芯片對(duì)火箭發(fā)射成功率有這么大作用嗎？

中國(guó)1個(gè)月內(nèi)火箭2度發(fā)射失敗，有軍事專家分析，中國(guó)火箭發(fā)展依賴美國(guó)芯片，可能直接受到美國(guó)政府在中美貿(mào)易戰(zhàn)后強(qiáng)化管制芯片出口的沖擊。但美國(guó)芯片真的對(duì)火箭發(fā)射成功率有這么大影響嗎？專家認(rèn)為，在火箭軌道計(jì)算計(jì)算機(jī)和姿態(tài)控制系統(tǒng)中，確實(shí)需要大量處理器和傳感器，但從本次失利看，前兩級(jí)分離成功，第三級(jí)失敗，材料、燃料和發(fā)動(dòng)機(jī)的原因更大。中國(guó)官方媒體央視網(wǎng)報(bào)告了火箭升空失敗事故……

新華社在4月9日?qǐng)?bào)道，當(dāng)日19時(shí)46分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭發(fā)射印尼PALAPA-N1衛(wèi)星，初期一級(jí)、二級(jí)飛行正常，但三級(jí)階段出現(xiàn)故障，火箭及衛(wèi)星殘骸已墜落，官方全面展開(kāi)故障調(diào)查及相關(guān)工作。

據(jù)《德國(guó)之聲》消息，美國(guó)海外屬地關(guān)島國(guó)土安全及民防部門(mén)（GHSOCD）當(dāng)天新聞稿指出，他們正在和馬里亞納斯區(qū)域融合中心（MRFC）監(jiān)控該地區(qū)的所有事件，“包括今晚馬里亞納斯上空一個(gè)燃燒物體劃過(guò)天際的視訊，相關(guān)影片正廣為流傳”、“他們和聯(lián)邦合作伙伴一致認(rèn)為，該物體很可能與中國(guó)計(jì)劃的衛(wèi)星發(fā)射測(cè)試有關(guān)”。

新華社在3月份報(bào)導(dǎo)過(guò)中國(guó)另一火箭發(fā)射失敗的新聞：3月16日21時(shí)34分，中國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)組織實(shí)施長(zhǎng)征七號(hào)改中型運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)，火箭飛行出現(xiàn)異常，發(fā)射任務(wù)失利。

據(jù)臺(tái)媒報(bào)道稱，中國(guó)火箭1個(gè)月內(nèi)2次發(fā)射失敗，主要原因或是缺少美國(guó)芯片。

該報(bào)道還引用一位中國(guó)臺(tái)灣軍事專家的說(shuō)法稱，中國(guó)火箭發(fā)展依賴美國(guó)芯片，但中美貿(mào)易戰(zhàn)后美國(guó)政府加強(qiáng)管制芯片出口，使中國(guó)的航天事業(yè)受到?jīng)_擊。

《德國(guó)之聲》指出，相較新一代的長(zhǎng)征七號(hào)，長(zhǎng)征三號(hào)乙技術(shù)較為成熟、最新卻發(fā)射失敗，更受關(guān)注。在此之前，作為中國(guó)用于商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射的主力火箭，長(zhǎng)征三號(hào)乙在其截止目前的67次發(fā)射中，僅有3次失利記錄，分別為1996年首次發(fā)射、2009年發(fā)射印尼帕拉帕D通訊衛(wèi)星、2017年發(fā)射中星9A廣播電視直播衛(wèi)星。

據(jù)公開(kāi)資料，在2017年6月發(fā)射失敗后，長(zhǎng)征三號(hào)乙之后連續(xù)30次都順利完成任務(wù)，是北斗三號(hào)的御用火箭。

芯片對(duì)火箭發(fā)射成功率有這么大作用嗎？

這可以從芯片工業(yè)和航天工業(yè)的起步說(shuō)起。

廣義地說(shuō)，從1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世，或者從1947年晶體管問(wèn)世開(kāi)始算起，芯片工業(yè)就起步了。這些電子器件構(gòu)成了蘇聯(lián)和美國(guó)早期載人航天飛船上控制電路，當(dāng)時(shí)很多軌道校正需要計(jì)算，不過(guò)算力要求不高。

現(xiàn)在的火箭或航天飛船加了很多狀態(tài)檢測(cè)傳感器，再加上抗震抗輻射的冗余設(shè)計(jì)，芯片用量大大翻倍。

有業(yè)內(nèi)專家分析，雖然火箭上的計(jì)算機(jī)和姿態(tài)控制系統(tǒng)，需要大量的處理器和傳感器芯片，但并沒(méi)有到“沒(méi)有美國(guó)芯片，全球火箭都飛不了”的地步。因?yàn)槠鋵?shí)相對(duì)于一些消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)的芯片，航天器上的處理器對(duì)可靠性的要求遠(yuǎn)大于高性能，主要集中在物理性能上。

比如上個(gè)世紀(jì)1961年開(kāi)始的阿波羅計(jì)劃，那個(gè)時(shí)候集成電路剛剛發(fā)明兩三年，也還沒(méi)發(fā)明磁盤(pán)，用的都是電磁線圈存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，整臺(tái)計(jì)算機(jī)室重達(dá)幾百公斤的大怪物，把它裝進(jìn)飛船對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)家和工程師是極大的挑戰(zhàn)。雖然那時(shí)的集成電路里面才一兩個(gè)晶體管而已，但個(gè)頭很大。即使為了減輕重量（最后只有32公斤），這個(gè)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)還是用了30000個(gè)零件，花了2000人年的手工裝配起來(lái)。

導(dǎo)航計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)極其緊湊和模塊化

當(dāng)年阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度為0.43MHz，算力還不如現(xiàn)在一個(gè)袖珍計(jì)算器；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），阿波羅11號(hào)的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)只有2~4KB內(nèi)存；存儲(chǔ)空間，阿波羅計(jì)算機(jī)僅有72KB……這樣的條件下，阿波羅計(jì)算機(jī)在機(jī)器代碼級(jí)進(jìn)行了精心編程，一樣把火箭送上了天。

當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)核心沒(méi)有單片處理器，而是一個(gè)布滿簡(jiǎn)單芯片的板子,其處理頻率表面上看只有可憐的80000次/秒。而在沒(méi)有磁盤(pán)的年代，存儲(chǔ)基本信息要靠編織女工們手工編的線纜矩陣——“磁芯”用于表示0與1。

繩子磁芯Memory模塊打開(kāi)圖

航天工業(yè)促進(jìn)半導(dǎo)體工業(yè)

即便如此，當(dāng)年阿波羅的制導(dǎo)計(jì)算機(jī)那也是最牛配置，體積小，功耗低，計(jì)算力強(qiáng)，這樣的性能，只能用美國(guó)研究實(shí)驗(yàn)室剛搞出來(lái)的新物件：集成電路和芯片才能搞定。據(jù)說(shuō)當(dāng)年(1963-1969年間)，阿波羅計(jì)劃75臺(tái)設(shè)備消耗了全世界所有集成電路的一半。登月工程也從另一個(gè)方面極大促進(jìn)了半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展，今天全世界人們的電子化生活，都和這個(gè)項(xiàng)目有很大關(guān)系。

后來(lái)70年代，為什么不用已經(jīng)很成熟的英特爾或者摩托羅拉處理器？因?yàn)橄M(fèi)級(jí)電子和航天級(jí)的可靠性差了不是一點(diǎn)點(diǎn)，沒(méi)有任何一種消費(fèi)類電子產(chǎn)品能夠經(jīng)受起航天器發(fā)射、載入時(shí)的震顫與沖擊，在外層空間還要經(jīng)受?chē)?yán)重的太空輻射，這些航天級(jí)部件必須經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)和加工，就算是馬斯克的SpaceX也不可能直接貼個(gè)英特爾的處理器就想飛。

現(xiàn)在的航天工業(yè)則進(jìn)入了可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)集成電路時(shí)代，這也是為什么4月初美國(guó)出臺(tái)新規(guī)中，收緊民用FPGA出口渠道的原因。美國(guó)對(duì)中國(guó)的軍民一體化的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略十分敏感，這個(gè)這略的目的是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也把中國(guó)的軍力提升起來(lái)。美國(guó)認(rèn)為，無(wú)法判斷FPGA賣(mài)給中國(guó)后，會(huì)不會(huì)用于民用外的其他目的，比如軍事、航天。

這次由于火箭是在三級(jí)分離時(shí)爆炸，因此相對(duì)于芯片，材料、燃料和YF-75發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致爆炸的原因更大。如果有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)二次點(diǎn)火沒(méi)點(diǎn)著，就會(huì)導(dǎo)致提前關(guān)機(jī)，出現(xiàn)視頻中的姿態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象；燃料方面，中國(guó)也正在升級(jí)換代，由煤油向液氫轉(zhuǎn)換，上個(gè)月的長(zhǎng)征七號(hào)改就是一個(gè)例子。航天是一個(gè)系統(tǒng)工程，除了核心人員，誰(shuí)都不能確定到底火箭是為什么發(fā)射失敗的，況且在2019年中美貿(mào)易戰(zhàn)發(fā)生之前，這顆火箭早就造好了，當(dāng)時(shí)也不存在禁運(yùn)問(wèn)題。

關(guān)于長(zhǎng)征三號(hào)乙

長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭（中文名稱：長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭）也叫CZ-3B和LM-3B,為中國(guó)自主研發(fā)的軌道運(yùn)載火箭，于1996年在四川西昌衛(wèi)星發(fā)射中心2、3號(hào)發(fā)射平臺(tái)首次發(fā)射。長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭是長(zhǎng)征三號(hào)火箭家族中繼最重級(jí)長(zhǎng)征五號(hào)系列的第二個(gè)重量級(jí)大型三級(jí)液體捆綁火箭，主要用于發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道通信衛(wèi)星。

為提高火箭的GTO運(yùn)載能力參數(shù)并提升更重的軌道通信衛(wèi)星，2007年，長(zhǎng)征推出了長(zhǎng)征三號(hào)乙（E或G2）加強(qiáng)版。2008年首次發(fā)射成功的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭成為長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)。

截止至2020年3月，長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭及其改進(jìn)版已完成了了63次成功發(fā)射，以及一次完全失敗，兩次部分失敗，發(fā)射成功率達(dá)95.5%。長(zhǎng)征三號(hào)的研制始于1986年，用以滿足國(guó)際GEO通訊衛(wèi)星市場(chǎng)需求。1996年2月14日凌晨，載有國(guó)際通訊衛(wèi)星708的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭首次升空，在升空2秒時(shí)由于慣性基準(zhǔn)故障飛行姿態(tài)出現(xiàn)異常，火箭觸地爆炸并摧毀了附近的一個(gè)城鎮(zhèn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有60多人在此次事故中傷亡。報(bào)告工作人員后來(lái)排除了大量死傷人員，因?yàn)閴嫏C(jī)地點(diǎn)在此之前有證據(jù)顯示曾安排人員撤離。

1997-2008年內(nèi)，長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭及其加強(qiáng)版執(zhí)行了10次成功發(fā)射。

1997年，由于長(zhǎng)三乙噴射精準(zhǔn)差，亞太2號(hào)通訊衛(wèi)星被迫用機(jī)載推進(jìn)器才得以進(jìn)入正確的軌道。2009年，由于長(zhǎng)三乙三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力偏低，火箭部分發(fā)射失敗，致使帕拉帕-D衛(wèi)星入軌遠(yuǎn)地點(diǎn)低于預(yù)定值，雖然如此，衛(wèi)星成功進(jìn)行近地點(diǎn)變軌后，仍然運(yùn)行正常。

自2017年6月19日至2020年1月，長(zhǎng)三乙及其改型共連續(xù)成功發(fā)射26次，至今仍在積極投入使用。

2013年12月，長(zhǎng)征3乙運(yùn)載火箭成功將中國(guó)第一個(gè)月球著陸器兼巡視探測(cè)器，嫦娥3號(hào)，運(yùn)至月球轉(zhuǎn)移軌道。

火箭發(fā)射成功率：歐美俄pk中國(guó)

縱觀近幾年，歐美俄等幾個(gè)航天大國(guó)或地區(qū)，也頻頻出現(xiàn)發(fā)射失利的情況。歐洲的阿里亞娜火箭發(fā)射107次，成功率93%。美國(guó)的德?tīng)査\(yùn)載火箭發(fā)射251次，成功率為94.4%。自1975年首次發(fā)射至2016年，俄羅斯聯(lián)盟系列火箭已經(jīng)發(fā)射了800來(lái)次，成功率高達(dá)97%。

截止2016年，中國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭共有235次發(fā)射，平均每年十余次，其中完全失敗3次，部分失敗1次，成功率高達(dá)98%，在世界范圍內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。

2018年，中國(guó)發(fā)射了39枚火箭穩(wěn)居第一，美國(guó)29次列第二，俄羅斯20次第三。

2019年，中國(guó)發(fā)射了34枚火箭仍居第一，不過(guò)出現(xiàn)了2次失敗，美國(guó)27枚0失敗排在第二，俄羅斯25枚0失敗排第三。

（截圖自維基百科）

本次長(zhǎng)征七號(hào)、長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭任務(wù)的接連發(fā)射失利，雖然不像外媒鼓吹的“都是因?yàn)闆](méi)用美國(guó)芯片”，但也給我國(guó)的航天人提了個(gè)醒：有了失敗，應(yīng)該振作精神，分析原因，采取切實(shí)可行的措施，繼續(xù)再戰(zhàn)，相信我國(guó)在未來(lái)探索發(fā)展的道路上不斷突破，取得更大的進(jìn)步!