為什麼航天器的使用壽命常常大於設計壽命？

01-17

例如玉兔，天宮。都已經超設計壽命運行了。
是萬萬沒想到？還是特意把計劃目標縮短的？

題主你的說法不準確。

1.概率統計的角度（主要）

能不能用都是基於統計學角度的，該元器件在多少年限內能保證比如3σ概率的可用性，失效後對該系統/航天器有什麼影響，有沒有備份，一級一級算上去得出航天器可用的時間。

也並不意味著這個時間內就不會失效，也不意味著超期就會失效，都是基於概率統計的結論。

而且可以隨著在軌時間積累的數據了解航天器的狀態，從而修正壽命的預測。

有點類似於天氣預報，因此不夠準確也是正常的。

2.其他角度

2.1超期服役又可以宣傳了，這樣就會有意壓縮服役時間；

2.2反正到時候能不能用也沒人關注了，先吹個牛，這樣就會有意誇大服役時間；

2.3十分重要的航天器，例如和平號空間站，會被精心維護而能夠超長期超期服役。

舉個不恰當的例子，一般的食品，剛剛過了保質期，你吃了基本上也沒事

有個嫦娥二號的段子，姑且可以一看：

…………二小姐這貨究竟帶了幾倍的燃料上去？

「本分系統需要20公斤燃料才能滿足要求，為了防止總體設計那幫傢伙優化燃料載荷導致我們燃料不夠，告訴他們需要30公斤燃料」
「本分系統需要30公斤燃料才能滿足要求，為了防止其它分系統燃料需求變大而沒有餘量，告訴他們需要60公斤燃料」
....................................
"本分系統是最重要的分系統，需要400公斤燃料，還具備給其它分系統提供能量的功能，為了能發揮出我們的作用，上報我們需要700公斤燃料"
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"總師，各個分系統的燃料要求出來了，總共需要1.2噸"
「看來，為了防止那幫傢伙將自己的需求算少，我們需要2噸燃料」
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然後，女漢子的二小姐誕生了

背景資料：

嫦娥二號的設計壽命是6個月，任務是作為嫦娥一號的備份星，環繞月球拍攝。

實際上……

2010年10月1日，嫦娥二號發射升空

2010年11月2日，嫦娥二號進去環繞月球軌道

2011年4月1日，嫦娥二號到達設計壽命

2011年6月9日，嫦娥二號離開環繞月球軌道前往日地拉格朗日L2點

2011年8月25日，嫦娥二號進去日地拉格朗日L2點

2012年4月15日，嫦娥二號離開日地拉格朗日點L2前往小行星4179

2012年12月13日，嫦娥二號掠過小行星4179，繼續前往深空

2013年1月5日，嫦娥二號離開地球1000萬公里

2013年2月28日，嫦娥二號離開地球2000萬公里

2013年7月14日，嫦娥二號離開地球5000萬公里

2013年11月26日，嫦娥二號離開地球6100萬公里

2014年年中，嫦娥二號離開地球1億公里

到現在嫦娥二號已經超期服役40多個月，總共服役50多個月…雖然我覺得這個距離上以中國航天目前的能力已經很難追蹤和控制了。

一般情況下設計壽命是指最惡劣情況下，最脆弱元件的預期壽命（注意是預期壽命）。

實際上航天器很少會遇到這種最為惡劣的情況，使用壽命自然比設計壽命強。

空間站之類的大型航天器是可以上天維護的，修一修換一換壽命就能延長。

還有一些特殊情況，是設計的時候沒想到一些能延長壽命的環境因素。

比如勇氣號和機遇號，設計的時候以為三個月太陽能電池就會因為積灰不能用了。誰知道火星上風大，把積的灰都吹走了，結果機遇號到現在還在工作。。。

哎呀作為設計了玉兔的某一部分的零件的人的學生來回答一下。

其實我本人也是搖籃里的設計師啦

設計的時候是這樣的，為了保證使用的百分之百安全，一般（老師教的）在設計的時候都會留一定的』裕量『（老師這麼叫的）。比如一個機器設計出來可以承受力量30kg，會標成15kg這樣，也就是乘以一個百分比，一般這個百分比都是有行業習慣的，或者不同部件的習慣是不一樣的，有的是標70%，有點50%，這樣。比如有次去工程見了一個起重機，標了30噸，其實工人也用來吊過50噸的東西。不同部件是不一樣的，用處不同的機器也是不一樣的，不同人設計的習慣也是不一樣的。

所以使用年限這個問題就是你設計出來，完完全全保證基本不會壞的年限，然後再乘以一個百分比，所以會有超出年限也不會壞掉的事情。而且是經常有，特別是機器保養的好的時候。不過也有買來沒幾天就壞了的。

同時這個設計出來的和加工出來的其實也可以說是兩回事。因為你加工的精度和質量決定了最後成品的品質。有時候設計的公差要求在現實里很難達到，湊合一下，這樣造成了機械磨損或者配合不好，會縮短。同樣，反過來的情況也會延長。而且如果用好的潤滑油多保養，用的愛惜點，也會延長。

本人還是學生，只是就自己學過的和在工廠里見到過的說說而已。不妥之處請行業前輩指正。

根本原因是我們關於材料疲勞失效斷裂的力學理論還如此的不完善

材料疲勞，失效，斷裂是一個複雜的跨尺度問題（長度，時間），不同的因素在其中發生作用. 比如材料缺陷（位錯，孔洞）的產生最初在微觀尺度，但是其演化和相互作用卻涉及更高的尺度 , 不同尺度的現象有深程度的耦合,直到失效發生在宏觀尺度。其複雜程度甚至超過流體中的湍流問題，真正有效可用的工程模型還不存在。。。。。。或者需要的計算量特別特別大。。。。。。你總不能用原子模型設計機械零件吧, 也許結果會很準確

所以現有的設計準則都是基於統計意義上的，根據實驗和計算在預期零件壽命期內保證百分之多少不失效然後乘以一個安全係數之類的，設計的跟實際差一個數量級不奇怪。

一般預測使用壽命的應該考慮最壞結果吧，而最壞的結果也不一定會發生啊。

設計冗餘加上本來這就是一個概率事件，不也有航天器一上去就損壞了么。