问题

为什么感觉美国发射火箭经常失败,而中国很少失败?

回答
关于美国和中国火箭发射成功率的看法,以及可能的原因,这是一个复杂的问题,需要从多个维度进行分析。首先,需要澄清一个重要的事实:基于公开数据,美国航天机构(如NASA)和商业航天公司(如SpaceX、ULA)的总发射成功率是相当高的。中国航天科技集团(CASC)及其下属公司发射的任务也同样非常成功。 很多时候,公众的“感觉”可能受到媒体报道偏向性、特定事件的放大以及对不同航天参与者规模的认知差异的影响。

然而,我们可以从以下几个方面来理解为什么有时会产生这种“美国发射火箭经常失败,中国很少失败”的印象,并进行详细的探讨:

一、 参与者的规模和多样性:

美国: 美国拥有非常庞大且多元化的航天体系。
国家航天机构(NASA): NASA本身负责许多科学探索和载人航天任务,这些任务通常复杂且风险较高,对可靠性要求极致,任何失败都会被广泛关注。
商业航天公司(SpaceX, ULA, Rocket Lab, Blue Origin等): 这是美国航天领域一个非常活跃且快速发展的组成部分。这些公司不仅进行商业卫星发射,也承担政府合同。其中,新兴公司(特别是像SpaceX)在早期研发阶段可能会经历更多的试错和技术迭代,其失败案例更容易被媒体报道,形成“经常失败”的印象。
军事和情报机构: 也有大量的发射任务由军方和情报机构执行,这些任务的细节通常不对外公开,所以我们看不到它们的失败案例。
庞大的发射频率: 由于上述多方参与和市场化竞争,美国的总发射次数非常多,在统计学上,更多参与者和更高的发射频率自然会产生更多的绝对失败次数,即使成功率仍然很高。
中国: 中国的航天发射主体相对集中,主要由中国航天科技集团(CASC)和中国国家航天局(CNSA)及其下属企业承担。
相对集中的体系: CASC拥有长征系列运载火箭等核心技术和生产能力,其发射任务更具计划性,并且在技术成熟度和质量控制方面有着严格的内部标准。
发展阶段和策略: 中国航天在过去几十年里稳步发展,特别是近十年来取得了显著进步。在某些阶段,为了保证成功率,可能会采取更保守、更稳健的技术路线和发射策略,优先确保任务的成功,而不是追求极致的创新速度或商业化推广。

二、 媒体报道和公众认知:

媒体的关注点: 媒体倾向于报道新闻事件,而失败的火箭发射无疑是重大新闻。美国作为航天领域的先行者和全球媒体关注的焦点,其任何发射失败都会被国内外媒体广泛报道和放大。中国航天过去相对封闭,近年来才逐渐开放,且媒体报道也更侧重于成功和成就,因此失败案例的曝光度相对较低。
“首飞”和新技术的风险: 美国拥有众多新进入航天领域的公司,这些公司在推出新火箭或采用新技术时,往往会经历几次失败,这是技术研发的正常过程。这些“首飞”失败的例子更容易引起公众的注意。例如,SpaceX的猎鹰1号在早期就经历了几次失败,但最终成功并成为其辉煌的开端。
成熟度与风险的平衡: 商业航天公司为了降低成本和提高发射频率,可能会在早期阶段接受更高的风险,通过反复试验来优化设计。而国家层面的航天机构,尤其是涉及载人航天时,对风险的容忍度非常低。

三、 技术发展策略和迭代方式:

美国:
多元化研发路径: 美国允许多家公司独立开发火箭技术,这带来了创新速度但也伴随着失败的可能性。例如,SpaceX的“可回收火箭”技术,在早期回收试验中就出现过爆炸等失败情况,但这是为了验证和优化关键技术。
快速迭代和“容错”文化: 尤其在商业航天领域,存在一种“快速失败,快速学习”的文化。他们愿意承担一定的失败风险,以便更快地进步和改进。
中国:
稳健推进和风险控制: 中国的航天发展更倾向于在技术成熟后才进行大规模部署。长征系列火箭是经过长期验证和不断改进的成熟型号,其研制过程更加注重前期的充分论证和地面测试,力求在发射前将风险降到最低。
国家主导的系统性规划: 中国航天计划的制定更加宏观和系统,从基础研究到型号研制,再到发射应用,都有清晰的路线图和严格的质量管理体系。

四、 数据统计的比较维度:

“失败”的定义: 不同机构对“失败”的定义可能略有不同。是指未能按计划入轨?还是指技术故障,即使勉强入轨也无法完成任务?大多数统计会将未能按计划执行任务视为失败。
总发射次数: 如果我们比较的是过去一段时间内(例如十年)的发射次数,美国由于参与者众多和市场化程度高,总发射次数可能远超中国。在这种情况下,即使成功率相同,绝对失败次数也会更多。
历史数据 vs. 近期数据: 任何国家的航天发展都会经历一个从不成熟到成熟的过程。早期的火箭发射成功率普遍较低。中国在过去几十年里,其火箭成功率稳步提升,尤其近十年来表现优异。

具体案例和公开数据参考:

虽然不便在此详细列出所有国家和公司的具体失败案例和成功率(这些数据在不断变化且可能涉及敏感信息),但可以通过以下方式进行更准确的了解:

SpaceX: 其早期火箭(如猎鹰1号)确实有过多次失败,但成功解决了技术难题。近期的猎鹰9号和猎鹰重型火箭已经实现了非常高的成功率,尤其是在助推器回收复用方面取得了革命性进展。
ULA (联合发射联盟): 由波音和洛克希德·马丁合资成立,其阿特拉斯V和德尔塔IV系列火箭以极高的可靠性著称,几乎没有公开的重大发射失败记录。这得益于其继承了两个母公司在军用航天领域的丰富经验和严格的质量控制。
中国长征系列火箭: 长征系列火箭在过去的几十年里,虽然也经历过一些发射失利,但总体成功率非常高,并且近年来几乎没有出现重大失误。尤其是近十年的任务成功率更是达到了一个非常令人瞩目的水平。

总结来说,产生“美国发射火箭经常失败,中国很少失败”的感觉,更多是由于以下几个因素的叠加:

1. 美国航天体系的庞大和多元化: 更多参与者、更多新公司、更多新技术意味着更多的研发尝试,自然也包括更多的潜在失败。
2. 媒体报道的关注度差异: 美国作为航天领域的焦点,其失败更容易被放大报道。
3. 不同发展策略的体现: 美国商业航天倾向于快速迭代和技术突破,过程中会容忍一定程度的失败;中国航天则更侧重于稳健发展和风险控制。
4. 公众对“失败”的感知偏差: 媒体宣传和个人经验容易影响公众的整体判断。

更准确的说法是:美国航天领域在探索前沿技术和推广商业化方面,存在更多的“试错”机会,这导致了更多被媒体报道的“失败”案例。而中国航天则以其稳健的技术发展路径和严格的质量管理,展现了极高的发射成功率,尤其是在国家重点任务和载人航天领域。两者都在各自的模式下取得了卓越的成就,只是表现形式和公众感知有所不同。

从技术和可靠性角度看,无论是美国的ULA还是中国航天,都代表着当今世界最顶尖的火箭发射能力和成功率。不能简单地用“经常失败”或“很少失败”来概括,而需要结合具体参与者、技术阶段和发展策略来理解。

网友意见

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首先妄测下为什么题主会有这样的观感。如果题主不是这方面的爱好者,只是被动地接受以央视新闻为代表的信息,那可能确会有此类感觉。一方面中国航天自1996年之后成功率的确非常高(两次失败一次部分失败);另一方面美国人(以及其它国际)的发射在中国的媒体上早就不是什么大新闻,甚至上面级把卫星打错轨道都没什么报道,只有CRS Orb-3这样连发射台一起点了的大爆炸才叫新闻,被题主看到并惊叹了。

延伸:与中国航天失败的发射有关的信息,只要肯搜索,网上到处都有,连1996年长三乙撞山的镜头央视都播出过。除了非常早期的一些失败可能资料较少,最近的若干次失败都有报道,而且最后的原因也都公布过,虽然可能不起眼,但不等于封锁了消息。再说对航天发射失败低调处理又如何,难不成要把每次都弄得像温州动车事故一样媒体无理性狂欢?这谁折腾得起。现阶段中国航天还没有透明到像西方国家那样每次发射前都公布presskit等等,先做到出了问题能给客户一个交待并保证及时归零不再出问题是主要的。

其次是航天发射成功率本身的一些看法。这方面目前暂时排名第二的匿名用户和

@KC Li

给出了令人信服的数据。以下是个人总结的一些有趣(?)的现象:

  • 成熟型号、多次连续发射的industry workhorse成功率相对高,比如Space Launch Report 2014 Launch Stats 这个表里面列出的排前几名的一些型号,但是:
  • 成熟型号、多次连续发射的industry workhorse也会偶发失败,比如Space Launch Report 2014 Launch Stats 这个表里面列出的排前几名但有一两次失败的型号,包括目前中国当前使用的CZ2/3/4各系列。运载火箭系统太复杂,总有翻船的时候。
  • 带有试验性质的新型号首发失败概率不见得大,但是:
  • 新型号首发或连续成功不能阻止它在某个时期人品用光炸个不停,比如H-2,以及:
  • 新型号首发失败不能阻止它后面表现很好,如印度的PSLV。
  • 带有玩票性质的新型号什么时候失败概率都较大,比如Falcon 1(Falcon 9表现就很好)。所谓玩票指的是在火箭研发过程中过多地使用了互联网企业思维,以为火箭=LEGO(此处表达可能不准确,欢迎指正)。
  • 要素不够完整的航天工业体系制造出来的产品失败概率都较大,比如印度(特指GSLV)、韩国、伊朗、朝鲜以及美国某些私营航天企业。
  • 最近若干年的航天任务失败更多是归因于上面级失败。数据说话,全球近几年轨道发射归因于上面级的失败次数 vs. 总失败次数(不计入朝鲜和伊朗):2009年:4/4(包括CZ3B-Y8);2010年:3/4;2011年:6/6;2012年3/3;2013年2/4;2014年截至今日:3/4。芯级直接点了的真是已经算是个大新闻了啊。
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我是来做统计的

数据来源

spacelaunchreport.com/l

,时间是 1957-2014年。


图一:各国火箭发射成功率(绿字)和预计成功率(顶部黑字)。中间数字为发射次数,预计成功率是指预计下一次发射时成功的概率(贝叶斯估计):, 分别为成功次数与发射次数 。[更新:添加韩国数据,安加拉-罗老号计入韩国不计入俄罗斯]

一般来说,发射成功率(realized rate)越高的国家,下一次发射成功的概率(predicted rate)越大。意大利是个例外,主要是因为意大利发射次数比较少,而且运气好都发射成功了。按照这个图,可以大致将主要航天技术国家划分为几个梯队:甲——俄国、欧盟、中国、美国、日本,这是航天技术比较成熟的国家;乙——印度、以色列(法国的数据是指其早期的洲际导弹及同型运载火箭,以后法国的数据算在欧盟里,英国类似),航天工业快速进步的国家;丙 —— 伊朗、韩国、朝鲜、巴西,其航天技术工业刚刚起步。


当然,计算发生成功率和预计成功率最好按照火箭的产品系列来进行比较。上图统计了(几乎)所有已知火箭(包含洲际导弹)系列的发射次数和成功率。美国和俄罗斯(苏联)进行的发射远远多余其他国家,分别为上千次,成功率也很高,特别是俄罗斯。俄罗斯的特点是,单一火箭品种(联盟号系列、R-7)发射次数多,因此技术稳定,而美国更喜欢尝试新技术,谁让人家是土豪呢。中国欧盟发射次数次之,成功率也比较高。中国实际上没有成功率特别低的火箭系列——但中国的问题是火箭产品单一。长征系列除长征一以外,都是基于东风五。比较悲催的系列火箭,是巴西的VLS和苏联的N1系列登月火箭,没有一次成功。

图:成功率比较高的火箭系列

需要说明的是,成功率高不代表火箭技术就一定更发达。这是因为航空航天是个动态的、不断发展的工业,新技术刚刚出现时往往伴随着高故障率。但是如果不探索新技术,形成较大的技术断层以后航空工业会迅速萎缩。这就是为什么我国有了钱以后极力研发新的运载火箭:开拓、长征五、长征六、长征七、长征九、长征十一等。

还有几个技术指标是运载能力和发射轨道。显然登月跟发射低轨道卫星所需的技术难度不是一个等级的。当一个国家步入第一梯队以后,发射率已经不足以区分其航太技术了。公认美国航天科技独步天下,就是因为她完成过登月、火星漫游、飞出太阳系等等这种第一梯队的其他国家无法实现的航天项目(严格地讲,苏联的火星3号在火星成功工作了大概20秒)。我国在这些项目上的进步是举世公认的。但是单靠一国之力显然有些吃力,航太科技走国际合作路线是大势所趋,连冷战中的死敌美、苏都不得不走到一起。可惜,美国始终从中作梗,希望能围堵住中国的技术进步,这件事情过分到美国航天领域的科学家都开始鸣不平(参看Physics Today:

Ban on US–China space-program ties means missed opportunities for NASA

)。

结论:为什么美国人火箭失败率高?因为美国人摊子大、有钱爱折腾:他们不但发射次数多,而且不断尝试新技术,美国显然也有成功率高的产品(例如航天飞机),载人时就会用这些,但是这些产品也无法做到100%。而中国穷,所以一直在用基于东风-5的长征系列, 所谓媒体不报道纯属胡吣。

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我给出这样图文并茂的数据居然没有人给我点赞?

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