航天飛機(jī)爆炸

從“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事談美國(guó)航天飛機(jī)的煮茶葉蛋 發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

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。這

成為人類航天史上繼“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)爆炸失事后的又一慘劇，

也使人類探索空間活動(dòng)遇難宇航員的人數(shù)增加到到22名。

一、“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事經(jīng)過(guò)

2003年1月16日美國(guó)東部時(shí)間上午10時(shí)39分，“哥倫比亞”

號(hào)航天飛機(jī)從佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開(kāi)始執(zhí)行代號(hào)

為“STS－107”的航天飛機(jī)任務(wù)。這次任務(wù)不僅是“哥倫比亞”號(hào)航

天飛機(jī)第28次飛行，也是美國(guó)航為青春著色 天飛機(jī)的第113次飛行，此前美國(guó)

已連續(xù)成功進(jìn)行了76次航天飛行?！案鐐惐葋啞碧?hào)此次航天任務(wù)原

定于2002年7月19日進(jìn)行，但由于在2002年6月的一次例行檢查

中在推進(jìn)劑管路內(nèi)部的金屬襯墊上發(fā)現(xiàn)微小裂縫而被推遲到今年1

月16日發(fā)射。

從公開(kāi)資料的報(bào)道看，“哥倫比亞”號(hào)這次飛行任務(wù)是進(jìn)行科

學(xué)實(shí)驗(yàn)眉字成語(yǔ) ，機(jī)上載有86項(xiàng)空間實(shí)驗(yàn)，包括天體物理、流體力學(xué)和生策劃書(shū)范文 物

等實(shí)驗(yàn)。機(jī)上有7名宇航員，其中6名為美國(guó)籍（包括兩名女性），

分別是指令長(zhǎng)瑞克〃霍斯邦德、領(lǐng)航員威廉〃麥克庫(kù)爾，以及卡爾帕

納〃曹拉、麥克爾〃安德森、戴維〃布朗、勞羅〃克拉克，另外一名

是以色列宇航員伊蘭〃拉蒙。機(jī)上7名宇航員分成兩組，歷時(shí)16天

圓滿完成了預(yù)定導(dǎo)數(shù)定義 的各項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

“哥倫比亞”號(hào)原定于2月1日美國(guó)東部時(shí)間上午9時(shí)16分返

回肯尼迪航天中心。在8時(shí)53分左右，航天飛機(jī)左翼液壓系統(tǒng)的溫

度傳感器數(shù)據(jù)傳輸突然出現(xiàn)中斷。在隨后幾分鐘內(nèi)，航天飛機(jī)輪胎壓

力數(shù)據(jù)也出現(xiàn)丟失，另外航天飛機(jī)上還發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)過(guò)熱跡象。美國(guó)國(guó)

家航空航天局（NASA）航天飛機(jī)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人羅恩〃迪特摩爾和首席飛

行主管黑爾夫林稱，地面控制中心在9時(shí)與“哥倫比亞”號(hào)失去通信

聯(lián)系。當(dāng)時(shí)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)正飛經(jīng)得克薩斯州上空，飛行高

度約為63000米，飛行速度約為20000千米/小時(shí)?！案鐐惐葋啞碧?hào)

解體后的大部分殘骸散落到得克薩斯州和路易斯安那州，部分殘骸散

落到美國(guó)西部的加利福尼亞州、亞利桑那州、內(nèi)華達(dá)州和新墨西哥州。

二、美國(guó)航天飛機(jī)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

航天飛機(jī)的出現(xiàn)是美國(guó)航天技術(shù)發(fā)展的一次飛躍，實(shí)現(xiàn)了航天

運(yùn)載器由一次性使用向可部分重復(fù)使用的過(guò)渡。航天飛機(jī)是集火箭技

術(shù)、航天技術(shù)和航空技術(shù)于一身的綜合產(chǎn)物，也是一種具有重要民用

與軍用價(jià)值的多用途航天器。航天飛機(jī)可以在空間釋放與維修人造衛(wèi)

星和空間探測(cè)器，進(jìn)行地球資源勘探和環(huán)境監(jiān)測(cè)、空間加工和科學(xué)試

驗(yàn)，建造空間結(jié)構(gòu)，還可以發(fā)射各種軍用有效載荷，對(duì)偵察衛(wèi)星進(jìn)行

檢修、補(bǔ)充燃料和更換膠卷，以及進(jìn)行載人軍事航天活動(dòng)。目前航天

飛機(jī)的主要任務(wù)包括：①為NASA進(jìn)行空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)射偵察衛(wèi)星；

②為美軍試驗(yàn)有關(guān)設(shè)備；③為私營(yíng)企業(yè)提供衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)（1986年

“挑戰(zhàn)者”航天飛機(jī)號(hào)爆炸失事后，美國(guó)政府禁止利用航天飛機(jī)發(fā)射

商用衛(wèi)星）。

1.美國(guó)航天飛機(jī)的發(fā)展歷程

航天飛機(jī)的設(shè)想產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末，正是“阿波羅”登

月計(jì)劃即將取得成功的時(shí)候。1969年7月16日，美國(guó)使用“土星－

5”號(hào)運(yùn)載火箭將載有3名航天員的“阿波羅－11”號(hào)飛船送入空間，

7月21日登月成功。而后，由美國(guó)副總統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)的專門研究載人航天

下一階段發(fā)展方向的小組，建議發(fā)展空間運(yùn)輸系統(tǒng)，并優(yōu)先發(fā)展作為

該系統(tǒng)支柱的航天飛機(jī)計(jì)劃。航天飛機(jī)計(jì)劃分兩個(gè)階段實(shí)施，第一階

段是試驗(yàn)階段，用“企業(yè)”號(hào)和“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)行地面試

驗(yàn)、進(jìn)場(chǎng)和著陸試驗(yàn)以及研制性飛行試驗(yàn)。第二階段是生產(chǎn)階段，完

成其他航天飛機(jī)的生產(chǎn)，并將它們投入運(yùn)營(yíng)，設(shè)想每年進(jìn)行航天飛行

任務(wù)60次。

美國(guó)的航央皿什么字 天飛機(jī)最初是根據(jù)“飛回”（fly－back）想法設(shè)計(jì)的，

它共有兩級(jí)，均有人駕駛，可像飛機(jī)一樣飛回并水平著陸，第一級(jí)是

一個(gè)龐大的、有翼的、以火箭為動(dòng)力的飛行器，它將攜帶較小的第二

級(jí)，該運(yùn)載工具可提供起飛動(dòng)力并飛出大氣層，然后釋放軌道飛行器

后返回地面，裝有乘員和有效載荷的軌道飛行器在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)

下進(jìn)入太空，完成使命后飛回地面。但是，因?yàn)楹教祜w機(jī)計(jì)劃研制經(jīng)

費(fèi)的不足，再加上1972年進(jìn)入全面工程研制階段后，液氫液氧主發(fā)

動(dòng)機(jī)技術(shù)難度大和防熱瓦脫落而達(dá)不到技術(shù)指標(biāo)，迫使NASA只好舍

棄“定期地、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)入太空”的最佳的完全可重復(fù)使用航天飛機(jī)

設(shè)想，改為取消航天飛機(jī)內(nèi)部燃料貯箱，使用一次性外掛燃料貯箱，

并縮小軌道器的外形以降低研制費(fèi)用，同時(shí)安全性高且使用費(fèi)用wealth的形容詞 低廉

的液體助推器也被研究費(fèi)用低的固體火箭助推器所替代。NASA希望

重新設(shè)計(jì)的航天飛機(jī)每年可進(jìn)行24次鏡子風(fēng)水 飛行任務(wù)。

1977年2月，“企業(yè)”號(hào)軌道器開(kāi)始在愛(ài)德華茲空軍基地進(jìn)行

進(jìn)場(chǎng)和著陸試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)把軌道器固定在“波音747”飛機(jī)上面，先

進(jìn)行滑行試驗(yàn)；再分別進(jìn)行不載人和載人的系留飛行試驗(yàn)，軌道器隨

母機(jī)一起起飛、下滑和著陸；最后進(jìn)行軌道器的載人自由飛行試驗(yàn)，

軌道器由“波音747”母機(jī)載上天后，在約7千米的高度上軌道器與

母機(jī)脫離，自行進(jìn)場(chǎng)和著陸。1981年4月12日，“哥倫比亞”號(hào)航

天飛機(jī)進(jìn)行了首飛試驗(yàn)，并獲得成功，同年11月12日和1982年3

月22日、6月27日又相繼進(jìn)行了3次試飛，均獲得成功。自此，航

天飛機(jī)的研制工作正式結(jié)束。

2航天飛機(jī)的構(gòu)成

航天飛機(jī)主要由三部分組成：①軌道器：是航天飛機(jī)的主體，

形狀像一架大型三角翼飛機(jī)，人們習(xí)慣上把它稱為“航天飛機(jī)”。軌

道器被設(shè)計(jì)成一種可重復(fù)使用75～100次的航天運(yùn)載器，其乘員艙可

容納7人，緊急情況下可容納10人。軌道器尾部裝有三臺(tái)液體火箭

發(fā)動(dòng)機(jī)。②外掛燃料貯箱：臵于軌道器的機(jī)身下面，內(nèi)裝液體推進(jìn)劑，

供軌道器3臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)使用。它是航天飛機(jī)上惟一不可重復(fù)使用的部

件。③助推器：由兩臺(tái)平行安裝的固體火箭助推器組成，位于軌道器

雙翼下、外掛燃料貯箱兩側(cè)。助推器工作結(jié)束后，濺落海上回收，可

重復(fù)使用20次。

3．美國(guó)航天飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)情況

“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)是美國(guó)第一架、也是世界上的第一架

航天飛機(jī)。該航天飛機(jī)從第五次飛行開(kāi)始正式投入使用，迄今為止執(zhí)弟弟的英語(yǔ)怎么讀

行過(guò)28次航天任務(wù)。在使用期間分別于1994年10月和1999年9月

進(jìn)行過(guò)兩次翻新和升級(jí)技術(shù)改造，前者為期6個(gè)月，技術(shù)改造90項(xiàng)；

后者為期9個(gè)月，技術(shù)改造100項(xiàng)。

除此次失事的“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)外，美國(guó)曾經(jīng)使用的航

天飛機(jī)有“挑戰(zhàn)者”號(hào)（1983年4月4日升空，飛行10次，在1986

年1月28日爆炸失事）、“發(fā)現(xiàn)”號(hào)（1984年8月30日升空，飛

行30次）、“亞特蘭蒂斯”號(hào)（1985年10月3日升空，飛行26次）

和“奮進(jìn)”號(hào)（替代“挑戰(zhàn)者”號(hào)，1992年5月7日升空，飛行19

次）航天飛機(jī)。

迄今為止，5架航天飛機(jī)已交替執(zhí)行了113次航天任務(wù)，將宇

航員送入太空達(dá)714人次，搭乘過(guò)850多個(gè)有效載荷，累計(jì)在軌時(shí)間

超過(guò)30個(gè)月。作為美國(guó)載人航天飛行的支柱，美國(guó)計(jì)劃讓航天飛機(jī)

至少飛行到2012年，甚至可能到2025年，直到美國(guó)研制出新一代的

可重復(fù)使用運(yùn)載器后才能退役。

自航天飛機(jī)投入使用以來(lái)，其安全性和可靠性一直倍受關(guān)注。

1986年1月28日，由于固體火箭助推器的一個(gè)“O”型密封墊圈燒

穿，導(dǎo)致執(zhí)行第25次航天任務(wù)的“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)在發(fā)射升空

后約73秒時(shí)發(fā)生爆炸，價(jià)值12億美元的航天飛機(jī)被炸成碎片墜入大

西洋，7名宇航員全部遇難。“挑戰(zhàn)者”號(hào)爆炸事故后，美國(guó)總統(tǒng)里

根下令成立一個(gè)由13人組成的總統(tǒng)調(diào)查委員會(huì)，調(diào)查航天飛機(jī)失事

的原因。在經(jīng)過(guò)4個(gè)月的調(diào)查后，調(diào)查委員會(huì)向總統(tǒng)提出長(zhǎng)達(dá)256頁(yè)

的調(diào)查報(bào)告?！疤魬?zhàn)者”號(hào)爆炸事故造成美國(guó)航天飛機(jī)停飛2年8個(gè)

月，致使“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃遭受嚴(yán)重挫折。此后，美國(guó)為提高航天飛

機(jī)的安全性和可靠性、降低發(fā)射成本，一直在不斷地改進(jìn)航天飛機(jī)，

包括改進(jìn)航天飛機(jī)的助推器和主發(fā)動(dòng)機(jī)等。

三、“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事原因初步調(diào)查分析

“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事后，NASA下令暫停所有航天飛機(jī)

飛行任務(wù)，美國(guó)政府有關(guān)部門也立即成立三個(gè)獨(dú)立調(diào)查小組，對(duì)失事

原因展開(kāi)調(diào)查。2月13日，從得克薩斯州和路易斯安那州發(fā)現(xiàn)的“哥

倫比亞”號(hào)殘骸，被陸續(xù)運(yùn)抵位于弗羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心。調(diào)

查人員正對(duì)收集到的航天飛機(jī)殘骸進(jìn)行仔細(xì)分析，試圖找出事故的真

正原因。目前對(duì)航天飛機(jī)失事原因仍有爭(zhēng)議，主要包括以下幾種說(shuō)法：

1．隔熱瓦脫落成為“最可能的原因”

在航天飛機(jī)的外部裝有約24000個(gè)隔熱瓦，這些隔熱瓦可以使

航天飛機(jī)抵御在再入大氣層的過(guò)程中產(chǎn)生的高達(dá)1650攝氏度的高溫。

2月18日，調(diào)查人員根據(jù)雷達(dá)觀測(cè)圖像和錄像發(fā)現(xiàn)，在“哥倫比亞”

號(hào)解體前的7～8分鐘，在加利福尼亞州上空時(shí)就已開(kāi)始掉落部件。

NASA航天飛機(jī)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人羅恩〃迪特摩爾認(rèn)為，飛機(jī)失事很可能與

一到多塊隔熱瓦的脫落有關(guān)。

至于隔熱瓦為何脫落，目前說(shuō)法不一。有圖像資料表明，1月

16日在“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射升空時(shí)，左側(cè)機(jī)翼至少遭受了

三塊60厘米左右的大型泡沫材料的撞擊。據(jù)負(fù)責(zé)調(diào)查失事原因的專

家2月25日透露的初步分析結(jié)果，發(fā)射時(shí)掉落的碎片可能導(dǎo)致隔熱

瓦破損，如果這塊隔熱瓦因?yàn)樵馐茏矒舳诜岛酵局忻撀?，必將?/p>

成航天飛機(jī)脆弱的鋁制機(jī)體直接暴露在超高溫空氣下，足以讓致命的

超高溫空氣進(jìn)入“哥倫比亞”號(hào)左側(cè)起落架艙內(nèi)，成為飛機(jī)解體前地

面控制人員發(fā)現(xiàn)起落架艙內(nèi)溫度異常升高的直接原因。在得克薩斯州

發(fā)現(xiàn)的殘片也將很可能為這一觀點(diǎn)提供進(jìn)一步的證據(jù)。

調(diào)查中，也有專家認(rèn)為，“哥倫比亞”號(hào)也很可能是在飛回地

球的途中被太空垃圾或小型隕石擊中。NASA目前正在研究航天飛機(jī)

返程途中與太空垃圾或小型隕石擦肩相撞的可能性，這種撞擊將產(chǎn)生

足夠大的能量，造成航天飛機(jī)隔熱瓦接二連三脫落的連鎖反應(yīng)。

2．其他可能的原因

機(jī)體金屬疲勞也可能是原因之一。航天飛機(jī)承受巨大的壓力，

可能會(huì)使飛機(jī)機(jī)體發(fā)生解體分裂。因?yàn)椤案鐐惐葋啞碧?hào)是目前服役時(shí)

間最長(zhǎng)的航天飛機(jī)。這種金屬疲勞在民用航空飛機(jī)上也較常見(jiàn)。去年

NASA就因?yàn)樵谕七M(jìn)劑管路內(nèi)的金屬襯墊上發(fā)現(xiàn)微小裂紋，而讓所有4

架航天飛機(jī)暫停飛行4個(gè)月。

此外，航天飛機(jī)上的電纜也可能因?yàn)槟p而發(fā)生短路，最后引

發(fā)火災(zāi)。調(diào)查人員還發(fā)現(xiàn)，地面控制中心在同飛機(jī)失去聯(lián)絡(luò)后32秒

鐘內(nèi)斷斷續(xù)續(xù)收到的數(shù)據(jù)表明，航天飛機(jī)動(dòng)力和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直到最后

2秒之前還在繼續(xù)工作，而此時(shí)應(yīng)該正常運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓系統(tǒng)卻沒(méi)有反應(yīng)。

這些原因目前仍在調(diào)查之中，揭開(kāi)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)什么運(yùn)動(dòng)可以瘦臉 失事之謎

可能還需要一定的時(shí)日。

（徐鵬、李德順、劉映國(guó)、潘堅(jiān)）