挑战者号太空梭「半空爆出火焰」全员罹难！ 致命原因曝光
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*(photo:EtToday)▲挑战者号太空梭1982年在甘迺迪太空中心进行测试。（图／达志影像／美联社）
作者：王立桢
摘自：远流出版《星际先锋：美国卫星制程总工程师解密7宗太空意外事件》
●精选书摘
失事的太空梭上有我认识的人！
二○一七年二月三日，国际太空站（International Space Station）上的一位美国太空人金布罗（Shane Kimbrough），在推特网站上贴了一张照片，是一颗足球飘浮在太空站的窗口前，并註明：「此球属于艾利森．鬼冢（Ellison Onizuka）的爱女，她是一位足球选手。鬼冢带着它在不幸的那天登上挑战者号太空梭。」（This ball was on Challenger that fateful day. Flown by Ellison Onizuka for his daughter, a soccer player.）。
相片发表之后，立刻受到许多人的注意。原来鬼冢的大女儿是德州休士顿清澈湖高中（Clear Lake High School）的足球校队，在鬼冢乘挑战者号太空梭执行最后一次任务之前，他的大女儿曾央求他带着这个由所有足球校队队员签名的足球进入太空。没想到挑战者号太空梭就在一九八六年一月二十八日升空那天失事，所有组员罹难。而这个足球竟奇蹟似的躲过了这场巨难，随着残骸下坠，被搜救人员于大西洋上捞起，然后送回清澈湖高中。
*(photo:EtToday)▲挑战者号太空梭日裔美籍太空人鬼冢承次。（图／达志影像／美联社）
三十年之后，二○一六年间，金布罗的儿子正巧也是清澈湖高中的学生。金布罗有次去儿子的学校，在学校的展示室里看到那颗足球，知道了它的故事之后，就向学校表示他即将在当年十月进入太空，前往国际太空站进行为期一百七十三天的太空任务，他愿意将那个足球带到国际太空站，也算是为鬼冢完成他最后的心愿。
于是那个足球从大西洋中被捞起来的整整三十年之后，它终于在二○一六年十月十九日搭苏俄的联盟MS-02号（Soyuz MS-02）太空船进入太空。这次的升空过程非常平稳顺利，也没有引起太多媒体的报导。
时光倒流三十年
相较于这次的升空，三十年前的那次发射，不但在事前吸引了不少人的关注，发射时的灾难更成了震惊全球的头版新闻。那次太空梭是太空总署为了宣传太空梭的安全与便利，于是安排了一位女老师搭乘太空梭升空，计画让她在太空中对全国学生授课，希望借此引起学生们对太空的兴趣，而在进入大学之后研读理工科系。
然而，让当年那些学童们牢记在心中的，却是电视萤幕上太空梭爆炸的影像。
事发三十五年后的今天，当我（笔者）要写挑战者号太空梭失事的原因时，心中依然沈重。因为我在失事后不久到佛罗里达州卡拉维尔角（Cape Canaveral）出差时，曾远远看到由海中捞起来的残骸碎片。望着那些碎片，我不自觉地想到在太空梭爆炸后，那七位罹难者是在多么惊恐的心情下，随着太空梭的座舱部分坠向大海。
而想到那七位太空人，我更感到痛心，因为在失事前不久，我才刚认识那七位太空人中的蕾丝妮克（Judith Resnik）博士。她是一位相当聪明及能干的工程师，可以在极短的时间内将一个问题的症结找出，更能以很简单方法将复杂的工程问题解释的相当清楚。我为她的牺牲感到非常惋惜。
在挑战者号太空梭失事后，我心中有着与一般大众相同的问题：太空梭真有如国家太空总署所说的那么安全吗？
方便好用的太空交通工具
其实，国家太空总署在一九六九年七月美国太空人登陆月球之前，就已有了太空梭的构想。这是因为美国空军及国家太空总署都觉得日后他们需要进军太空的机会只会越来越多，然而每次发射一枚人造卫星，或是送人进入太空，都必须使用一个所费不赀的火箭。火箭不但造价昂贵，还不是随要随有，制造过程旷日费时。如果能够有一种可以像飞机一样自由往返、穿梭于太空的「太空梭」，它可以带着人造卫星进入低层太空轨道，将卫星在太空轨道中施放，也可以将故障的卫星由太空轨道中收回，带回地球进行维修。这样不但可以随时往返太空，更可以大幅减低国家太空总署的整个作业费用。
国家太空总署对太空梭的构想，是一个具有机翼的太空船。本身有火箭引擎提供推力，这个火箭引擎是使用液态氢及液态氧作为燃料，燃料储存在一个巨大的外油箱（External Tank）内——这个外油箱比太空梭本身还要大，就安装在太空梭的机腹下。
太空梭发射升空时，这个外油箱的两侧，另外各挂有一具可以重复使用的固态火箭推进器（Solid Rocket Booster）。这两个固态火箭推进器中的燃料虽然仅够持续燃烧两分多钟，但却可以在这短短的时间内，将太空梭推到十五万呎的高空。等到燃料用罄后，两个固态火箭推进器随即被抛弃。此时太空梭继续以自身的火箭引擎推动，不断爬高，直到太空梭进入太空轨道前，太空人才将火箭引擎关闭，并将外油箱抛弃。
*(photo:EtToday)▲挑战者号太空梭驾驶员史密斯（Michael J. Smith） 。（图／达志影像／美联社）
这个巨大的外油箱被抛弃后，会先在太空中飘浮一阵，接着逐渐在地球引力影响下重返地球，进入大气层时与空气摩擦产生了高温，然后自行烧毁。而先前在大气层内被抛弃的那两个固态火箭推进器，在坠落到一万呎的高度时，位于火箭推进器顶端的降落伞会自动打开，让火箭推进器减速后落在大西洋，附近早有船只待命，随即将两具固体火箭推进器拖回陆地重整并添加燃料，就可以在下一次的太空梭任务当中使用。
放宽标准，不就达标了吗
然而任务成功并不代表太空梭完美无瑕。任务结束后进行检查时，技师们发现固态火箭推进器上的O型橡胶环，再度显示出燃烧过的痕迹。
更惊人的是，在后继的几次发射中，不但第一道O型橡胶环有被烧过的痕迹，有几次竟然连第二道O型橡胶环都显示曾经被火焰触及。面对这样的状况，国家太空总署总算有了行动，但是并非下令重新设计这个环节，而是用玩弄文字及法规的方法，将这一个工程师们认为会严重影响任务成败的缺点，变成一个可以接受的风险！
国家太空总署指出，在所有被高温火焰触及到的O型橡胶环中，最严重的一个也只有零点零五三英吋（0.053英吋，约0.13公分）的烧痕（按，O型橡胶环的截面积直径，是零点八公分），那是在第二次太空梭的任务后所发现的，而那次当然是一次成功的任务。根据上述的数据，国家太空总署觉得既然「最严重」的O型橡胶环烧伤情况，也没有造成任何意外，因此认定O型橡胶环被高温火焰烧伤是正常的现象。只要火箭内部的高温火焰及气体外洩时，不要将火箭机体交会处的O型橡胶环烧穿，就是一个可以接受的风险。国家太空总署更进一步的用电脑程式算出，只要烧痕是在零点零九○英吋（0.090英吋，0.23公分）之下，都算是「可以接受的烧痕」，并将这一个「极限」写进法规。
这种思维看似合理，但是从系统安全性的观点来看，却是极度草率的决定。因为一旦火焰触及O型橡胶环，烧到什么程度是完全无法控制的状况。这对一个被设定为Critically 1的系统来说，是极端不负责任的做法。
欢唿声中升空
一月二十七日的夜里，卡拉维尔角发射基地的气温骤然降到华氏十八度（摄氏零下七点八度），使得发射台及太空梭机身上结满了冰。次日清晨太阳出来之后，气温也只回升到华氏二十八度（摄氏零下二点二度）。在这种温度下，那些冰并没有融化的迹象。发射基地主任见状，除了派出人员前往除冰，也将发射时间后延两小时，到上午的十一点三十八分。
上午十点，七位太空人带着笑容离开太空中心，并挥手与聚在大楼前面的送行者道别。他们随即登上一辆巴士，前往第三十九B发射台。
*(photo:EtToday)▲德州圣安东尼奥大学斯考比教育中心天文馆（ Scobee Education Center planetarium ）在2016年的挑战者号失事30週年纪念仪式上，展示一系列罹难太空人影像。（图／达志影像／美联社）
发射台上所有的工作人员都认为经过两次的延期之后，这次应该会如期发射。他们很热情的预祝组员们有个愉快的太空之旅，一位工作人员还掏出一个苹果送给麦考利芙老师，引起在场所有人的大笑，麦考利芙老师也笑着欣然收下。
太空梭的舱门关妥之后，倒数时钟显示距离发射时间已剩下不足三十分钟。地勤工作人员随即撤离白屋——空桥与太空梭衔接的部份，内有测试仪器。挑战者号太空梭准备上路了！当倒数时钟指到负七秒时，太空梭本身的三具火箭引擎开始点火启动，橘红色的火焰由太空梭尾部的三个巨大喷嘴喷出，巨大的声音连在两英哩之外参观台上的人们都可以清楚听见。发射台底端有许多巨大的水管，就装设在火箭引擎喷嘴及固态火箭推进器的喷嘴附近，在此时也开始对着发射台底端注水，这十几个水管可在一分钟内对着发射台底端喷洒出九十万加仑的水（超过三百四十万公升）。倒数时钟指到0秒时，两具固态火箭推进器启动，每具顿时产生两百八十万磅的推力，太空梭在本身火箭引擎的推力再加上这五百多万磅的推力下，开始缓缓上升。但它速度增加的很快，固态火箭启动后六秒，太空梭时速已达一百五十公里，冲过发射台的高度。
在参观台上的人群看着太空梭带着熊熊火焰冲进寒冷蓝天的霎那，也爆出一阵掌声。参观台上有一群学生来自麦考利芙老师任教的学校，特地前来观看太空梭升空，他们更是兴奋的用照相机将这个值得纪念的瞬间记录下来。
最大的梦魇
远在两千哩外，犹他州摩赛公司的几位工程师及职员们也挤在公司员工咖啡厅里，看着电视转播的挑战者号太空梭发射实况。与现场观众不同的是，那些工程师的心情都非常紧张，他们祈祷在发射后的两分钟之内不要发生任何意外，因为固态火箭推进器在发射两分钟后就会燃烧完毕。唯有等到太空梭将固态火箭推进器抛弃的时候，他们心中对于O型环的担忧才能放下。
太空梭在发射后四十秒就通过音速，此时高度约一万九千呎。在这同时，为了怕速度太快所导致的空气压力会影响到整个太空梭的结构，飞行员史密斯将火箭引擎的油门收到百分之六十五。二十秒之后太空梭通过三万五千呎空层，速度已达到一点五马赫。
在这个高度空气非常稀薄，速度所引起的空气压力就不再是个问题。此时休士顿的飞航指挥中心通知挑战者号：「挑战者，油门加满。（Challenger, go at throttle up.）」
「听到，油门加满。（Roger, go at throttle up.）」这是挑战者与地面的最后一次对话。
在摩赛公司咖啡厅里看挑战者号太空梭发射的一位职员是工程师艾伯灵的女儿，她见到挑战者一直顺利地往天际冲去，认为她父亲所担心的事并没有发生，于是对父亲说：「一切都很顺利，您多虑了。」
「事情还没结束……」艾伯灵紧蹙着眉头，盯着电视银幕，迫切地希望看到固态火箭推进器被抛弃的画面，那才是太空梭发射成功的真正指标。
然而，艾伯灵刚说完那句话没多久，银幕上的太空梭突然爆出一阵火焰，然后完全隐身在一阵浓浓的、混乱的烟雾之中。两个固态火箭推进器依旧顽固地拖着粗大的凝结尾向上飞，只是此时它们的路径已经像是在空中乱窜了。
「哎呀！我的天哪！」一位女职员看着电视画面尖叫了一声。所有在场的工程师们没有人说一句话，只是瞪着银幕上那团白烟及两个还拖着凝结尾乱飞的固态火箭推进器。他们都知道发生了什么事情，只是不敢相信自己心中所恐惧的事，竟然真的发生了。
一个物体不会因为管理阶层所说的一句话，而改变它的特质，从来不会！
现场的人不知道发生了什么事
大多数站在参观台上的人仰头看着天上的那团尚未散去的白烟，却不了解发生了什么事。他们觉得这与之前电视转播的太空梭发射情况很不一样，但现在没有任何官方的解释，因此他们也不愿意去相信自己所看到的景象。有几位内行人互相低声讨论着，不敢将声音放大，因为他们知道现场还有太空人的家属在场。
他们虽然低声讨论着，现场扩音器中却传出休士顿太空中心公关部门发言人奈斯比（Steve Nesbitt）的声音：「飞航管制员正在仔细检视目前的状况，显然太空梭发生了严重故障，我们目前无法获得任何太空梭传回的资料。」
继分钟之后，扩音器中再度传出奈斯比的声音：「我们收到飞行动态部门传来的消息，太空梭已经爆炸，飞航中心主任也证实了这个消息。我们正与搜救中心联络，看该如何展开搜救行动。」他说完这些话后，扩音器立刻消音。
这个时候国家太空总署下达紧急命令：休士顿太空中心的飞航指挥中心必须立刻将门锁上，不准任何人进入或离开飞航指挥中心，也不准使用电话。所有值班人员必须立刻将电脑上的资料节录下来。
国家太空总署遇上成立以来最大的麻烦，而这麻烦还真是自己找的！
*(photo:EtToday)
