挑战者号航天飞机灾难

1986年1月28日，挑战者号太空梭自位在佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空。航天飞机在升空大约73秒后发生解体。

以下关于事故的分析基于实时遥测数据、摄影分析，以及航天飞机与任务控制中心的语音通讯副本产生。[6]发射后的所有时间信息都以秒给出，叙述的每项事件都与从最接近仪表事件取得的遥测时间码一致。[7]

在升空前6.6秒，三部航天飞机主引擎（SSME）点火。为了应对发射的临时中断，SSME可在火箭离开地面前安全地关闭。在起飞时间点时（T=0，为美国东部时间当日11:38:00.010），三部SSME达到了100%的效能率，并在计算机控制下提高到104%，在此时，两部SRB点火，火箭挣脱了固定用的紧固螺栓，从发射台开始上升。随着火箭的第一次垂直动作，氢气排放臂从外储箱收回，但没有成功锁上。但通过对发射台摄像机记录视频的回放，发现排放臂此后没有重新接触到船体，因而将它作为对事故有影响因素的猜想可排除。[7]发射后对发射台的检查也显示出4颗紧固螺栓的反冲弹簧遗失了，但这也被排除了。[8]

美國國家航空暨太空總署的D-67相機拍到右侧SRB尾部處，靠近连接该部件与外储箱的支架处喷出了一股黑灰色的烟雾。

下一个发射时的视频回放点显示，在T+0.678时，一股黑灰色的烟雾从右侧SRB尾部靠近连接该部件与外储箱的支架处喷出，大约在T+2.733时烟雾不再喷出。烟雾最后可见的时刻位于T+3.375。后来确定这些烟雾是由右侧SRB部件尾部接缝的开合引发的。助推器的外壳在点火产生的压力下有所膨胀，作为膨胀的结果，外壳的金属部分崩离了其他的部分，打开了一个泄漏温度高达华氏5,000度（摄氏2,760度）气体的裂缝。主O型环是设计用于封闭该裂缝，但在过低的温度下失去弹性，没能在第一时间内密封住，而副O型环又因为金属部分的崩离而偏离了原有位置。这样就没有可阻碍气体逸出的障碍了，两个O型环在大约70度的范围内都被气化了。然而，固体燃料燃烧产生的氧化铝封闭了损坏的接缝，在明火冲出裂缝前临时替代了O型环的密封作用。

在火箭离开发射塔后，SSME以最大效能的104%运行，控制权从位于肯尼迪中心的发射控制中心（LCC）移交到了休斯敦的任务控制中心（MCC）。为了预防空气动力拆散航天飞机，在T+28时SSME开始降低功率以减小航天飞机在密度较大的低空大气中的速度。在T+35.379时，SSME已低于计划的65%效能。5秒后，在5800米（19,000英尺）的位置时，挑战者号突破了音障。在T+51.860时，SSME重新回到104%的效能，火箭也已接近最大Q值：飞行物能承受的最大气动压力。

E-207相機拍到了右側固體火箭助推器（RSRB）與外部燃料箱連接處，出現了異常的火箭羽流以及火焰。

正当航天飞机达到最大Q值时，它遭遇了航天飞机程序记录中最强烈的风切变。

在T+58.788时，一台追踪摄像机捕捉到了右侧SRB靠近尾部支架处出现的烟羽。当时挑战者号与地面的休斯敦对此都还不知情，但可燃气体已从右侧SRB的一个接缝处开始泄漏出来。风切变的力量粉碎了替代损坏O型环的氧化物密封层，移除了阻碍明火从接缝处泄漏出来的最后一个屏障。在一秒内，烟羽变得明显并剧烈。由于密封失效的接缝处迅速扩大的裂缝，右侧SRB的内压开始减小，在T+60.238时，已可在视觉上观察到从接缝处逸出的火焰，同时开始灼烧外储箱。[6]

在T+64.660时，烟羽突然改变了形状，这表明尾部燃料舱的液氢舱开始出现泄漏。在电脑控制下，主引擎的喷嘴开始绕枢轴进行转动，试图补偿助推器产生冲力导致的不平衡。在T+66.764时，航天飞机外部液氢舱的压力开始下降，显现出了泄漏所导致的影响。[6]

对宇航员与飞行控制员来说，这个阶段的情形看上去似乎还是正常的。在T+68时，太空舱通讯员（CAPCOM）通知宇航员们“执行加速”，机长迪克·斯科比确认了这个呼叫。他的响应是：“收到，执行加速”，这句话是挑战者号空对地回路的最后一次通讯。

在T+72.284时，右侧SRB部件似乎已从与外储箱连接的尾部支架上扯落。事後從遙測數據的分析顯示，在T+72.525時，航天飞机右側有突然的加速，宇航员们也可能感覺到：船员艙記錄器最後的狀態記錄是在加速後半秒鐘时，駕駛員麥可·約翰·史密斯发出了「嗯噢」的叫声。史密斯可能也感覺到了主引擎異常表现的徵兆，或是外部燃料艙壓力的下降。

在T+73.124时，舰尾拱頂的液氫燃料艙发生故障，产生的一股推力將液氫艙推擠入了上端的液氧艙；与此同时，右側的SRB绕着支架向上轉動，並且撞擊到了內部燃料艙結構。

在T+73.162時，太空梭在14.6千米（48,000英呎）的高度上開始解體。[9]伴隨著外部燃料艙的瓦解，挑戰者號在氣流的冲击下改变了正常的方向，并在異常的氣體動力产生20g——远超過設計極限的——负载系数下立刻被撕裂開來。

兩架SRB则因能承受更大的空氣動力負載，在从外储箱分离后还繼續进行了37秒鐘的失控动力飞行。SRB的外殼由12.7毫米（半）厚的鋼板构成，比航天飞机与外部燃料艙更为堅固；因此兩架SRB在太空梭解體時得以倖免，即使导致挑战者号毁灭的SRB接缝烧穿对右侧SRB的影响依然存在。SRB随后被远程遥控命令自毁。[10]

挑战者号解体后，身在任務控制中心之一的飛行指揮室（FCR）工作人員皆不可置信。照片為任務飛行指揮杰伊·格林在他的控制台前愣了一會兒，他身後方的艾倫·L·布里斯可則緊盯的挑戰者號的爆炸畫面。隨後杰伊·格林要求指揮小組注意數據，尋找任何可能成功逃生的跡象。

在事故发生后，任务控制中心持续了十几秒的宁静。电视屏幕上显示着挑战者号所在位置出现的烟雾，和向海洋坠落的大量碎片残骸。在大约T+89时，飞行指挥杰伊·格林提醒飞行动力官员向他提供信息。得到的回复是“过滤雷达得到不连续的来源”，进一步表明挑战者号已经破裂成了许多碎片。地面控制员报告说，挑战者号的无线通讯器与遥测数据均“无法连接，下行链路失败”。格林命令他的小组“仔细察看你的数据”并寻找轨道舱成功逃生的任何迹象。

在T+110.250时，卡纳维拉尔角空军基地的靶场安全官员向航天飞机与SRB发出了无线电信号，啟動了靶场安全系统的自毁程序。这是一个应对紧急情况的正常程序，以确保自由飞行的SRB不对陆地或海洋的目标造成威胁。另外一个相同的自毁信号也摧毁掉了外储箱未分解的部分。[11]

“这里的飞行控制员在应对该情况时看来是非常谨慎的，”公共事务官员史蒂夫·内斯比特报告说，“一个明显的主要故障是，我们没有下行链路。”在一个停顿后，内斯比特说道：“我们从飞行动力官员得到的报告说飞行器已经爆炸。”

格林命令任务控制中心执行紧急情况程序；这些程序包括封锁进出控制中心的通道、切断与外界的电话通信，并根据清单确保有关的数据都正确地被记录与保护。

挑戰者號遭火焰吞沒。

与飞行动力官员最初的结论相反的是，航天飞机与外储箱实质上并没有“爆炸”。它们是在航天飞机接近最大气动压力（即“最大Q值”）后，被巨大的空气动力迅速撕裂的。外储箱解体后，其中储存的燃料与氧化剂逸出，并造成爆炸产生巨大火球的假象。不过，按照NASA团队在事故后的影像分析结果来看，推进燃料只有“部分燃烧”[8]。 同样的，航天飞机泄漏的液氧和液氢产生了最初组成可见烟云的成分：水蒸气与气体。传统上，保存在低温下的液氢不可能迅速地燃烧并触发一场“爆炸”。如果发生爆炸，爆炸会迅速摧毁整个航天飞机，同时连带杀死机上的所有宇航员。但在飞行器解体的过程中，更坚固的乘员舱与SRB幸存了下来；SRB随后被远程遥控命令自毁；分离的乘员舱则以抛射轨道下坠，并在T+75.237离开烟云时清晰可见[8]。飞行器于14.6千米（48,000英尺）处解体，25秒后，乘员舱抵达19.8千米（65,000英尺）的抛射轨道顶点[9]。

此次STS-51-L任务的船员。从左到右为分別為（前排）迈克尔·J·史密斯、迪克·斯科比、羅納德·麥克內爾、（後排）鬼塚承次、克丽斯塔·麦考利夫、格里高利·賈維斯和朱迪斯·蕾斯尼克。

在飞行器解体的过程中，更坚固的乘员舱保留了整体，并处于慢速翻转状态。NASA粗略估计如果要撕裂乘员舱的话，作用力要达到重力G的12到20倍；但是，在两秒内，作用在舱体上的力已经减少到4G以下，而在10秒后乘员舱已进入自由落体状态。这些力看来不足以对舱体造成主要的损害。至少在解体后，有迹象表明部分宇航员依然还活着并暂时具有意识。事后发现乘员舱上的4个个人外出空气包（PEAP）中的3个已使用，它们是任务专家朱迪斯·蕾斯尼克、任务专家鬼冢承次和飞行员迈克尔·史密斯的。[12]史密斯的激活开关在座位后面，可能是蕾斯尼克或鬼冢承次为他激活了此开关。宇航员理查德·穆莱恩写道：“我们的培训中没有涉及在发射中发生紧急情况时启用PEAP。朱迪斯和鬼冢的这种行为是一种英雄般的行为。”[12]调查人员发现，他们的空气余量与解体后2分45秒的抛射时间大约一致。

在分析残骸时，研究人员发现飞行员迈克尔·史密斯右侧面板上的几个电气系统开关已从原来的位置移开。理查德·穆莱恩写道：“这些开关受到杠杆锁的保护，要求它们必须克服弹簧力才能向外拉，然后才能移动到新位置。”后来经过测试表明，爆炸和撞击海面的力都无法移动开关，也就是说是史密斯移动了开关，大概是想在乘员舱与火箭分离后恢复乘员舱内的电力。[13]

在解体较长一段时间后，宇航员是否还具有意识是不可而知的，这在很大程度上依赖于分离的乘员舱内是否维持了安全的压力。如果没有，在当时的高度上能维持意识的时间只有几秒钟；PEAP只供给非加压的空气，因此无助于帮助宇航员们维持意识。乘员舱以大约334千米/时的速度撞擊海面，导致了超过200G的瞬间减速，远远超过了乘员舱的结构承受极限与人员存活极限。[9]

1986年7月28日，NASA太空飞行副主管及前宇航员理查德·特鲁利海军少将，发表了一份由休斯敦约翰逊航天中心的生物医学专家约瑟夫·克尔温提交的报告，提到了事故中宇航员的死亡。克尔温博士曾参与天空实验室2号任务，在事故发生不久后便被委派负责调查事故的原因。克尔温的报告中提到：

STS 51-L任務的挑战者号太空梭開始解體，外部燃料艙正大量洩漏內存燃料。

调查表明，在航天飞机解体爆炸後，至少有3名航天员并没有马上死亡。这3名航天员打开了航天飞机上的应急供氧设备。这3人最终死于低温、缺氧（航天飞机解体到坠入海洋历时至少3分钟）和掉入海洋时200多G的撞擊。在航天飞机设计期间，曾有几次提及发射逃生系统，但NASA的最终结论是：航天飞机可期待的高可靠性可以排除对这一系统的需要。前4次测试飞行的航天飞机轨道任务中，用到了修改后的SR-71黑鳥式偵察機弹射座椅与全套的增压服；但在后来正式的任务中，却移除了这些装置。发射逃生系统被认为有以下这些局限而未安装：“有限的作用、技术的复杂与过多金钱的花费、重量与日程表的拖延”。[11]^:180

在失去挑战者号后，这个问题被再次提出，同时NASA也考虑了几种方案：包括弹射座椅、牵引救生装置与从轨道舱底部跳伞逃生的方案。但是，NASA再次得出了所有的发射逃生系统都是不切实际的结论，理由是这些都将导致必然对现有飞行器进行大规模的修改，并因此缩减宇航员的活动空间。跳伞逃生系统的设计允许宇航员在航天飞机滑行过程中跳伞逃生；但是，该系统已经无法在挑战者号的方案中实现了。[14]

美國總統罗纳德·里根於白宮橢圓形辦公室，發表了這次太空梭事件的聲明，並形容這如同是一場民族災難。

在灾难发生的那一晚，罗纳德·里根总统原已預定對國會發表年度国情咨文。起初，他宣布咨文将按时发表，但后来在各方压力下他将发表国情咨文的时间推迟了一周，并在白宫的椭圆办公室中向全美發表了一份关于挑战者号灾难的演说。这份演讲由撰写，并以引用小约翰·吉列斯比·麦基的一首诗《高高飞翔》（High Flight）作为结尾：

1986年1月31日在德克薩斯州休士頓的挑戰者太空梭遇難者追悼會上，美國總統罗纳德·里根、第一夫人南茜·雷根和其家人皆前往致意。

三天后，里根偕同夫人南希一同来到了约翰逊航空中心，出席悼念宇航员的纪念儀式。参加的还有六千名NASA雇员和罹難宇航员的家人。[20]

挑战者号宇航员的家人们成立了非营利组织挑战者号太空科学教育中心，並建立了五十個學習中心，作為對罹難者永久的紀念。2004年7月23日，身亡的七位太空人被追授國會太空榮譽勳章。

小行星3350、小行星3351、小行星3352、小行星3353、小行星3354、小行星3355、小行星3356以七人的名字命名。

可辨识的宇航员遗体于1986年4月29日交还给了他们的家人。其中的两名成员：迪克·斯科比与迈克尔·史密斯被他们的家属安葬在的私人墓地。其他的遗体则于1986年5月20日安葬在阿林顿的航天飞机挑战者号纪念墓碑下。[21]

海上搜寻和重建小组寻获了部分固體火箭助推器的残骸，準備運往甘迺迪太空中心調查事故原因。根据金屬表面殘留的燃料劑化學物質，并与雷達軌跡圖消失时的海上位置比较，研究人員判斷残骸屬於左側固體火箭助推器。

在事故發生后一分鐘，NASA的發射救援官员就調動了為回收SRB而在預定水域待命的船隻展開搜救，同时还派遣了搜救飛機。但是在此时，碎片还在不停地掉落；因此靶场安全官员命令飞机与船只在安全水域待命，直到確定被影响区域安全無虞后，才允许其全力进行的搜救工作；而這已是事發後一小時了。[22]

在挑戰者號事故發生的第一星期，美國國防部代表NASA協助美国海岸警卫队進行主要的海面搜救工作。根據海岸防衛隊的說法，“这次行动是有史以來最大規模的海面搜救活动。”[22]搜救行动一直持續到2月7日。此后，由搜尋、修复和重建小組進行修复工作；他們的目標是抢救出有助于找出事故原因的碎片残骸。聲呐、潛水員、遙控潛艇、和載人潛艇都用在了搜尋的工作上，搜尋的广度达到480平方海里（1,600平方公里）的海域，而深度則達到海面下370米（1,200英呎）。到了5月1日，将蒐集到的右侧SRB碎片修复还原后，已能足夠判斷出事故的真正原因，於是結束了主要的搜救工作。其他的一些淺水區域搜尋還持續了一段時間，但这與事故的調查無關：目的只是蒐集并修复残余碎片以供NASA进行对太空船与发射器的材料研究。[22]

在挑戰者號上有一面美國國旗，發現時依然原封不動地密封在貨物袋中，現稱作挑戰者号之旗，這是科羅拉多州紀念碑鎮童子軍514團建議的名稱。多年來，剩余的挑戰者號殘骸还在不斷地被海水冲上佛罗里达州的海岸。1996年12月17日，在事故後差不多11年时，可可比奇的海滩上还发现了兩大塊殘骸。[23]

委員會中最名的一位成員是理論物理學家理查德·费曼，他以自己的風格直接進行調查，而不是依據日程表進行。这让他与羅傑斯产生了意見上的分歧，后者曾經抱怨到：「費曼才是真正让我头痛的事。」在一场電視广播的聽證會上，費曼將材料浸泡在一杯冰水之後，展示了O型環如何在低溫下失去韌性而喪失密封的功能。[26]在《你管別人怎麼想？》中提到了這一次的調查。

費曼也很重視NASA在「安全文化」上的缺失，並威脅要從報告中撤簽（退出委員會），除非将他個人對太空梭可靠性的觀點列入——后来出现在附錄F中。[27]在這份附錄中，他認為NASA管理层對安全與可靠性的評估，不同於數以千計參與實際工作的工程師的評估，是粗糙且不切實際的。他總結說：「想要在技术上成功，实情要凌驾于公关之上，因为大自然是不可欺骗的。」[28]

由於新罕布什爾州的一名教師克丽斯塔·麦考利夫是挑戰者號的乘員，這引起了一些媒體的興趣，在發射的現場進行實況直播，不過只有CNN提供了全國直播，另外NBC的洛杉矶分台KNBC也进行了直播。不过，在事故發生後的一项研究中，有17%的答复者表示他們觀看了太空梭的發射，剩下的85%则表示他們在一小時內得知了事故的發生。据报告的作者写到：“只有兩項事故的新聞傳播得更快。”（其中一項是約翰·甘迺迪總統在德克薩斯州達拉斯被刺殺的新聞；另一項是在肯特州立大學的學生間传播的富蘭克林·羅斯福總統的死訊。）[37] 另一項研究提到，“即使在事故發生時沒有看電視的人，也幾乎肯定能在事後幾天的电视台几无中断的报道中看到事故重放时的图像”。[38]根據《紐約時報》的民意測驗顯示，看見現場直播事故的孩童比成人要多，因为有48%的九至十三歲的學生在學校观看了電視直播。[38]從事故當天起，媒體保持高度的關注。在發射現場僅有535位記者進行報導，但三天後甘迺迪航天中心却有了1467位記者，在约翰逊航天中心还有另外的1040位记者。全球的報章雜誌也都以该事故做為頭條新聞。[16]

此外，中国中央电视台在1986年1月29日播出的《新闻联播》节目头条报道本次事故，第一次打破了此前该节目“先国内，后国际”的惯例。[39]

挑戰者號的事故常是專題研究的案例，例如工程安全、揭弊者的道德规范、沟通与集体决策等。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内容的一部分。[40] 對O型環在低溫下将會失效提出警告的工程師罗杰·博伊斯乔利，辭去了他在莫顿·塞奥科公司的工作，並且成為了工作场所道德规范的一位發言人。[41]他认为，由莫顿·塞奥科公司管理层召开的核心會議，及其最后产生关于發射的建議，“是起因於強烈的顧客威逼，而造成了不道德的决策制定。”[42]麻省理工學院、德州農工大學、德克萨斯大学奥斯汀分校、和馬里蘭大學帕克分校，都將此一事故作為工程倫理的一个教案。[43][44]

資訊設計師爱德华·塔夫特曾經以挑戰者号事故為例，說明当信息表达不明确时会发生的问题。他认为，如果莫顿·塞奥科公司的工程師能更明确地表达出SRB部件的接缝在低溫与烧穿間的數據關係，他們也許能成功地說服NASA取消太空梭的發射。[45] 塔夫特也认为，資訊表达得不完備也可能影響了NASA在哥倫比亞號最后一次飞行中的決定。[46]

航天飞机挑战者号罹难成员位在阿林頓國家公墓的太空梭挑戰者號紀念墓碑，大部分的遺骸皆是埋於此處。

在1990年，一部稱為《挑戰者號》的電視电影重现了太空梭挑戰者號發射时的事故。2006年5月，另一部关于这场事故的电影也宣布開拍，它也叫做《挑戰者號》。该部电影由菲利普·考夫曼執導——他在1983年拍摄的电影《太空先鋒》記錄了早期太空计划的歷史——並且将会把角色的重心放在理查德·费曼對事故的後續調查上。[47]

也有許多其他電視節目和电影引用了挑戰者號的事故，包括了：

• NBC的電視情境喜劇《庞姬·布鲁斯特》在1986年3月的一集“意外的發生”中，安排了庞姬在學校的電視上看見災難发生後的反應。在以前的剧情中，庞姬對成为一名太空人很感興趣，但她現在害怕遭遇到相同的命運；劇情展现了她害怕在航空事業上继续追求發展，以及她的繼父亨利、老師麥克·弗爾頓和前太空人艾德林是如何重建她的夢想的过程。

• 电视剧集《》的一集“堪薩斯”中，描述了主角穿越时空回到过去，以阻止他的宇航员父親成為挑戰者號任務的成员。

• 電影《星际旅行IV：抢救未来》的拍摄者和演员们希望以此电影纪念挑戰者號上的宇航员们：“他们勇敢的精神将留存在23世紀以及後世代人们的記憶中。”[48]

• 更早，在奧利弗·斯通于1987年拍摄的电影《華爾街》中，约翰·麦金利告诉查理·希恩说，葛登·蓋柯（迈克尔·道格拉斯飾演）在太空梭爆炸後，很貪婪地在幾分鐘內沽空了NASA的「股票」（儘管NASA是政府機構，不發行股票；而且讓事件發生在1985年，也是不合時代的）。

法國電子音樂藝術家让-米歇尔·雅尔原本打算與挑戰者號的太空人羅納德·麥克內爾——也是他的摯友和萨克斯管合奏者——在他的专辑《幽会》中合奏一曲。在麥克內爾過世之後，雅尔将这部专辑做成了麦克奈尔的纪念专辑；并在休斯敦举行一次免费的音乐会，以纪念挑戰者號上的太空人。[49]約翰·丹佛也在他1986年6月發行的專輯《同一個世界》（One World）中，為挑戰者號太空人寫了一曲頌歌《为我飞翔》（Flying For Me），在結尾以73秒的器樂演奏来纪念这场短暂的飛行。

不只一本漫畫描述過如果超级英雄拯救了挑戰者號會發生甚麼事情。1995年初版的限量版系列漫畫《Astro City》中，類似超人的角色撒馬利亞人第一次公開露面，他拯救了飛行器以防止这场悲剧把整个世界导向荒涼的未來。雖然《超人》故事沒有直接講過挑戰者號的名號，但事故發生后，故事中確實數次描述了類似情节，包括1986年的圖畫小说《鋼鐵戰士》的首章（這也是超人作為鋼鐵戰士的第一次露面）；电视剧集《露易絲和克拉克：超人新冒險》的试播集（在这里面是“信使号航天飞机”），以及2006年的电影《》。

在1996年，由詹姆斯·斯蒂爾和瑪吉主演的的戲劇《秘而不宣》（Hush）中，主角談到了她的一個夢，梦中她在太空中飛行，並看到了克麗斯塔·麥考利夫在金星教孩子們讀書。在她講完後，在場景中的記者珍娜轉向瑪吉的父親弗蘭克，並說（关于挑战者号灾难的）：“當它爆炸時我正吃著麥克雞塊。”

2007年，《今日美國》在慶祝報紙成立二十五週年紀念的同時，亦做了一個名為「首二十五位感動我們的人物」的人物誌，其中也包括了挑戰者號穿梭機的遇難太空人。名單裡亦包括九一一英雄與已故王妃戴安娜等人。[50]

2013年，美國歌手碧昂絲第五張專輯《絕對碧昂絲》中的首波主打「XO」，就使用了事件中控制中心對穿梭機發出指令的錄音，以「嚴重失靈 (Major Malfunction)」喻作情愛關係出現問題。此舉引起了美國太空總署及死難者家屬的不滿，唯碧昂絲回應指歌曲的原意是要說明「世事難料，所以務必要珍惜與愛惜的人相處的每一刻」。[51]

此事件也收錄在2006-2007年國家地理頻道節目《重返危機現場》第三季。