便發現其他先前未識別的危險。這不是一個微不足道的努力。”

看這個問題是否真的解決了還需要時間。SpaceX現在能做的最好的事情就是發射成功——很多次。發射越成功，“獵鷹9號”的可靠性等級就越高，而且隨著這一等級的提高，人們對火箭的信心也隨之增強。SpaceX將迎來忙碌的一年：《華爾街日報》最近獲得的財務檔案顯示，SpaceX希望在2016年發射20次，但只成功完成了8次任務。因此，現在SpaceX的任務積壓，這使得“獵鷹9號”今年可能會頻繁發射。只有很少的犯錯空間。