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生活经验

挑战者号:一枚O型环引发的悲剧—挑战者号航天飞机

宋青书来自:湖北省 黄冈市 黄梅县 时间:2019-01-26 17:57 坐标: 173740°

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1986 年 1 月 28 日 , 在佛罗里达肯尼迪航天中心," 挑战者 " 号航天飞机在升空 73 秒后爆炸解体,7 名宇航员殉职。这次事故,是美国宇航局,也是人类太空探索史上最沉重的悲剧。事故调查表明,此次事故的根源来自一个不起眼的橡胶部件—— "O-ring"(O 型环)。由于发射时气温过低,O 型环失去弹性,使固体火箭助推器内的高压高热气体泄漏,最终导致高速飞行的航天飞机在高空解体。

事故还原

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,但是由于天气恶劣、航天飞机外部舱门通道出现问题等原因,发射时间一拖再拖,最终确定于 1 月 28 日上午 9 时 37 分发射。

发射前一晚,NASA 工程师和负责飞船焊接及密封的塞奥科公司工程师一起讨论了天气对任务的影响,虽然有人表示了对橡胶材料密封性的担忧,但最终管理层依然决定在 28 日进行发射。

28 日上午 11 时 39 分,航天飞机主发动机点火,仅 0.6 秒后,第一个故障征兆就已显现。从现场摄像机拍摄的画面中可以看到,一股黑色烟雾从发动机右侧尾部喷出,持续了约 2 秒。事故调查表明此黑烟是由接缝开裂导致,主 O 型环原本的作用即是封闭该裂缝,但由于温度过低失效,而副 O 型环又因为金属部分的崩离而偏离了原有位置。

点火后 58 秒,一台追踪摄像机捕捉到了右侧发动机靠近尾部支架处出现的烟羽,可燃气体开始泄露。第 64 秒,烟羽突然改变了形状,同时出现了肉眼可见的异常火光,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转动,试图补偿助推器产生冲力导致的不平衡。

在地面控制人员和宇航员看来,出现这种情况还在正常范畴内,第 68 秒时,地面通信告知宇航员 " 执行加速 ",指令长迪克 · 斯科比确认了这一信息并回复:" 收到,执行加速 "。这也是挑战者号机组成员留下的最后一条通讯信息。

不到 10 秒钟之后,挑战者号在 14600 多米的高空解体,随着外部燃料箱的瓦解,脱离了正常飞行姿态的挑战者号被突如其来的巨大气流冲击下被撕裂。25 秒后,残存的驾驶舱在惯性作用下升至 19800 米高空,随后开始自由落体,在数分钟后以 330 公里 / 小时的高速溅落海面。7 名宇航员全部罹难。

调查表明,在航天飞机解体爆炸前,至少有 3 名航天员并没有马上死亡。他们打开了航天飞机上的应急供氧设备试图自救,但最终因高空低温、缺氧和接触海面时 500 多 G 的超重而无法幸免。

在航天飞机设计期间,曾有几次提及发射逃生系统,但 NASA 的最终结论是:航天飞机的高可靠性不需要额外设计这一系统。

事故发生后,NASA 的飞行控制室里最初十几秒一片寂静,没有人相信在显示器上亲眼看到的一切。随后,在执行了一系列搜寻和安全措施之后,飞行指挥最终确认了这一悲剧,并启动了紧急程序,封存了现场数据,以供后续调查。

7 名宇航员遇难

事故调查

1986 年 6 月 9 日,委员会公布了最终的事故调查报告。报告指出,挑战者号的意外是由右侧固体火箭推进器尾部一个密封接缝的 O 型环失效,导致加压的热气和火焰从紧邻的外加燃料舱的封缄处喷出,造成结构损坏。O 型环的失效则归因于设计上的缺陷,以及发射时持续多日的低温都是潜在的因素。

除了设计和天气原因之外,调查委员会还将事故原因部分归咎于 NASA 本身的不完善的内控制度和决策机制。

在 2003 年哥伦比亚号灾难之后,NASA 内部对安全问题的态度再次成为关注的焦点。哥伦比亚号事故调查委员会认为,NASA 未能从挑战者的事故中学到足够多的教训," 造成对挑战者号(事故)负有责任的制度失效原因并未消除 ",意即导致挑战者号事故 " 有瑕疵的决策过程 ",在 17 年后导致了哥伦比亚号的悲剧。

结语

在所有关于安全事故的案例研究中," 挑战者号 " 航天飞机失事是最常被提及的案例之一,不仅因为航天事故本身具有的高关注度以及原因调查的迂回曲折,更因为它是屡次忽略安全隐患最终导致悲剧发生的典型。O 型环设计上的缺陷和 NASA 面对安全隐患时的错误决策才是事故背后真正的 " 魔鬼 "。

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2002 年冬,罕见的大雪袭击了哈萨克斯坦,存放在拜科努尔航天中心厂房内的暴风雪号航天飞机连同能源号运载火箭一起,被坍塌的厂房砸毁。

这个事件堪称人类航天史上最令人心痛的悲剧之一,从中可以看出,苏联解体后所有加盟共和国的落魄境地。

厂房屋顶无法承受积雪的重压而坍塌,如果及时清扫,不会造成这个损失。

遗憾的是,没有任何人关注这座厂房内的航天飞机。

这架暴风雪号是能够执行任务的航天飞机,与能源号运载火箭结成一体,经过检测加注燃料后即可升空。

遗憾的是,他们被坍塌的屋顶砸成了碎片,残骸中依稀可以看出航天飞机的头部。

暴风雪号机身上的调姿发动机组。

厂房坍塌后,只有少数几个人来到现场,认为无力救援,于是等待春天积雪融化后,再清理现场。

这些照片就是清理现场时留下的,看着凝聚了无数人心血的航天飞机和运载火箭被砸毁,实在让人痛心。

巨大的撞击,让航天飞机机身上的隔热陶瓷瓦分崩离析。

当时的无尘厂房已经变成垃圾堆。

运载火箭的尾部还固定在发射支架上。

发射支架被掉落的屋顶砸歪,所有发动机都遭到严重损坏。

这些发动机被认为无法修复。尽管修复了,又有那个航天器会用呢?

苏联倾尽全力制造的航天飞机,就这样破灭了。

厂房内还有一个能源号运载火箭,也遭受灭顶之灾。

瓦砾堆之下,就是运载火箭的残骸。

这样的悲剧足以让我们铭记一生。

厂房内保存的火箭发动机。

没有了厂房的保护,被直接暴露在外界,已经生锈。

屋顶坍塌前,暴风雪 - 能源结合体的最后照片。

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