在人類探索太空的歷史中,航天飛機曾經是一種重要的工具,但現在的太空任務,卻早已不再使用航天飛機,為什么會這樣呢?其實這有多種原因,除了高昂的運營成本、復雜的技術維護等不利因素之外,其可重復使用的設計所帶來的安全問題,也是一個非常重要的原因。
一個典型的例子就是在2003年發生的一場慘烈的航天災難,在此次事故中,“哥倫比亞”號返回地球失敗,1500℃的高溫空氣涌入航天飛機,瞬間將7位宇航員吞噬。
“哥倫比亞”號是美國第一艘真正投入使用的航天飛機,這個全長56米、翼展24米的龐然大物,起飛時最大推力可達2800噸,能將大約36噸的有效載荷送入近地軌道。
2003年1月16日,“哥倫比亞”從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空,開始了它的第28次太空任務,此次任務搭載了7位宇航員,他們分別是:指令長里克·赫斯本德,駕駛員威廉姆·麥庫,任務專家邁克爾·安德森,大衛·布朗,卡爾帕納·楚拉,勞瑞爾·克拉克和伊蘭·拉蒙。
發射過程看起來一切順利,“哥倫比亞”按計劃地進入了預定軌道,隨后宇航員們開始了他們為期16天的太空任務。
然而一個嚴重的隱患,在發射后第82秒便已悄然出現——在升空過程中,一塊長約53至69厘米、寬約30至46厘米的隔熱泡沫發生了脫落,隨后在“哥倫比亞”號左側機翼的前緣撞了一下,地面攝像機捕捉到了這一瞬間。
NASA的工程師團隊很快注意到了這次撞擊,并對此表示擔心,他們提議動用軍用衛星對“哥倫比亞”號被撞擊的部位進行拍照檢查,以評估其嚴重程度。
但在經過多次討論之后,NASA的決策層最終沒有接受這個提議,他們的理由聽起來似乎合情合理:在以往的任務中,類似的情況也曾發生過,但從未造成什么嚴重后果。
16天很快就過去了,宇航員們也已經完成了所有任務,于是在美國東部時間2003年2月1日上午8時15分,“哥倫比亞”號在印度洋上空調轉姿態,通過制動發動機脫離了當前軌道,開始返回地球。
起初的一切都很順利,直到上午8時53分,地面控制中心都在與“哥倫比亞”號正常通話。然而,僅僅5分鐘后,也就是上午8時58分,地面控制中心的數據屏幕上,一連串警報開始閃爍,左側機翼液壓系統的溫度傳感器突然失效,讀數中斷,緊接著,更多的傳感器一個接一個地失效……
地面控制中心立刻聯系指令長赫斯本德,通報了這一系列的異常情況,赫斯本德回答:“收到,但是……”,在此之后,無線電通訊就戛然而止。
那一刻,“哥倫比亞”號距離地面大約61公里,速度約為每小時2.1萬公里,人們驚恐地看到,這艘航天飛機在極短的時間內就發生了解體,其產生的大量碎片,在天空中劃出了一道道白色的煙痕……
后續的調查表明,此次事故的罪魁禍首,正是發射后82秒脫落的那塊隔熱泡沫,它在“哥倫比亞”號左翼前緣的增強碳-碳(RCC)隔熱瓦上,撞出了一個直徑約25厘米的破洞,在太空環境中,這個破洞問題不大,但在返回地球時,它卻成了災難的源頭。
在“哥倫比亞”號高速在大氣層中飛行的過程中,氣動加熱作用使得其表面產生了溫度高達1500℃的氣流,這種高溫環境要求航天飛機的隔熱系統必須完好無缺,而左翼的破洞,恰恰為灼熱氣流打開了缺口。
于是大量的高溫空氣就通過這個缺口涌入了航天飛機,瞬間將7位宇航員吞噬,以至于他們根本來不及做出任何反應。
在接下來的時間里,高溫空氣的持續作用,使得“哥倫比亞”號的內部結構骨架在極短時間內就迅速熔蝕、軟化,最終導致其在整體上喪失了結構強度,同時產生了非對稱的巨大空氣阻力,最終導致了機體結構整體崩解。
需要知道的是,1986年1月28日,“挑戰者”號航天飛機在發射升空后不久就發生了爆炸,當時就有很多人對航天飛機的安全性提出了質疑,而“哥倫比亞”號的這場慘烈的航天災難,更是讓人們對航天飛機失去了信心。
所以在接下來的日子里,盡管又有其他的航天飛機又執行了幾次太空任務,但其退役的命運已不可逆轉,2011年7月21日,“亞特蘭蒂斯”號完成了最后一次太空任務,而這也是航天飛機在人類探索太空的歷史舞臺上的“謝幕演出”。
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