一块隔热泡沫导致的失事

近乎完美的发射

　　2003年1月16日。早晨7点。在美国佛罗里达州，一批美国宇航员整装待发，准备乘“哥伦比亚”号进入太空，执行STS-107号任务。

　　这是美国航天计划中的第113次飞行。担任飞行任务的“哥伦比亚”号是全球第一架航天飞机。自1981年首航以来，这是它执行的第28次任务。这次进入“哥伦比亚”号的宇航员，是经过严格选拔的7名男女精英，其中45岁的里克·赫斯本德，是7人中的指挥官。

　　进入太空是里克一生的梦想，在他只有4岁的时候，就想成为一名宇航员。里克是航天计划中的一颗新星——当完成第一次飞行任务后，他就被提拔为指挥官。

　　16日早晨7点零5分，工程师已经给“哥伦比亚”号加满了油。橙色的外挂油箱里装满了液态氢和氧。

　　早晨7点30分。宇航员们离开营区，搭乘航天车前往待命的航天飞机。

　　早晨7点53分。里克登上“哥伦比亚”号的驾驶舱，坐到指挥官的位置。现在的他正全神贯注，准备度过任务中最危险的8min30s——也就是发射升空。

　　发射是飞行中最危险的一个阶段。1986年，“挑战者”号航天飞机就是在发射升空73s后爆炸，机上的7名成员全体遇难。事故的原因是火箭助推器上的一个小故障，该故障现在尽管已经得以排除，但是大家仍然对发射过程心有余悸。

　　上午10点39分。“哥伦比亚”号航天飞机的发射进入倒计时，时长为31s。发射程序中的最后一步由地面指挥中心完成。里克将控制权交给了机载飞行电脑。点火起飞前6s，电脑启动了主发动机。

　　上午10点39分，“哥伦比亚”号起飞，发射进入了最惊险的时刻——地面控制中心要求“全速前进”。接到指令后，机载电脑将“哥伦比亚”号的时速提升到了1200km。只有在这个速度下，航天飞机才能穿越地球大气层。随后，航天飞机进入逃逸阶段，速度几乎达到音速的10倍。在43km高的天空，“哥伦比亚”号的固体火箭助推器脱离。

　　上午10点47分，飞行电脑关闭了主发动机——任务中最危险的阶段过去了。“哥伦比亚”号开始载着宇航员进入太空。在“哥伦比亚”号下方280km处的控制中心，全体工作人员如释重负。这是一次近乎完美的发射。

一块脱落的隔热泡沫

航天飞机起飞后不久，外挂油箱上的一块隔热泡沫脱落

脱落的泡沫击中了航天飞机的保护性隔热板

　　2003年1月17日，“哥伦比亚”号航天飞机以每小时2万8000km的惊人速度在轨道上运行。任务的进展相当完美。但美国航空航天局的技术人员却在例行的录像检查中，发现了一个异常情况。

　　在航天飞机起飞后不久，外挂油箱上的一块隔热泡沫脱落，撞在了“哥伦比亚”号的机翼上，分解成一堆碎片。航空航天局评估了潜在的危险。

　　几乎在每次发射中都会出现这样的撞击事件，不过都没有造成严重后果。这次当然也不应例外。航空航天局的高层认为，泡沫撞击只是维修问题，可以在航天飞机返航后再做检查，因此并未采取进一步的措施。

　　宇航员开始执行任务。他们将进行79项科学试验，研究失重对人体细胞的影响。实验结果也许将有助于人类开发治疗癌症、骨质疏松等疾病的药品。

　　2003年1月31日，在太空里遨游了16天之后，宇航员们即将结束实验。他们的心情都很愉快，因为任务完成得非常成功。明天，他们就能返航了。

　　第二天，也就是2003年2月1日。宇航员们穿上了增压服，以承受重返大气层时的巨大重力。他们把自己紧紧绑在“哥伦比亚”号的飞行座椅上。

　　美国东部时间2003年2月1日上午8点10分，位于休斯敦的约翰逊航天中心通知宇航员：可以重返地球大气层。

　　随着返航时间的临近，宇航员会越来越紧张——尽管不像发射时那么紧张，但是，要是在这个阶段出一点儿差错，结果几乎和最初升空的时候一样危险。

　　上午8点15分，指挥官里克·赫斯本德开始检查“哥伦比亚”号，为重返大气层做准备。他要把航天飞机调整到这样一个姿势，让它以40°的仰角进入大气层。然后，航天飞机就开始加速了。

　　上午8点44分，100t重的航天飞机以2万8000km的时速穿过大气层。在摩擦力的作用下，机翼温度上升到摄氏1400℃。此时，航天飞机的惟一保护装置就是外层的陶瓷阻热瓦。

　　飞机进入大气层的速度比子弹还要快9倍。摩擦产生的能量和过热气体，让宇航员们欣赏到了一场别开生面的烟火表演。

航天飞机上掉东西了

　　2月1日上午8点45分。“哥伦比亚”号航天飞机机舱内的士气非常高涨。一切迹象表明，“哥伦比亚”号将会成功着陆。

　　但是，控制员在分析“哥伦比亚”号传回的资料时，却大吃一惊——航天飞机左机翼上的4个温度传感器突然出现了故障。地面控制中心飞行指导勒罗伊·凯恩曾经7次重返大气层，他知道传感器中途罢工并不是大问题，况且目前“哥伦比亚”号航天飞机控制水平很稳定。其他部件都很正常，没发现异常情况，因此控制中心没有将这一情况通知宇航员。

　　上午8点55分。“哥伦比亚”号已经进入了地平线。航天爱好者克里斯·瓦伦丁和儿子以及兄弟，一大早就驾船在加州海岸等待“哥伦比亚”号的出现。看到“哥伦比亚”号了，他们兴奋地大叫着，但是紧接着，他们看到了一些奇怪的东西。“哥伦比亚”号上面有一大块东西掉下来了。

　　上午8点59分。无法取得实况画面的控制中心并不知道航天飞机掉落了东西。在“哥伦比亚”号上，7名宇航员对此同样一无所知。但随后，更多的传感器失灵了。左侧主起落架上的轮胎气压表不再显示数据，内外都不显示了。

　　地面控制中心看到传感系统接连出现故障，不免开始担心。他们隐隐约约觉得航天飞机好像出问题了。地面控制中心飞行指导勒罗伊·凯恩试图与指挥官里克取得联系，却发现通讯突然中断。

　　此时在“哥伦比亚”号上，飞行电脑已经无法控制下降过程。控制中心担心出了问题。控制人员再次尝试联系里克·赫斯本德，航天飞机上毫无反应。

“哥伦比亚”号解体

　　2月1日上午9点，美国佛罗里达州肯尼迪角。按原定计划，“哥伦比亚”号将在16min后着陆。但是在地球上空60km的地方，“哥伦比亚”号正在解体。

　　上午9点0分18秒，得克萨斯州和路易斯安那州的目击者们看到一束亮光拖着尾迹，划过清晨的天空。此时，控制中心已与“哥伦比亚”号失去联系将近46s。

　　上午9点03分，美国得克萨斯州东部。萨宾郡治安官汤姆·马多克斯正在值班。电话响起，得克萨斯州东部的居民报告说，刚刚听到上空传来一阵巨响。治安官急忙赶去调查。

　　上午9点12分，航空航天局的一名职员打电话告诉地面控制中心，他在电视上看到了“哥伦比亚”号解体的画面。7名宇航员全部遇难。

　　下午13点，美国航空航天局正式宣布——“哥伦比亚”号失事。布什总统向全美发表了讲话。 这是最近17年来美国航空航天局失去的第2架航天飞机。“哥伦比亚”号的失事动摇了航天计划的根本。第113次太空飞行为何会以灾难收场?

寻找飞行记录器

　　在灾难发生后3h，航空航天局即委任退休海军上将哈尔·格曼主持调查工作。格曼召集了12名专家组成“哥伦比亚”号事故调查委员会，他们的第一项工作就是要查明，航天飞机失事是否是恐怖分子所为，这是各大媒体头条新闻中的共同疑问。

　　航天飞机在太空飞行时遭破坏的可能性很小，但在起飞时还是有可能的，尤其飞机上还有一名以色列宇航员。会不会有人偷偷接近航天飞机，在它升空的时候发射了一枚导弹呢?格曼调查了肯尼迪角的安全措施和所有可能接近航天飞机的人员。结果是那里的安全措施相当好，不可能出现问题。

　　格曼要求调查委员会全力以赴，检查航天飞机返航时每一秒的情况。他们很快注意到，就在控制中心与航天飞机失去联系的前几分钟，机载温度传感器传回的数据有些异常。随后他们有了重大发现。原来一些传感器在发生故障前，就已经检测到了高温读数，而且所有那些数据都来自航天飞机的同一区域——轮舱，也就是机翼内部收纳起落架的地方。

　　当时，地面控制中心把这些读数当作误差对待。但是现在格曼调查小组知道，这绝不是误差。造成这些高温读数的原因只有一个，那就是航天飞机在重返大气层时产生的过热气体进入了左轮舱。由此他们得出了一个令人震惊的结论，在“哥伦比亚”号的外壳上一定发生了破损，导致大量的热气进入了航天飞机的机翼里面。

　　调查人员怀疑，热气之所以能透过航天飞机的隔热层进入轮舱，或许是起落架舱门的封口破裂了。但是要找到确切的原因，他们需要更多的数据——“哥伦比亚”号自身记录的更多数据。“哥伦比亚”号上的飞行记录器非常特殊，它可以记录所有返航数据，以供日后分析。但问题是，这个记录器没有安装防护壳体。它经过坠毁和失火等事故后，能否安然无恙?

　　调查人员知道，只有找到它，才有可能揭开“哥伦比亚”号失事的真正原因。 调查委员会开展了一个重大行动——寻找“哥伦比亚”号的飞行记录器。他们从美国各地抽调了2.5万人，在有残骸坠落的得克萨斯州和路易斯安那州的广大地区徒步搜索。但是6周过去了，飞行记录器仍然不见踪影。调查陷入了僵局。

　　调查人员很快就有了新办法。既然已经找到了“哥伦比亚”号的许多碎片，何不参考这些碎片的大小和重量，预测一下记录器会落在哪里?他们通过复杂的计算机软件进行运算。分析结果显示，记录器应该在亨普希尔。

　　调查委员会将搜查人员再次派到那里。这一地区到处是沼泽，苦苦寻找了3周后，搜查人员终于在一片灌木丛中的一块空地上找到了飞行记录器。不可思议的是，不具备防护外壳的记录器从60km的空中坠落，却丝毫没有受损。

　　调查人员如获至宝。记录器里没有受损的磁带上记录着800个不同传感器记录的所有数据。对调查人员来说，它简直就是一个“信息矿”。分析这些数据证实，“哥伦比亚”号的外壳上确实有个洞，因此在重返大气层时让热气体进入了舱内，但是洞的位置与他们预想的不一样。

　　格曼发现，“哥伦比亚”号外壳上的洞并不在左轮舱附近，而是位于左翼前缘。调查委员会由此推算出了破洞形成的时间， 得出的结论是，“哥伦比亚”号在飞行过程中，很早就已经出现了温度升高的迹象。它在重返大气层之前，就已经出现了问题。所以，“哥伦比亚”号是带着故障返回大气层的。

　　于是，所有人的目光都转向了发射过程中一个被忽略的插曲。在“哥伦比亚”号发射后82s，航空航天局的录像显示，一块泡沫从外挂油箱上脱落，撞上了航天飞机。

　　现在调查委员会需要确认的是，泡沫撞击是否是这起大灾难的诱因。经过对航天飞机发射过程中拍摄的图像进行分析，调查委员会取得了重大进展。可以肯定泡沫的大小、泡沫撞击的位置还有速度。泡沫和航天飞机的相对时速大概是805km。这块泡沫的重量将近0.8kg，大小和我们平时用的小号公文包差不多。

“鸡枪”试验揭开惊人真相

　　机翼上覆盖着一层保护性隔热板，由一种名为强化碳-碳的材料合成。这种碳纤化合物既能承受零下160℃的低温，也能承受1650℃的高温。但是，它抵抗撞击的能力并不强。那么，一小块泡沫能否将这样的隔热板打穿呢?

　　调查人员使用一台机器，即在航天界被称为“鸡枪”的仪器。“鸡枪”就是把一只鸡用上千千米的时速对准目标物体发射出去，看看会发生什么情况。它的设计目的是模拟鸟儿撞上飞机时可能出现的危险。但调查人员是采用模拟枪将一块公文包大小的泡沫发射到强化碳-碳面板上——这块面板要和“哥伦比亚”号机翼上的一样。

　　飞行记录器和经过处理的影像提供的信息表明，撞击点最可能位于机翼的第6块和第9块面板之间。于是，调查小组选择从第6块面板入手。当他们进行到第8块面板时，随着一块0.77kg——和一个篮球差不多重的泡沫，以每小时800km——也就是一颗子弹射出的速度，撞到了面板上。这块强化碳-碳面板上顿时出现了一个直径25cm的大洞，在场的所有人都惊呆了。

大洞就是飞机失事的原因

　　和飞行记录器的分析结果一样，这次泡沫撞击试验是调查委员会的又一个重大突破。

　　2003年2月1日，灾难发生前50min。地面控制中心向“哥伦比亚”号发出了重返大气层的命令。没有人知道，保护宇航员免受热浪侵袭的外壳上有一处致命的破损。

　　坠毁前9min。飞行记录器显示，“哥伦比亚”号左机翼上的大洞导致左侧航行迟缓。温度高达4400℃的气体进入机翼。该区域内部和外部的温度感应器显示，有过热气体侵入。

　　坠毁前6min。在过热气体的烧灼下，温度感应器开始失灵。随后，地面上的目击者看到了“哥伦比亚”号的外壳碎片。

　　坠毁前2min。左机翼的内部结构开始在高温下熔化，此时“哥伦比亚”号正进入得克萨斯州——那里是指挥官里克·赫斯本德的故乡。控制中心就感应器故障与他联系，但是他最后的通话被切断，因为“哥伦比亚”号的系统全部瘫痪。由于机翼熔化，航天飞机无法再平稳飞行。随着熔化的面积越来越大，航天飞机开始解体，最终，“哥伦比亚”号在得克萨斯州的上空全面解体，7名宇航员全部遇难。

航空航天局不作为导致7人死亡

　　调查委员会把最后一个疑问抛向了美国航空航天局。航空航天局在“哥伦比亚”号升空一天后就知道了泡沫撞击事件，那么为什么没有人发现机翼上的大洞呢?

　　航空航天局的工程师曾担心泡沫撞击会造成不良影响，他们请求管理者给在轨道上运行的航天飞机拍摄卫星照片，以便查看机翼受损的情况，但航空航天局拒绝了他们。

　　航空航天局之所以不愿将事情闹大，有一个原因是担心全面调查可能会延迟航天飞机飞往国际空间站执行任务的时间，进而危及整个工程。

　　按照国会颁布的法令，要是国际空间站的任务不能按时完成，预算就会被削减，甚至造成计划终止。所以，在进度和经费的双重压力下，航空航天局假装什么事也没发生。

　　现在调查委员会还有一个问题需要面对媒体和宇航员家属，如果卫星照片证实了“哥伦比亚”号的机翼上有洞，航空航天局有办法拯救7名宇航员吗?答案是可以。

　　要是及时启动应急程序，加派一架轨道飞行器完成一系列危险的太空行走，应该可以将宇航员救出来。但要这样做，就必须发射另一架航天飞机与“哥伦比亚”号对接，让7位宇航员撤离。这不是一项简单的任务，并且危险性非常大。但要是已经知道航天飞机出了问题，就应该及时采取措施，而不是在那儿白白等待10天，什么也不做。

　　2003年8月26日，“哥伦比亚”号失事调查报告公布于众。在严肃处理相关部门之余，报告也列出了一项确保航天计划步入安全轨道的纲要。

　　航空航天局改革了管理结构，积极鼓励员工报告事故隐患。他们加派录像机拍摄发射过程，给正在轨道上运行的航天飞机拍摄卫星照片。

　　航空航天局的工程师们改进了泡沫层上最易受损的部分，确保泡沫整体在未来的发射中不会脱落。

　　编辑 林 静