随着近年来加入商业发射市场的私营公司越来越多，竞争也越来越激烈。各家公司都在想方设法寻找自己的“独门绝招”，形成独特的竞争力，以求在这个市场中获得自己的生存空间。
让人想不到的是，近期一家商业火箭公司凭借自己产品的一个“出位”操作竟然“出圈”了，成为了大家热议的话题。这家商业火箭公司就是美国的小运载研制厂家群星公司。到底是怎么回事呢？
群星公司的“3.3版火箭”
8月28日，群星公司采用其“3.3版火箭”在美国阿拉斯加州科迪亚克岛太平洋航天港进行了一次入轨发射试验。
让人瞠目结舌的是，火箭起飞后并没有直接向上飞升，而是出现了箭体倾斜，随后向一侧横向飞行，并在地面之上盘旋。横向飞行持续了将近20秒之后，火箭逐渐向上爬升。上升飞行一直持续到起飞后约2.5分钟，一级即将结束工作之时。
火箭点火后横向飞行
根据网络视频中播放的箭上拍摄视频画面显示，当时发动机关机，火箭出现翻滚，同时能听到“终止”的口令声。
大家经常见到的是点火之后向上飞行的火箭，这种点火之后先横着飞的火箭可以说是头一次见，因此也就受到了大家的普遍关注。
后续，群星公司披露的消息也证实，这是因为火箭发生了故障，在发射时产生的一个异常现象。
该公司联合创始人和首席执行官肯普在失败后约90分钟召开的电话记者会上称，一级火箭5台发动机中的一台，由于不明原因在起飞后不到1秒即发生故障，导致发射失败。
大家可能会问了，一般火箭发动机发生故障，火箭不是会爆炸吗？群星公司的火箭怎么这么“顽强”，挣扎了一段时间，还飞了上去？这就得从火箭的飞行原理说起了。
我们知道，火箭要想获得向上飞行的速度，其火箭发动机的推力一定要大于火箭的重量。对于这个指标，业内有一个专用名词，叫“推重比”。
根据群星公司发布的资料显示，此次发射的火箭采用液氧和煤油推进剂，长11.6米，直径1.32米，被设计成能装入标准货运集装箱，设计太阳同步轨道运载能力为25千克，低轨运载能力为100千克。火箭一级装有5台由电泵驱动的“海豚”发动机，总推力约140千牛；二级安装单台“以太”发动机，真空推力约3.1千牛。
在此次发射中，该火箭在一台发动机不能工作的情况下，仍然能维持不坠落地面，且贴着地面横向移动，说明火箭剩下的仍然在工作的4台发动机所产生的推力恰好与火箭的重量相等。此时的火箭无法获得向上飞升的加速度。但是随着火箭发动机不断消耗推进剂，火箭的总质量在不断减轻。当推进剂被消耗到一定程度时，火箭再次获得向上的加速度，重新开始爬升。
大家可能还有一个疑问，那就是火箭为什么不原地浮空，而是发生了侧向偏移呢？
这就说明此次火箭发生故障的那一台发动机并没有被布置在5台发动机的中间位置，而是布置在了一侧。在这种情况下，火箭的推力不平衡，理论上火箭应该倾倒在地才对，但它为什么没有倒地呢？这就要归功于火箭的姿态控制系统了。
我们知道，一般运载火箭都有制导系统和控制系统。制导系统负责告诉火箭，在什么时候应该转弯，应该转多大的弯，以及在什么条件下关闭火箭发动机。遵从制导系统的指令，运载火箭就会最终到达预定的轨道。
那么是谁指挥发动机偏转，控制火箭执行制导系统的指令呢？那就是火箭的姿态控制系统。
姿态控制系统要随时感受火箭当前的姿态，对发动机偏转方向进行调整，使火箭的姿态回归到制导系统规定的位置上来。其间，火箭的姿态必然会受到各种各样的扰动，姿态控制系统必须克服这些扰动，控制好火箭的姿态。
火箭发射时，制导系统给出的指令一般是垂直九十度向上飞行。当群星公司的这枚火箭，在其一侧安装的一台发动机发生故障关机后，由于火箭的重心要远远高于发动机推力的作用位置，火箭姿态控制系统为了保持火箭的平衡，就必须控制发动机向另一侧摆动，产生相反的推力力矩，使火箭的姿态尽量保持在垂直状态。但这样也会产生另外一个副作用，那就是火箭获得了一个侧向力，推动火箭发生横向飞行。
这样的横向飞行在高空可能不太能看得出来，在地面发射阶段可是很要命的事，万一方向不对，火箭横向偏移撞上了发射塔架，那肯定是一场重大事故。为此运载火箭起飞时的推动比不能太小，火箭距离发射架也要离开一定的距离，这样火箭才会尽快安全地离开地面，到达它可以尽情施展的广袤空间中去。
群星公司火箭发生的一次意外，不仅使群星公司受到了意外的关注，也让我们看到了火箭技术的复杂和精密。对于运载火箭这样复杂的系统，真是牵一发而动全身。火箭工程师们必须对火箭的每一个细节都孜孜以求，才能确保它顺顺利利地升空入轨。
（本文刊登于2021年9月11日的《中国航天报·飞天科普周刊》）
