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哥倫比亞號太空梭

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哥倫比亞號太空梭,1981年4月12日首次發射,是美國最老的太空梭,哥倫比亞號機艙長18米,能裝運36噸重的貨物,外形象一架大型三角翼飛機,整個組合裝置重約2000噸,在滑行中它還能向兩側方向作2000公里的機動飛行,以選擇合適的著陸場地。2003年2月1日美國東部時間上午9時,美國「哥倫比亞」號太空梭在得克薩斯州北部上空解體墜毀,7名宇航員全部遇難。

1 哥倫比亞號太空梭 -概述

哥倫比亞號太空梭哥倫比亞號太空梭

美國「哥倫比亞」號太空梭1981年4月12日首次發射,是美國最老的太空梭。「哥倫比亞」號機艙長18米,能裝運36噸重的貨物。太空梭外形象一架大型三角翼飛機,機尾裝有三個主發動機,和一個巨大的推進劑外貯箱,裡面裝著幾百噸重的液氧、液氫燃料。它附在機身腹部,供給太空梭燃料進入太空軌道;外貯箱兩邊各有一枚固體燃料助推火箭。整個組合裝置重約2000噸。 在返航時,它能藉助於氣動升力的作用,滑行上萬公里的距離,然後在跑道上水平降落。與此同時,在滑行中,它還能向兩側方向作2000公里的機動飛行,以選擇合適的著陸場地。2003年2月1日美國東部時間上午9時,美國「哥倫比亞」號太空梭在得克薩斯州北部上空解體墜毀,7名宇航員全部遇難。

2 哥倫比亞號太空梭 -名字由來

哥倫比亞號的命名由來,是紀念第一艘環繞世界一周航行的美國籍船隻,18世紀帆船哥倫比亞號。

3 哥倫比亞號太空梭 -首次飛行

1981年4月12日,在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心聚集著上百萬人,參觀第一架太空梭哥倫比亞號太空梭發射。宇航員翰·楊(John W·Young)和克里平(Robert L·Crippen)揭開了航天史上新的一頁。

4 哥倫比亞號太空梭 -性能

1981年4月12日早上7點是一個歷史性的時刻 哥倫比亞號進行太空梭首次發射
1981年4月12日早上7點是一個歷史性的時刻 哥倫比亞號進行太空梭首次發射
哥倫比亞號太空梭總長約56米,翼展約24米,起飛重量約2040噸,起飛總推力達2800噸,最大有效載荷29.5噸。它的核心部分軌道器長37.2米,大體上與一架DC—9客機的大小相仿。每次飛行最多可載8名宇航員,飛行時間7至30天,太空梭可重複使用100次。太空梭集火箭,衛星和飛機的技術特點於一身,能像火箭那樣垂直發射進入空間軌道,又能像衛星那樣在太空軌道飛行,還能像飛機那樣再入大氣層滑翔著陸,是一種新型的多功能航天飛行器。

5 哥倫比亞號太空梭 -服役歷史

哥倫比亞號太空梭(STS Columbia OV-102)是美國國家航空暨太空總署(NASA)甘迺迪太空中心旗下擁有的太空梭之一。哥倫比亞號是美國的太空梭機隊中第一架正式服役的,它在1981年4月12日首次執行代號STS-1的任務,正式開啟了NASA的太空運輸系統計劃(Space Transportation System program,STS)之序章。然而很不幸的,哥倫比亞號在2003年2月1日,在代號STS-107的第28次任務重返大氣層的階段中與控制中心失去聯繫,並且在不久后被發現在德克薩斯州上空爆炸解體,機上7名太空人全數罹難。 

6 哥倫比亞號太空梭 -飛機墜毀

哥倫比亞號太空梭哥倫比亞號太空梭宇航員
2003年2月1日美國東部時間上午,載有七名宇航員的美國哥倫比亞號太空梭在結束了為期16天的太空任務之後,返回地球,但在著陸前發生意外,太空梭解體墜毀。在哥倫比亞號著陸前16分鐘,該機突然從雷達中消失。9時,美國「哥倫比亞」號太空梭在得克薩斯州北部上空解體墜毀,7名宇航員全部遇難。 

7 哥倫比亞號太空梭 -事故調查

哥倫比亞號太空梭哥倫比亞號太空梭在空中爆炸
美國「哥倫比亞」號太空梭發射后不久燃料箱外脫落的一個泡沫碎塊,一直是事故調查中的一大疑點。美國宇航局公布的一份分析報告顯示,該太空梭可能曾被多達三塊泡沫材料擊中,而不是早先所認為的一塊。 

「哥倫比亞」號太空梭1月16日發射升空,1月24日太空梭項目承包商美國波音公司技術人員撰寫了這份報告,並於1月27日提交給宇航局飛行控制部門。報告稱,在「哥倫比亞」號發射82秒后,有三個泡沫材料碎塊從連接外部燃料箱和太空梭的支架區域脫落,每個碎塊長約20英寸(相當於50厘米),它們擊中太空梭后「似乎出現了瓦解」,化為大量更小碎片。 

美宇航局在公布這份報告時強調說,根據報告得出的結論,泡沫碎塊撞擊不會影響太空梭飛行安全性,宇航局飛行控制部門也「同意這一結論」。 

儘管如此,新報告公布之後,泡沫材料撞擊在「哥倫比亞」號失事中所起的作用,再次引起人們關注。「哥倫比亞」號2月1日解體墜毀后不久,泡沫碎塊問題就浮出水面。雖然美宇航局一直堅持認為,泡沫碎塊撞擊不會有嚴重後果,但負責對「哥倫比亞」號事故進行調查的獨立委員會,目前仍在對泡沫碎塊的影響進行深入分析。 這一獨立調查委員會目前得出的最主要結論是「哥倫比亞」號機殼上可能出現孔洞,導致超高溫氣體進入太空梭,最終釀成事故。而根據美宇航局21日公布的文件,宇航局一位工程師1月29日就曾在電子郵件中警告說,太空梭外部隔熱瓦受損,有可能導致輪艙或起落架艙門出現裂孔。

8 哥倫比亞號太空梭 -後續調查

哥倫比亞號太空梭宇航員
美國宇航局2004年8月13日進一步確認,美國「哥倫比亞」號太空梭外部燃料箱表面泡沫材料安裝過程中存在的缺陷,是造成整起事故的禍首。「哥倫比亞」號太空梭事故調查委員會去年公布的調查報告稱,外部燃料箱表面脫落的一塊泡沫材料擊中太空梭左翼前緣的名為「增強碳碳」(即增強碳-碳隔熱板)的材料。當太空梭返回時,經過大氣層,產生劇烈摩擦使溫度高達攝氏1400度的空氣在沖入左機翼后融化了內部結構,致使機翼和機體融化,導致了悲劇的發生。
 
事故發生后,由於無法迅速找回事發時的泡沫材料和燃料箱進行檢驗,宇航局和事故調查委員會一直沒對事故原因作出最終定論。目前,「哥倫比亞」號外部燃料箱約50萬塊碎片已被找到並重新拼在一起。宇航局負責「哥倫比亞」號外部燃料箱工程的首席工程師尼爾·奧特說,宇航局經多次試驗確定,泡沫材料安裝過程有缺陷是造成事故的主要原因。
 
奧特說,泡沫材料本身的化學成分沒有問題,問題在於用噴槍在燃料箱外敷設泡沫材料的過程。試驗表明,目前的敷設工藝會在各塊泡沫材料之間留下縫隙,液態氫能夠滲入其間。太空梭起飛后,氫氣受熱膨脹,最終導致大塊泡沫材料脫落。撞擊「哥倫比亞」號的泡沫材料有公文包大小,重約0.75公斤。它幾乎是被整塊「撕下」后,高速撞擊到太空梭左翼前緣的名為「增強碳碳」(即增強碳-碳隔熱板)的材料,並形成裂隙。太空梭重返大氣層時,超高溫氣體得以從裂隙處進入「哥倫比亞」號機體,造成太空梭解體。
 
奧特說,根據新標準對燃料箱進行檢測是目前擺在美國宇航局面前的最大障礙。新標準要求,不允許有0.5盎司(14.17克)以上的燃料箱外泡沫材料脫落。美國宇航局目前準備對所有太空梭的11個燃料箱進行檢測,檢查每個燃料箱需要4千萬美元。 哥倫比亞號失事原因解析 美國「哥倫比亞」號太空梭事故委員會專家提出,起飛時遭遇強風、發射前臨時更換火箭助推器、以及「年齡太大」,都可能是造成這艘「功勛宇航器」解體的根本原因。在「哥倫比亞」號起飛62秒鐘后,突然遭遇到異常猛烈的大風吹襲,這有可能導致其左側機身發生「內傷」,為日後墜毀埋下了禍,此後僅僅20秒鐘,從機身下部主燃料箱上脫落的泡沫絕緣材料就擊中了左側機翼前端,造成直接「外傷」。專家認為,這些損傷對一個使用10年的太空梭來說可能不算什麼,但是對「哥倫比亞」號這樣21歲高齡的「老機」則是致命的。 
 
調查委員會指出,有關方面正在研究美國航空航天局(NASA)是否在「機體老化」問題上重視不夠,以致最終釀成本次悲劇。目前,有關「哥倫比亞」號失事的直接原因基本確定:超高溫空氣從機體表面縫隙入侵隔熱瓦下部四處亂竄,最終造成太空梭在返航途中解體墜毀,七名宇航員喪生。據介紹,飛機起飛一分鐘后,遭遇的風力強度已經接近NASA允許的極限。專家因此認為,原本已開始出現老化的機翼因遭受如此強風吹襲,才在外界異物的撞擊下顯得弱不禁風」,從而出現破損,為返航途中的超高溫空氣入侵形成了「方便的后」。
 
此外,去年8月,原本和「哥倫比亞」號主燃料箱正常配套的火箭助推火箭被拆卸下來,並安裝到另外一艘即將起飛的太空梭上使用。直到當年11月,NASA才重新為「哥倫比亞」號安裝了新的助推火箭,可能就在這「不必要」的一拆一裝過程中,有關人員的操作對燃料箱的表面材料形成傷害,結果造成絕緣材料脫落擊中太空梭左翼。此外,由於「年事已高」,哥倫比亞號的左翼前端的超強碳纖維隔熱板下面可能發生「缺損現象」。過去10年中,其他太空梭的類似部位也能遭受不同損傷,其中包括外力(小隕石)撞擊、刮傷、密封不嚴等險情。
 
調查委員會指出,目前必須搞清楚的是:NASA是否對包括「哥倫比亞」號在內得美國太空梭上述容易受損的部位及時進行了檢查和更換。據介紹,「哥倫比亞」號首次升空是在1981年,為美國使用時間最長的太空梭。在事故發生後進行的地面風洞試驗發現,「哥倫比亞」號在最後時刻發生的翻滾飛行現象,就是左翼前端保護層丟失造成的。專家估計,當時至少有5塊U形隔熱板脫落才會產生如此強大拉力。目前,搜索人員已經發現了超過2。8萬塊「哥倫比亞」號殘骸,並將其送到肯尼迪航天中心接受分析調查。據悉,這些東西不過是「哥倫比亞」號龐大機身的19%罷了。

9 哥倫比亞號太空梭 -最終報告

2009年12月30日,美國國家航空和航天局(NASA)公布「哥倫比亞」號太空梭失事的最終調查報告,細述了「哥倫比亞」號解體前艙內的最後情況。 報告還重點關注宇航員安全問題,提出多項改進意見。「哥倫比亞」號太空梭2003年返航時失事,7名宇航員全部遇難。美國宇航局隨後展開深入調查。 
 
和5年前的調查相比,這份長400頁的最終報告還原了更多「哥倫比亞」號解體前艙內宇航員的活動細節。報告說,從「哥倫比亞」號艙內警報響起,到宇航員生命結束只有約1分鐘時間。太空梭翻滾著失去控制,宇航員威廉·麥庫爾按下數個按鍵,試圖控制太空梭。其他大多數宇航員也按NASA既定程序操作。此時,他們並不知道,噩運就要降臨,沒有花時間給自己做準備。3名宇航員沒有戴防護手套,1人沒在自己坐椅上,1人沒戴頭盔。數秒鐘后,「哥倫比亞」號乘員艙失壓。報告認為,壓力下降造成的缺氧讓宇航員死亡或昏迷,昏迷者隨後在飛機劇烈翻滾搖晃中受到致命撞擊致死。報告認為,宇航員即便有時間穿上防護衣物,在飛機失壓后給自己增壓,也只能多活一段時間,依舊不可能生還。

10 哥倫比亞號太空梭 -宇航員

哥倫比亞號太空梭哥倫比亞號太空梭
里克·哈茲班德(Rick Husband),男,45歲,昔日空軍中校,徳克薩斯人。1994成為宇航員,機長。    

威廉姆·麥庫(William McCool),男,41歲,昔日海軍司令員,三個孩子的父親。1996年成為宇航員,機組成員。    

麥克爾·安德森(Michael P. Anderson),男,43歲,出生於軍事家庭,1994年成為少數黑人宇航員之一,有效載荷指令長。    

卡爾帕納·楚拉(Kalpana Chawla),女,41歲,上世紀80年代從印度移民到美國,於1994年成為宇航員,任務專家。    

大衛·布朗(David Brown),男,46歲,1996年成為宇航員,任務專家。    

勞瑞爾·克拉克(Laurel Clark),女,41歲,昔日海軍軍醫,1996成為宇航員,任務專家。    

伊蘭·拉蒙(Ilan Ramon),男,48歲,以色列空軍中校。1997年成為以色列首位宇航員,有效載荷專家 。 

11 哥倫比亞號太空梭 -三周年悼念活動

2006年1月28日美國東岸時間早上十時,美國佛羅里達州肯尼迪航天中心舉行活動紀念三次美國航天災難,並向罹難的17名太空人致敬。三次美國航天災難均集中在1月27日(阿波羅)、1月28日(挑戰者號)及2月1日(哥倫比亞號)。  

12 哥倫比亞號太空梭 -NASA隱瞞故障讓宇航員送死

2013年2月1日,在哥倫比亞號太空梭慘劇發生10周年紀念日之際,NASA前飛行主管韋恩·哈爾驚爆秘聞稱,當年「哥倫比亞號」太空梭機翼受損后,儘管NASA的高級工程師們早就發現這一致命故障,並相信這架飛機在返航途中將機毀人亡,然而NASA主管和同僚卻一致同意向宇航員隱瞞他們可能死亡的事實,因為NASA高層相信,與其讓宇航員知道實情后在痛苦絕望和折磨中度過他們的生命最後時刻,還不如讓他們在不知情的情況下突然死去比較好。

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