挑战者号航天飞机灾难（挑战者号航天飞机爆炸事件）

1969年4月，在极度烧钱“阿波罗登月计划”即将结束之时，激情澎湃的美国国家航天局深知想要进一步探索太空，为控制预算就必须设计一种可以重复利用往返太空的交通工具，于是在1972年1月确定了航天飞机的设计方案，但是效果却远没有预期的那样美好，美国一共建造了5架航天飞机，有2架发生大爆炸，一次是1986年挑战者号航天飞机在升空73秒后高空爆炸，另一次是2003年哥伦比亚号航天飞机返回地球时高空解体，如此低的安全系数直接导致14名宇航员因此丧命。

在挑战者号爆炸之后，在按照美国国家航天局在事故后的影像分析结果来看，此次爆炸很有可能只是“部分燃烧”，包括更为坚固的船员舱和固体燃料推进器都没有受损，如果发生真正意义上的“爆炸”，整个飞行器将迅速被摧毁，也就是说，挑战者号高空爆炸的瞬间，宇航员却没有立即因此殒命，在事故调查时也发现了有3名航天员打开了应急供氧设备，他们直到撞击海面之前还在进行着自救！

挑战者号高空爆炸过程

航天飞机的设计初衷是为了节约往返太空的成本，但是实际上循环使用的航天飞机相对于一次性使用的运载火箭，运行和维护成本极大。

航天飞机分为轨道器、两个固体燃料推进器以及中间巨大的燃料箱，为了满足从起飞、上升、轨道运行，再入大气层直到返回着陆这一系列复杂工况的设计要求，还要满足重复利用的要求，整个飞行器系统非常复杂，零部件也极其得多，超过200万个零部件在每一次飞行之后都要进行系统的检查，一旦某一个零件没有发挥出应有的作用，那将意味着一次灾难级的隐患，而这次挑战者号爆炸也是因为一个极小的零件，因低温硬化留出了1毫米的间隙，导致了整个事故的发生。

1986年1月28日，挑战者号航天飞机在进行代号STS-51-L的太空任务，这也是挑战者号第10次发射任务，不过这次飞行任务从准备开始就小问题不断，原本定于22日发射的挑战者号因为发射任务重叠、天气恶劣以及发射场限制，一直推迟到27日，然后又出现了外部舱门通道的问题再次推迟一天，根据当时的气温，-0.5摄氏度是发射的最低温度，工程师多次表达了低温（11.7摄氏度）条件下固体燃料推进器部件接缝处的O型圈的密封性可能受到影响，但是没有收受到有的重视，发射仅仅被推迟了1个小时。

挑战者号发射升空后的58.788秒后，一台追踪摄像机捕捉到了右侧固体燃料推进器靠近尾部支架处喷出了额外的烟羽，因为低温此处的一个O型密封圈失效了，可燃气体从这个接缝处开始泄露出来，并导致原本1毫米左右的接缝撕裂成了一个裂缝，从裂缝喷出的火焰冲击着外部舱。

64.660秒之后，烟羽的形状发生了改变，此时的尾部燃料舱的液氢舱已经被烧穿，液氢开始泄漏，额外产生的推力导致主引擎的喷嘴自动转向，以平衡这部分力。

73.162秒，因为燃料舱尾部的液氢舱泄漏产生的巨大推力导致其上部的液氧舱受损，燃料舱随后瓦解，挑战者号航天飞机也在异常气流产生的超过20G的负载力冲击下立即被撕裂。

根据NASA的研究，这一过程在地面来看给人一种航天飞机被燃料舱爆炸炸毁的视觉错误，实际上地表看到的“大爆炸”实际上是液氢液氧在燃烧舱解体瞬间溢出产生的大火球，而且一般情况下，液氢的临界温度是-239.97℃，如此低温情况下发生的大规模泄漏，氢气不可能迅速地燃烧并触发一场“爆炸”，也就是说大火球的内部并没有完全燃烧，只是泄漏气体表面满足了燃烧温度发生的燃烧。

受到的超过20G冲击力之后，航天飞机解体时抵消大部分负载力，两秒内作用在船员舱的力已经降到4G以下，对于宇航员来说平时离心机训练可以达到10个G的过载强度，这种力不足以破坏船员舱，部分宇航员可能会经历短暂的昏迷后清醒，因为船员舱中的供氧设备打开了3个，耗氧量与坠落相对应。

不过这些自救措施都无济于事，在船员舱抵达19.8千米抛射顶点后开始了长达3分钟的自由落地，最终以93m/s的速度撞击海面，产生的冲击力高达200G，即便是坚固的船员舱也承受不住，更何况人类的血肉之躯。

航天飞机退出的舞台，将是最大的挑战

美国整个航天飞机计划总投资超过了2000亿美元，总共飞行了135次，折算下来每次的飞行成本达到了5亿美元，根据NASA的最初设计构想每次发射成本控制在600万美元左右，不仅没有达到节约成本的目的，而且还超过了设计预期成本近百倍，加上5架航天飞机2架坠毁的极地安全系数，在2010年国际空间站基本建成之时，美国接着也宣布航天飞机退出历史舞台。

随着我国神舟12号的成功升空，目前我国的神舟系列和俄罗斯联盟号成为了世界上仅有的具备载人天地往返能力的宇宙飞船，加上各国正在研制的6款载人飞船，可以说是人类航天史上的一场大盛况，一直在航天技术上领先的美国，只能租用俄罗斯的联盟号飞船往返太空，每名宇航员的“船票”高达6500万美元。

未来随着空间站技术的发展，载人航天势必成为下一步的主流，降低往返太空的成本课题也会将持续开展下去，美国航天飞机项目失败了，不过也是给后续的研究做了尝试和铺垫。正如中国工程院院士龙乐豪认为的：航天飞机时代的结束意味着一个阶段的终止，但也意味着更高起点的开始。