37年前,挑战者号升空仅仅73秒钟,就在空中解体爆炸,化作了无数的火球飞向各个方向。事后调查,造成事故的原因,竟然是一个不起眼的橡胶密封圈......
1986年,美国当地时间1月28日上午,载有七名宇航员的挑战者号航天飞机发射升空,这次发射当时进行了电视转播,同时宇航员的家属、朋友,还有大量的媒体,都在现场观看了这次发射。
但是在火箭升空仅仅73秒钟,挑战者号突然在空中解体爆炸,七名宇航员全部遇难,这是美国航空史上第一次在火箭发射升空过程中发生的重大事故。
七名遇难宇航员当中有一名是普通人,不是专业的宇航员,名字叫麦考利夫,当时37岁,是一名女性。她本职是一名高中的社会研究学科的教师,后来被NASA选中,作为美国史上第一位进入太空的普通人,参加这次任务。也正是因为第一次有普通人进入太空,所以这一次发射的关注度比以往都要高。
如果这次发射成功的话,美国可能在六年之内完成太空旅游的常态化,但是失败之后直到今天,NASA再也没把普通人送入太空。
殉难者中有机长弗朗西斯-R-斯科比,46岁,来自美国空军中心,第二次执行太空任务。
宇航员朱迪恩-A-雷斯尼克,36岁,是NASA的工作人员,一名专业的宇航员,第二次执行太空任务。
罗纳德-E-麦克纳克,35岁,是NASA的一名物理学家,也是七个人中最年轻的,第二次执行太空任务。
埃利森-S-奥尼朱卡,39岁,著名的日裔美籍宇航员,本身是一名美国空军中校,第二次执行太空任务。
格雷戈里-B-贾维斯,41岁,是NASA的专业宇航员,第一次执行太空任务。
他们搭乘的挑战者号航天飞船,是美国当时拥有的四艘航天飞船中,执行任务最多的一艘,也被认为是最稳定的一艘。此次任务之前,已经成功执行了9次任务,并把51位宇航员送入太空。
为什么如此稳定的一个太空飞船会在这一次发射中爆炸呢?让我们先来回顾一下本次发射的全过程。
1986年1月28日上午11:38分,挑战者号的发射过程在全美以及全世界现场直播。
发射后40秒,挑战者号速度达到一马赫(音速),又过去了12秒,速度达到两马赫,这时火箭的高度大概在8千米,14秒后,也就是发射后第68秒,挑战者号向地面控制中心表示一切正常,准备加速(通常火箭发射的过程是加速,减速,加速这样一个过程,中间减速的原因,是因为火箭飞到一定高度的时候,会经过平流层,平流层风向是平的,通常我们乘坐的客机就是在平流层里飞行。客机是横着飞的,但是火箭是垂直于地面飞行,平流层的风对它是有影响的,所以在平流层这段期间,火箭是要减速的。过了平流层,就要再次加速,这也就是宇航员在火箭发射68秒后,表示他们要加速的原因)。
这个画面当时也随着电视转播传遍了全世界,NASA指挥中心陷入一片死寂......
紧接着他们开始联系营救部门准备抢救伤员,因为他们发现,宇航员乘坐的驾驶舱部分,似乎没有炸碎。在回放录像中,它几乎保持原状被炸飞,然后随其他碎片一起落入大海中。于是美国立刻派出了救援队,前往驾驶舱可能掉落的位置,希望宇航员有最后一丝生还机会。
但是很遗憾的是,当他们到达驾驶舱可能下落的位置的时候,发现了驾驶舱的残片,也就是说驾驶舱应该是碎掉了,毕竟它从两万米的高空掉落下来,按照计算,落到海面时的速度应该能达到每小时300公里。
最后救援队是在水下100米的位置,发现了驾驶舱的其他残片,以及宇航员的遗体,至于遗体是什么状态,政府始终没有透露。
在后来的调查报告中,还发现一个非常可怕的事实,宇航员的遗骸中至少有三个人的头盔启动了供氧设备(宇航员的头盔有一个手动启动供氧系统的一个按钮,按下后,这个头罩里面就会供给氧气),这就从另一方面代表着七名宇航员中至少有三个人,在爆炸的时候并没有死亡,而且很有可能意识是清醒的,所以他们才能启动这个供氧系统,而他们最终是在入海以后摔死的。
这起事故是当时NASA有史以来最严重的一起航空事故,在那次之前最严重的事故,是1967年阿波罗1号准备发射之前,宇航飞船在发射架上突然起火,里面三名宇航员被烧死,从那之后就再没再次出现过这么大的人员受伤或死亡,这绝对是当时史上最震撼的一起航空事故了。
当时的美国总统里根,在事故发生后第一时间,成立了专门的调查小组,要求彻查事故真相。
在讲爆炸原因之前,我们先来了解一下火箭的结构。当时的火箭和我们现在看到的火箭不太一样,它中间有一个巨大的燃料箱,两侧白色的火箭,是辅助推进火箭,这种辅助火箭通常只使用2分钟,就会自然脱落。辅助火箭里面装满了固体燃料。像这样航天飞机,美国以前总共有五个,分别是哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号,这五个当中有两个当时已经损毁,剩下三个也都在2011年退役,所以现在宇宙飞船已经没有在用了。
事故火箭挑战者号是1983年开始服役的,1986年这次飞行是它第十次飞行。初步查明引发爆炸的部位,是右侧的辅助推进火箭。
在调查中发现,火箭刚一发射的时候,右侧的推进火箭就有冒黑烟的现象。但这个黑烟,发射之后很快就消失了。最后是在升空58秒后,冒黑烟的地方开始喷火,烧断了辅助火箭和燃料箱连接的部分,导致辅助火箭和燃料箱相撞引发了爆炸。也就是从发射一开始,右侧的辅助火箭就有问题。
因为火箭很长,在工厂生产的时候,不能直接产出,而且这么长也无法运输,所以要分成三节来生产。生产好之后,把这三节全部运到发射台,然后在发射台组装起来。之后在里边放上固体燃料,然后等待点火。
为了保证这三节连接的部分不会有泄漏,工程师就在接缝的地方,使用了一种胶皮圈(原理类似我们现在水管连接的时候,使用到的胶皮圈)。火箭点火之后,中间的固体燃料燃烧后,会产生强大的压力,里面的燃料就会沿着这个缝隙向往外流,当它们遇到这个密封圈的时候,因为它是胶皮,就会把这个密封圈压扁,反倒会死死的堵住所有的缝隙。工程师是利用这个原理,保证整个火箭的密封性。
发射是在1月28日上午,当天佛罗里达非常冷,而且风很大。在寒风中,火箭内部的温度一度降到零下13度。在后来的调查中也发现,火箭周围很多地方都有结冰。
橡胶有个特点是遇冷会变硬,所以在低温下,密封圈就硬掉,密封效果就没有了。所以才会看到,火箭刚一发射的时候,辅助火箭边上出现了一股黑烟,但这个黑烟,按理来说一直冒才对,这样发射塔应该很快就会看到,可能就会终止这个发射。但是它就冒了一下,又不冒了,所以发射塔的人都没注意到。
那么为什么这个泄漏会突然中断,后来推测知道,火箭发射为增加推力,在燃料当中一般加入了铝,让它燃烧更猛烈一些,铝在燃烧之后,会产生氧化铝的残渣,如果有漏气的地方呢,它也会顺着这个缝隙,从这一些地方流出去,正好把这个缝隙堵住。所以火箭一发射的时候,一开始是冒黑烟的,但很快这个缝隙,被氧化铝给堵住了,就停止了漏气。
按理来说,如果就这样下去的线分钟之后,辅助火箭自动脱落也不会有任何的问题,发射也会成功。
但是很遗憾,当火箭发射升空,经过平流层的时候,突然有一股非常猛烈的风吹向这个火箭,从后来录像也能看到火箭其实晃动了一下。这么一晃动,就把原先堵在缝隙处的氧化铝给晃掉了,高温的燃料,就从这个缝隙喷射出来,这次就不再是黑烟了而是起火,而着火的位置正好就朝向火箭内侧,燃料箱这个方向。中间这个燃料箱即使这么被烧,正常也不会烧坏。但是它把火箭和燃料箱连接的部位给烧断,烧断之后辅助火箭发生了侧倒,和燃料箱相撞,结果悲剧就发生了。
所以事故的最终的原因是密封圈失效,间接原因是天气太冷还有强风,这三个原因都是必要原因,任何一个不存在,这个事故都不可能会发生,偏偏这三个都凑齐了。
这三个原因当中有两个是客观因素,但低温会导致密封圈失效,难道NASA这样世界最顶尖的科研机构都不知道吗?其实不是不知道,在后来调查中发现,发射前天晚上,也就是发射前十几个小时的时候,辅助推进火箭的设计企业的一名设计师罗杰,曾经向公司请求推射火箭的发射,缘由是他担心,低温可能会造成这个橡胶圈失效。
那么他怎么知道橡胶圈会因为低温而失效呢?是因为之前另一艘航天飞机--发现者号在这次事故正好前一年,即1985年的1月24日发射,当时那一次发射成功了,但是在回收火箭残骸之后,罗杰发现,火箭连接处的橡胶圈被烧焦了,就差一毫米,这个橡胶圈就被烧没了。他推测原因是太冷了,橡胶圈硬化造成最终燃料流过它把它烧坏了。
于是联想到这一次发射的时候气温非常低,罗杰立刻联系了公司领导层,说这次可能会发生上一次类似的事情,橡胶圈密闭性是没办法保证的。而他们公司也向NASA反映了这个情况,能不能推迟发射。但是NASA管理层回复,在发射十几个小时前联系我,要推迟发射,这几乎是没有可能的!因为发射关系到太多的部门,还有后续很多的安排,如果要推迟的话,就不是一天两天的事情,可能整个工程都要重新计算、重新安排。所以NASA要求这家设计公司,重新计算风险究竟有多大,最终,火箭公司的高层,没有顶住NASA的压力,同时也认为罗杰说的这种情况也只是一种可能性、一个推测,并没有经过验证。最终举手表决,全票通过,火箭是可以发射的。
事实上火箭的发射也是推迟了两个小时,因为当天早上实在是太冷,NASA也担心气温太低,可能很多地方冻结了会失效。
事故主因虽然是由于人为的失误造成的,但是它和交通事故比如酒驾、违章这些是不一样的,因为宇宙开发本身就伴有巨大风险。
而我们现在之所以能够对宇宙有一定的了解,也是依靠这些人付出的努力。他们都是人类的英雄!
1986年1月31日,在休斯敦的约翰逊宇航中心举行了庄重的纪念仪式, 哀悼“挑战者”号和7名宇航员的不幸。里根总统称他们是“我们的7位挑战者号英雄”, 并发誓以国家接着来进行宇宙科学考察的承诺来纪念他们!