帶你瞭解一下1986年挑戰者號航天飛機事件

挑戰者號航天飛機事件發生於美國東部時間1986年1月28日上午11時39分:在美國佛羅里達州上空剛起飛73秒的挑戰者號航天飛機發生解體,機上7名機組人員喪命。解體後的殘骸掉落在美國佛羅里達州中部的大西洋沿海處。

帶你瞭解一下1986年挑戰者號航天飛機事件

挑戰者號航天飛機發射後第73秒時解體並導致參與任務的所有7名成員罹難

挑戰者號航天飛機升空後,因右側固體火箭助推器的O型環密封圈失效,使得原本應該是密封的固體火箭助推器內的高壓高熱氣體洩漏。這批氣體影響了毗鄰的外儲箱,在高溫的燒灼下結構失效,同時也讓右側固體火箭助推器尾部脫落分離。最後,高速飛行中的航天飛機在空氣阻力的作用下於發射後的第73秒解體,機上7名機組人員無一倖免。挑戰者號的殘骸則散落在大海中,在之後被遠程搜救隊打撈了上來。儘管無法確切知悉機組人員的罹難時間,現在已知在航天飛機初步解體時仍有幾個倖存者。但無論如何,沒有完善逃生措施以及事發所處環境仍使得7名機組人員全數罹難。

這次災難性事故導致美國的航天飛機飛行計劃被凍結了長達32個月之久。同時美國總統羅納德·里根下令組織一個特別委員會——羅傑斯委員會,負責此次事故的調查工作。羅傑斯委員會發現美國國家航空航天局的組織文化與決策過程中的缺陷與錯誤成了導致這次事件的關鍵因素。他們發覺自1977年開始,NASA的管理層事前已經知道承包商莫頓·塞奧科公司所設計的固體火箭助推器在O型環處存在著潛在的缺陷,但卻未曾提出過改進意見來妥善解決這一問題。他們也忽視了在當天清晨時,工程師對於低溫下進行發射的危險性發出的警告,且未能充分地將這些技術隱患報告給他們的上級。最後羅傑斯委員會向NASA提出了9項建議,並要求NASA在繼續航天飛機飛行計劃前貫徹這些建議。

值得注意的是,在該事故中遇難的宇航員克麗斯塔·麥考利夫是太空教學計劃的第一名成員。她原本準備在太空中向學生授課,也因此有許多學生也觀看了挑戰者號的發射直播。這次事故的媒體報導的覆蓋面也極為的廣,一項民意調查的研究報告顯示有85%的美國人在事故發生後一個小時內,就已經聽聞這次事件的新聞。同時,挑戰者號災難也成為此後工程安全教育及工程倫理教育中的一個常見案例,並在之後許多安全研究討論中被提起。

發射前的條件與延遲

挑戰者號最初計劃於美國東部時間1月22日下午2時43分在佛羅里達州的肯尼迪航天中心發射,但是由於上一次任務STS-61-C的延遲導致發射日推後到23日,然後改延遲到24日。接著,因為塞內加爾達喀爾的越洋中輟降落(TAL)場地的惡劣天氣,發射又推遲到了25日。NASA最後決定改使用達爾貝達作為TAL場地,但由於該場地的配備無法應對夜間降落,使得發射又不得不被改到佛羅里達時間的清晨。而根據氣象預報指出,肯尼迪航天中心(KSC)當時的天氣情況不宜發射,發射再次推後到美國東部時間1月27日上午9時37分。

由於外部艙門通道出現了問題,發射再推遲了一天。首先,一個用於校驗艙門密封安全性的微動開關指示器出現了故障。接著,一個壞掉的門閂使得工作人員無法從航天飛機的艙門上取下閉合裝置器。當工作人員終於把裝置器鋸下之後,航天飛機著陸跑道上的側風又超過了進行返回著陸場地(RTLS)中斷的極限。直到發射時限用盡,並開始準備採用備用計劃時,側風才停了下來。

天氣預報稱佛羅里達州1月28日的清晨將會非常寒冷,氣溫接近華氏31度(攝氏-0.5度),這也是允許發射的最低溫度。過低的溫度讓莫頓·塞奧科公司的工程師感到擔心,該公司是製造與維護航天飛機固體火箭助推器(SRB)部件的承包商。在固體火箭助推器總共有三處“連接區域”,在原始設計中便是以6個橡膠材質的O型環保持密封。而原本僅只是專門焊接的莫頓·塞奧科公司,同時也承包了在肯尼迪航天中心組裝大樓的密封工程。它們負責將一個主要、一個次要(備份)的O型環安裝在固體火箭助推器上,來保持其的密封性。而在挑戰者號發生事故後,固體火箭助推器則已改在同一處使用三個O型環。為了承受因固體推進劑經燃燒,形成高壓高熱的噴氣氣體並於尾部噴口射出,每個O型環都有經過耐熱的特別設計,但是對於極為寒冷的環境卻沒有人特別留意。

在27日晚間的一次遠程會議上,塞奧科公司的工程師和管理層同來自肯尼迪航天中心和馬歇爾航天飛行中心的NASA管理層討論了天氣問題。包括著名的羅傑·博伊斯喬利(Roger Boisjoly)等部分工程師,再次表達了他們對負責密封SRB部件接縫處的O型環能否耐寒感到擔心,他們指出低溫可能會導致O型環的橡膠材料失去彈性。他們認為如果O型環的溫度低於華氏53度(約攝氏11.7度),將沒有足夠的數據能保證它能夠有效密封住接縫。這是一個相當重要的考慮因素,因為SRB所使用的O形環被指定為“臨界1”,也就是說該組件如果失效時並沒有其它備份零件能彌補;而如果主要和次要的O形環密封功能都失效的話,將會導致機體被破壞而讓機組人員喪命。

NASA管理層對此展開了討論,他們思考當橡膠材料的主要O型環失效時,次要的O型環是否還會讓固體火箭助推器持續保持密封狀態。然而這項疑問從來沒有被證實,而依流程也不能以此想法處理。正如宇航員薩莉·萊德在羅傑斯委員會發布報告前,便指責NASA不應該依靠“臨界1”零件的組成備份部分;她指出備份是為避免不可預見的災難以防範未然,而不是主要零件失效時便只想仰賴備份零件。塞奧科公司的工程師也提出發射前一天夜間的低溫,幾乎肯定把SRB的溫度降到華氏40度(約攝氏4度)的警戒溫度以下。而事實證明當天晚上發射前的溫度,僅有華氏18度(約攝氏-8度)左右,明顯低於警戒的標準。

但是,莫頓·塞奧科公司的管理層否決了他們的異議,他們認為發射進程能按日程進行。在這次災難事件後,導致公眾認為NASA一直持續堅持它的“安全故障”方針。由於NASA對橡膠制的O型環的管理要求,影響了人們對NASA管理方針的態度;它們表現出來的是在“不安全”的情況下仍持續計劃,而不是證明是在“安全”的情況下進行計劃。而儘管飽受批評,NASA的管理人員在之後仍經常故意迴避安全規定,來讓計劃可以準時按照時程來進行。

由於低溫,航天飛機旁矗立的定點通信建築被大量冰雪覆蓋。肯尼迪冰雪小組在紅外攝像機中發現,右側SRB部件尾部接縫處的溫度僅有華氏8度(約攝氏-13度)。從液氧艙通風口吹來的極冷空氣更加降低了接縫處的溫度,讓該處的溫度遠低於氣溫,更遠低於O形環的設計承限溫度。但這個信息從未傳達給決策層,直到事後調查時這項信息才被提出。不過事後證明這華氏8度的低溫對災難發生沒什麼特別的影響,唯一的影響便是該溫度低於廠商所設置的低溫罷了。在災難發生後的試驗和數據確認,人們已經知道在一定低溫下環境的溫度已經對O型環沒有什麼實質區別,它早已經因低溫而失去效用。

冰雪小組用了一整夜的時間來移除冰雪,同時航天飛機最初承包商羅克韋爾國際公司方面也再次表達著它們的擔心。位在加利福尼亞州唐尼的羅克韋爾國際公司總部的工程師,在看到如此多的結冰情況時感到震驚。他們警告說發射時被震落的冰雪可能會撞上航天飛機,導致航天飛機上的隔熱系統外表脫落;或者會由於SRB的排氣噴射口所排放的噴氣廢氣,引導冰雪因吸入效應進入SRB內。羅克韋爾公司的管理層告訴航天飛機計劃的管理人員阿諾德·奧爾德里奇,他們不能完全保證航天飛機能安全地發射,但他們也沒能提出一個能強有力地反對發射的建議。在與位在開普敦的羅克韋爾公司管理層討論的最終結果,人身在休斯頓總部的奧爾德里奇仍決定繼續進行計劃。奧爾德里奇並將發射時間再推遲一個小時,以讓冰雪小組進行另一項檢查。在最後一項檢查完成後,冰雪也開始融化了,最終確定挑戰者號將在美國東部時間當日上午11時38分發射。

起飛與最初的上升

1986年1月28日,挑戰者號航天飛機自位在佛羅里達州的肯尼迪航天中心升空。航天飛機在升空大約73秒後發生解體。

以下關於事故的分析基於實時遙測數據、攝影分析,以及航天飛機與任務控制中心的語音通訊副本產生。發射後的所有時間信息都以秒給出,敘述的每項事件都與從最接近儀表事件獲取的遙測時間碼一致。

在升空前6.6秒,三部航天飛機主發動機(SSME)點火。為了應對發射的臨時中斷,SSME可在火箭離開地面前安全地關閉。在起飛時間點時(T=0,為美國東部時間當日11:38:00.010),三部SSME達到了100%的性能率,並在計算機控制下提高到104%,在此時,兩部SRB點火,火箭掙脫了固定用的緊固螺栓,從發射臺開始上升。隨著火箭的第一次垂直動作,氫氣排放臂從外儲箱收回,但沒有成功鎖上。但通過對發射臺攝像機記錄視頻的回放,發現排放臂此後沒有重新接觸到船體,因而將它作為對事故有影響因素的猜想可排除。[7]發射後對發射臺的檢查也顯示出4顆緊固螺栓的反衝彈簧遺失了,但這也被排除了。

下一個發射時的視頻回放點顯示,在T+0.678時,一股黑灰色的煙霧從右側SRB尾部靠近連接該部件與外儲箱的支架處噴出,大約在T+2.733時煙霧不再噴出。煙霧最後可見的時刻位於T+3.375。後來確定這些煙霧是由右側SRB部件尾部接縫的開合引發的。助推器的外殼在點火產生的壓力下有所膨脹,作為膨脹的結果,外殼的金屬部分崩離了其他的部分,打開了一個洩漏溫度高達華氏5,000度(攝氏2,760度)氣體的裂縫。主O型環是設計用於封閉該裂縫,但在過低的溫度下它沒能在第一時間內密封住,而副O型環又因為金屬部分的崩離而偏離了原有位置。這樣就沒有可阻礙氣體逸出的障礙了,兩個O型環在大約70度的範圍內都被氣化了。然而,固體燃料燃燒產生的氧化鋁封閉了損壞的接縫,在明火衝出裂縫前臨時替代了O型環的密封作用。

在火箭離開發射塔後,SSME以最大性能的104%運行,控制權從位於肯尼迪中心的發射控制中心(LCC)移交到了休斯敦的任務控制中心(MCC)。為了預防空氣動力拆散航天飛機,在T+28時SSME開始降低功率以減小航天飛機在密度較大的低空大氣中的速度。在T+35.379時,SSME已低於計劃的65%性能。5秒後,在5800米(19,000英尺)的位置時,挑戰者號突破了音障。在T+51.860時,SSME重新回到104%的性能,火箭也已接近最大Q值:飛行物能承受的最大氣動壓力。

煙羽

E-207相機拍到了右側固體火箭助推器(RSRB)與外部燃料箱連接處,出現了異常的煙羽以及火焰。

正當航天飛機達到最大Q值時,它遭遇了航天飛機程序記錄中最強烈的風切變。

在T+58.788時,一臺追蹤攝像機捕捉到了右側SRB靠近尾部支架處出現的煙羽。當時挑戰者號與地面的休斯敦對此都還不知情,但可燃氣體已從右側SRB的一個接縫處開始洩漏出來。風切變的力量粉碎了替代損壞O型環的氧化物密封層,移除了阻礙明火從接縫處洩漏出來的最後一個屏障。在一秒內,煙羽變得明顯並劇烈。由於密封失效的接縫處迅速擴大的裂縫,右側SRB的內壓開始減小,在T+60.238時,已可在視覺上觀察到從接縫處逸出的火焰,同時開始灼燒外儲箱。[6]

在T+64.660時,煙羽突然改變了形狀,這表明尾部燃料艙的液氫艙開始出現洩漏。在電腦控制下,主發動機的噴嘴開始繞樞軸進行轉動,試圖補償助推器產生衝力導致的不平衡。在T+66.764時,航天飛機外部液氫艙的壓力開始下降,顯現出了洩漏所導致的影響。

對宇航員與飛行控制員來說,這個階段的情形看上去似乎還是正常的。在T+68時,太空艙通訊員通知宇航員們“執行加速”,機長迪克·斯科比確認了這個調用。他的響應是:“收到,執行加速”,這句話是挑戰者號空對地迴路的最後一次通訊。

航天器解體

在T+72.284時,右側SRB部件似乎已從與外儲箱連接的尾部支架上扯落。事後從遙測數據的分析顯示,在T+72.525時,航天飛機右側有突然的加速,宇航員們也可能感覺到:船員艙記錄器最後的狀態記錄是在加速後半秒鐘時,駕駛員麥可·約翰·史密斯發出了“嗯噢”的叫聲。史密斯可能也感覺到了主發動機異常表現的徵兆,或是外部燃料艙壓力的下降。

在T+73.124時,艦尾拱頂的液氫燃料艙發生故障,產生的一股推力將液氫艙推擠入了上端的液氧艙;與此同時,右側的SRB繞著支架向上轉動,並且撞擊到了內部燃料艙結構。

在T+73.162時,航天飛機在14.6千米(48,000英尺)的高度上開始解體。[9]伴隨著外部燃料艙的瓦解,挑戰者號在氣流的衝擊下改變了正常的方向,並在異常的氣體動力產生20g——遠超過設計極限的——負載係數下立刻被撕裂開來。

兩架SRB則因能承受更大的空氣動力負載,在從外儲箱分離後還繼續進行了37秒鐘的失控動力飛行。SRB的外殼由12.7毫米(半英寸)厚的鋼板構成,比航天飛機與外部燃料艙更為堅固;因此兩架SRB在航天飛機解體時得以倖免,即使導致挑戰者號毀滅的SRB接縫燒穿對右側SRB的影響依然存在。SRB隨後被遠程遙控命令自毀。

帶你瞭解一下1986年挑戰者號航天飛機事件

E-207相機拍到了右側固體火箭助推器(RSRB)與外部燃料箱連接處,出現了異常的煙羽以及火焰。

解體後的飛行控制日誌

挑戰者號解體後,身在任務控制中心之一的飛行指揮室工作人員皆不可置信。照片為任務飛行指揮傑伊·格林在他的控制檯前愣了一會兒,他身後方的艾倫·L·布里斯可則緊盯的挑戰者號的爆炸畫面。隨後傑伊·格林要求指揮小組注意數據資料,查找任何可能成功逃生的跡象。

在事故發生後,任務控制中心持續了十幾秒的寧靜。電視屏幕上顯示著挑戰者號所在位置出現的煙霧,和向海洋墜落的大量碎片殘骸。在大約T+89時,飛行指揮傑伊·格林提醒飛行動力官員向他提供信息。得到的回覆是“過濾雷達得到不連續的來源”,進一步表明挑戰者號已經破裂成了許多碎片。地面控制員報告說,挑戰者號的無線通訊器與遙測數據均“無法連接,下行鏈路失敗”。格林命令他的小組“仔細察看你的數據”並尋找軌道艙成功逃生的任何跡象。

在T+110.250時,卡納維拉爾角空軍基地的靶場安全官員向航天飛機與SRB發出了無線電信號,激活了靶場安全系統的自毀程序。這是一個應對緊急情況的正常程序,以確保自由飛行的SRB不對陸地或海洋的目標造成威脅。另外一個相同的自毀信號也摧毀掉了外儲箱未分解的部分。

“這裡的飛行控制員在應對該情況時看來是非常謹慎的,”公共事務官員史蒂夫·內斯比特報告說,“一個明顯的主要故障是,我們沒有下行鏈路。”在一個停頓後,內斯比特說道:“我們從飛行動力官員得到的報告說飛行器已經爆炸。”

格林命令任務控制中心執行緊急情況程序;這些程序包括封鎖進出控制中心的通道、切斷與外部世界的電話聯繫,並根據清單確保有關的數據都正確地被記錄與保護。

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挑戰者號解體後,身在任務控制中心之一的飛行指揮室工作人員皆不可置信。

沒有“爆炸”

與飛行動力官員最初的結論相反的是,航天飛機與外儲箱實質上並沒有“爆炸”。它們是在航天飛機接近最大氣動壓力(即“最大Q值”)後,被巨大的空氣動力迅速撕裂的。外儲箱解體後,其中儲存的燃料與氧化劑逸出,並造成爆炸產生巨大火球的假象。不過,按照NASA團隊在事故後的視頻分析結果來看,推進燃料只有“部分燃燒”[8]。 同樣的,航天飛機洩漏的液氧和液氫產生了最初組成可見煙雲的成分:水蒸氣與氣體。傳統上,保存在低溫下的液氫不可能迅速地燃燒並觸發一場“爆炸”。如果發生爆炸,爆炸會迅速摧毀整個航天飛機,同時連帶殺死機上的所有宇航員。但在飛行器解體的過程中,更堅固的船員艙與SRB倖存了下來;SRB隨後被遠程遙控命令自毀;分離的船員艙則以拋射軌道下墜,並在T+75.237離開煙雲時清晰可見[8]。飛行器於14.6千米(48,000英尺)處解體,25秒後,船員艙抵達19.8千米(65,000英尺)的拋射軌道頂點。

原因與死亡之時

此次STS-51-L任務的船員。從左到右為分別為(前排)邁克爾·J·史密斯、迪克·斯科比、羅納德·麥克奈爾、(後排)鬼冢承次、克麗斯塔·麥考利夫、格里高利·賈維斯和朱迪斯·蕾斯尼克。

在飛行器解體的過程中,更堅固的船員艙保留了整體,並處於慢速翻轉狀態。NASA粗略估計如果要撕裂船員艙的話,作用力要達到重力G的12到20倍;但是,在兩秒內,作用在艙體上的力已經減少到4 G以下,而在10秒後船員艙已進入自由落體狀態。這些力看來不足以對艙體造成主要的損害。至少在解體後,有跡象表明部分宇航員依然還活著並暫時具有意識:事後發現飛行甲板上的4個個人外出空氣袋中的3個已激活。調查員發現空氣餘量與解體後2分45秒的拋射時間大約一致。在解體較長一段時間後,宇航員是否還具有意識是不可而知的,這在很大程度上依賴於分離的船員艙內是否維持了安全的壓力。如果沒有,在當時的高度上能維持意識的時間只有幾秒鐘;PEAP只供給非加壓的空氣,因此無助於幫助宇航員們維持意識。船員艙以大約334千米/時的速度濺落海面,導致了超過200 G的瞬間減速,遠遠超過了船員艙的結構承受極限與人員存活極限。[9]

1986年7月28日,NASA太空飛行副主管及前宇航員理查德·特魯利海軍少將,發表了一份由休斯敦約翰遜航天中心的生物醫學專家約瑟夫·克爾溫提交的報告,提到了事故中宇航員的死亡。克爾溫博士曾參與天空實驗室2號任務,在事故發生不久後便被委派負責調查事故的原因。克爾溫的報告中提到:

“結果是不確定的。船員艙與海洋表面的碰撞非常猛烈,導致了在爆炸後幾秒內造成的破壞跡象被抹除。我們的最終結論是:

不能確定導致挑戰者號宇航員死亡的原因;軌道艙解體時的作用力對宇航員也許不能造成致命或嚴重的傷害;宇航員很有可能在軌道艙解體後的幾秒內由於飛行中的船員模塊失去壓力而失去意識。

逃生可能

STS 51-L任務的挑戰者號航天飛機開始解體,外部燃料艙正大量洩漏內存燃料。

調查表明,在航天飛機解體爆炸後,至少有3名航天員並沒有馬上死亡。這3名航天員打開了航天飛機上的應急供氧設備。這3人最終死於低溫、缺氧(航天飛機解體到墜入海洋歷時至少3分鐘)和掉入海洋時500多G的超重。在航天飛機設計期間,曾有幾次提及發射逃生系統,但NASA的最終結論是:航天飛機可期待的高可靠性可以排除對這一系統的需要。前4次測試飛行的航天飛機軌道任務中,用到了修改後的SR-71黑鳥式偵察機彈射座椅與全套的增壓服;但在後來正式的任務中,卻移除了這些裝置。發射逃生系統被認為有以下這些侷限而未安裝:“有限的作用、技術的複雜與過多金錢的花費、重量與日程表的拖延”。

在失去挑戰者號後,這個問題被再次提出,同時NASA也考慮了幾種方案:包括彈射座椅、牽引救生裝置與從軌道艙底部跳傘逃生的方案。但是,NASA再次得出了所有的發射逃生系統都是不切實際的結論,理由是這些都將導致必然對現有飛行器進行大規模的修改,並因此縮減宇航員的活動空間。跳傘逃生系統的設計允許宇航員在航天飛機滑行過程中跳傘逃生;但是,該系統已經無法在挑戰者號的方案中實現了。

災難發生後

事故發生後,NASA被批評為在新聞上缺乏開放性。《紐約時報》提到了在當天的事故後,“無論是上升階段的飛行指揮傑伊·格林,還是控制室的其他人,都沒有通過航天機構向新聞機構提供有關信息”。由於缺乏可靠來源,新聞機構只能進行推測;《紐約時報》與合眾國際社都推測出了外儲箱的故障是事故主因的結論,儘管當時NASA的內部調查人員已經將調查的焦點放在了固體火箭助推器上。“航天機構,”航天新聞報道員威廉·霍伍德寫道,“堅守著那套關於調查詳情的嚴格保密政策,這是一個不斷標榜自己公開性的機構的非典型姿態。”

追悼

“我們永遠緬懷他們,我們不會忘記今晨最後看到他們的情景。他們整裝待發,向我們揮手致意,然後脫離了大地執拗的束縛飛上天際,親近上帝慈愛的面容。

We will never forget them, nor the last time we saw them, this morning, as they prepared for their journey and waved goodbye and 'slipped the surly bonds of Earth' to 'touch the face of God.'

1986年1月31日在德克薩斯州休士頓的挑戰者航天飛機遇難者追悼會上,美國總統羅納德·里根、第一夫人南茜·里根和其家人皆前往致意。三天後,里根偕同夫人南希一同來到了約翰遜航空中心,出席悼念宇航員的紀念儀式。參加的還有六千名NASA僱員和罹難宇航員的家人。

挑戰者號宇航員的家人們成立了非營利組織挑戰者號太空科學教育中心,並創建了五十個學習中心,作為對罹難者永久的紀念。2004年7月23日,身亡的七位宇航員被追授國會太空榮譽勳章。小行星3350、小行星3351、小行星3352、小行星3353、小行星3354、小行星3355、小行星3356以七人的名字命名。

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此次STS-51-L任務的船員

葬禮儀式

可辨識的宇航員遺體於1986年4月29日交還給了他們的家人。其中的兩名成員:迪克·斯科比與邁克爾·史密斯被他們的家屬安葬在阿林頓國家公墓的私人墓地。其他的遺體則於1986年5月20日安葬在阿林頓的航天飛機挑戰者號紀念墓碑下。

收回殘骸

海上搜尋和重建小組尋獲了部分固體火箭助推器的殘骸,準備運往肯尼迪航天中心調查事故原因。根據金屬表面殘留的燃料劑化學物質,並與雷達軌跡圖消失時的海上位置比較,研究人員判斷殘骸屬於左側固體火箭助推器。

在事故發生後一分鐘,NASA的發射救援官員就調動了為回收SRB而在預定水域待命的船隻展開搜救,同時還派遣了搜救飛機。但是在此時,碎片還在不停地掉落;因此靶場安全官員命令飛機與船隻在安全水域待命,直到確定被影響區域安全無虞後,才允許其全力進行的搜救工作;而這已是事發後一小時了。

在挑戰者號事故發生的第一星期,美國國防部代表NASA協助美國海岸警衛隊進行主要的海面搜救工作。根據海岸警衛隊的說法,“這次行動是有史以來最大規模的海面搜救活動。”搜救行動一直持續到2月7日。此後,由搜索、修復和重建小組進行修復工作;他們的目標是在搶救出有助於找出事故原因的碎片殘骸。聲吶、潛水員、遙控潛艇、和載人潛艇都用在了搜索的工作上,搜索的廣度達到480平方海里的海域,而深度則達到海面下370米。到了5月1日,將蒐集到的右側SRB碎片修復還原後,已能足夠判斷出事故的真正原因,於是結束了主要的搜救工作。其他的一些淺水區域搜索還持續了一段時間,但這與事故的調查無關:目的只是蒐集並修復殘餘碎片以供NASA進行對航天器與發射器的材料研究。

在挑戰者號上有一面美國國旗,發現時依然原封不動地密封在貨物袋中,現稱作挑戰者號之旗,這是科羅拉多州紀念碑鎮童子軍514團建議的名稱。多年來,剩餘的挑戰者號殘骸還在不斷地被海水衝上佛羅里達州的海岸。1996年12月17日,在事故後差不多11年時,可可比奇的海灘上還發現了兩大塊殘骸。

羅傑斯委員會的調查

羅傑斯委員會的委員們抵達肯尼迪航天中心。羅傑斯委員會為在挑戰者航天飛機發生意外後,由美國總統羅納德·里根親自下令組成的調查委員。14名委員會成員包括有前國務卿威廉·羅傑斯(主席)、宇航員尼爾·阿姆斯特朗(副主席)和莎莉·萊德以及諾貝爾獎獲獎者理查德·費曼等人。

航天飛機挑戰者號事故總統調查委員會,常稱作羅傑斯委員會(以其主席的名字),是為調查此事件組成的。由前國務卿威廉·羅傑斯擔任主席。其他的成員還有:宇航員尼爾·阿姆斯特朗(副主席)、莎莉·萊德、律師大衛·艾奇遜、航空學專家尤金·科弗特和羅伯特·霍茨、物理學家理查德·費曼、阿爾伯特·惠爾倫、小亞瑟·沃克、前空軍將領唐納德·秋提那、羅伯特·拉梅爾、約瑟夫·薩特和前飛行員查克·耶格爾。委員會工作了幾個月後,發表了他們的研究報告。

他們發現挑戰者號的意外是由右側固體火箭推進器尾部一個密封接縫的O型環失效,導致加壓的熱氣和火焰從緊鄰的外加燃料艙的封緘處噴出,造成結構損壞。O型環的失效則歸因於設計上的缺陷,因而太容易損壞,以及發射那幾天的低溫都是潛在的因素。更明確地說,報告也考慮到了意外的成因。最明顯的就是NASA與承包商的疏忽,莫頓·塞奧科公司承認了他們在設計上存在的缺陷。這使得羅傑斯委員總結挑戰者號災難是“一場肇由歷史的事故”。

報告中也強烈地批評了挑戰者號發射的決策過程,認為它存在嚴重的瑕疵。報告明確地指出,NASA的管理層並不知道塞奧科公司最初對O型環在低溫下的功能的憂慮,也不瞭解羅克韋爾國際公司提出的大量冰雪堆積在發射臺上會威脅到發射的意見。報告最終總結出:

“……在溝通上的失敗……導致了51-L的發射決策,是創建在不完善與時常誤導的信息上的。衝突存在於工程數據與管理層的看法,以及一個允許航天飛機管理層忽略掉潛在的飛行安全問題的NASA管理結構之間。”

“我手裡拿著的這個玩意,是我從你們用作密封的東西中找出來的。我將它放進冰水中,然後我發現當你往上施加一會兒壓力再鬆開後,它就不會還原了,而保留著原來的形狀。換句話說,在32度(華氏溫標)時,至少在幾秒或者更多的時間內,這個材料沒有一點彈性。”

——理查德·費曼

理查德·費曼的角色

委員會中最著名的一位成員是理論物理學家理查德·費曼,他以自己的風格直接進行調查,而不是依據日程表進行。這讓他與羅傑斯產生了意見上的分歧,後者曾經抱怨到:“費曼才是真正讓我頭痛的事。”在一場電視廣播的聽證會上,費曼將材料浸泡在一杯冰水之後,展示了O型環如何在低溫下失去韌性而喪失密封的功能。在《你管別人怎麼想?》中提到了這一次的調查。

費曼也很重視NASA在“安全文化”上的缺失,並威脅要從報告中撤籤(退出委員會),除非將他個人對航天飛機可靠性的觀點列入——後來出現在附錄F中。在這份附錄中,他認為NASA管理層對安全與可靠性的評估,不同於數以千計參與實際工作的工程師的評估,是粗糙且不切實際的。他總結說:“想要在技術上成功,實情要凌駕於公關之上,因為大自然是不可欺騙的。”

帶你瞭解一下1986年挑戰者號航天飛機事件

帶你瞭解一下1986年挑戰者號航天飛機事件

遇難者追悼會上,美國總統羅納德·里根、第一夫人南茜·里根和其家人皆前往致意

美國眾議院聽證會

美國眾議院科學與技術委員會也召開一場聽證會,並在1986年10月29日發表了他們關於挑戰者號事故的報告。[27]。他們在調查的過程中,重新審視羅傑斯委員會的發現,並同意羅傑斯委員會所指出的技術肇因,不過在所佔比例上有所不同。

"委員會認為,導致挑戰者號事故的根本原因,並非是羅傑斯委員會結論中所指出的拙劣的溝通或基本的程序。更確切地說,基本問題在於NASA高層與承包商人員多年來拙劣的技術決策,他們未能果斷地行動,去解決固體火箭助推器接縫存在的日益嚴重的異常。"

美國國家航空航天局的回應

載有七名挑戰者航天飛機的船員遺體的靈車,通過C-141從美國國家航空航天局肯尼迪航天中心航天飛機著陸設施飛往美國德拉瓦州的多佛空軍基地。

在挑戰者號的事故之後,航天飛機的航次全部暫停,以等待羅傑斯委員會的調查結果。同時NASA也參考1967年阿波羅1號失火的模式進行了內部調查,這個調查更像是在挑戰者號出事後,因為外部評論的壓力而被迫進行的。羅傑斯委員會提出了九項改進航天飛機項目安全性的建議,而里根總統更直接指示NASA要在三十天內提出落實這些建議案的實施項目。

作為對委員會的回應,NASA開始重新設計航天飛機的整個SRB部件,並由委員會推薦的一個獨立觀察小組進行監督。NASA與承包商莫頓·塞奧科公司的合約中,有一條對SRB部件的責任歸屬,闡明瞭在“任務失敗或人員喪生”的情況下,承商將被罰沒一千萬美元的獎勵金,並承擔形式上的法律責任。在挑戰者號事故發生之後,塞奧科公司“自願接受”金錢上的懲罰以交換不追究法律上的責任。

NASA也遵從委員會對行政官員的建議,由副行政官員直接重新創建了安全性、可靠性與質量保證辦公室,副行政官員將直接地向NASA的行政官員報告。曾就職於馬丁·瑪麗埃塔公司的喬治·馬丁,被指定擔任這項職位。挑戰者號前飛行指揮官員傑伊·格林則成為安全部門理事會的負責人。

NASA不切實際與過度樂觀的發射時程表也被羅傑斯委員會批評是導致事故的原因之一。事故之後,NASA努力嘗試制訂出更實際的航天飛機航班:它亦將另一架航天飛機奮進號加入航天飛機的艦隊,以取代挑戰者號;並與國防部合作,儘量使用一次性發射系統而非航天飛機來發射衛星。1986年8月,里根總統也宣佈航天飛機將不再執行發射商業衛星的酬載任務。1988年9月29日,在航天飛機計劃32個月的停滯之後,開始執行新的一次航天飛機任務STS-26。

雖然在挑戰者號事故後,NASA已做出了重大的改革,但許多評論者仍然認為它在組織文化與管理結構上的改變未能(不會)深入與持久。在2003年哥倫比亞號災難之後,NASA管理層對安全問題的態度再次成為關注的焦點。哥倫比亞號事故調查委員會認為,NASA未能從挑戰者的事故中學到足夠多的教訓,特別是未能真正的設立獨立作業的安全監督小組;CAIB覺得在這個領域內,“NASA對羅傑斯委員會的回應並沒有達到委員會的初衷”。[33]“造成對挑戰者號(事故)負有責任的制度失效原因並未消除”,意即導致挑戰者號事故“有瑕疵的決策過程”,在17年後同樣對哥倫比亞號失事負有責任。

媒體反應

研究案例

挑戰者號的事故常是專題研究的案例,例如工程安全、揭弊者的道德規範、溝通與集體決策等。在加拿大和其他一些國家,更是工程師在獲取專業執照前必知內容的一部分。對O型環在低溫下將會失效提出警告的工程師羅傑·博伊斯喬利,辭去了他在莫頓·塞奧科公司的工作,並且成為了工作場所道德規範的一位發言人。他認為,由莫頓·塞奧科公司管理層召開的核心會議,及其最後產生關於發射的建議,“是起因於強烈的顧客威逼,而造成了不道德的決策制定。”麻省理工學院、德州農工大學、德克薩斯大學奧斯汀分校、德雷塞爾大學和馬里蘭大學帕克分校,都將此一事故作為工程倫理的一個教案。

信息設計師愛德華·塔夫特曾經以挑戰者號事故為例,說明當信息表達不明確時會發生的問題。他認為,如果莫頓·塞奧科公司的工程師能更明確地表達出SRB部件的接縫在低溫與燒穿間的數據關係,他們也許能成功地說服NASA取消航天飛機的發射。塔夫特也認為,信息表達的不完備也可能影響了NASA在哥倫比亞號最後一次飛行中的決定。


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