航天飞机-挑战者号航天飞机灾难

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原文标题：挑战者号航天飞机灾难

发射前的条件与延迟1986年1月28日，挑战者号发射当天清晨，位在肯尼迪航天中心被冰雪覆盖的发射塔。事后证实在当天异常寒冷的天气下，仍让失去弹性的O型环继续使用而造成严重后果。在发射后不久，固体火箭助推器的O型环破裂，结果导致七名机组人员因挑战者号的机体分解而丧生。挑战者号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，然后改延迟到24日。接着，因为塞内加尔达喀尔的越洋中辍降落（TAL）场地的恶劣天气，发射又推迟到了25日。NASA最后决定改使用达尔贝达作为TAL场地，但由于该场地的配备无法应对夜间降落，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（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1月27日上午9时37分。由于外部舱门通道出现了问题，发射...

发射前的条件与延迟

1986年1月28日，挑战者号发射当天

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清晨，位在肯尼迪航天中心被冰雪覆盖的发射塔。事后证实在当天异常寒冷的天气下，仍让失去弹性的O型环继续使用而造成严重后果。在发射后不久，固体火箭助推器的O型环破裂，结果导致七名机组人员因挑战者号的机体分解而丧生。

挑战者号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，然后改延迟到24日。接着，因为塞内加尔达喀尔的越洋中辍降落（TAL）场地的恶劣天气，发射又推迟到了25日。NASA最后决定改使用达尔贝达作为TAL场地，但由于该场地的配备无法应对夜间降落，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

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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1月27日上午9时37分。

由于外部舱门通道出现了问题，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。 接着，一个坏掉的门闩使得工作人员无法从航天飞机的舱门上取下闭合装置器。 当工作人员终于把装置器锯下之后，航天飞机着陆跑道上的侧风又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，并开始准备采用备用计划时，侧风才停了下来。

天气预报称佛罗里达州1月28日的清晨将会非常寒冷，气温接近华氏31度（摄氏-0.5度），这也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固体火箭助推器（SRB）部件的承包商。在固体火箭助推器总共有三处“连接区域”，在原始设计中便是以6个橡胶材质的O型环保持密封。而原本仅只是专门焊接的莫顿·塞奥科公司，同时也承包了在肯尼迪航天中心组装大楼的密封工程。它们负责将一个主要、一个次要（备份）的O型环安装在固体火箭助推器上，来保持其的密封性。而在挑战者号发生事故后，固体火箭助推器则已改在同一处使用三个O型环。为了承受因固体推进剂经燃烧，形成高压高热的喷气气体并于尾部喷口射出，每个O型环都有经过耐热的特别设计，但是对于极为寒冷的环境却没有人特别留意。

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。包括著名的 罗杰·博伊斯乔利 （ 英语 ： Roger Boisjoly ） （ Roger Boisjoly ）等部分工程师，再次表达了他们对负责密封SRB部件接缝处的O型环能否耐寒感到担心，他们指出低温可能会导致O型环的橡胶材料失去弹性。他们认为如果O型环的温度低于华氏53度（约摄氏11.7度），将没有足够的数据能保证它能够有效密封住接缝。这是一个相当重要的考虑因素，因为SRB所使用的O形环被指定为“临界1”，也就是说该组件如果失效时并没有其它备份零件能弥补；而如果主要和次要的O形环密封功能都失效的话，将会导致机体被破坏而让机组人员丧命。

NASA管理层对此展开了讨论，他们思考当橡胶材料的主要O型环失效时，次要的O型环是否还会让固体火箭助推器持续保持密封状态。然而这项疑问从来没有被证实，而依流程也不能以此想法处理。正如宇航员萨莉·莱德在罗杰斯委员会发布报告前，便指责NASA不应该依靠“临界1”零件的组成备份部分；她指出备份是为避免不可预见的灾难以防范未然，而不是主要零件失效时便只想仰赖备份零件。塞奥科公司的工程师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（约摄氏4度）的警戒温度以下。而事实证明当天晚上发射前的温度，仅有华氏18度（约摄氏-8度）左右，明显低于警戒的标准。

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。 在这次灾难事件后，导致公众认为NASA一直持续坚持它的“安全故障”方针。由于NASA对

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橡胶制的O型环的管理要求，影响了人们对NASA管理方针的态度；它们表现出来的是在“不安全”的情况下仍持续计划，而不是证明是在“安全”的情况下进行计划。而尽管饱受批评，NASA的管理人员在之后仍经常故意回避安全规定，来让计划可以准时按照时程来进行。

由于低温，航天飞机旁矗立的定点通信建筑被大量冰雪覆盖。肯尼迪冰雪小组在红外摄像机中发现，右侧SRB部件尾部接缝处的温度仅有华氏8度（约摄氏-13度）。从液氧舱通风口吹来的极冷空气更加降低了接缝处的温度，让该处的温度远低于气温，更远低于O形环的设计承限温度。但这个信息从未传达给决策层，直到事后调查时这项信息才被提出。 不过事后证明这华氏8度的低温对灾难发生没什么特别的影响，唯一的影响便是该温度低于厂商所设置的低温罢了。在灾难发生后的试验和数据确认，人们已经知道在一定低温下环境的温度已经对O型环没有什么实质区别，它早已经因低温而失去效用。

冰雪小组用了一整夜的时间来移除冰雪，同时航天飞机最初承包商罗克韦尔国际公司方面也再次表达着它们的担心。位在加利福尼亚州唐尼的罗克韦尔国际公司总部的工程师，在看到如此多的结冰情况时感到震惊。他们警告说发射时被震落的冰雪可能会撞上航天飞机，导致航天飞机上的隔热系统外表脱落；或者会由于SRB的排气喷射口所排放的喷气废气，引导冰雪因吸入效应进入SRB内。罗克韦尔公司的管理层告诉航天飞机计划的管理人员阿诺德·奥尔德里奇，他们不能完全保证航天飞机能安全地发射，但他们也没能提出一个能强有力地反对发射的建议。在与位在开普敦的罗克韦尔公司管理层讨论的最终结果，人身在休斯顿总部的奥尔德里奇仍决定继续进行计划。奥尔德里奇并将发射时间再推迟一个小时，以让冰雪小组进行另一项检查。在最后一项检查完成后，冰雪也开始融化了，最终确定挑战者号将在美国东部时间当日上午11时38分发射。

1月28日的发射与失败

起飞与最初的上升

1986年1月28日，挑战者号航天飞机自位在佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空。航天飞机在升空大约73秒后发生解体。

以下关于事故的分析基于

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实时遥测数据、摄影分析，以及航天飞机与任务控制中心的语音通讯副本产生。 发射后的所有时间信息都以秒给出，叙述的每项事件都与从最接近仪表事件获取的遥测时间码一致。

在升空前6.6秒，三部航天飞机主发动机（SSME）点火。为了应对发射的临时中断，SSME可在火箭离开地面前安全地关闭。在起飞时间点时（T=0，为美国东部时间当日11:38:00.010），三部SSME达到了100%的性能率，并在计算机控制下提高到104%，在此时，两部SRB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，氢放臂从外储箱收回，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

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了。

美国国家航空航天局的D-67相机拍到右侧SRB尾部处，靠近连接该部件与外储箱的支架处喷出了一股黑灰色的烟雾。

下一个发射时的视频回放点显示，在T+0.678时，一股黑灰色的烟雾从右侧SRB尾部靠近连接该部件与外储箱的支架处喷出，大约在T+2.733时烟雾不再喷出。烟雾最后可见的时刻位于T+3.375。后来确定这些烟雾是由右侧SRB部件尾部接缝的开合引发的。助推器的外壳在点火产生的压力下有所膨胀，作为膨胀的结果，外壳的金属部分崩离了其他的部分，打开了一个泄漏温度高达华氏5,000度（摄氏2,760度）气体的裂缝。主O型环是设计用于封闭该裂缝，但在过低的温度下它没能在第一时间内密封住，而副O型环又因为金属部分的崩离而偏离了原有位置。这样就没有可阻碍气体逸出的障碍了，两个O型环在大约70度的范围内都被气化了。然而，固体燃料燃烧产生的氧化铝封闭了损坏的接缝，在明火冲出裂缝前临时替代了O型环的密封作用。

在火箭离开发射塔后，SSME以最大性能的104%运行，控制权从位于肯尼迪中心的发射控制中心（LCC）移交到了休斯敦的任务控制中心（MCC）。为了预防空气动力拆散航天飞机，在T+28时SSME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。在T+35.379时，SSME已低于计划的65%性能。5秒后，在5800米（19,000英尺）的位置时，挑战者号突破了音障。在T+51.860时，SSME重新回到104%的性能，火箭也已接近 最大Q值 （ 英语 ： Max Q ） ：飞行物能承受的最大气动压力。

烟羽

E-207相机拍到了右侧固体火箭助推器（RSRB）与外部燃料箱连接处，出现了异常的烟羽以及火焰。

正当航天飞机达到最大Q值时，它遭遇了航天飞机程序记录中最强烈的风切变。

在T+58.788时，一台追踪摄像机捕捉到了右侧SRB靠近尾部支架处出现的 烟羽 （ 英语 ： plume (hydrodynamics) ） 。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SRB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，烟羽变得明显并剧烈。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，在T+60.238时，已可在视觉上观察到从接缝处逸出的火焰，同时开始灼烧外储箱。

在T+64.660时，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，主发动机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。在T+66.764时，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T+68时，太空舱通讯员（CAPCOM）通知宇航员们“执行加速”，机长迪克·斯科比确认了这个调用。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。

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