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主题:揭开哥伦比亚号航天飞机爆炸之谜
作者:潘宏斌227  发表日期:2006-05-31 08:08:51

[表状]

 
事件回放

哥伦比亚号航天飞机上,7位宇航员完成了例行任务、准备返回地球。航天地面指挥中心预测返航会很顺利。然而,就在着陆前16分钟、不幸发生了。航天飞机失去控制,在得克萨斯上空解体、宇航员全部遇难。整个世界都震惊了。这是17年来的第二次航天飞机事故。

2003年1月16日上午7点,一批优秀的美国宇航员即将乘哥伦比亚号进入太空、执行STS-107任务。这是美国国家航空航天局航天计划中的第113次飞行。自1981年首次发射升空后,哥伦比亚成为了第一架、也是最老的一架航天飞机。这是它第28次执行任务。此时,距离升空已经不到4个小时了。

这次任务很艰巨,共有7名男女精英参加。45岁的里克.赫斯本德被任命为此次飞行的指挥官。在率队出发前,里克必须继续航空航天局的一项奇特传统,那是一场牌局。在这场21点的纸牌游戏中,指挥官必须和整个飞行小组的负责人玩一把。所有队员都要等指挥官输掉之后,才能出门上车。

上午7:30,宇航员们离开营区,搭乘专车、一辆大巴前往待命的航天飞机。在汽车驶向发射台时,里克?赫斯本德不禁开始考虑任务的危险性,表情也越来越严肃。他在想自己即将执行的任务,以及整个操作程序。

上午7:53,里克.赫斯本德爬进哥伦比亚号的驾驶舱,到达指挥位置。等待了两年,现在他必须全神贯注,度过整个任务中最危险的八分半钟:发射升空。发射是飞行中最危险的一个阶段。你要尽力控制航天飞机产生的巨大能量,所以害怕是在所难免的。

发射哥伦比亚号

上午10:38,哥伦比亚号航天飞机进入倒计时,时间是31秒。发射程序中的最后一步由航天地面指挥中心执行。指挥官里克.赫斯本德将控制权交给了机载飞行计算机,就在发射前6秒钟,计算机启动了主发动机。现在,他们已经不能回头了。

上午10:39,哥伦比亚号升空,其发动机每30秒钟消耗的燃料,就能装满一座奥运会标准泳池。发射阶段非常刺激,就像有一只巨大的手把你提了起来,然后,在用力前推的同时,还前后摇晃你。

现在,发射进入了最令人担忧的关键时刻。地面控制中心要求“全速前进”。接到指令后,航天飞机上的计算机将哥伦比亚号的时速提高到了一万两千公里。只有这样,它才能脱离地球大气层。挑战者号航天飞机就是在这个时候爆炸的。地面控制中心通过无线电,命令哥伦比亚号的里克.赫斯本德全速前进,于是,航天飞机迅速进入逃逸阶段,速度几乎是音速的十倍。在43公里的高空,固体火箭助推器脱离。

上午10:47,随着飞行计算机关闭主发动机,任务中最危险的阶段结束了。哥伦比亚号开始载着宇航员进入太空。他们安全进入太空了!下方280公里处的控制中心,工作人员如释重负。这是一次完美的发射。但是,24小时后,航空航天局的技术人员却在一次例行录像检查中,发现了一个令人不安的异常现象:航天飞机起飞后不久,外燃料箱上就有一块隔热泡沫脱落、撞在哥伦比亚号的机翼上,分解成一堆碎片。

2003年1月17日。哥伦比亚号航天飞机以每小时两万八千公里的惊人速度在轨道上运行。指挥官里克.赫斯本德带领6名宇航员进入了准备阶段。但地面上,航空航天局的工程师们却忧心忡忡。他们从发射录像的画面中发现,一块隔热泡沫从燃料箱上脱落、撞到了航天飞机的机翼,他们必须对受损情况进行评估。几乎每次发射中都会出现类似的撞击事件,但都没有造成严重后果。燃料箱上有东西脱落是非常普遍的。所以,他们认为,泡沫撞击并不会构成安全威胁,而只是个维修问题。

这次当然也不例外。航空航天局的管理者认为,泡沫撞击只是维修问题,可以在航天飞机返航后再进行检查,因此没有采取进一步行动。

宇航员开始执行任务。他们将进行79项科学试验,研究失重对人体细胞的影响。实验结果也许有助于我们开发治疗、诸如癌症、骨质疏松等疾病的药品。不过,他们也能抽空享受一下置身太空的乐趣。


灾难

2003年1月31日。16天的太空遨游之后,实验马上就要结束了。宇航员们的心情很愉快,因为任务非常成功。他们明天就能返航了。最兴奋的莫过于宇航员的家人。

2003年的2月1日,美国东部时间,上午8:10分,休斯顿的约翰逊航天中心通知宇航员们:可以重返地球大气层。随着返航时间的临近,那里的气氛越来越紧张。尽管不像发射时那么强烈,但也差不多。因为这个时候出错,其后果几乎和最初升空时一样危险。

指挥官里克.赫斯本德将航天飞机调整到这个飞行姿态,以便它以40度的迎角进入大气层,然后,开始加速。8:44分,100吨重的航天飞机,以两万八千公里的时速穿过大气层。在摩擦力的作用下,机翼温度上升到摄氏一千四百度。此时,航天飞机的唯一保护装置就是外层的隔热瓦。摩擦产生的能量和过热气体,让宇航员看到了一场别开生面的灯光表演。

哇,看起来就像一架鼓风炉。这种炽热的离子气体发出橘红色的光。如果你坐在指挥官的位置上,看着一英尺外的灯光表演你会觉得非常神奇。飞机以比子弹快九倍的速度进入大气层时,宇航员们还在相互开玩笑。大家士气高涨。种种迹象都表明他们会平安降落。但是,控制员在分析哥伦比亚号传回的资料时,却大吃一惊?航天飞机左侧的四个温度传感器突然出现了故障。这种故障可以由许多很普通的小问题引起,所以,未必会对宇航员构成威胁。其它一切都看似正常,于是,控制中心没有将这一情况通知宇航员。

上午8:55,哥伦比亚号已经进入地平线。航天爱好者克里斯.瓦伦丁和儿子及兄弟、一大早就在加州海岸等待哥伦比亚号出现。不过很快,他们看到了一些奇怪的事,航天飞机上有大块的东西掉了下来。此时,哥伦比亚号驾驶舱中的指挥官里克.赫斯本德和队员们,并不知道航天飞机有了损坏。

上午8:59。无法取得实况画面的控制中心对此也一无所知。当控制中心看到传感器接连出现故障时,他们开始担心起来。控制中心有种不祥的预感,勒罗伊.凯恩试图与指挥官里克取得联系。然而,通信突然中断。哥伦比亚号上,飞行计算机逐渐失去了对下降状态的控制。

上午9点18秒,得克萨斯和路易斯安那州的目击者们看到一束亮光拖着尾迹、划过清晨的天空。此时,控制中心已经和哥伦比亚号失去联系近46秒了。重达100吨的航天飞机碎片开始从天上掉落下来。

下午1点,航空航天局正式宣布哥伦比亚号航天飞机失事。布什总统向全国发表讲话:“宇航员都知道这种工作的危险性,但是,他们仍愿意接受挑战。他们的勇气、无畏的精神和对理想的追求,让我们永世难忘”。


调查事因

灾难发生后不到3小时,航空航天局的副局长就委任退休四星海军上将哈尔.格曼主持调查工作。格曼召集12名专家、组成了哥伦比亚号事故调查委员会。他们的第一项工作是,查明媒体头条新闻中的猜测是否属实,即航天飞机失事是不是恐怖分子造成的?航天飞机在太空遭到破坏的可能性非常小。但是,起飞时遭到破坏,还是有可能的。这种猜测引起了人们的关注,尤其是航天飞机上还有一位以色列宇航员。会不会有人偷偷接近航天飞机,在它升空时发射了一枚强力导弹?这并不是不可能。这是格曼首先要调查的推测之一。经过对肯尼迪角的安全措施和能接近航天飞机的所有人员做了调查,结果是满意的,那里的安全措施非常好,不可能出现这种问题。

格曼要求调查小组全力以赴,仔细检查航天飞机返航阶段的每一秒。他们很快注意到,就在控制中心与航天飞机失去联系的前几分钟,由机载温度传感器传回的数据有些异常。他们有了重大发现,原来一些传感器在发生故障前,就已经测到了高温读数。而且最重要的是,所有这些数据都来自航天飞机的同一区域。

问题就出在轮舱,也就是机翼深处、收藏起落架的地方。当时,控制中心认为这些读数有误差。但现在格曼调查小组知道,这绝不是巧合。造成这些高温读数的原因只有一个,那就是航天飞机在重返大气层时产生的过热气体进入了左轮舱。所有这一切只能让我们得出一个令人震惊的结论:哥伦比亚号的外壳上一定有破损。

调查人员怀疑,热气透过航天飞机的隔热层进入轮舱,或许是由起落架舱门的封口破裂引起的。但要找到确切原因,他们需要更多的数据,而哥伦比亚号上的记录仪很特别,可以记录所有返航数据供日后分析。记录仪从60公里的高空落下,能否安然无恙还是个问题。但调查人员知道,找到它,就很有可能找出哥伦比亚号失事的真正原因。

他们从全国各地抽调了两万五千人,在有残骸坠落的得克萨斯和路易斯安那州的广大地区、进行徒步搜索。但是,6周过去了,数据记录仪仍不见踪影。调查陷入了僵局。由于没有更多信息,调查人员无法确认重返大气层时,航天飞机内是否进入了过热气体。看来,解开谜团的希望很渺茫。

但他们有了新办法。哥伦比亚号分解成了许多残骸,为什么不以此为参考,预测一下大小、重量与记录仪相仿的碎片会掉落在哪里呢?他们通过复杂的计算机软件进行运算,分析结果显示,记录仪应该就在亨普希尔地区。这里到处都是沼泽,他们有可能错过了记录仪。他们发现记录仪就躺在空地上,丝毫没有损坏,简直是个奇迹。

调查人员如获至宝。记录仪里没有受损的磁带上记录着八百个、不同传感器的所有数据。这些数据让调查小组有了首次突破。资料证实,哥伦比亚号的外壳上的确有个洞,因此在重返大气层时进入了热气体。

不过,故障区域却和他们预想的不一样。格曼发现,哥伦比亚外壳上的洞并不在左轮舱附近,而是位于左翼前缘。此外,调查小组还推算出了破洞形成的时间,得知它早在航天飞机重返大气层之前就出现了。

模拟实验

于是,所有人的目光都转向了发射过程中、一个被忽略的插曲上。哥伦比亚发射后82秒,航空航天局的录像显示,一块泡沫从外燃料箱上脱落、撞上了航天飞机。唯一捕捉到泡沫撞击的摄像机远在42公里之外,图像不够清晰,让人无法分辨撞击的位置,以及是否导致了损坏。他们用了两个月的时间来提高画面效果。

这是由17个画面构成的一段录像,我们可以从中看出泡沫的大小、撞击位置,以及它的速度。泡沫和航天飞机的相对时速大约是500英里。这块泡沫重约1.7磅,大小和一个小公文包差不多。这些图像清楚地表明,泡沫撞到了航天飞机的左翼前缘。

这个机翼上覆盖着一层由强化碳-碳合成的、保护性隔热板。这种碳纤化合物既能承受摄氏零下160度的低温,也能承受1650度的高温。那么,一小块泡沫是否能将这样的隔热板打穿呢?航空航天局的一些管理者对此表示怀疑。计划主任罗恩.迪特摩尔甚至公开质疑泡沫撞击论:“这根本没道理,一个小碎片竟然能成为摧毁哥伦比亚号以及全体宇航员的罪魁祸首?一定还有其它的原因”。但是,斯科特.哈伯特却深信不疑。

一个两磅重的泡沫以每小时五百英里的速度撞击航天飞机时,会出现什么情况。数据记录仪和处理影像提供的信息表明,撞击点最可能位于机翼第六块和第九块面板之间。于是,哈伯特小组选择了第六块作为入手点。

5月30日,泡沫撞击测试准备就绪。尽管撞击力非常强,但却只在第六块强化面板上留下了一些小细纹,并没有出现类似哥伦比亚号上的大裂口。于是,一些航空航天局工作人员宣称,泡沫撞击论不成立。

三周后,调查小组在分析数据记录仪的读数时,再次取得了重大突破。他们从传感器被烧毁的模式中,确定了热气进入机翼的准确路线。洞口肯定出现在第八块面板上。现在,哈伯特可以通过测试得出精确结果了。

哈伯特从航空航天局要来了第八块面板。7月7日,他架好“鸡枪”,以正确的角度射出泡沫。如果泡沫不能打出洞,那么,哥伦比亚号的调查就会功亏一篑。因此这次试验至关重要。一块0.77公斤、相当于篮球重量的泡沫块,以每小时800公里、也就是一颗子弹的速度撞到了面板上,这块强化碳-碳面板上出现了一个直径25厘米的洞,在场的所有人都惊呆了。

和分析数据记录仪一样,这次泡沫撞击试验也是调查人员的一大突破。现在,他们终于可以贯穿整个事件,探明哥伦比亚失事的全部过程了。然而,控制中心认为,这只是仪器问题。


调查人员解开最后谜团

航空航天局在哥伦比亚升空后一天,就知道了泡沫撞击事件,可为什么没有人发现机翼上的大洞?调查人员的发现令人不安。原来,航空航天局的工程师们很担心泡沫撞击会造成影响,曾请求管理者为在轨道上运行的航天飞机拍摄卫星照片、以查看机翼受损情况,但却遭到了拒绝。

泡沫撞击非常普遍,以前也从未出现过重大事故。但格曼发现,航空航天局的管理者不愿意将事闹大、还有另一个原因。原来,全面调查可能会延误航天飞机飞往国际空间站执行任务、进而危及整项工程。因为按照国会颁布的法令,如果不能按时完成国际空间站任务,他们就会削减预算、中止这项计划。因此,在进度和经费的压力下,那位可怜的负责人只能说,“没错?航天飞机的机翼上是有一个洞,但不会有任何影响。”他们假装听不到。

如果卫星照片证实了机翼上的危险漏洞,及时采取应急计划,加派一架轨道飞行器、完成一系列危险的太空行走应该可以将宇航员救出来。但这就必须发射另一架航天飞机,与哥伦比亚号对接,让七位宇航员撤离。哥伦比亚号指挥长里克?赫斯本德的妻子伊夫琳说:“我一直以为这是场意外,一场根本无法挽回的事故。但是,CAIB的调查报告却让我非常痛心。显然,这一切本来是可以补救的,这实在让我难以忍受”。

2003年8月26日,哥伦比亚号事故调查报告公布于众。在言辞激烈之余,报告也列出了一项确保航天飞机任务步入安全正轨的计划纲要。航空航天局局长肖恩?奥基夫无条件接受了报告中的调查结果。

如今,让遇难者家属欣慰的是,他们深爱的人都实现了自己毕生的梦想。里克的妻子伊夫琳说,里克一定很希望看到太空计划继续下去。在他心目中,最光荣的事情就是登上月球、甚至火星,这是他梦寐以求的,也是他立志成为宇航员的动力所在。所以,他绝不想看到太空计划就此终止。不过,他肯定更希望航空航天局能从中吸取教训。


图为哥伦比亚号航天飞机爆炸前的最后时刻
 
  • 揭开哥伦比亚号航天飞机爆炸之谜[图] <11022 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 08:08:51> <点数:343>
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  • 图为哥伦比亚号航天飞机在返航途中[图] <32 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 08:13:57> <点数:5>
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  • 图为哥伦比亚号航天飞机在返航途中[图] <32 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 08:14:38> <点数:4>
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  • 图为哥伦比亚号航天飞机在返航途中[图] <32 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 08:15:39> <点数:3>
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  • 美国出动大批警力,全力搜索“哥伦比亚”号残骸[图] <44 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 11:48:21> <点数:2>
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  • 调查人员已经找到“哥伦比亚”航天飞机机翼的一个大块部件[图] <308 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 11:51:12> <点数:1>
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  • 所有找到的“哥伦比亚”号航天飞机的残骸[图] <38 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 12:06:12> <点数:2>
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  • 这是被泡沫撞伤的左机翼结构图[图] <28 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 12:11:52> <点数:1>
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  • 7名航天勇士献出了宝贵的生命[图] <371 字节> 潘宏斌227 <2006-05-31 12:19:04> <点数:0>
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