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哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)
哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)
哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)(哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī))
哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)，1981年4月12日首次發(fā)射，是美國(guó)第一架正式服役航天飛機(jī)，哥倫比亞號(hào)機(jī)艙長(zhǎng)18米，能裝運(yùn)36噸重的貨物，外形象一架大型三角翼飛機(jī)，整個(gè)組合裝置重約2000噸，在滑行中它還能向兩側(cè)方向作2000公里的機(jī)動(dòng)飛行，以選擇合適的著陸場(chǎng)地。2003年2月1日美國(guó)東部時(shí)間上午9時(shí)，美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)在得克薩斯州北部上空解體墜毀，7名宇航員全部遇難。
1981年4月12日，在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心聚集著上百萬(wàn)人，參觀第一架航天飛機(jī)哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射。宇航員翰·楊（John W·Young）和克里平（Robert L·Crippen）揭開(kāi)了航天史上新的一頁(yè)。 這架航天飛機(jī)總長(zhǎng)約56米，翼展約24米，起飛重量約2040噸，起飛總推力達(dá)2800噸，最大有效載荷29.5噸。它的核心部分軌道器長(zhǎng)37.2米，大體上與一架DC—9客機(jī)的大小相仿。每次飛行最多可載8名宇航員，飛行時(shí)間7至30天，航天飛機(jī)可重復(fù)使用100次。航天飛機(jī)集火箭，衛(wèi)星和飛機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)于一身，能像火箭那樣垂直發(fā)射進(jìn)入空間軌道，又能像衛(wèi)星那樣在太空軌道飛行，還能像飛機(jī)那樣再入大氣層滑翔著陸，是一種新型的多功能航天飛行器。 1981年初，經(jīng)過(guò)十年的研制開(kāi)發(fā)，“哥倫比亞”號(hào)終于建造成功，它是第一架用于在太空和地面之間往返運(yùn)送宇航員和設(shè)備的航天飛機(jī)。它第一次飛行的任務(wù)只是測(cè)試它的軌道飛行和著陸能力。在太空飛行54小時(shí)，環(huán)繞地球飛行36周之后航天飛機(jī)安全著陸。 在下一架航天飛機(jī)，“挑戰(zhàn)者”號(hào)建成之前，“哥倫比亞”號(hào)又進(jìn)行了四次飛行。
名字由來(lái)哥倫比亞號(hào)的命名由來(lái)，是紀(jì)念第一艘環(huán)繞世界一周航行的美國(guó)籍船只，18世紀(jì)帆船哥倫比亞號(hào)。
總體性能“哥倫比亞”號(hào)機(jī)艙長(zhǎng)18米，能裝運(yùn)36噸重的貨物。航天飛機(jī)外形象一架大型三角翼飛機(jī)，機(jī)尾裝有三個(gè)主發(fā)動(dòng)機(jī)，和一個(gè)巨大的推進(jìn)劑外貯箱，里面裝著幾百噸重的液氧、液氫燃料。它附在機(jī)身腹部，供給航天飛機(jī)燃料進(jìn)入太空軌道；外貯箱兩邊各有一枚固體燃料助推火箭。整個(gè)組合裝置重約2000噸。 在返航時(shí)，它能借助于氣動(dòng)升力的作用，滑行上萬(wàn)公里的距離，然后在跑道上水平降落。與此同時(shí)，在滑行中，它還能向兩側(cè)方向作2000公里的機(jī)動(dòng)飛行，以選擇合適的著陸場(chǎng)地。 據(jù)宇航局的官員介紹，一架航天飛機(jī)可以反復(fù)使用75到100次，在美宇航局42年的載人飛行史上，航天飛機(jī)在返航時(shí)還未出現(xiàn)過(guò)事故。1986年，美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)在升空不久后曾發(fā)生爆炸，造成7名機(jī)組人員全部遇難。 2003年1月16號(hào)發(fā)射升空的“哥倫比亞”號(hào)原定2001年升空，但由于技術(shù)故障和航天飛機(jī)調(diào)配等原因，發(fā)射日期一直被推遲到了2003年1月16號(hào)。“哥倫比亞”號(hào)此次飛行總共搭載了6個(gè)國(guó)家的學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中包括中國(guó)學(xué)生設(shè)計(jì)的“蠶在太空吐絲結(jié)繭”實(shí)驗(yàn)。
事故調(diào)查初步分析
美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射后不久燃料箱外脫落的一個(gè)泡沫碎塊，一直是事故調(diào)查中的一大疑點(diǎn)。美國(guó)宇航局公布的一份分析報(bào)告顯示，該航天飛機(jī)可能曾被多達(dá)三塊泡沫材料擊中，而不是早先所認(rèn)為的一塊。 “哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)1月16日發(fā)射升空，1月24日航天飛機(jī)項(xiàng)目承包商美國(guó)波音公司技術(shù)人員撰寫(xiě)了這份報(bào)告，并于1月27日提交給宇航局飛行控制部門(mén)。報(bào)告稱，在“哥倫比亞”號(hào)發(fā)射82秒后，有三個(gè)泡沫材料碎塊從連接外部燃料箱和航天飛機(jī)的支架區(qū)域脫落，每個(gè)碎塊長(zhǎng)約20英寸（相當(dāng)于50厘米），它們擊中航天飛機(jī)后“似乎出現(xiàn)了瓦解”，化為大量更小碎片。 美宇航局在公布這份報(bào)告時(shí)強(qiáng)調(diào)說(shuō)，根據(jù)報(bào)告得出的結(jié)論，泡沫碎塊撞擊不會(huì)影響航天飛機(jī)飛行安全性，宇航局飛行控制部門(mén)也“同意這一結(jié)論”。 盡管如此，新報(bào)告公布之后，泡沫材料撞擊在“哥倫比亞”號(hào)失事中所起的作用，再次引起人們關(guān)注。“哥倫比亞”號(hào)解體墜毀后不久，泡沫碎塊問(wèn)題就浮出水面。雖然美宇航局一直堅(jiān)持認(rèn)為，泡沫碎塊撞擊不會(huì)有嚴(yán)重后果，但負(fù)責(zé)對(duì)“哥倫比亞”號(hào)事故進(jìn)行調(diào)查的獨(dú)立委員會(huì)，仍在對(duì)泡沫碎塊的影響進(jìn)行深入分析。 這一獨(dú)立調(diào)查委員會(huì)目前得出的最主要結(jié)論是“哥倫比亞”號(hào)機(jī)殼上可能出現(xiàn)孔洞，導(dǎo)致超高溫氣體進(jìn)入航天飛機(jī)，最終釀成事故。而根據(jù)美宇航局21日公布的文件，宇航局一位工程師就曾在電子郵件中警告說(shuō)，航天飛機(jī)外部隔熱瓦受損，有可能導(dǎo)致輪艙或起落架艙門(mén)出現(xiàn)裂孔。
后續(xù)調(diào)查
美國(guó)宇航局2004年8月13日進(jìn)一步確認(rèn)，美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)外部燃料箱表面泡沫材料安裝過(guò)程中存在的缺陷，是造成整起事故的禍?zhǔn)住！案鐐惐葋啞碧?hào)航天飛機(jī)事故調(diào)查委員會(huì)公布的調(diào)查報(bào)告稱，外部燃料箱表面脫落的一塊泡沫材料擊中航天飛機(jī)左翼前緣的名為“增強(qiáng)碳碳”（即增強(qiáng)碳-碳隔熱板）的材料。當(dāng)航天飛機(jī)返回時(shí)，經(jīng)過(guò)大氣層，產(chǎn)生劇烈摩擦使溫度高達(dá)攝氏1400度的空氣在沖入左機(jī)翼后融化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，致使機(jī)翼和機(jī)體融化，導(dǎo)致了悲劇的發(fā)生。 事故發(fā)生后，由于無(wú)法迅速找回事發(fā)時(shí)的泡沫材料和燃料箱進(jìn)行檢驗(yàn)，宇航局和事故調(diào)查委員會(huì)一直沒(méi)對(duì)事故原因作出最終定論�！案鐐惐葋啞碧�(hào)外部燃料箱約50萬(wàn)塊碎片已被找到并重新拼在一起。宇航局負(fù)責(zé)“哥倫比亞”號(hào)外部燃料箱工程的首席工程師尼爾·奧特說(shuō)，宇航局經(jīng)多次試驗(yàn)確定，泡沫材料安裝過(guò)程有缺陷是造成事故的主要原因。 奧特說(shuō)，泡沫材料本身的化學(xué)成分沒(méi)有問(wèn)題，問(wèn)題在于用噴槍在燃料箱外敷設(shè)泡沫材料的過(guò)程。試驗(yàn)表明，敷設(shè)工藝會(huì)在各塊泡沫材料之間留下縫隙，液態(tài)氫能夠滲入其間。航天飛機(jī)起飛后，氫氣受熱膨脹，最終導(dǎo)致大塊泡沫材料脫落。撞擊“哥倫比亞”號(hào)的泡沫材料有公文包大小，重約0.75公斤。它幾乎是被整塊“撕下”后，高速撞擊到航天飛機(jī)左翼前緣的名為“增強(qiáng)碳碳”（即增強(qiáng)碳-碳隔熱板）的材料，并形成裂隙。航天飛機(jī)重返大氣層時(shí)，超高溫氣體得以從裂隙處進(jìn)入“哥倫比亞”號(hào)機(jī)體，造成航天飛機(jī)解體。 奧特說(shuō)，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燃料箱進(jìn)行檢測(cè)是目前擺在美國(guó)宇航局面前的最大障礙。新標(biāo)準(zhǔn)要求，不允許有0.5盎司（14.17克）以上的燃料箱外泡沫材料脫落。 哥倫比亞號(hào)失事原因解析 美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)事故委員會(huì)專家提出，起飛時(shí)遭遇強(qiáng)風(fēng)、發(fā)射前臨時(shí)更換火箭助推器、以及“年齡太大”，都可能是造成這艘“功勛宇航器”解體的根本原因。在“哥倫比亞”號(hào)起飛62秒鐘后，突然遭遇到異常猛烈的大風(fēng)吹襲，這有可能導(dǎo)致其左側(cè)機(jī)身發(fā)生“內(nèi)傷”，為日后墜毀埋下了禍，此后僅僅20秒鐘，從機(jī)身下部主燃料箱上脫落的泡沫絕緣材料就擊中了左側(cè)機(jī)翼前端，造成直接“外傷”。專家認(rèn)為，這些損傷對(duì)一個(gè)使用10年的航天飛機(jī)來(lái)說(shuō)可能不算什么，但是對(duì)“哥倫比亞”號(hào)這樣21歲高齡的“老機(jī)”則是致命的。 調(diào)查委員會(huì)指出，有關(guān)方面正在研究美國(guó)航空航天局(NASA)是否在“機(jī)體老化”問(wèn)題上重視不夠，以致最終釀成本次悲劇。有關(guān)“哥倫比亞”號(hào)失事的直接原因基本確定：超高溫空氣從機(jī)體表面縫隙入侵隔熱瓦下部四處亂竄，最終造成航天飛機(jī)在返航途中解體墜毀，七名宇航員喪生。據(jù)介紹，飛機(jī)起飛一分鐘后，遭遇的風(fēng)力強(qiáng)度已經(jīng)接近NASA允許的極限。專家因此認(rèn)為，原本已開(kāi)始出現(xiàn)老化的機(jī)翼因遭受如此強(qiáng)風(fēng)吹襲，才在外界異物的撞擊下顯得弱不禁風(fēng)”，從而出現(xiàn)破損，為返航途中的超高溫空氣入侵形成了“方便的后”。 此外，原本和“哥倫比亞”號(hào)主燃料箱正常配套的火箭助推火箭被拆卸下來(lái)，并安裝到另外一艘即將起飛的航天飛機(jī)上使用。直到當(dāng)年11月，NASA才重新為“哥倫比亞”號(hào)安裝了新的助推火箭，可能就在這“不必要”的一拆一裝過(guò)程中，有關(guān)人員的操作對(duì)燃料箱的表面材料形成傷害，結(jié)果造成絕緣材料脫落擊中航天飛機(jī)左翼。此外，由于“年事已高”，哥倫比亞號(hào)的左翼前端的超強(qiáng)碳纖維隔熱板下面可能發(fā)生“缺損現(xiàn)象”。過(guò)去10年中，其他航天飛機(jī)的類似部位也能遭受不同損傷，其中包括外力(小隕石)撞擊、刮傷、密封不嚴(yán)等險(xiǎn)情。 調(diào)查委員會(huì)指出，必須搞清楚的是：NASA是否對(duì)包括“哥倫比亞”號(hào)在內(nèi)得美國(guó)航天飛機(jī)上述容易受損的部位及時(shí)進(jìn)行了檢查和更換。據(jù)介紹，“哥倫比亞”號(hào)首次升空是在1981年，為美國(guó)使用時(shí)間最長(zhǎng)的'航天飛機(jī)。在事故發(fā)生后進(jìn)行的地面風(fēng)洞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，“哥倫比亞”號(hào)在最后時(shí)刻發(fā)生的翻滾飛行現(xiàn)象，就是左翼前端保護(hù)層丟失造成的。專家估計(jì)，當(dāng)時(shí)至少有5塊U形隔熱板脫落才會(huì)產(chǎn)生如此強(qiáng)大拉力。搜索人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過(guò)2.8萬(wàn)塊“哥倫比亞”號(hào)殘骸，并將其送到肯尼迪航天中心接受分析調(diào)查。據(jù)悉，這些東西不過(guò)是“哥倫比亞”號(hào)龐大機(jī)身的19%罷了。
最終報(bào)告
2009年12月30日，美國(guó)國(guó)家航空和航天局（NASA）公布“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事的最終調(diào)查報(bào)告，細(xì)述了“哥倫比亞”號(hào)解體前艙內(nèi)的最后情況。 報(bào)告還重點(diǎn)關(guān)注宇航員安全問(wèn)題，提出多項(xiàng)改進(jìn)意見(jiàn)。“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)2003年返航時(shí)失事，7名宇航員全部遇難。美國(guó)宇航局隨后展開(kāi)深入調(diào)查。 和調(diào)查相比，這份長(zhǎng)400頁(yè)的最終報(bào)告還原了更多“哥倫比亞”號(hào)解體前艙內(nèi)宇航員的活動(dòng)細(xì)節(jié)。報(bào)告說(shuō)，從“哥倫比亞”號(hào)艙內(nèi)警報(bào)響起，到宇航員生命結(jié)束只有約1分鐘時(shí)間。航天飛機(jī)翻滾著失去控制，宇航員威廉·麥庫(kù)爾按下數(shù)個(gè)按鍵，試圖控制航天飛機(jī)。其他大多數(shù)宇航員也按NASA既定程序操作。此時(shí)，他們并不知道，噩運(yùn)就要降臨，沒(méi)有花時(shí)間給自己做準(zhǔn)備。3名宇航員沒(méi)有戴防護(hù)手套，1人沒(méi)在自己坐椅上，1人沒(méi)戴頭盔。數(shù)秒鐘后，“哥倫比亞”號(hào)乘員艙失壓。報(bào)告認(rèn)為，壓力下降造成的缺氧讓宇航員死亡或昏迷，昏迷者隨后在飛機(jī)劇烈翻滾搖晃中受到致命撞擊致死。報(bào)告認(rèn)為，宇航員即便有時(shí)間穿上防護(hù)衣物，在飛機(jī)失壓后給自己增壓，也只能多活一段時(shí)間，依舊不可能生還。
失事大事記
北京時(shí)間20時(shí)00：“哥倫比亞”號(hào)在距地面280公里的軌道上繞地球飛行，乘務(wù)人員得到休斯頓地面任務(wù)控制中心的綠燈信號(hào)，開(kāi)始做重新返回地球大氣層的最后準(zhǔn)備。 北京時(shí)間20時(shí)49分，NASA向“哥倫比亞”號(hào)發(fā)出開(kāi)始降落重新定位指令。當(dāng)時(shí)，佛羅里達(dá)的卡納維拉爾角降落帶的上空有霧。 21時(shí)09分，天空上的霧散去。返回飛行指揮官勒魯瓦·卡恩向“哥倫比亞”號(hào)發(fā)出離開(kāi)地球軌道指令。 21時(shí)15分，“哥倫比亞”號(hào)飛臨印度洋上空。這時(shí)，“哥倫比亞”號(hào)上的小型方向控制用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)打開(kāi)，時(shí)間為3分鐘。航天飛機(jī)的尾部向著地球，開(kāi)始降落。 21時(shí)23分，慣性制導(dǎo)電腦的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)指揮航天飛機(jī)調(diào)整為前端在前、尾翼向下的姿勢(shì)。 21時(shí)32分，輔助動(dòng)力裝置被打開(kāi)，以便向控制航天飛機(jī)副翼和起落架的水壓系統(tǒng)增加壓力。 21時(shí)42分，“哥倫比亞”號(hào)到達(dá)位于太平洋上空144公里的位置，這時(shí)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以每小時(shí)27,000公里(聲速的25倍)的速度工作著。 21時(shí)44分，“哥倫比亞”號(hào)開(kāi)始“進(jìn)入大氣層”，其前端向上抬升，保持一個(gè)40度的仰角，這樣，航天飛機(jī)外的陶瓷阻熱瓦能夠承受飛機(jī)進(jìn)入濃厚大氣層時(shí)與大氣層摩擦產(chǎn)生的所有熱量。陶瓷阻熱瓦開(kāi)始升溫。 21時(shí)46分，“哥倫比亞”號(hào)距地面只有102公里了，并準(zhǔn)備在30分鐘內(nèi)著陸，逐漸地，它穿越加利福尼亞、內(nèi)華達(dá)、新墨西哥、亞利桑那、得克薩斯、路易斯安那州的墨西哥灣沿岸，最后到達(dá)佛羅里達(dá)州上空。 21時(shí)49分，“哥倫比亞”號(hào)開(kāi)始按原計(jì)劃逐漸減緩飛行速度，它的前端朝著右側(cè)飛行。 21時(shí)52分，“哥倫比亞”號(hào)越過(guò)加利福尼亞海岸。休斯頓地面任務(wù)控制中心的控制記錄顯示，航天飛機(jī)的左側(cè)起落架溫度發(fā)生輕微異常變化。三個(gè)水壓熱傳感器顯示的左側(cè)起落架溫度在華氏40到60度(攝氏8至15度)之間。 21時(shí)53分，航天飛機(jī)左翼第4個(gè)傳感器顯示溫度仍在上升。 21時(shí)54分，整個(gè)機(jī)身的溫度因左翼溫度而上升了15攝氏度。 21時(shí)55分，“哥倫比亞”號(hào)飛臨內(nèi)華達(dá)沙漠上空。 21時(shí)56分，“哥倫比亞”號(hào)飛臨亞利桑那州南部上空。 21時(shí)57分，在飛臨新墨西哥州上空時(shí)，仍受自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)控制的航天飛機(jī)開(kāi)始向左偏轉(zhuǎn)，速度再次下降。休斯頓地面任務(wù)控制中心失去與航天飛機(jī)左翼溫度傳感器數(shù)據(jù)傳輸之間的聯(lián)系。 21時(shí)58分，航天飛機(jī)左側(cè)一種無(wú)法解釋清楚的力量推動(dòng)“哥倫比亞”號(hào)向左滾動(dòng)，配平滾動(dòng)穩(wěn)定器自動(dòng)打開(kāi)，試圖修正航天飛機(jī)的降落位置。 21時(shí)59分，航天飛機(jī)上的機(jī)載電腦試圖通過(guò)啟動(dòng)2部偏航噴氣推進(jìn)器進(jìn)一步修正自己的位置。在距離地面61公里的高度、“哥倫比亞”號(hào)以時(shí)速21,000公里的速度進(jìn)入得克薩斯上空。休斯頓地面任務(wù)控制中心記錄下了最后的無(wú)線電聯(lián)絡(luò)信號(hào)：“哥倫比亞，這里是休斯頓。我們看到你們的輪胎壓力信息，但沒(méi)有抄下你們最后的數(shù)據(jù)�！� 過(guò)了片刻，“哥倫比亞”號(hào)機(jī)長(zhǎng)里克·赫斯本德回答：“收到，但……” 聽(tīng)到一陣噪音短波之后，地面與“哥倫比亞”號(hào)便失去了聯(lián)系。 22時(shí)0分，在失去所有無(wú)線電聯(lián)系的情況下，休斯頓地面任務(wù)控制中心繼續(xù)在雷達(dá)上跟蹤著“哥倫比亞”號(hào)。地面目擊人員報(bào)告稱，他們看到“哥倫比亞”號(hào)碎裂成無(wú)數(shù)小塊，在天空拖過(guò)一條長(zhǎng)長(zhǎng)的白煙。 22時(shí)16分，在“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)的預(yù)定著陸時(shí)間，美國(guó)國(guó)家航空航天局正式啟動(dòng)事故應(yīng)急計(jì)劃。
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