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來源：互聯網

挑戰者號航天飛機災難（The Space Shuttle Challenger Accident），以下簡稱“挑戰者號”，指美國挑戰者號航天飛機爆炸事故，是美國進行25次載人航天飛行中首次發生在空中的大災難。

美國東部時間1986年1月28日上午11時39分（格林尼治標準時間16時39分），挑戰者號航天飛機在美國佛羅里達州的上空發射。因其右側固體火箭助推器（SRB）的O型環密封圈失效，毗鄰的外部燃料艙在泄漏出的火焰的高溫燒灼下結構失效，使高速飛行中的航天飛機在空氣阻力的作用下于發射后的第73秒解體，機上7名宇航員全部遇難。

事件介紹

事件概述

美國東部時間1986年1月28日上午11時39分（格林尼治標準時間16時39分），挑戰者號航天飛機在美國佛羅里達州的上空發射。挑戰者號升空后，其右側固體火箭助推器的O型環密封圈失效，繼而毗鄰的外部燃料艙在泄漏出的火焰的高溫燒灼下結構失效，使高速飛行中的航天飛機在空氣阻力的作用下，在發射后的第73秒解體，機上7名宇航員全部遇難。挑戰者號的殘骸散落在大海中，1996年失事飛機的部分左翼被沖上了美國佛羅里達州海岸，2022年11月美國佛羅里達州海岸附近發現挑戰者號航天飛機的部分殘骸，也是迄今為止發現的最大碎片。

該起災難性事故導致美國的航天飛機飛行計劃被凍結了長達32個月之久。期間，美國時任總統里根委派羅杰斯委員會進行事故調查，羅杰斯委員會的調查報告發布了事故的直接原因、間接原因以及調查過程中發現的10項其他問題。其中，事故的直接原因是右側固體火箭推進器后現場連接處的O形密封圈損壞，間接原因是1986年1月28日發射挑戰者號的決定是錯誤的。針對調查發現的問題，調查委員會提出10項改進建議，并敦促美國航空航天局局長在總統委員會調查報告發表后一年內，向總統遞交關于執行相關建議的情況報告。

由于在該事故中遇難的宇航員克里斯塔·麥考利夫是太空教學計劃的第一名成員，她原計劃在太空中向學生授課，因此很多學生觀看挑戰者號發射直播。此次事故的媒體覆蓋面非常廣，一項研究的民意調查顯示，85%的美國人在事故發生后1個小時內已聽聞事件新聞，該起事故也成為此后工程安全教育中的一個常見案例。

發生過程

發射時間一再推遲

挑戰者號原計劃發射時間為美國東部時間1月22日下午2時43分，但受上一起任務STS-61-C的延遲影響，發射日先后推遲至23日、24日；接著又因為塞內加爾達喀爾的越洋中輟降落（TAL）場地的惡劣天氣，發射又推遲到了25日。NASA決定使用達爾貝達作為TAL場地，但由于該場地的配備無法應對夜間降落，發射又不得不被改到佛羅里達時間的清晨；后再次受惡劣天氣影響，發射時間延至美國東部時間27日上午9時37分；其后因外部艙門通道設備出現故障，包括一個用于校驗艙門密封安全性的微動開關指示器出現了故障，以及一個壞掉的門閂使工作人員無法從航天飛機的艙門上取下閉合裝置器，發射日期又再延至28日。

發射前夜，承包商塞奧科公司的工程師和管理層與來自肯尼迪航天中心和馬歇爾航天飛行中心的美國航空航天局管理層進行遠程會議。因天氣預報指28日清晨氣溫接近允許發射的最低溫度華氏31度（攝氏度0.5度），部分工程師指出低溫會導致密封固體火箭助推器（SRB）部件接縫處O型環的橡膠材料失去彈性，從而無法保證它能有效密封住接縫，且發射前一天夜間的低溫把SRB的溫度降到華氏40度的警戒溫度以下，但管理層堅持認為發射進程能按計劃進行。肯尼迪冰雪小組在紅外攝像機中發現，右側SRB部件尾部接縫處的溫度僅有華氏8度（攝氏-13度），從液氧艙通風口吹來的極冷空氣降低了接縫處的溫度，讓該處的溫度遠低于氣溫，并遠低于O形環的設計承限溫度，但這個信息從未傳達給決策層，冰雪小組用了一整夜的時間來移除冰雪。航天飛機的最初承包商羅克韋爾公司的工程師曾警告，發射時被震落的冰雪可能會撞上航天飛機，或者會由于SRB的排氣噴射口引發吸入效應，對此，羅克韋爾公司的管理層告知航天飛機計劃的管理人員阿諾德·奧爾德里奇，其不能完全保證航天飛機安全地發射，但也沒能提出一個能強有力地反對發射的建議。

經過多方討論，阿諾德·奧爾德里奇決定將發射時間再推遲一個小時，以讓冰雪小組進行另一項檢查，在冰雪小組完成最后一項檢查后，冰雪開始融化時，挑戰者號發射時間最終確定，在美國東部時間當日上午11時38分發射。

發射升空過程與計劃不符

氫氣排放臂未成功鎖上，發射臺4顆緊固螺栓的反沖彈簧遺失

升空前6.6秒，三部航天飛機主引擎（SSME）點火。為了應對發射的臨時中斷，SSME可在火箭離開地面前安全地關閉。在起飛時間點時（T=0，為美國東部時間當日11:38:00.010），三部SSME達到了100%的效能率，并在計算機控制下提高到104%，在此時，兩部固體火箭助推器（SRB）點火，火箭掙脫了固定用的緊固螺栓，從發射臺開始上升。隨著火箭的第一次垂直動作，氫氣排放臂從外部艙收回，但沒有成功鎖上，通過對發射臺攝像機記錄視頻的回放，發現排放臂此后沒有重新接觸到船體，因而可排除它作為對事故有影響因素的猜想。另外，發射后對發射臺的檢查也顯示出4顆緊固螺栓的反沖彈簧遺失，但它作為對事故有影響因素的情況也已被排除。

O型環未能成功密封右側固體火箭助推器（SRB）部件尾部接縫

挑戰者號升空下一個發射時的視頻回放點顯示，在T+0.678時，一股黑灰色的煙霧從右側SRB尾部靠近連接該部件與外部艙的支架處噴出，大約在T+2.733時煙霧不再噴出。煙霧最后可見的時刻位于T+3.375。后來確定這些煙霧是由右側SRB部件尾部接縫的開合引發的。助推器的外殼在點火產生的壓力下有所膨脹，作為膨脹的結果，外殼的金屬部分崩離了其他的部分，打開了一個泄漏溫度高達華氏5,000度（攝氏度2,760度）氣體的裂縫。主O型環是設計用于封閉該裂縫，但在過低的溫度下它沒能在第一時間內密封住，而副O型環又因為金屬部分的崩離而偏離了原有位置。這樣就沒有可阻礙氣體逸出的障礙了，兩個O型環在大約70度的范圍內都被氣化了。然而，固體燃料燃燒產生的氧化鋁封閉了損壞的接縫，在明火沖出裂縫前臨時替代了O型環的密封作用。

T+35.379時，SSME低于計劃的65%效能

在火箭離開發射塔后，SSME以最大效能的104%運行，控制權從位于肯尼迪中心的發射控制中心（LCC）移交到了休斯敦的任務控制中心（MCC）。為了預防空氣動力學拆散航天飛機，在T+28時SSME開始降低功率以減小航天飛機在密度較大的低空大氣中的速度。在T+35.379時，SSME已低于計劃的65%效能。5秒后，在5800米（19,000英尺）的位置時，挑戰者號突破了音障。在T+51.860時，SSME重新回到104%的效能，正當航天飛機達到最大Q值（Max Q，飛行物能承受的最大氣動壓力）時，它遭遇了航天飛機程序記錄中最強烈的風切變。

遭遇強風切變

一臺追蹤攝像機捕捉到了右側固體火箭助推器（SRB）靠近尾部支架處出現的煙羽。當時挑戰者號與地面的休斯敦對此都還不知情，但可燃氣體已從右側SRB的一個接縫處開始泄漏出來。風切變的力量粉碎了替代損壞O型環的氧化物密封層，移除了阻礙明火從接縫處泄漏出來的最后一個屏障。在一秒內，煙羽變得明顯并劇烈。由于密封失效的接縫處迅速擴大的裂縫，右側SRB的內壓開始減小，在T+60.238時，已可在視覺上觀察到從接縫處逸出的火焰，同時開始灼燒外部艙。

隨后，煙羽突然改變了形狀，這表明尾部燃料艙的液氫艙開始出現泄漏。在電腦控制下，主引擎的噴嘴開始繞樞軸進行轉動，試圖補償助推器產生沖力導致的不平衡。在T+66.764時，航天飛機外部液氫艙的壓力開始下降，顯現出了泄漏所導致的影響。

太空艙通訊員（CAPCOM）通知宇航員們“執行加速”，機長迪克·斯科比確認了這個呼叫。他的響應是：“收到，執行加速”，這句話是挑戰者號空對地回路的最后一次通訊。

飛機解體隕落

在T+72.284時，右側固體火箭助推器（SRB）部件似乎已從與外部艙連接的尾部支架上扯落。事后從遙測數據的分析顯示，在T+72.525時，航天飛機右側有突然的加速，宇航員們也可能感覺到：船員艙記錄器最后的狀態記錄是在加速后半秒鐘時，駕駛員邁克爾·史密斯發出了“嗯噢”的叫聲。史密斯可能也感覺到了主引擎異常表現的征兆，或是外部燃料艙壓力的下降。

艦尾拱頂的液氫燃料艙之后發生故障，產生的一股推力將液氫艙推擠入了上端的液氧艙；與此同時，右側的SRB繞著支架向上轉動，并且撞擊到了內部燃料艙結構。

在航天飛機在14.6千米的高度上開始解體。伴隨著外部燃料艙的瓦解，挑戰者號在氣流的沖擊下改變了正常的方向，并在異常的氣體動力產生20g（遠超過設計極限的）負載系數下立刻被撕裂開來。

兩架SRB則因能承受更大的空氣動力負載，在從外部艙分離后還繼續進行了37秒鐘的失控動力飛行。SRB的外殼由12.7毫米厚的鋼板構成，比航天飛機與外部燃料艙更為堅固；因此兩架SRB在航天飛機解體時得以幸免，即使導致挑戰者號毀滅的SRB接縫燒穿對右側SRB的影響依然存在。SRB在其于大氣層的燒蝕過程中損壞。

在事故發生后，任務控制中心持續了十幾秒的寧靜。電視屏幕上顯示著挑戰者號所在位置出現的煙霧，和向海洋墜落的大量碎片殘骸。在大約T+89時，飛行指揮杰伊·格林提醒飛行動力官員向他提供信息。得到的回復是“過濾雷達得到不連續的來源”，進一步表明挑戰者號已經破裂成了許多碎片。地面控制員報告說，挑戰者號的無線通訊器與遙測數據均“無法連接，下行鏈路失敗”。格林命令他的小組“仔細察看你的數據”并尋找軌道艙成功逃生的任何跡象。

在T+110.250時，卡納維拉爾角空軍基地的靶場安全官員向航天飛機與SRB發出了無線電信號，激活了靶場安全系統的自毀程序。這是一個應對緊急情況的正常程序，以確保自由飛行的SRB不對陸地或海洋的目標造成威脅。另外一個相同的自毀信號也摧毀掉了外部艙未分解的部分。

船員艙未隨飛行器解體，宇航員死因成謎

按照美國航空航天局團隊在事故后的影像分析，在飛行器解體的過程中，船員艙與固體火箭助推器（SRB）原本幸存下來，但SRB隨后被遠程遙控命令自毀，而分離的船員艙則以拋射軌道下墜，并處于慢速翻轉狀態，10秒后船員艙進入自由落體狀態，以大約334千米/時的速度濺落海面，導致了超過200g的瞬間減速，遠遠超過了船員艙的結構承受極限與人員存活極限，因此在飛行器解體25秒后，船員艙抵達19.8千米（65,000英尺）的拋射軌道頂點，最終于14.6千米（48,000英尺）處解體。

根據調查，在航天飛機解體爆炸前，至少有3名宇航員并沒有馬上死亡。這3名宇航員打開了航天飛機上的應急供氧設備。航天飛機解體到墜入海洋歷時至少3分鐘，這3人最終死于低溫、缺氧和掉入海洋時500多G的超重。在航天飛機設計期間，曾有幾次提及發射逃生系統，但美國航空航天局的最終結論是：航天飛機可期待的高可靠性可以排除對這一系統的需要。前4次測試飛行的航天飛機軌道任務中，用到了修改后的黑鳥式偵察機彈射座椅與全套的增壓服；但在后來正式的任務中，卻移除了這些裝置。發射逃生系統未安裝的原因被認為有：作用有限、技術復雜花費金錢過多、重量與日程表拖延。

根據1986年7月28日發布的休斯敦約翰遜航天中心生物醫學專家約瑟夫·克爾溫提交的報告，對于宇航員死亡原因，報告中提到：“結果是不確定的。船員艙與海洋表面的碰撞非常猛烈，導致了在爆炸后幾秒內造成的破壞跡象被抹除。最終結論是：不能確定導致挑戰者號宇航員死亡的原因；軌道艙解體時的作用力對宇航員也許不能造成致命或嚴重的傷害；而宇航員很有可能，不過不一定，在軌道艙解體后的幾秒內由于飛行中的船員模塊失去壓力而失去意識。根據死亡解剖證據，死因已經被判明為墜落時艙體與海面的重擊而造成死亡”。

殘骸搜索打撈

事故發生后一分鐘，美國航空航天局已調動船只及飛機展開搜救行動，但由于碎片不停掉落，直到事發后1小時確定被影響區域安全后，船只及飛機才可開展全力搜救工作。在挑戰者號事故發生的第一星期，美國國防部代表NASA協助美國海岸警衛隊進行主要的海面搜救工作。搜救行動持續至2月7日，此后工作重點集中在搶救出有助于找出事故原因的碎片殘骸，搜尋廣度達到1,600平方千米海域，深度達到海面下370米。截至5月1日，搜集到的右側SRB碎片修復還原已能足夠判斷出事故的真正原因，主要的搜救工作結束。為了搜集并修復殘余碎片以供NASA進行對航天飛機與發射器的后續材料研究，其他的一些淺水區域搜尋仍持續一段時間。

1996年失事飛機的部分左翼被沖上了佛羅里達州海岸，2022年11月美國佛羅里達州海岸附近發現挑戰者號航天飛機的部分殘骸，也是迄今為止發現的最大碎片。

遇難者善后

可辨識的宇航員遺體于1986年4月29日交還給了他們的家人。其中的兩名成員：迪克·斯科比與邁克爾·史密斯被他們的家屬安葬在阿林頓國家公墓的私人墓地。其他的遺體則于1986年5月20日安葬在阿林頓的航天飛機挑戰者號紀念墓碑下。

悼念活動

災難發生當日，時任總統里根將原定于當晚發表國情咨文的時間推遲一周，改為發表關于挑戰者號災難的演說。演說引用小約翰·吉列斯比·麥基的一首詩《高高飛翔》作為結尾：“我們永遠緬懷他們，我們不會忘記今晨最后看到他們的情景。他們整裝待發，向我們揮手致意，然后脫離了大地執拗的束縛飛上天際”。

災難發生3天后，三天后，里根夫婦出席悼念遇難宇航員的紀念儀式，6,000名美國航空航天局雇員和罹難宇航員的家人一同出席。

災難發生后，遇難宇航員的家人們成立非營利組織“挑戰者號太空科學教育中心組織”，建立50個學習中心，作為對罹難者的永久紀念。

原因調查

總統委員會調查

事故發生后，時任美國總統里根于1986年2月3日簽署了12546號命令，命令成立一個調查“挑戰者”號航天飛機事故的總統委員會。6月9日，以前國務卿羅杰斯為首的總統委員會向里根總統呈交了調查報告,題為《總統委員會關于“挑戰者”號航天飛機事故的報告》。

調查報告發布了事故的直接原因、間接原因以及調查過程中發現的10項其他問題。其中，事故的直接原因是右側固體火箭推進器后現場連接處的O形密封圈損壞，因此，在火箭發動機燃燒過程中，燃氣從插裙和U形槽之間的縫隙逸出，燒穿了外貯箱，使液氫液態氧燃燒并爆炸，造成機毀人亡。事故的間接原因是1986年1月28日發射挑戰者號的決定是錯誤的，由于O形密封圈之前曾出現不少問題，因此承包商錫奧科爾公司(又名“塞奧科公司”)曾提出書面建議反對在53華氏度（11.6攝氏度）以下發射航天飛機，但該建議被美國航空航天局的發射管理當局駁回；還有洛克韋爾（又名“羅克韋爾公司”）也曾認為由于發射臺上有冰凌，所以發射是不安全的，但據說該情況未反映到發射決策人，從而做出了當天發射的錯誤決定。

針對調查發現的問題，調查委員會提出10項改進建議，并敦促NASA局長在總統委員會調查報告發表后一年內，向總統遞交關于執行相關建議的情況報告。

作為對委員會的回應，NASA開始重新設計航天飛機的整個固體火箭助推器（SRB）部件，并由委員會推薦的一個獨立觀察小組進行監督。遵從委員會對行政官員的建議，NASA由副行政官員喬治·馬丁直接重新建立了安全性、可靠性與質量保證辦公室，直接地向NASA的行政官員報告。挑戰者號前飛行指揮官員杰伊·格林則成為安全部門理事會的負責人。事故之后，NASA努力嘗試制訂出更實際的航天飛機航班：它亦將另一架航天飛機奮進號加入航天飛機的艦隊，以取代挑戰者號；并與國防部合作，盡量使用一次性發射系統而非航天飛機來發射衛星。

雖然在挑戰者號事故后，NASA已做出重大的改革（航天飛機計劃因此中斷32個月，SRB部件經重新設計后于1988年恢復飛行），但NASA的管理僵化問題未實質改善。2003年初，哥倫比亞號航天飛機成功發射，有工程師觀察到發射過程中外部燃料箱掉下來的隔熱材料砸到了航天飛機的機翼。他們向美國國防部提出請求，希望調用航天飛機機翼側面的高清照片。美國航空航天局高層不支持工程師澄清問題，并向國防部道歉，因為工程師沒有通過正常渠道溝通。在NASA高層看來，避免打亂美國官僚機構之間正常渠道溝通帶來的麻煩，比為避免一次潛在災難而做出努力更重要。在哥倫比亞號兩周的太空航行中，NASA本有足夠時間研判隔熱材料掉落帶來的風險，也有機會安排宇航員太空行走來實地了解問題，更可以啟動應急機制讓宇航員乘坐其他太空船安全回家，可他們什么都沒做。航天任務結束，哥倫比亞號返回大氣層時，機翼的耐火材料受損解體，7名宇航員全部喪生。哥倫比亞號事故后，美國航空航天局的管理再度受到事故調查小組批評。

直至2003年7月，NASA宣布將創立一個獨立的辦公室來負責審查其所有項目的安全性，其中包括航天飛機，新的工程與安全中心位于NASA分支機構所在的弗吉尼亞州漢普頓，中心擁有可對航空航天工程進行研究試驗的強大專業團隊，成立后將對NASA所有的項目進行全面審查。新成立的安全中心將不受任何特定項目組的管理，而是獨立對NASA各項工程的質量進行評估。

眾議院調查

美國眾議院科學與技術委員會（CST）也召開一場聽證會，并在1986年10月29日發表了他們關于挑戰者號事故的報告。他們在調查的過程中，重新審視羅杰斯委員會的發現，并同意羅杰斯委員會所指出的技術肇因，不過在所占比例上有所不同，報告指出：“委員會認為，導致挑戰者號事故的根本原因，并非是羅杰斯委員會結論中所指出的拙劣的溝通或基本的程序。更確切地說，基本問題在于美國航空航天局高層與承包商人員多年來拙劣的技術決策，他們未能果斷地行動，去解決固體火箭助推器接縫存在的日益嚴重的異常。”

事件影響

成為工程安全教育中的常見案例

挑戰者號的事故常是專題研究的案例，例如工程安全、揭弊者的道德規范、溝通與集體決策等。在加拿大和其他一些國家，更是工程師在取得專業執照前必知內容的一部分。對O型環在低溫下將會失效提出警告的工程師羅杰·博伊斯喬利，辭去了他在塞奧科公司的工作，并且成為了工作場所道德規范的一位發言人。他認為，由塞奧科公司管理層召開的核心會議，及其最后產生關于發射的建議，“是起因于強烈的顧客威逼，而造成了不道德的決策制定。”麻省理工學院、德州農工大學、得克薩斯大學奧斯汀分校、德雷塞爾大學和馬利蘭大學的派克學院，都將此一事故作為工程倫理的一個教案。

信息設計師愛德華·塔夫特曾經以挑戰者號事故為例，說明當信息表達不明確時會發生的問題。他認為，如果塞奧科公司的工程師能更明確地表達出固體火箭助推器（SRB）部件的接縫在低溫與燒穿間的數據關系，他們也許能成功地說服美國航空航天局取消航天飛機的發射。塔夫特也認為，信息表達的不完備也可能影響了NASA在哥倫比亞號航天飛機最后一次飛行中的決定。