一塊隔熱泡沬導(dǎo)致的失事

陸 譯

近乎完美的發(fā)射

2003年1月16日。早晨7點(diǎn)。在美國(guó)佛羅里達(dá)州，一批美國(guó)宇航員整裝待發(fā)，準(zhǔn)備乘“哥倫比亞”號(hào)進(jìn)入太空，執(zhí)行STS-107號(hào)任務(wù)。

這是美國(guó)航天計(jì)劃中的第113次飛行。擔(dān)任飛行任務(wù)的“哥倫比亞”號(hào)是全球第一架航天飛機(jī)。自1981年首航以來(lái)，這是它執(zhí)行的第28次任務(wù)。這次進(jìn)入“哥倫比亞”號(hào)的宇航員，是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格選拔的7名男女精英，其中45歲的里克，赫斯本德，是7人中的指揮官。

進(jìn)入太空是里克一生的夢(mèng)想，在他只有4歲的時(shí)候，就想成為一名宇航員。里克是航天計(jì)劃中的一顆新星——當(dāng)完成第一次飛行任務(wù)后，他就被提拔為指揮官。

16日早晨7點(diǎn)零5分，工程師已經(jīng)給“哥倫比亞”號(hào)加滿(mǎn)了油。橙色的外掛油箱里裝滿(mǎn)了液態(tài)氫和氧。

早晨7點(diǎn)30分。宇航員們離開(kāi)營(yíng)區(qū)，搭乘航天車(chē)前往待命的航天飛機(jī)。

早晨7點(diǎn)53分。里克登上“哥倫比亞”號(hào)的駕駛艙，坐到指揮官的位置?，F(xiàn)在的他正全神貫注，準(zhǔn)備度過(guò)任務(wù)中最危險(xiǎn)的8 min30 S——也就是發(fā)射升空。

發(fā)射是飛行中最危險(xiǎn)的一個(gè)階段。1986年，“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)就是在發(fā)射升空73 s后爆炸，機(jī)上的7名成員全體遇難。事故的原因是火箭助推器上的一個(gè)小故障，該故障現(xiàn)在盡管已經(jīng)得以排除，但是大家仍然對(duì)發(fā)射過(guò)程心有余悸。

上午10點(diǎn)39分?！案鐐惐葋啞碧?hào)航天飛機(jī)的發(fā)射進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，時(shí)長(zhǎng)為31 s。發(fā)射程序中的最后一步由地面指揮中心完成。里克將控制權(quán)交給了機(jī)載飛行電腦。點(diǎn)火起飛前6 s，電腦啟動(dòng)了主發(fā)動(dòng)機(jī)。

上午10點(diǎn)39分，“哥倫比亞”號(hào)起飛，發(fā)射進(jìn)入了最驚險(xiǎn)的時(shí)刻——地面控制中心要求“全速前進(jìn)”。接到指令后，機(jī)載電腦將“哥倫比亞”號(hào)的時(shí)速提升到了1200 km。只有在這個(gè)速度下，航天飛機(jī)才能穿越地球大氣層。隨后，航天飛機(jī)進(jìn)入逃逸階段，速度幾乎達(dá)到音速的10倍。在43 km高的天空，“哥倫比亞”號(hào)的固體火箭助推器脫離。

上午10點(diǎn)47分，飛行電腦關(guān)閉了主發(fā)動(dòng)機(jī)——任務(wù)中最危險(xiǎn)的階段過(guò)去了。“哥倫比亞”號(hào)開(kāi)始載著宇航員進(jìn)入太空。在“哥倫比亞”號(hào)下方280 km處的控制中心，全體工作人員如釋重負(fù)。這是一次近乎完美的發(fā)射。

一塊脫落的隔熱泡沫

2003年1月17日，“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)以每小時(shí)2萬(wàn)8000 km的驚人速度在軌道上運(yùn)行。任務(wù)的進(jìn)展相當(dāng)完美。但美國(guó)航空航天局的技術(shù)人員卻在例行的錄像檢查中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常情況。

在航天飛機(jī)起飛后不久，外掛油箱上的一塊隔熱泡沫脫落，撞在了“哥倫比亞”號(hào)的機(jī)翼上，分解成一堆碎片。航空航天局評(píng)估了潛在的危險(xiǎn)。

幾乎在每次發(fā)射中都會(huì)出現(xiàn)這樣的撞擊事件，不過(guò)都沒(méi)有造成嚴(yán)重后果。這次當(dāng)然也不應(yīng)例外。航空航天局的高層認(rèn)為，泡沫撞擊只是維修問(wèn)題，可以在航天飛機(jī)返航后再做檢查，因此并未采取進(jìn)一步的措施。

宇航員開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)。他們將進(jìn)行79項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)，研究失重對(duì)人體細(xì)胞的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也許將有助于人類(lèi)開(kāi)發(fā)治療癌癥、骨質(zhì)疏松等疾病的藥品。

2003年1月31日，在太空里遨游了16天之后，宇航員們即將結(jié)束實(shí)驗(yàn)。他們的心情都很愉快，因?yàn)槿蝿?wù)完成得非常成功。明天，他們就能返航了。

第二天，也就是2003年2月1日。宇航員們穿上了增壓服，以承受重返大氣層時(shí)的巨大重力。他們把自己緊緊綁在“哥倫比亞”號(hào)的飛行座椅上。

美國(guó)東部時(shí)間2003年2月1日上午8點(diǎn)10分，位于休斯敦的約翰遜航天中心通知宇航員：可以重返地球大氣層。

隨著返航時(shí)間的臨近，宇航員會(huì)越來(lái)越緊張——盡管不像發(fā)射時(shí)那么緊張，但是，要是在這個(gè)階段出一點(diǎn)兒差錯(cuò)，結(jié)果幾乎和最初升空的時(shí)候一樣危險(xiǎn)。

上午8點(diǎn)15分，指揮官里克·赫斯本德開(kāi)始檢查“哥倫比亞”號(hào)，為重返大氣層做準(zhǔn)備。他要把航天飛機(jī)調(diào)整到這樣一個(gè)姿勢(shì)，讓它以40°的仰角進(jìn)入大氣層。然后，航天飛機(jī)就開(kāi)始加速了。

上午8點(diǎn)44分，100 t重的航天飛機(jī)以2萬(wàn)8 000 km的時(shí)速穿過(guò)大氣層。在摩擦力的作用下，機(jī)翼溫度上升到攝氏1400℃。此時(shí)，航天飛機(jī)的惟一保護(hù)裝置就是外層的陶瓷阻熱瓦。

飛機(jī)進(jìn)入大氣層的速度比子彈還要快9倍。摩擦產(chǎn)生的能量和過(guò)熱氣體，讓宇航員們欣賞到了一場(chǎng)別開(kāi)生面的煙火表演。

航天飛機(jī)上掉東西了

2月1日上午8點(diǎn)45分?！案鐐惐葋啞碧?hào)航天飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)的士氣非常高漲。一切跡象表明，“哥倫比亞”號(hào)將會(huì)成功著陸。

但是，控制員在分析“哥倫比亞”號(hào)傳回的資料時(shí)，卻大吃一驚——航天飛機(jī)左機(jī)翼上的4個(gè)溫度傳感器突然出現(xiàn)了故障。地面控制中心飛行指導(dǎo)勒羅伊·凱恩曾經(jīng)7次重返大氣層，他知道傳感器中途罷工并不是大問(wèn)題，況且目前“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)控制水平很穩(wěn)定。其他部件都很正常，沒(méi)發(fā)現(xiàn)異常情況，因此控制中心沒(méi)有將這一情況通知宇航員。

上午8點(diǎn)55分?！案鐐惐葋啞碧?hào)已經(jīng)進(jìn)入了地平線(xiàn)。航天愛(ài)好者克里斯，瓦倫丁和兒子以及兄弟，一大早就駕船在加州海岸等待“哥倫比亞”號(hào)的出現(xiàn)?？吹健案鐐惐葋啞碧?hào)了，他們興奮地大叫著，但是緊接著，他們看到了一些奇怪的東西?！案鐐惐葋啞碧?hào)上面有一大塊東西掉下來(lái)了。

上午8點(diǎn)59分。無(wú)法取得實(shí)況畫(huà)面的控制中心并不知道航天飛機(jī)掉落了東西。在“哥倫比亞”號(hào)上，7名宇航員對(duì)此同樣一無(wú)所知。但隨后，更多的傳感器失靈了。左側(cè)主起落架上的輪胎氣壓表不再顯示數(shù)據(jù)，內(nèi)外都不顯示了。

地面控制中心看到傳感系統(tǒng)接連出現(xiàn)故障，不免開(kāi)始擔(dān)心。他們隱隱約約覺(jué)得航天飛機(jī)好像出問(wèn)題了。地面控制中心飛行指導(dǎo)勒羅伊，凱恩試圖與指揮官里克取得聯(lián)系，卻發(fā)現(xiàn)通訊突然中斷。

此時(shí)在“哥倫比亞”號(hào)上，飛行電腦已經(jīng)無(wú)法控制下降過(guò)程。控制中心擔(dān)心出了問(wèn)題?？刂迫藛T再次嘗試聯(lián)系里克，赫斯本德，航天飛機(jī)上毫無(wú)反應(yīng)。

“哥倫比亞”號(hào)解體

2月1日上午9點(diǎn)，美國(guó)佛羅里達(dá)州肯尼迪角。按原定計(jì)劃，“哥倫比亞”號(hào)將在16 min后著陸。但是在地球上空60 km的地方，“哥倫比亞”號(hào)正在解體。

上午9點(diǎn)0分18秒，得克薩斯州和路易斯安那州的目擊者們看到一束亮光拖著尾跡，劃過(guò)清晨的天空。此時(shí)，控制中心已與“哥倫比亞”號(hào)失去聯(lián)系將近46s。

上午9點(diǎn)03分，美國(guó)得克薩斯州東部。薩賓郡治安官湯姆，馬多克斯正在值班。電話(huà)響起，得克薩斯州東部的居民報(bào)告說(shuō)，剛剛聽(tīng)到上空傳來(lái)一陣巨響。治安官急忙趕去調(diào)查。

上午9點(diǎn)12分，航空航天局的一名職員打電話(huà)告訴地面控制中心，他在電視上看到了“哥倫比亞”號(hào)解體的畫(huà)面。7名宇航員全部遇難。

下午13點(diǎn)，美國(guó)航空航天局正式宣布——“哥倫比亞”號(hào)失事。布什總統(tǒng)向全美發(fā)表了講話(huà)。這是最近17年來(lái)美國(guó)航空航天局失去的第2架航天飛機(jī)?！案鐐惐葋啞碧?hào)的失事動(dòng)搖了航天計(jì)劃的根本。第113次太空飛行為何會(huì)以災(zāi)難收?qǐng)?

尋找飛行記錄器

在災(zāi)難發(fā)生后3 h，航空航天局即委任退休海軍上將哈爾，格曼主持調(diào)查工作。格曼召集了12名專(zhuān)家組成“哥倫比亞”號(hào)事故調(diào)查委員會(huì)，他們的第一項(xiàng)工作就是要查明，航天飛機(jī)失事是否是恐怖分子所為，這是各大媒體頭條新聞中的共同疑問(wèn)。

航天飛機(jī)在太空飛行時(shí)遭破壞的可能性很小，但在起飛時(shí)還是有可能的，尤其飛機(jī)上還有一名以色列宇航員。會(huì)不會(huì)有人偷偷接近航天飛機(jī)，在它升空的時(shí)候發(fā)射了一枚導(dǎo)彈呢?格曼調(diào)查了肯尼迪角的安全措施和所有可能接近航天飛機(jī)的人員。結(jié)果是那里的安全措施相當(dāng)好，不可能出現(xiàn)問(wèn)題。

格曼要求調(diào)查委員會(huì)全力以赴，檢查航天飛機(jī)返航時(shí)每一秒的情況。他們很快注意到，就在控制中心與航天飛機(jī)失去聯(lián)系的前幾分鐘，機(jī)載溫度傳感器傳回的數(shù)據(jù)有些異常。隨后他們有了重大發(fā)現(xiàn)。原來(lái)一些傳感器在發(fā)生故障前，就已經(jīng)檢測(cè)到了高溫讀數(shù)，而且所有那些數(shù)據(jù)都來(lái)自航天飛機(jī)的同一區(qū)域——輪艙，也就是機(jī)翼內(nèi)部收納起落架的地方。

當(dāng)時(shí)，地面控制中心把這些讀數(shù)當(dāng)作誤差對(duì)待。但是現(xiàn)在格曼調(diào)查小組知道，這絕不是誤差。造成這些高溫讀數(shù)的原因只有一個(gè)，那就是航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)產(chǎn)生的過(guò)熱氣體進(jìn)入了左輪艙。由此他們得出了一個(gè)令人震驚的結(jié)論，在“哥倫比亞”號(hào)的外殼上一定發(fā)生了破損，導(dǎo)致大量的熱氣進(jìn)入了航天飛機(jī)的機(jī)翼里面。

調(diào)查人員懷疑，熱氣之所以能透過(guò)航天飛機(jī)的隔熱層進(jìn)入輪艙，或許是起落架艙門(mén)的封口破裂了。但是要找到確切的原因，他們需要更多的數(shù)據(jù)——“哥倫比亞”號(hào)自身記錄的更多數(shù)據(jù)。“哥倫比亞”號(hào)上的飛行記錄器非常特殊，它可以記錄所有返航數(shù)據(jù)，以供日后分析。但問(wèn)題是，這個(gè)記錄器沒(méi)有安裝防護(hù)殼體。它經(jīng)過(guò)墜毀和失火等事故后，能否安然無(wú)恙?

調(diào)查人員知道，只有找到它，才有可能揭開(kāi)“哥倫比亞”號(hào)失事的真正原因。

調(diào)查委員會(huì)開(kāi)展了一個(gè)重大行動(dòng)——尋找“哥倫比亞”號(hào)的飛行記錄器。他們從美國(guó)各地抽調(diào)了2.5萬(wàn)人，在有殘骸墜落的得克薩斯州和路易斯安那州的廣大地區(qū)徒步搜索。但是6周過(guò)去了，飛行記錄器仍然不見(jiàn)蹤影。調(diào)查陷入了僵局。

調(diào)查人員很快就有了新辦法。既然已經(jīng)找到了“哥倫比亞”號(hào)的許多碎片，何不參考這些碎片的大小和重量，預(yù)測(cè)一下記錄器會(huì)落在哪里?他們通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行運(yùn)算。分析結(jié)果顯示，記錄器應(yīng)該在亨普希爾。

調(diào)查委員會(huì)將搜查人員再次派到那里。這一地區(qū)到處是沼澤，苦苦尋找了3周后，搜查人員終于在一片灌木叢中的一塊空地上找到了飛行記錄器。不可思議的是，不具備防護(hù)外殼的記錄器從60 km的空中墜落，卻絲毫沒(méi)有受損。

調(diào)查人員如獲至寶。記錄器里沒(méi)有受損的磁帶上記錄著800個(gè)不同傳感器記錄的所有數(shù)據(jù)。對(duì)調(diào)查人員來(lái)說(shuō)，它簡(jiǎn)直就是一個(gè)“信息礦”。分析這些數(shù)據(jù)證實(shí)，“哥倫比亞”號(hào)的外殼上確實(shí)有個(gè)洞，因此在重返大氣層時(shí)讓熱氣體進(jìn)入了艙內(nèi)，但是洞的位置與他們預(yù)想的不一樣。

格曼發(fā)現(xiàn)，“哥倫比亞”號(hào)外殼上的洞并不在左輪艙附近，而是位于左翼前緣。調(diào)查委員會(huì)由此推算出了破洞形成的時(shí)間，得出的結(jié)論是，“哥倫比亞”號(hào)在飛行過(guò)程中，很早就已經(jīng)出現(xiàn)了溫度升高的跡象。它在重返大氣層之前，就已經(jīng)出現(xiàn)了問(wèn)題。所以，“哥倫比亞”號(hào)是帶著故障返回大氣層的。

于是，所有人的目光都轉(zhuǎn)向了發(fā)射過(guò)程中一個(gè)被忽略的插曲。在“哥倫比亞”號(hào)發(fā)射后82 s，航空航天局的錄像顯示，一塊泡沫從外掛油箱上脫落，撞上了航天飛機(jī)。

現(xiàn)在調(diào)查委員會(huì)需要確認(rèn)的是，泡沫撞擊是否是這起大災(zāi)難的誘因。經(jīng)過(guò)對(duì)航天飛機(jī)發(fā)射過(guò)程中拍攝的圖像進(jìn)行分析，調(diào)查委員會(huì)取得了重大進(jìn)展?？梢钥隙ㄅ菽拇笮?、泡沫撞擊的位置還有速度。泡沫和航天飛機(jī)的相對(duì)時(shí)速大概是805 km。這塊泡沫的重量將近0.8 kg，大小和我們平時(shí)用的小號(hào)公文包差不多。

“雞槍”試驗(yàn)揭開(kāi)驚人真相

機(jī)翼上覆蓋著一層保護(hù)性隔熱板，由一種名為強(qiáng)化碳－碳的材料合成。這種碳纖化合物既能承受零下160℃的低溫，也能承受1 650℃的高溫。但是，它抵抗撞擊的能力并不強(qiáng)。那么，一小塊泡沫能否將這樣的隔熱板打穿呢?

調(diào)查人員使用一臺(tái)機(jī)器，即在航天界被稱(chēng)為“雞槍”的儀器?！半u槍”就是把一只雞用上千千米的時(shí)速對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物體發(fā)射出去，看看會(huì)發(fā)生什么情況。它的設(shè)計(jì)目的是模擬鳥(niǎo)兒撞上飛機(jī)時(shí)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)。但調(diào)查人員是采用模擬槍將一塊公文包大小的泡沫發(fā)射到強(qiáng)化碳一碳面板上一這塊面板要和“哥倫比亞”號(hào)機(jī)翼上的一樣。

飛行記錄器和經(jīng)過(guò)處理的影像提供的信息表明，撞擊點(diǎn)最可能位于機(jī)翼的第6塊和第9塊面板之間。于是，調(diào)查小組選擇從第6塊面板人手。當(dāng)他們進(jìn)行到第8塊面板時(shí)，隨著一塊0.77 kg——和一個(gè)籃球差不多重的泡沫，以每小時(shí)800 km——也就是一顆子彈射出的速度，撞到了面板上。這塊強(qiáng)化碳－碳面板上頓時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)直徑25 cm的大洞，在場(chǎng)的所有人都驚呆了。

大洞就是飛機(jī)失事的原因

和飛行記錄器的分析結(jié)果一樣，這次泡沫撞擊試驗(yàn)是調(diào)查委員會(huì)的又一個(gè)重大突破。

2003年2月1日，災(zāi)難發(fā)生前50min。地面控制中心向“哥倫比亞”號(hào)發(fā)出了重返大氣層的命令。沒(méi)有人知道，保護(hù)宇航員免受熱浪侵襲的外殼上有一處致命的破損。

墜毀前9 min。飛行記錄器顯示，“哥倫比亞”號(hào)左機(jī)翼上的大洞導(dǎo)致左側(cè)航行遲緩。溫度高達(dá)4 400℃的氣體進(jìn)入機(jī)翼。該區(qū)域內(nèi)部和外部的溫度感應(yīng)器顯示，有過(guò)熱氣體侵入。

墜毀前6 min。在過(guò)熱氣體的燒灼下，溫度感應(yīng)器開(kāi)始失靈。隨后，地面上的目擊者看到了“哥倫比亞”號(hào)的外殼碎片。

墜毀前2 min。左機(jī)翼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)開(kāi)始在高溫下熔化，此時(shí)“哥倫比亞”號(hào)正進(jìn)入得克薩斯州——那里是指揮官里克，赫斯本德的故鄉(xiāng)?？刂浦行木透袘?yīng)器故障與他聯(lián)系，但是他最后的通話(huà)被切斷，因?yàn)椤案鐐惐葋啞碧?hào)的系統(tǒng)全部癱瘓。由于機(jī)翼熔化，航天飛機(jī)無(wú)法再平穩(wěn)飛行。隨著熔化的面積越來(lái)越大，航天飛機(jī)開(kāi)始解體，最終，“哥倫比亞”號(hào)在得克薩斯州的上空全面解體，7名宇航員全部遇難。航空航天局不作為導(dǎo)致7人死亡

調(diào)查委員會(huì)把最后一個(gè)疑問(wèn)拋向了美國(guó)航空航天局。航空航天局在“哥倫比亞”號(hào)升空一天后就知道了泡沫撞擊事件，那么為什么沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)機(jī)翼上的大洞呢?

航空航天局的工程師曾擔(dān)心泡沫撞擊會(huì)造成不良影響，他們請(qǐng)求管理者給在軌道上運(yùn)行的航天飛機(jī)拍攝衛(wèi)星照片，以便查看機(jī)翼受損的情況，但航空航天局拒絕了他們。

航空航天局之所以不愿將事情鬧大，有一個(gè)原因是擔(dān)心全面調(diào)查可能會(huì)延遲航天飛機(jī)飛往國(guó)際空間站執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間，進(jìn)而危及整個(gè)工程。

按照國(guó)會(huì)頒布的法令，要是國(guó)際空間站的任務(wù)不能按時(shí)完成，預(yù)算就會(huì)被削減，甚至造成計(jì)劃終止。所以，在進(jìn)度和經(jīng)費(fèi)的雙重壓力下，航空航天局假裝什么事也沒(méi)發(fā)生。

現(xiàn)在調(diào)查委員會(huì)還有一個(gè)問(wèn)題需要面對(duì)媒體和宇航員家屬，如果衛(wèi)星照片證實(shí)了“哥倫比亞”號(hào)的機(jī)翼上有洞，航空航天局有辦法拯救7名宇航員嗎?答案是可以。

要是及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急程序，加派一架軌道飛行器完成一系列危險(xiǎn)的太空行走，應(yīng)該可以將宇航員救出來(lái)。但要這樣做，就必須發(fā)射另一架航天飛機(jī)與“哥倫比亞”號(hào)對(duì)接，讓7位宇航員撤離。這不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，并且危險(xiǎn)性非常大。但要是已經(jīng)知道航天飛機(jī)出了問(wèn)題，就應(yīng)該及時(shí)采取措施，而不是在那兒白白等待10天，什么也不做。

2003年8月26日，“哥倫比亞”號(hào)失事調(diào)查報(bào)告公布于眾。在嚴(yán)肅處理相關(guān)部門(mén)之余，報(bào)告也列出了一項(xiàng)確保航天計(jì)劃步入安全軌道的綱要。

航空航天局改革了管理結(jié)構(gòu)，積極鼓勵(lì)員工報(bào)告事故隱患。他們加派錄像機(jī)拍攝發(fā)射過(guò)程，給正在軌道上運(yùn)行的航天飛機(jī)拍攝衛(wèi)星照片。

航空航天局的工程師們改進(jìn)了泡沫層上最易受損的部分，確保泡沫整體在未來(lái)的發(fā)射中不會(huì)脫落。

編輯林靜