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“挑战者号”的末日之旅

2017-08-12  GXF360

“挑战者号”的末日之旅

卢江良 王源源

小小的橡胶圈引发了太空探索史上最大的惨案.....

1986年1月28日,“挑战者号”航天飞机在升空73秒后爆炸解体

“挑战者号”航天飞机是美国正式使用的第二架航天飞机,于1983年4月4日正式进行首航任务。

1986年1月28日,“挑战者号”在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,执行第10次太空任务。但是,就在升空后73秒,“挑战者号”突然爆炸,在高空解体坠毁。此次灾难性事故造成机上7名宇航员全部罹难,是美国宇航局也是人类太空探索史上最惨痛的悲剧。

发射现场突发爆炸事故

1986年1月28日,美国肯尼迪航天中心一大早便呈现出一派繁忙的景象。按照计划,“挑战者号”航天飞机将于美国东部时间上午9时39分在这里发射升空。它将要执行第10次太空任务,也是美国航天飞机的第25次飞行。与以往任务有所不同的是,此次“挑战者号”将把一名中学女教师克里斯塔·麦考利芙送入太空,这是航天飞机首次搭载普通公民,具有非同一般的意义。

在这次“挑战者号”升空之前两年,美国宇航局就宣布将邀请一位教师参加航天飞行任务,在太空为250多万名美国和加拿大的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教师提问。美国宇航局的这个计划得到了全美众多教师的热烈响应,克里斯塔·麦考利芙就是从一万多名报名者中精心挑选出来的。她升空前接受了为期5个月的宇航员训练,成为全美民众的偶像。

时值寒冬,肯尼迪航天中心的发射台上结满了厚厚的冰。据当时的天气预报称,28日的清晨将会非常寒冷,气温接近-0.5°C,这也是航天飞机允许发射的最低温度。然而,严寒并未阻挡民众来到发射现场见证“挑战者号”升空的热情。当日上午8时左右,在距离发射现场6.4千米的看台上,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盛况,又是来为他们的老师麦考利芙送行的。

“挑战者号”预定发射前1小时,麦考利芙和另外6名宇航员整装登上了航天飞机。但是,此次发射任务并未依照计划按时进行。由于气温过低,飞行控制中心决定延迟2小时发射,希望中午时气温有所升高后,发射台上的冰雪能够融化。

11时29分,飞行控制中心检查确认“挑战者号”航天飞机推进系统运行正常。飞行控制员发出命令,进入倒计时10分钟。11时39分(格林尼治标准时间16时39分),随着飞行控制员的一声令下,“挑战者号”腾空而起,离开发射塔,顺利升空并进行翻转,调整航道准备进入绕地轨道。

“挑战者号”发射升空59秒时,高度达到1万米,此时是升空的最关键阶段,称为MAX Q阶段。地面控制中心和航天飞机上的计算机屏幕上显示的各种数据均未见任何异常。到了第66秒,“挑战者号”已成功通过MAX Q阶段,开始进入上层大气层。现在必须加速至时速2.8万千米以上,才能脱离地球重力。地面控制中心发出命令,指挥“挑战者号”全速前进,机长报告“收到命令,主发动机已加大”。至第73秒时,“挑战者号”高度达到1.66万米。然而,就在人们认为发射成功的一刻,突然,“挑战者号”闪出一团亮光,外挂燃料箱凌空爆炸,整架航天飞机瞬间化为了一团火球……

爆炸发生后,地面控制中心监控屏幕上的全部数据陡然消失,“挑战者号”与地面的通讯猝然中断。价值12亿美元的“挑战者号”航天飞机顷刻间化为乌有,7名机组人员全部罹难。

O形环失效导致燃料外泄

“挑战者号”航天飞机突如其来的爆炸声震惊了所有正在观看的人们,全球无数人从现场或正在直播的电视画面上目睹了这惨烈的一刻。

“挑战者号”意外解体坠毁的消息使美国举国震惊,首都华盛顿和全美各地均下半旗致哀。时任美国总统的罗纳德·里根称“这如同是一场民族灾难”。这场灾难也使全世界震惊,各国领导人纷纷表示哀悼。

“挑战者号”航天飞机爆炸后,其残骸碎片在发射场东南方30千米处急速落下,坠入大西洋,散落过程持续了1小时。事故发生后,里根总统授权成立了事故调查委员会,负责查明航天飞机爆炸的原因。美国国防部代表美国宇航局派出大量船只和飞机进行了大规模的海上搜寻行动,他们的目标是打捞出有助于找出事故原因的碎片残骸。这次被称为“有史以来最大”的海上搜寻行动一直持续了大约5个月。

调查人员将搜寻到的“挑战者号”残骸进行了修复还原,同时结合摄影机在发射过程中所记录的影像资料,发现造成事故的真正原因是航天飞机右侧助推火箭故障。

火箭推进器由4个部件组成,彼此以结合套管连接,并套上一对高压橡胶O形环加以密封。火箭在点火后百分之一秒内点燃,推进器的钢壳因此被向外推开,O形环必须要能够在瞬间膨胀,才能避免火箭燃料从接合处外泄。

调查人员发现,由于发射时发射台上已经结冰,造成右推进器下方接合套管的O形环硬化。火箭点火后,O形环膨胀没有达到预期效果,但由于燃料中的铝燃烧形成的铝渣堵住了裂缝,暂时起到了一定的密封作用,因而“挑战者号”在升空的最初阶段并未受到影响。但是,当航天飞机加速冲上MAX Q阶段时,遭到一股强气流的冲击,剧烈震动使铝渣脱落,明火从接缝处泄漏出来,喷射在主燃料舱上,推进器与外部燃料槽的连接架起火燃烧。当支架被烧毁,燃料槽底部也开始脱落,推进器的机鼻撞上燃料槽顶部引起爆炸,4万公升燃料爆炸的威力,将“挑战者号”炸成了几千个碎片。

“挑战者号”航天飞机机组成员埃里森·奥尼祖卡、麦克·史密斯、克里斯塔·麦考利芙、迪克·斯科比、格里格·贾维斯和荣·麦克纳尔,以及朱迪斯·瑞斯尼克(从左到右)。

麦考利芙的同事和学生们目睹航天飞机爆炸后的残片从空中落下,不禁沉浸在一片震惊和悲痛之中。

克里斯塔·麦考利芙被训练成为搭乘“挑战者号”前往太空的第一位教师。

航天活动进入“后航天飞机时代”

1981年,美国生产的世界上第1架航天飞机试航成功,人类的载人航天活动由此进入到规模较大、飞行时间较长的空间探索与实验阶段。在人类航天史上,航天飞机的研制成功具有划时代的意义。但是,航天飞机只有部分可重复利用,而且技术难度大、系统设计复杂,零部件更容易耗损。从起飞、上升、轨道运行,再入大气层直到返回着陆过程中,需要经历各类极度严酷的环境,这就为航天飞机执行任务带来了安全隐患。

“挑战者号”航天飞机爆炸事故发生后,航天飞机飞行计划被冻结长达32个月之久。美国宇航局对航天飞机进行重新设计,并加装安全系统。然而,2003年,航天飞机再次发生事故,“哥伦比亚号”在重返地面的过程中突然发生爆炸解体燃烧,,造成机上的7名宇航员全部遇难。2011年7月,“亚特兰蒂斯号”航天飞机完成了它的最后一次飞行任务。这也是美国航天飞机的告别之旅,寓意着美国长达30年的“航天飞机时代”宣告终结。

航天飞机为人类的太空探索增加了动力,其探空行动中衍生的技术以及相关的科学发现,都对人类的生产、生活产生了至关重要的影响。进入21世纪以后,人类航天活动进入“后航天飞机时代”。如何寻找更为经济实用和安全的航天器,成为很多国家的新目标。也许,在不久的未来,人们便可以乘坐新的航天器往返于天地之间,实现遨游太空的美好梦想。

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