為了掙脫地球引力,沖出大氣層,飛到太空中,人類目前需要借助大量燃燒燃料的火箭,讓速度能夠達到每秒數公里,但由于效率問題,當前火箭的八九成重量都是燃料,有效載荷的占比非常小。
正因為如此,載人航天飛行是一項極具風險的任務,宇航員猶如乘坐一枚巨型的炸彈在飛行。如果一旦出現意外,火箭發生爆炸,宇航員能夠生還的可能性很低。
過去數十年來,數百位宇航員曾接受過訓練,并飛上過太空。目前,全世界已經有19名宇航員在太空飛行中喪生,也有多位宇航員在地面訓練中喪生。根據現有的統計數據,宇航員的死亡率約為3.2%。
作為航天大國的美國,曾多次發生過最為嚴重的航天事故,1986年的挑戰者號航天飛機災難非常具有代表性。當時,機上的7名宇航員遭遇了令人絕望的災難,他們經歷了200G的瞬時過載,摔到粉身碎骨,無一人幸免于難。
曾令NASA引以為傲的航天飛機
載人航天任務不但充滿了風險,而且成本還非常高,因為火箭和飛船都是一次性的,每次發射都需要用新的,為了降低成本,NASA在20世紀60年代開始研制可重復使用的載人飛船,這就是航天飛機計劃。
經過多年研制,在20世紀70年代,NASA成功建造了多架航天飛機。這種可重復利用的航天器主要由三大部件組成:一個是最為高大的橘色部分,這是外儲箱,里面存儲著液氫和液氧推進劑,在外儲箱兩側還有兩枚助推火箭,里面裝著固體燃料,第三個部分是軌道器,外形與飛機類似,可以容納多名宇航員,其尾部裝有三臺液氫/液氧主發動機,燃料來自外儲箱。
當航天飛機發射升空之后,主發動機和固體助推火箭同時工作,固體助推火箭消耗完燃料之后,將會被分離,它們掉入海洋中,被打撈上來,經過維護之后又能重復使用,
接下來,主發動機會把航天飛機送入太空。耗盡燃料的外儲箱也會被分離,它將會再入大氣層燒毀,最終,軌道器會進入地球軌道。完成任務后,軌道器會帶著宇航員返回地球,之后又能進行下一次的太空飛行任務。
按照設計,航天飛機可以重復發射上百次,這能大幅降低發射成本。航天飛機有著最為先進的科技,領先世界數十年,NASA認為非常安全,于是,在20世紀80年代,NASA斥巨資接連建造了4架航天飛機用于載人飛行任務,
意想不到的重大航天事故
在航天飛機的發射成為常態之后,為了繼續吸引人們對航天飛機的關注目光,NASA對外招募一位平民教師參與太空飛行任務,讓老師在太空中進行授課。經過層層選拔,37歲的中學女教師克里斯塔·麥考利芙(Christa McAuliffe)脫穎而出,
1986年1月28日,麥考利芙和另外6位宇航員登上挑戰者號航天飛機。在此之前,挑戰者號已經成功進行過9次載人飛行任務,但在第10次,挑戰者號升空僅73秒,就發生了猛烈的爆炸,7名宇航員無一生還,那么,這次慘烈的航天事故究竟是怎么發生的呢?
NASA隱瞞關鍵資訊
在發射當天,氣溫低至零下,挑戰者號上掛滿了冰柱,而在固體助推火箭的尾部,溫度更是低至-13 ℃,這遠低于O型密封圈所能承受的極限溫度。O型環由橡膠制成,它們在低溫下將會失去彈性,無法對固體助推火箭起到密封作用。
然而,在挑戰者號升空之前,已經遭遇了多次的任務延期。為了趕工期,NASA只是對航天飛機進行了除冰作業,無視工程師的警告,冒著風險讓航天飛機在低溫環境下起飛。果不其然,意外真的發生了。
在起飛不到1秒時,由于O型環失效,固體助推火箭的尾部出現裂縫,泄漏出黑灰色的煙霧,2700 ℃的高溫氣體竄了出來,燒毀了O型環,但好在固體助推火箭燃燒時產生了氧化鋁,它們剛好封住了裂縫,航天飛機得以正常升空。
但在飛行將近1分鐘時,挑戰者號遭受到了強烈的橫向風,摧毀了固體助推火箭尾部的氧化鋁密封層,導致高溫氣體泄漏出來。在起飛68秒時,地面飛行控制中心向航天飛機下達了加速指令,5秒后,大量高溫氣體從固體助推火箭的尾部沖出來,最終引爆了外儲箱內的液氫液氧燃料,
發生如此嚴重的爆炸之后,宇航員很難幸免于難,即便他們能夠在爆炸中生還,但也無力面對高空的低溫低氧環境,更為致命的是,宇航員最終會以每秒93米的極快速度(時速330公里)猛烈撞上海面,他們遭受了高達200G的沖擊力,沒有人可以承受得住,
事實上,早在9年前,NASA就已經知道了O型環存在設計缺陷,但一直以來,航天飛機都是安全飛行,即便挑戰者號發射當天,工程師警告低溫危險,也沒有引起NASA的重視,最終釀成了這場慘烈的航天事故。