美国挑战者号(美国挑战者号7名宇航员)

美国第二架正式使用的航天飞机挑战者号,开发初期原本是作为高拟真结构测试体(high-fidelity Structural Test Article,因此初期机身代号为STA-099),但在挑战者号完成初期测试任务后,被改装成正式的轨道载具(Orbiter Vehicle,因此代号改为OV-099),于1983年4月4日正式进行任务首次飞行。1986年1月28日,挑战者号在进行代号STS-51-L的第10次太空任务时,因为右侧固态火箭推进器上面的一个O形环失效,并且导致一连串的连锁反应。在升空后73秒时,在空中爆炸解体,机上的7名宇航员都在该次事故中丧生。并被美国媒体认为是美国航天史上最大的灾难。

美国航天飞机的灾难–挑战者号

挑战者号航天飞机静静地呆在发射台上

1986年1月28日,挑战者号准备去太空执行任务,最初计划于美国东部时间1月22日下午2时43分在佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射,但是,由于上一次任务STS-61-C的延迟导致发射日推后到23日,然后又推迟到24日。接着又因为塞内加尔达喀尔的越洋中辍降落(TAL)场地的恶劣天气,发射日期又推迟到了25日。NASA决定使用达尔贝达作为TAL场地,但由于该场地的配备无法应对夜间降落,发射又不得不被改到佛罗里达时间的清晨。而又根据预报,肯尼迪航天中心(KSC)当时的天气情况不宜发射,发射再次推后到美国东部时间27日上午9时37分。

由于外部舱门通道的问题,发射再推迟了一天。首先,一个用于校验舱门密封安全性的微动开关指示器出现了故障。 然后,一个坏掉的门闩使工作人员无法从航天飞机的舱门上取下闭合装置器,这是非常致命的。当工作人员最终把装置器锯下之后,航天飞机着陆跑道上的侧风超过了进行返回着陆场地(RTLS)中断的极限。直到发射时限用尽,并开始采用备用计划时,侧风才停了下来。

美国航天飞机的灾难–挑战者号

挑战者号在进行地面划跑测试

天气预报称28日的清晨将会非常寒冷,气温接近摄氏-0.5℃,这是允许发射的最低温度。过低的温度让莫顿·塞奥科公司的工程师感到担心,该公司是制造与维护航天飞机SRB(soild rocket booster)部件的承包商。在27日晚间的一次远程会议上,塞奥科公司的工程师和管理层同来自肯尼迪航天中心和马歇尔航天飞行中心的NASA管理层讨论了天气问题。部分工程师,如比较著名的罗杰·博伊斯乔利,再次表达了他们对密封SRB部件接缝处的O型环的担心:低温会导致O型环的橡胶材料失去弹性。他们认为,如果O型环的温度低于11.7℃,将无法保证它能有效密封住接缝。他们也提出,发射前一天夜间的低温,几乎肯定把SRB的温度降到华氏40度的警戒温度以下。但是,莫顿·塞奥科公司的管理层否决了他们的异议,他们认为发射进程能按日程进行。

美国航天飞机的灾难–挑战者号

挑战者号7位宇航员

美国东部时间28号上午11点38分,挑战者号准时进入发射程序。在升空前6.6秒,三部航天飞机主引擎点火。为了应对发射的临时中断,主引擎可在火箭离开地面前安全地关闭。在起飞时间点时,三部主引擎达到了100%的效能率,并在计算机控制下提高到104%,在此时,两部助推火箭点火,火箭挣脱了固定用的紧固螺栓,从发射台开始上升。随着火箭的第一次垂直动作,氢气排放臂从外部舱收回,但没有成功锁上。但通过对发射台摄像机记录视频的回放,发现排放臂此后没有重新接触到船体,因而将它作为对事故有影响因素的猜想可排除。发射后对发射台的检查也显示出4颗紧固螺栓的反冲弹簧遗失了,但这也被排除了。

美国航天飞机的灾难–挑战者号

挑战者号发射升空,起飞状态良好

在火箭离开发射塔后,主引擎以最大效能的104%运行,控制权从位于肯尼迪中心的发射控制中心,移交到了休斯敦的任务控制中心。为了预防空气动力撕碎航天飞机,主引擎开始降低功率以减小航天飞机在密度较大的低空大气中的速度。这时SSME已低于计划的65%效能。5秒后,在5800米的位置时,挑战者号突破了音障。主引擎重新回到104%的效能,火箭也已接近最大Q值(Max Q)(最大Q值就是飞行物能承受的最大气动压力)。

此时,造成挑战者号悲剧的时刻来临了。发射场上强大的侧风粉碎了替代损坏O型环的氧化物密封层,移除了阻碍明火从接缝处泄漏出来的最后一个屏障。在一秒内,烟雾变得明显并剧烈。由于密封失效的接缝处迅速扩大的裂缝,右侧SRB的内压开始减小,已可在视觉上观察到从接缝处逸出的火焰,同时开始灼烧外部舱。

美国航天飞机的灾难–挑战者号

挑战者号在空中解体

最终,挑战者号航天飞机在空中解体。本来这场事故可以避免,但种种人为因素(现场工程师没有及时向上级管理层汇报隐患,而管理层也对工程师的低温警告视若罔闻)是造成航天飞机事故的重要原因。

美国航天飞机的灾难–挑战者号

挑战者号航天飞机历史照片

在挑战者号事故发生后,对O型环在低温下将会失效提出警告的工程师罗杰·博伊斯乔利,辞去了他在莫顿·塞奥科公司的工作,并且成为了工作场所道德规范的一位发言人。他认为,由莫顿·塞奥科公司管理层召开的核心会议,及其最后产生关于发射的建议,“起因于强烈的顾客逼迫,而造成了违反安全原则的决策制定。”麻省理工学院、德州农工大学、得克萨斯大学奥斯汀分校、德雷克塞尔大学和马利兰大学的派克学院,都将此一事故作为工程伦理的一个教案。

(今完)

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