广告

飞行之年

哥伦比亚号航天飞机事故引发了对美国宇航局安全文化以及载人航天器风险的关键质疑。

Google NewsGoogle News Preferred Source

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

哥伦比亚号与飞行年

广告

“收到,嗯——”指挥官里克·D·哈斯本(Rick D. Husband,45岁)说道,他正在回应来自任务控制中心的消息,该消息称航天飞机“哥伦比亚号”左翼的传感器出现了异常的轮胎压力读数。

此后,再也没有收到来自“哥伦比亚号”的声音通信。

这是人类首次载人飞行一百周年的那一年。1903年,在北卡罗来纳州的基蒂霍克附近,莱特兄弟驾驶他们的动力风筝飞行了约120英尺,穿过一阵海风,这阵风甚至能将一扇谷仓门吹起来。一百年后,“哥伦比亚号”载着七名宇航员,飞到了德克萨斯州上空20万英尺的地方,以每小时12500英里的速度进入大气层,按计划将在16分钟后降落在佛罗里达州的肯尼迪航天中心。哈斯本上校的妻子和两个孩子在那里等着他重返地球。

那是美国东部时间2月1日(星期六)上午9点。

在德克萨斯州的地面上,公众和飞行工程师一样,很快就意识到出了问题。在纳科多奇斯郊外森林里的一间小屋里,唐娜·利普舒茨(Donna Lipschutz)正在吸尘,这时天空开始落下碎片。“我首先想到的是我的洗衣机不平衡。我们围在一起说:‘那会是什么呢?’”

然后他们开始找到碎片:在埃尔莫商店后面的西瓜地里,在纳科多奇斯市中心一家银行的得来速窗口,在路边的沟渠里,散落着啤酒箱、卡车挡泥板和思味达(Sonic Drive-in)的泡沫塑料容器。许多碎片重重地撞击地面并滑行,扬起了德克萨斯州的红土。令人难以置信的是,地面上没有人受伤。质量最大的碎片因其动量,最远飞到了东德克萨斯州和路易斯安那州边境,那里是相对人口稀少的地区。

有钢片,更糟糕的是,还有头盔和人体残骸。沿着被砍断的松树枝的轨迹,一个人发现了一块电脑板;另一个人发现了一个装有蠕虫的容器,这些蠕虫是航天飞机上进行的一项实验的一部分,也是航天飞机上唯一活着回到地球的生物。约有25000人,从骑马的猎鹿人到国民警卫队员,将乡村划分为网格,涉水穿过荆棘和沼泽,收集了84000多块碎片,约占航天飞机总重量的三分之一。美国宇航局工作人员、联邦调查局、联邦紧急事务管理局和环境保护局迅速赶到该地区,与志愿者协调,用黄色塑料胶带标记发现的碎片,然后检测这些碎片是否含有有毒的挥发性有机化合物。“野兽和秃鹫”争夺残骸,纳伦·钱布莱斯(Narlon Chambless)推测。他测量了他前院一根刺入地面的金属长矛。火鸡头在头顶盘旋。“这对他们的家人来说很悲伤,”他说。“但他们知道坐进那东西的风险。”

从1981年“哥伦比亚号”首次进行航天飞机飞行以来,美国宇航局计算出发射时发生灾难性故障的概率为78分之一。然后,在1986年,“挑战者号”在起飞后不久爆炸,机上载有七名宇航员。在那之前,已有25次航天飞机飞行,发生1次事故,概率为25分之一。美国宇航局随后设定了提高安全性、将事故发生概率降低到2005年达到1000分之一的目标。在预算和人员削减40%之后,该机构在“哥伦比亚号”进行其第28次也是最后一次飞行时,努力将事故发生概率维持在250分之一。113次飞行中,2架航天飞机坠毁:56.5分之一。有人开玩笑说,NASA的意思是“Need Another Seven Astronauts”(需要再找七名宇航员)。

“挑战者号”坠入海洋,而海洋覆盖了地球表面的四分之三。这一次,为了重建事故原因,美国宇航局不得不收集散落在德克萨斯州利特菲尔德到路易斯安那州波尔克堡2000平方英里范围内的碎片。在哥伦比亚号事故调查委员会的领导下,120名工作人员在400名工程师的协助下,开始在卡纳维拉尔角重新组装碎片并分析数据。最后,经过长达七个月、耗资4亿美元的调查,委员会发布了一份248页的报告,将最初的嫌疑指向:一块泡沫隔热材料撞击了左翼的边缘,损坏了蒙皮。当航天器进入大气层时,这个损伤变成了一个孔洞,导致超高温空气涌入轮舱,熔化了支撑机翼的铝合金桁架。

广告

早在航天飞机首飞之前,美国宇航局就已知热防护系统——一种由耐高温瓦片和增强碳-碳复合材料面板组成的组合——是一个薄弱环节。起初,美国宇航局认为24000块瓦片中的一块可能受损——这些瓦片足够坚韧,可以承受2700华氏度的高温,但又足够脆弱,可以用指甲刺穿。但后来人们发现,隔热材料实际上撞击了机翼上超坚固的面板。每个机翼的前缘由22块这样的面板保护,这些面板由石墨和树脂浸渍的射线制成,经过加热处理后变成了碳-碳复合材料的装甲。

“哥伦比亚号”是机队中最老的一艘飞船,大部分使用的是原装面板,包括那些可能被泡沫损坏的面板。“哥伦比亚号”事故调查委员会发现,该机构“目前的检查技术不足以评估”这些防护面板的结构完整性。美国宇航局早已清楚,在“哥伦比亚号”防护层,包括面板的错误位置上,即使是不到一平方英寸的穿孔,也意味着死亡。

广告

事故调查委员会了解到,工程师们实际上怀疑“哥伦比亚号”的热防护系统受损,但高层却驳回了他们的担忧。因此,委员会将最严厉的批评保留给该机构的官僚主义,指责美国宇航局存在“破败的安全文化”,并警告说,“除非实施本报告中提出的技术、组织和文化建议,否则将很难减少再次发生事故的可能性。”

下一次载人航天器事故可能会更糟:美国宇航局正在推进一项10亿美元的计划,其中包括开发核动力火箭。

拓展人类探索的极限总是充满风险,然而,在每一次太空悲剧之后,总统和评论家们都得出结论,该计划必须继续。就连事故委员会成员、乔治华盛顿大学太空政策研究所所长约翰·M·洛格斯登(John M. Logsdon)也表示:“我们没有人得出它不值得冒险、不值得花钱的结论。”

目前,五个国家的二十多个团队正在争夺X大奖,试图开发能够进行私人太空探索的航天器。目前,有两个人正在距离地面225英里处的轨道上值守国际空间站。而现在,梦想家们正渴望地注视着火星。飞行梦想和探索的渴望自一百年前莱特兄弟首次展翅高飞以来就根植于人类的本性之中。今年,七位梦想家殒命。他们直到最后一刻都坚定地支持着这个计划:“收到”(Roger)。

广告

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章