导致7名航天员遇难的“挑战者”号航天飞机爆炸,原本可以避免

1986年1月28日,美国挑战者号航天飞机在升空73秒后突然爆炸,7名宇航员全部遇难。这次惨剧,不仅让挑战者号成为历史上最短命的航天飞机,更导致美国的航天飞机飞行计划被冻结长达32个月之久。

是什么原因,让挑战者号在空中爆炸?

又是什么原因,让一些技术人员担心它在升空之前就会粉身碎骨?

时隔多年之后,突然有人声称这次震惊世界的航天惨剧,原本是可以避免的,这是真的吗?

导致7名航天员遇难的“挑战者”号航天飞机爆炸,原本可以避免


挑战者号升空73秒后爆炸震惊世界

1986年1月28日,卡纳维拉尔角上空万里无云。在离发射现场6. 4公里的看台上,聚集了1000多名观众,其中有19名中学生代表,他们既是来观看航天飞机发射的,又是来欢送他们心爱的老师麦考利夫。1984年,航天局宣布将邀请一位教师参加航天飞行,计划在太空为全国中小学生讲授两节有关太空和飞行的科普课,学生还可以通过专线向麦考利芙提问。麦考利芙就是从11000多名教师中精心挑选出来的。当孩子们看到航天飞机载着他们的老师升空的壮观场面时,激动得又是吹喇叭,又是敲鼓。   

挑战者号航天飞机在顺利上升:

7秒钟时,飞机翻转;

16秒钟时,机身背向地面,机腹朝天完成转变角度;

24秒时,主发动机推力降至预定功率的94%;

42秒时,主发动机按计划再减低到预定功率的65%,以避免航天飞机穿过高空湍流区时由于外壳过热而使飞机解体。这时,一切正常,航速已达每秒677米,高度8000米;

50秒钟时,地面曾有人发现航天飞机右侧固体助推器侧部冒出一丝丝白烟,这个现象没有引起人们的注意。

52秒时,地面指挥中心通知指令长斯克比将发动机恢复全速。

59秒时,高度10000米,主发动机已全速工作,助推器已燃烧了近450吨固体燃料。此时,地面控制中心和航天飞机上的计算机上显示的各种数据都未见任何异常。

65秒时,斯克比向地面报告“主发动机已加大”,“明白,全速前进”是地面测控中心收听到的最后一句报告词。

第73秒时,高度16600米,原本一切正常的航天飞机却突然闪出一团亮光,震惊了所有正在观看的人们。全球无数人从现场和正在直播的电视画面上目睹了这惨烈的一刻:航天飞机外挂燃料箱凌空爆炸,航天飞机瞬间被炸得粉碎,与地面的通讯猝然中断,监控中心屏幕上的数据陡然全部消失。挑战者号变成了一团大火,两枚失去控制的固体助推火箭脱离火球,成V字形喷着火焰向前飞去,眼看要掉入人口稠密的陆地,航天中心负责安全的军官比林格眼疾手快,在第100秒时,通过遥控装置将它们引爆。

伴随着剧烈爆炸,价值12亿美元的挑战者号航天飞机化作碎片,坠入大西洋,这些碎片在发射东南方30公里处散落了1小时之久,7名机组人员全部遇难,造成了世界航天史上的一次惨剧,这也是美国进行25次载人航天飞行中首次发生在空中的大灾难。挑战者号的爆炸,使美国举国震惊,华盛顿和其它各地均下半旗致哀。时任美国总统罗纳德·里根在白宫椭圆形办公室,发表了这次航天飞机事件的声明,并形容这如同是一场民族灾难。全世界为此震惊,各国领导人纷纷致电美国表示哀悼。时任中国国家主席李先念也于灾难发生的第二天致电美国总统里根,对挑战者号航天飞机内7名宇航员不幸遇难表示哀悼。经过这次灾难性事故后,导致美国的航天飞机飞行计划被冻结长达32个月之久。

美国总统罗纳德·里根亲自下令迅速查明爆炸原因

在事故发生后一分钟,美国国家航空航天局的发射救援官员就调动了在预定水域待命的船只展开搜救工作,同时还派遣了搜救飞机。但是在此时,碎片还在不停地掉落;因此靶场安全官员命令飞机与船只在安全水域待命,直到确定被影响区域安全无虞后,才允许其全力进行的搜救工作;而这已是事发后一小时了。

在挑战者号事故发生的第一星期,美国国防部代表美国国家航空航天局协助美国海岸警卫队进行主要的海面搜救工作。根据海岸警卫队的说法,“这次行动是有史以来最大规模的海面搜救活动。”搜救行动一直持续到1986年2月7日。此后,由搜寻、修复和重建小组进行修复工作;他们的目标是抢救出有助于找出事故原因的碎片残骸。声纳、潜水员、遥控潜艇和载人潜艇都用到了搜寻的工作上,搜寻的广度达到480平方海里,也就是1600平方公里的海域,而深度则达到海面以下370米。到了5月1日,将搜集到的右侧助推火箭碎片修复还原后,已能足够判断出事故的真正原因,于是结束了主要的搜救工作。多年来,剩余的挑战者号残骸还在不断地被海水冲上佛罗里达州的海岸。1996年12月17日,在事故后差不多11年时,可可比奇的海滩上还发现了两大块残骸。

事故发生后,美国总统罗纳德·里根亲自下令组建调查委员会,对事故的原因进行调查。委员会由美国前国务卿威廉·罗杰斯担任主席、首次实现月球行走的著名宇航员尼尔·阿姆斯特朗任副主席,后来人们习惯于把这个委员会称作罗杰斯委员会。

事故原因很快被查明:发射时气温过低,发射台上已经结冰,造成固定右副燃料舱的橡胶O形环硬化、失效。在点火时,火焰从上往下燃烧,O型环本应及时膨胀,但O型环已经因为低温硬化而失效,但是由于燃料中添加了铝,燃烧形成的铝渣堵住了裂缝,在明火冲出裂缝前临时替代了O型环的密封作用。   

在爆炸前十几秒,宇航飞机遭到一股强气流,威力相当于卡特里娜飓风。接下来的震动让铝渣脱落,移除了阻碍明火从接缝处泄漏出来的最后一个屏障,火焰喷射在主燃料舱上。   

在爆炸前一秒,火焰烧灼让主燃料舱的橡胶O型环脱落,造成了主燃料舱底部脱落。航天飞机的机鼻也撞上了主燃料舱的顶部。在发射后73秒,“挑战者”号在40000公升燃料的爆炸下,被炸成了几千个碎片,7名宇航员全部遇难,他们是:机长:弗朗西斯·斯科比,四十六岁;驾驶员:迈克尔·史密斯,四十岁,宇航员:朱迪恩·雷斯尼克,女,三十六岁;罗纳德·麦克奈尔,三十五岁;埃利森·鬼冢,三十九岁;格里高利·杰维斯,四十一岁;教师克里斯塔·麦考利夫,女,三十七岁。

导致7名航天员遇难的“挑战者”号航天飞机爆炸,原本可以避免


挑战者号本应避免的发射

2001年1月,也就是挑战者号失事整整15年之后,两个人关于那次悲剧的谈话震惊了世界,他们说,他们早就知道挑战者号会爆炸,而且,他们当初的估计要比事实更为糟糕,他们甚至觉得航天飞机在发射台上就会爆炸,这两个人就是罗杰·博伊斯乔利和鲍勃·埃比林。两人都是为航天飞机设计、制造固态燃料火箭助推器的莫顿-瑟奥科尔公司的高级工程师。   

在挑战者发射前几分钟,博伊斯乔利在瑟奥科尔公司会议室门外焦急地踱来踱去。埃比林希望博伊斯乔利到会议室观看航天飞机发射的现场直播,一开始,博伊斯乔利告诉埃比林:“不,我不想看发射,我不想看到发射失败。” 就在前一天的傍晚,博伊斯乔利和埃比林通过电视会议,足足花了6个小时,力劝美国宇航局推迟“挑战者”号的发射,因为在此之前,他们二人都被告知,佛罗里达的气温已经降至0℃以下。他们知道,这样的条件对火箭助推器的性能将产生重大影响!

然而,瑟奥科尔公司高层给了他们当头一棒,公司向宇航局作出了“可以发射”的建议!倒数计时开始后,他们二人的手紧紧地握在了一起,让他们感到庆幸的是,挑战者号平稳地离开了发射台升空了!博伊斯乔利转向埃比林:“我们刚刚躲过了一颗子弹!”因为按他们的分析,挑战者号应该是在平台上爆炸。然而就在两人都想长长地舒口气的当儿,挑战者号升空后的第73秒钟,他们面前的电视屏幕突然烟雾弥漫,二人的心跳当时几乎停止了。

挑战者号爆炸多年之后,瑟奥科尔公司的试验场仍然严禁外人入内,但该公司的火箭公园向游人开放。公园里摆放了大约20多部各种型号的火箭发动机,一台长达38.4 米的固体燃料发动机与其他的发动机放在一起,如同鹤立鸡群,航天飞机进入轨道的动力,大部分都是由这种发动机提供的。每一枚火箭助推器都要在填装数百万磅的固态助推燃料后送往卡纳维拉尔角发射基地,由于没有铁路可以运输38.4 米长的物体,所以,瑟奥科尔公司不得不把火箭分成几部分用船运到佛罗里达,在发射现场进行组装。

博伊斯乔利说:“这些钢圈看上去很结实,很牢固,但点火后,每个部分由于受到巨大压力,都会像气球一样被‘吹’起来。这样,就需要在各部分的接合处采用松紧带来防止热气跑出火箭。”这份工作由两条名为“O型圈”的橡胶带完成,它们可以随着钢圈一起扩张,并能弥合缝隙。如果这两条橡胶带与钢圈脱离哪怕0.2秒,助推器的燃料就会发生泄露,固态火箭助推器就会爆炸。挑战者号发射那天,天气非常寒冷。气温降低后,这些“O型圈”就变得非常坚硬,伸缩就更加困难。坚硬的“O圈”伸缩的速度变慢,密封的效果就大打折扣。虽然那可能只是零点几秒的时间,但足以把一次本应成功的发射变成一场灾难。

谁决定了挑战者号的毁灭之旅?

挑战者号最初计划于美国东部时间1986年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的延迟导致发射日推后到23日,然后改延迟到24日。接着,因为塞内加尔达喀尔的越洋中辍降落场地的恶劣天气,发射又推迟到了25日。美国国家航空航天局最后决定改使用达尔贝达作为越洋中辍降落场地,但由于该场地的配备无法应对夜间降落,使得发射又不得不被改到佛罗里达时间的清晨。而根据气象预报指出,肯尼迪航天中心当时的天气情况不宜发射,发射再次推后到美国东部时间1月27日上午9时37分。但由于外部舱门通道出现了问题,发射再推迟了一天,挪到了1月28日。

在挑战者号发射的前一天,卡纳维拉尔角的气温骤降,发射小组需要听一听专家们的意见。下午6点左右,电话打到犹他州,问瑟奥科尔公司的专家们是否对零下5℃发射他们的火箭存有疑虑。专家们的回答是“是”。 接着,发射现场又把电话打到阿拉巴马州马歇尔太空飞行中心的宇航局火箭专家那里。航天飞机项目办公室的朱德森·洛文古德接了电话。那天晚上,马歇尔中心的专家们的确认真地听取了博伊斯乔利和他的同事关于推迟发射的分析,但他们感觉,他们听到的都是一些情绪化的东西,理性的东西太少。虽然博伊斯乔利也出示了一些数据,但都不是决定性的。

瑟奥科尔公司的底线是,它不希望依据它的数据库之外的数据飞行,也就是说,气温低于零下12℃绝对不能飞,这是迄今为止记录的发射时的最低气温。博伊斯乔利也表示,一年前他检查的“O型圈”遭到破坏,主要原因就是气温太低。讨论进行了近5个小时,宇航局终于表示,它不会不听火箭设计者的建议而强行发射。就在这个时候,瑟奥科尔公司副总裁请求暂停会议5分钟。接着,瑟奥科尔总裁杰里·马森就开口说:“我们必须作出一个可操作的决定。”博伊斯乔利马上意识到,公司主管为了取悦最主要的客户——宇航局,态度已从“不要发射”变成了“可以发射”。

公司内部的讨论持续了不是5分钟而是30分钟。包括博伊斯乔利在内的工程师被排除在外,4名高级经理投票赞成发射。博伊斯乔利站起来,抓起那张被烧毁的“O型圈”的照片,放到4名高级经理面前的桌子上。但他们连看都不看。老板随即接通了电视会议,通知宇航局,瑟奥科尔的态度有了变化,挑战者号可以发射。

在随后的一段时间里,宇航局一直在询问瑟奥科尔公司关于发射的问题,但就是没有问一问瑟奥科尔高层为什么突然改变了主意,他们只是请瑟奥科尔公司把他们改变主意的原因写成文字。当载着新建议的传真在午夜时分传到卡纳维拉尔角时,宇航局已经下定了在第二天上午发射挑战者号的决心。于是,悲剧发生了。

导致7名航天员遇难的“挑战者”号航天飞机爆炸,原本可以避免


宇航员徒劳的自救

灾难发生时,一台追踪摄像机捕捉到了右侧靠近尾部支架处出现的烟羽。当时挑战者号与地面的休斯敦对此都还不知情,但可燃气体已从右侧助推器的一个接缝处开始泄漏出来。风切变的力量粉碎了替代损坏O型圈的氧化物密封层,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,烟羽变得明显而剧烈。由于密封失效的接缝处迅速扩大的裂缝,右侧助推器的内压开始减小,随后,就可以在视觉上观察到从接缝处溢出的火焰,同时开始灼烧外部舱。紧接着,烟羽突然改变了形状,这表明尾部燃料舱的液氢舱开始出现泄漏。在电脑控制下,主引擎的喷嘴开始绕枢轴进行转动,试图补偿助推器产生冲力导致的不平衡。这时候,航天飞机外部液氢舱的压力开始下降,显现出了泄漏所导致的影响。

对宇航员与飞行控制员来说,这个阶段的情形看上去似乎还是正常的。在太空舱通讯员通知宇航员们“执行加速”时,机长迪克·斯科比确认了这个呼叫。他的响应是:“收到,执行加速”,这句话是挑战者号空对地回路的最后一次通讯。

事后从遥测数据的分析显示,在航天飞机右侧有突然的加速后,宇航员们也可能感觉到了异常:船员舱记录器最后的状态记录是在加速后半秒钟时,驾驶员迈克尔·史密斯发出了充满惊讶的叫声,他应该是感觉到了主引擎异常表现的征兆,或是外部燃料舱压力的下降。

在深入调查之后,专家们还有了一个惊人的发现,那就是,航天飞机与外部舱实际上并没有“爆炸”。它们是在航天飞机接近最大气动压力后,被巨大的空气动力迅速撕裂的。外部舱解体后,其中储存的燃料与氧化剂逸出,并造成爆炸产生巨大火球的假象。按照美国国家航空航天局团队在事故后的影像分析结果来看,推进燃料只有“部分燃烧”。同样,航天飞机泄漏的液氧和液氢产生了最初组成可见烟云的成分:水蒸气与气体。事实上,保存在低温下的液氢不可能迅速地燃烧并触发一场“爆炸”。如果发生爆炸,爆炸会迅速摧毁整个航天飞机,同时连带杀死机上的所有宇航员。但在飞行器解体的过程中,更坚固的船员舱与助推器幸存了下来;助推器随后被远程遥控命令自毁;分离的船员舱则以抛射轨道下坠,飞行器解体25秒后,船员舱抵达距离地面19.8公里的抛射轨道顶点,并在14.6公里处开始解体。

但有迹象表明,即使在解体后,仍然有部分宇航员还活着并暂时具有意识:事后发现飞行甲板上的4个个人外出空气袋中的3个已激活。也就是说,至少有3名航天员并没有马上死亡。这3名航天员打开了航天飞机上的应急供氧设备。但因为没有其他的逃生设施,这3位宇航员最终还是死于低温、缺氧和掉入海洋时500多G的超重负荷。


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