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亡羊补牢_航天故事

2020-01-15 航天故事

亡羊补牢_航天故事
 
航天飞机“挑战者”号的毁灭,使美国全国上下笼罩着一片阴郁的气氛。失事的第二天,全国各地均下半旗致哀。在洛杉矶,当局将 1984 年奥运会上点燃的奥林匹克火炬重新燃点 24 小时,以纪念 7 位献身开发宇宙的太空人。美国的许多教堂都敞开大门,让人们去悼念死者。许多人打电话询问如何捐款。设在华盛顿的美国保险银行发言人罗杰·康纳宣布,该银行已为遇难的“挑战者”号机组人员的 11 个子女设立了一项专门基金,而且已经收到了上万美元的捐款 
 
自从 1961 年 4 月苏联加加林率先进入太空以来,美苏两家事实上进行着载人宇宙航行的竞赛。在苏联取得多项第一之后,1969 年 7 月美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林乘“阿波罗 11 号”宇宙飞船登上月球,满足了美国人的民族自豪感。1981 年 4 月“哥伦比亚”号航天飞机处女航的成功以及随后将近 4 年里航天飞机进行的 24 次成功飞行,使美国人感到他们是竞赛的胜利者。
 
这次举世瞩目的惨祸,在他们心理上产生了极强烈的影响。
 
1 月 31 日中午,得克萨斯州晴空万里,阳光灿烂。休斯敦郊区的许多住宅前院的树上,都挂起了黄色丝带。
 
悼念死者的追悼会在约翰逊航天中心的大厅里举行。7 名遇难者的家属,1.5 万名航天工作者,以及应邀的客人们出席了悼念仪式。里根总统偕夫人南希亲临并主持了这次全国性的追悼会——全美国的人借助电视实况转播参加了悼念。
 
为了永远纪念这 7 名宇航员,美国哈佛大学史密森氏天体物理学研究所长丹尼尔·格林宣布,1980 年以来发现的 7 颗小行星将用遇难的宇航员的姓氏来命名。
 
“挑战者”号航天飞机的失事地点在北纬 28.64 度、西经 80.2 度的地方,那里大西洋水深 30 至 60 米,因此给打捞“挑战者”号航天飞机的残骸,从碎片中分析查找失事原因带来了意想不到的困难。“挑战者”号的救援和打捞工作规模之大,所下功夫之深是罕见的。它由美国海军、空军、海岸警卫队及航空和航天局协同行动。首先出动大批飞机、军舰和船只封锁海面,禁止任何船只进入碎片散落区。然后由一架 C—130 飞机和两架 H—3 直升飞机在空中指挥,海面动用了水翼艇、打捞船等十几艘船只及其它多种用途的工具,在洋面开展紧张的搜寻和打捞工作。
 
开始,搜索打捞工作进展很慢,成效不大。还是直到搜索区域从最初的 8000 平方公里,扩大到 2.1 万平方公里后,才不断发现和打捞起机首、机翼、外壳,货舱等碎片,最大一块碎片长 6 米,最重一块碎片达 4536 公斤。后来打捞队的搜索区域又扩大到 14 万平方公里,这时,一共捞起了十多吨重的碎片。这些碎片立即被运往卡纳维拉尔角肯尼迪宇航中心,经专家们辨认后被安置在一个大体上与“挑战者”号类似的大构件上,尽可能使其复原。
 
洋面飘浮的东西基本打捞干净后,搜索工作主要转入洋底。出事 9 天后的 2 月 7 日,一艘打捞船通过声纳定位器发现了右侧固体燃料助推火箭沉没  
在 335 米深的大西洋底。无论是潜水员还是水下机器人,一时都无法把它弄上来。3 月 7 日,打捞队在卡纳维拉尔角东北约 40 公里处进行声纳探测时发现了一大块机身。第二天一早,全体潜水员乘救生船到该地区,在 30 米的海底发现了航天飞机的座舱及部分宇航员的遗体。3 月 10 号,打捞起来的部分宇航员遗体被运往卡纳维拉尔角以南约 40 公里的帕特里克空军基地的病理研究所实验室,由解剖专家进行检查和辨认。因为这一些遗体破损碎裂了,给专家们的工作带来很大困难。直到 4 月上旬才验明了 6 位宇航员的遗体。在 4 月 15 日,潜水员又发现了部分遗骸,最后验明它是格雷戈里·贾维斯的遗体,并通知了死者的父亲。7 名宇航员的遗体最终都找到了。
 
3 月 12 日夜间,宇航员的一些遗物被打捞上岸,同时打捞上来的有航天飞机上十分重要的 4 部飞行记录器和 5 台机载计算机中的部分。它们记录了关于温度、速度以及航天飞机内的震动情况的数据。还可能提供在爆炸前后数千分之一秒的瞬间,航天飞机出现的情况及其反应。据此可能找到航天飞机爆炸原因的重要线索。
 
4 月 13 日,打捞队找到了航天飞机助推火箭连接组件的碎片。这块找到的碎片是助推火箭连接组件的柄舌,但它的底部尚未找到。这块关键的碎片可能成为揭示“挑战者”号失事原因的证据。到 7 月中旬,“保存者”号打捞船又发现了“挑战者”号的机舱,随后又完成了打捞机舱的任务。到 5 月底,打捞员共寻找和打捞到四千多块“挑战者”号的残骸,约占航天飞机机体的 30%,其中宇航员座舱捞回了 30%。1986 年 8 月 28 日,最后三艘打捞船只返回港口,为时 7 个月的搜索和打捞“挑战者”号残骸的工作宣告结束。参加这一工作的共有 6000 人和 22 艘船只。共打捞出约 125 吨重的残骸,其中包括可证明航天飞机爆炸原因的助推火箭连接环等。这些残骸占发射时航天飞机总重量的 45%。
 
航天飞机失事后,专家们一时众说纷纭,但比较集中的看法是,事故出在飞行的最初 15 秒钟内。人们在观看电视录像和从不同角度拍摄的照片后,对以下的分析性意见表示了浓厚的兴趣。这种意见认为,“挑战者”号航天飞机右侧的固体燃料助推火箭的接合部,由于不明的原因,窜出了一股异常的火焰,可能是它,酿成了一场大灾难。据透露,在航天飞机爆炸前不久,右侧助推火箭的压力略有下降。这个现象和假设的助推器泄漏是相吻合的。
 
事故发生后,航空和航天局立即成立了以副局长、航天飞机计划负责人杰西·穆尔为首的 8 人调查小组。2 月 3 日,里根总统应国会强烈要求,成立了一个 13 人的独立于航空和航天局之外的“总统调查委员会”,由前国务卿威廉·罗杰斯任主席,第一个登上月球的宇航员阿姆斯特朗任副主席其余人员都是物理、火箭、工程、航空和法律方面的专家。他们的任务是全面调查事故发生原因,以及如何防止它的再发生。
 
为了弄清事故的真实原因,调查委员会成员于 2 月 13 日赶到肯尼迪角,在宇航中心观看了未公开的影片、录像、照片和数据,结果发现在“挑战者”号起飞后 59.8 秒,右侧助推火箭附近冒出一股飘忽不定的火焰。固体燃料助推火箭是由 4 节圆筒状组件焊接而成。每两节之间的连接处,有两个合成橡胶垫圈,又称密封圈。它的主要功能,是防止火箭运行时燃料或火焰往外逸出。可是照片表明,右侧助推火箭的第三和第四节连接处裂开了,火焰从这里窜出来将机外燃料舱的液氢容器烧穿一个洞,液氢向外喷射达 8 秒钟之久,随后助推火箭和机外燃料舱分离,紧接着,机外燃料舱发生猛烈爆炸。  
从技术原因看,人造橡胶密封圈不耐低温,它只能在 40 摄氏度以上才能保持良好的性能。可是“挑战者”号发射当天的气温是 3 摄氏度,更严重的是,发射前右侧助推火箭的实测温度是负 13 至 14 摄氏度。在这种情况下密封圈弹性减弱,事实上失去了密封作用,右侧助推火箭的接合部出现了缝隙。结果助推火箭内超高温气体外泄,烧毁了外壳,同时点燃了机外燃料舱,大量液氢液氧迅速燃烧,很快酿成惨祸。
 
总统的调查委员会在 4 个月后,于 6 月 9 日正式公布了调查结果。这份
 
256    页的报告严厉批评了航空和航天局管理上的问题,以及发射当天坚持准时发射航天飞机的愿望。报告确定,事故的直接原因是航天飞机右侧的固体助推火箭密封装置失效,燃气外泄,形成火舌,引起燃料箱爆炸。这是设计上存在的缺陷。发射时气温过低,合成橡胶密封圈失去弹性,接头处不能密封,也是导致这场灾难的一个重要因素。
 
关于助推火箭设计上的问题,早在 1978 年初就已发现,但始终未能引起航空和航天局官员们的重视。
 
报告建议,重新设计固体燃料助推火箭,改变航空和航天局的管理结构,加强对各宇航中心的集中领导,在航空和航天局内设立专门负责安全的机构,监督航天飞机计划的实施。1986 年 7 月 8 日,这个机构正式成立,定名为“安全,可靠和质量保证处”,由马丁—玛丽埃塔航天公司的乔治·罗德尼担任负责人,直接向局长汇报工作。
 
1986 年 8 月初,国家航空和航天局的一位工程师透露,在阿拉巴马州马歇尔宇航中心的一个小组,已解决了固体燃料火箭发动机的新设计方案。这种火箭发动机有连锁隔离层;而且火箭第三个圆圈可起到金属热圈的作用,压住接头处,保持密封,防止热气体接触橡胶密封体,避免引起“挑战者”号航天飞机爆炸那样的事故。
 
此外,这个设计小组还研制了火箭连接部件的加热器,即使是在严寒天气下,它也能保持恒温。这些改进表明,向航天飞机恢复飞行迈出了重要的一步。
 
1986 年 5 月 27 日,美国航空和航天局的官员宣布,在对“挑战者”号航天飞机进行的安全检查中发现,除固体燃料助推火箭的连接处有问题外,整个飞机还有 48 个部件可能有问题,对这些部件要进行检查和修理,航天飞机最早也要到 1988 年年初才能恢复飞行。
 
在宇航员们的强烈要求下,一种应急系统已由罗克韦尔国际公司着手研制。这种应急装置的作用如下:当固体燃料助推火箭被抛弃后,如果航天飞机的 3 台液体燃料主发动机中的两台失灵,那么它不可避免地要迫降在大西洋上。但是应急系统可以使宇航员得到警报后,在 5 到 10 分钟时间内,从 6 公里到 1.5 公里的高空完成跳伞过程,然后在洋面上依靠救生皮筏、无线电探测器信标号救生装置等待援救。
 
这套救生应急系统估计要使航天飞机增加 270 多公斤重量,此外,它能否在 1988 年 2 月预定恢复航天飞机第一次飞行前安装完毕还是个问题。不过专家们指出,这套装置在航天飞机上升阶段毫无用处,因此它不能使宇航员逃脱“挑战者”号机组人员那样的灾难。
 
“挑战者”号的失事使航空和航天局改组。五天以后,48 岁的海军少将特鲁利接替穆尔,负责美国的航天飞机计划,并主持航空和航天局内部调查的工作。3 月 6 日,里根总统任命在 1971 年至 1972 年间担任过航空和航天  
局第四任局长的 66 岁的弗莱彻为新一任局长。2 月 28 日,美国航空和航天局在肯尼迪宇航中心举行记者招待会,宣布由于“挑战者”号航天飞机失事原因尚未找到,美国决定一年内停止发射航天飞机。到 1986 年 4 月份,由于对事故原因的调查分析有了明显结果,但重新设计固体燃料助推火箭尚需时日,所以航空和航天局宣布,初步决定自 1987 年 7 月起开始恢复航天飞机的飞行。1986 年 10 月 3 日,美国航空和航天局又宣布,根据新的情况,已决定“挑战者”号失事后的第一次航天飞机飞行定在 1988 年 2 且 18 日,发射“发现”号。5 月份将发射“阿特兰蒂斯”号。这一年,一共发射 5 架次航天飞机,1989 年计划发射 10 架次,1990 年发射 11 架次。这些,充分表现了美国不因航天飞机失事而畏缩不前的精神。