关于美国挑战者号得原因及背景

关于美国挑战者号得原因及背景
关于美国挑战者号得原因及背景

关于美国挑战者号得原因及背景
挑战者号：
挑战者号航天飞机（STS Challenger,STS是太空运输系统Space Transportation System的缩写,是美国官方对于航天飞机这种设备的正式称呼）是美国航空太空总署（NASA）旗下正式使用的第二架航天飞机.开发初期原本是被作为高拟真结构测试体（high-fidelity Structural Test Article,因此初期机身代号为STA-099）,但在挑战者号完成了初期的测试任务后,被改装成正式的轨道载具（Orbiter Vehicle,因此代号改为OV-099）,并于1983年4月4日正式进行任务首航.然而很不幸的,挑战者号在1986年1月28日进行代号STS-51-L的第10次太空任务时,因为右侧固态火箭推进器（Solid Rocket Booster, SRB）上面的一个O形环失效,导致一连串的连锁反应,并且在升空后73秒时,爆炸解体坠毁.包括航天飞机本体与当时机上的7名太空人,全在该次意外中丧生.
美国的航天飞机都是以早期的研究船名作为命名,因此挑战者号的命名由来也不例外,是承袭自1870年代航行于大西洋与太平洋上的英国海军研究船挑战者号（HMS Challenger）,除此之外,"挑战者”这名字,也曾经被拿来命名阿波罗17号（Apollo 17）的登月模组.
挑战者号在1972年完工启用时,主要的功能并非实际担负往返地球与外太空之间的轨道运具功能,而是美国的航天飞机建造计划初期,用来测试机身结构安全性的高拟真结构测试体（编号STA-099）,由洛克威尔（Rockwell）公司承造,在1978年2月4日送抵洛克希德（Lockheed）42号工厂,开始进行实际的结构测试.之所以需要这种测试,是因为航天飞机本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具,但它同时也需要尽可能的减轻本身重量,因此几乎整架机身的每一部分,都负担了非常大的结构应力.但考量到当年的计算机技术有限,工程师们并没有把握光靠软件仿真就能将航天飞机在受到机械负荷与热负荷情况下的表现,计算到非常精准的程度.为了安全,唯一的解决方法就是用真的航天飞机进行测试分析,这也是挑战者号被制造出来的初衷.
STA-099在一个由256架油压千斤顶所组成的43吨重测试仪中,进行了为期11个月的测试与分析,这些千斤顶能在836个不同的部位上施加荷重.在计算机的控制下,能够逼真的仿真出航天飞机在发射、爬升、绕行轨道、重返大气层与降落时所受到的各种力量,其中,航天飞机主引擎启动时的庞大推力是由三具一百万磅（约450公吨）推力的液压汽缸来仿真.
在洛克威尔公司当初获得的那纸26亿美元合约中,该公司需负责制造一对静态测试体（也就是主推进器测试体MPTA-098与结构测试体STA-099）,以及两架初期飞行测试载具（也就是OV-101与OV-102）.但在1978年达成的一项决议中,决定不将用来作为迫近与降落测试（Approach and Landing Test,ALT）用途的企业号航天飞机改装成可以实际使用的的轨道载具,使得真正可以执行任务的轨道载具剩下了哥伦比亚号而已.因此在1979年1月29日时,NASA与洛克威尔补签了一张合约,将挑战者号（当时编号STA-099）从测试载具的状态改装成真的可以执行太空任务的轨道载具OV-099.
STA-099在1979年11月7日被送回原制造商洛克威尔,改装工程也从那时开始,虽然比较起企业号,要将挑战者号由测试用途改装成任务用途的工程规模比较单纯,但挑战者号然然躲不掉整架被拆解开来再重新组装的命运.这主要是因为,原本的挑战者号上装置的是一个仿真用的乘客舱,因此工程师得将整个航天飞机的前半段机身拆开,才有办法取出仿真舱,放入真正有功能的乘客舱模组.除此之外,挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化,这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试.最后,在驾驶舱中加装上两具抬头显示器（HUD）之后,挑战者号的改装工程遂告一段落,整架航天飞机的空重为155,400磅（70,552公斤）,加上主引擎后重175,111磅（79,500公斤）,较哥伦比亚号约轻了2,889磅（1311公斤）.
在实际服役过程中,挑战者号与另一艘航天飞机发现号曾经经过肯尼迪太空中心的改装,以便能够在筹载舱里面载送半人马上节火箭（Centaur Upper Stage）.配合这点航天飞机的筹载舱里需装设额外的管线、通风管与可以监控上节火箭运作的飞行平台,以配合半人马火箭的低温（L02/LH2）推进燃料（大部分的惯性上节火箭（IUS）都是使用固态推进燃料）.不过,NASA从没有实际进行过用航天飞机载运半人马火箭的任务过,而自从挑战者号爆炸坠毁后,有关当局就决定中止这种危险的尝试,毕竟在筹载舱里放了一具装满高爆燃料的火箭,所冒的风险实在太大.
“挑战者号”航天飞机失事
1986年1月28日是寒冷的一天,在美国佛罗里达的卡那维拉尔角,比天气更让人心寒的是挑战者号航天飞机发生的悲剧.
这天早晨,成千上万名参观者聚集到肯尼迪航天中心,等待一睹挑战者号腾飞的壮观景象.上午11时38分,耸立在发射架上的挑战者号点火升空,直飞天穹,看台上一片欢腾.但航天飞机飞到73秒时,空中突然传来一声闷响,只见挑战者号顷刻之间爆裂成一团桔红 色火球,碎片拖着火焰和白烟四散飘飞,坠落到大西洋.挑战者号发生爆炸,全世界为之震惊.
7名宇航员在这次事故中罹难,包括两名女宇航员.其中特别引人注目的是第一次以平民身份参加太空飞行的女教师麦考利夫.原计划她将在太空给她的学生进行现场授课,不幸的是麦考利夫壮志未酬,献出了宝贵的生命.根据调查这一事故的总统委员会的报告,爆炸是一个O型封环失效所致.这个封环位于右侧固体火箭推进器的两个低层部件之间.失效的封环使炽热的气体点燃了外部燃料罐中的燃料.O型封环会在低温下失效,尽管在发射前夕有些工程师警告不要在冷天发射,但是由于发射已被推迟了5次,所以警告未能引起重视.
挑战者号飞机是肯尼迪航天中心的第二架航天飞机.它以航行于大西洋和太平洋上的英国研究船挑战者号而命名.也许有人还记得阿波罗17号登月舱也叫挑战者号.就像它的前辈一样,航天飞机挑战者号也为人类的航天事业做出了巨大贡献.
1982年7月,挑战者号航天飞机成为美国可再度使用的带冀航天器,共成功完成了九次航天飞行任务.1986年1月28日美国的挑战者号航天飞机乘载七名宇航员,进行航天飞机的第10次飞行.在挑战者号十次的飞行任务中,共绕轨道飞行987次,太空停留时间累积69天.
挑战者号的失事曾使美国的航天事业受到沉重打击,航天飞机在以后的3年中停止了飞行.但是,在总结了挑战者号的教训之后,人类对太空的探测仍在继续.从航天飞机恢复飞行至今,已执行了76次飞行任务,包括组建国际空间站.挑战者号的宇航员是人类航天事业的先驱.
参加这次航天飞机的宇航员一共有七人.他们是：机长弗朗西斯·斯科比,四十六岁；驾驶员迈克尔·史密斯,四十岁；宇航员朱迪恩·雷斯尼克,三十六岁；罗纳德·麦克奈尔,三十五岁；埃利森,鬼冢,三十九岁；格里高利·杰维斯,四十一岁；女教师克里斯塔·麦考利夫,三十七岁.