【文/观察者网专栏作者 流纹岩】

6月26日，美国诺斯洛普·格鲁曼公司进行了“助推器换代和寿命延长”（Booster Obsolescence and Life Extension，BOLE）助推器的“演示发动机-1”（Demonstration Motor-1）地面试验。这是人类有史以来第二大的固体火箭点火实验，计划点火140秒，地点位于美国犹他州普罗蒙特里生产和测试基地试验场。

诺斯洛普·格鲁曼公司为BOLE助推器设置了763个测点以检测发动机性能，并安装了二氧化碳熄火系统，以保证关机后助推器的安全，避免余药引燃试验台等现象。但即使做了大量准备，BOLE还是在接近关机的时候出现了异常。

根据试车情况分析，BOLE助推器点火后101秒，位于天顶面的喉部下侧首先烧穿，喷出了火焰。随后当地面报出“点火110秒”的几乎同一时刻，BOLE的喷管破裂并飞出，而发动机继续点火直至其内部的固体推进剂燃尽。

BOLE尾喷管崩落的瞬间

BOLE是用于替代目前“太空发射系统”的5.5段式“五段重复使用固体火箭”（RSRMV），后者又继承自航天飞机“重复使用固体火箭”（RSRM），采用相对古老的钢制壳体和TP-H1148型聚丁二烯丙烯腈固体推进剂。

目前，“太空发射系统”仍然在使用航天飞机时代的固体火箭助推器，但并不计划回收这些壳体，剩余的壳体将支持至该火箭执行第八次飞行任务。BOLE将从第九次任务中加入“太空发射系统”，以形成Block 2型火箭。

为了实现目标，BOLE使用了先进的T1100碳纤维壳体和端羟基聚丁二烯固体推进剂，可产生超过1800吨的地面推力，并增加3.9%的比冲和11%的总冲，这能够将“太空发射系统”的奔月轨道运载能力提高至46吨以上。

厂房中的BOLE助推器分段

虽然BOLE计划使用T1100高性能碳纤维壳体，但“演示发动机-1”的壳体使用性能稍差的IM7/T300碳纤维，后续会更换为T1100，而BOLE助推器的前后端头仍然采用钢结构，因为NASA希望能够保证一定的余量。BOLE通过优化药形以减小火箭的最大动压，优化气动条件等，还重新设计了分离机构并修改了助推分离方向等。

此外，BOLE还使用电液伺服取代了RSRMV的液压伺服，以减少质量和复杂度。更大的推力将BOLE的喷管直径从RSRMV的3.9米提高至4.4米，诺斯洛普·格鲁曼公司为此开发了由棕色玻璃酚醛复合材料制成的喷管。

此次试验是BOLE两次地面试验之一，诺斯洛普·格鲁曼公司专门将固体推进剂的温度降低至15摄氏度，以评估在环境条件下的响应，后续试验还将评估BOLE在冷热环境下的性能。

BOLE的分离方向将更类似“大力神-4”

诺斯罗普·格鲁曼公司推进系统副总裁吉姆·卡尔贝勒表示：“今天的测试突破了大型固体火箭发动机设计的极限，以满足严格的性能要求。虽然发动机在严苛的燃烧环境下表现良好，但我们在两分多钟的燃烧即将结束时观察到了异常。作为一种全新设计，也是迄今为止建造的最大分段式固体火箭助推器，此次测试为我们提供了宝贵的数据，以便我们在未来的设计中不断迭代改进。”

2024年上半年推出的第一段BOLE助推器

然而，这并不是该类固体火箭发动机的首次异常。

2019年5月29日，诺斯洛普·格鲁曼公司研制以竞标“国家安全太空发射”的OmegA运载火箭中型构型一级火箭Castor-600固体火箭发动机进行了地面试验，在接近发动机关机时也出现了喷管破裂剥落的现象。原因来自于地面试验和实际飞行环境的不同，固体火箭发动机接近关机的时候推力会迅速下降，喷管内压力也会随之降低。随着Castor-600发动机接近关机，喷管压力迅速降低至小于一个大气压，导致外部的大气压力向内压碎了喷管。

在实际飞行过程中，由于关机时火箭已经位于数十公里的高空，外部稀薄的气压并不足以压爆喷管，因此也并不能算是特别大的问题，但诺格还是根据情况进行了改进。2020年的二级Castor-300发动机试车中，喷管没有再发生问题，证明了改进方案的合理性。

OmegA一级Castor-600地面点火实验

2019年OmegA火箭一级Castor-600试验后喷管破裂

2020年OmegA火箭二级Castor-300试验获得成功

2021年，NASA将BOLE的合同授予了诺斯洛普·格鲁曼公司，由于和Omega-I/H的通用核心级（CBS）均采用复合材料壳体，其技术都来自于1980年代NASA开发的“纤维缠绕壳体”（FWC），而为OmegA火箭研发的新型柔性密封系统、高喷管效率型面、复合材料喷管、电液伺服驱动机构等技术也可以直接用于BOLE，降低了BOLE开发的风险。