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航天飞机返回地球,三千度高温窜入机舱,7名宇航员瞬间融化?

1992年9月12日,奋进号航天飞机搭载着宇航员夫妻马克・李和詹・戴维斯飞向了太空,本来然吃瓜群众还要围观他们是否会进行神秘的太空受孕实验,但NASA对此守口如瓶!

本来还想着航天飞机每年发射频次还很高,这对夫妻总有一天会按捺不住实地操作,但等他们落地后,NASA一纸命令将这个希望彻底破灭,因为NASA规定在未来夫妻不能在同一架次航天飞机上执行任务!避免1986年的挑战者号航天飞机凌空爆炸惨案重演!

业界对此褒贬不一,认为NASA就是小题大做,但谁都没想到11年过后,哥伦比亚号航天飞机返回时,就在距离家门口不到60千米的高空,凌空解体,7名宇航员全军覆没,尸骨无存!

NASA的航天飞机计划

相信大部分朋友对NASA的航天飞机印象一定很深,高大的发射台上,一架飞机直冲云霄,旁边是两个助推器,中间还有一个超级大燃料箱,发射时候惊天动地,穿云破雾气,直达近地轨道,而返回是则直接可以在民用机场降落!

而在《地心抢险记》这部科幻片中,航天飞机由于地磁异常,偏离了航道164千米,直接处在了洛杉矶市中心,而航天飞机的滑翔比很差,等出了黑障发现时已经无法找到最近的机场,而任务中有一位女宇航员,凭着活地图般的记忆,指挥航天飞机降落在了洛杉矶市中心的北纬33.55度,西经118.1度的洛杉矶市中心干河谷上。

从理论上来看,航天飞机确实有这个能耐,而初衷也是因为航天飞机的可重复利用和便捷性,因为在航天飞机的发射时的三个组成部分中:轨道器、助推器和燃料箱,除了燃料箱抛弃无法利用外,轨道器就是所谓的航天飞机,而左右两枚是固体助推器,都可以回收利用,从成本上来看,可以降到极低。

而且航天飞机的货舱还非常大,直径达到了4.6米,长度18米,当年的哈勃望远镜才得以轻松放下,否则还真没有合适的火箭来发射这么大的玩意儿!而此后航天飞机也确实发射了多颗大型卫星,后来的国际空间站建设,航天飞机也出力不少。

不过事情往往出人意料,航天飞机成本甚至比一次性的飞船还高,千万别以为真的只丢了个大燃料箱,因为助推器是直接落海里的,重复利用率很低,还要大量时间检修,另外航天飞机的一次发射后的二次发射前维护价格实在是太高了,防热瓦、发动机、结构还有姿态控制发动机等等,不是要大量的维护就是直接更换(肼类燃料发动机无法再次利用),而且检修周期超级长!

航天飞机鼻锥部位有姿态控制发动机

终于弄明白的NASA最终只造了5架,花了大约200亿美元,平均每架40亿美元,1986年还爆炸了一架(挑战者号),本文开头的奋进号就是顶替挑战者号,据说是以发现号和亚特兰提斯号建造合约中一批同时生产的备用结构零件为基础,额外组装出来的!

奋进号航天飞机

挑战者凌空爆炸和哥伦比亚高空解体

航天飞机历史上有两次著名的爆炸,一次是1986年的挑战者号航天飞机,在发射场众目睽睽之下,升空73秒后凌空爆炸!

这是右侧固体火箭助推器的O型环密封圈失效,高温固体燃料气体喷出,烧穿了外燃料箱,并且右侧火箭脱离航天飞机,左右推力不均,导致航天飞机高速飞行中翻滚解体,7名机组人员无一幸免。

美国国家航空航天局的D-67相机拍到右侧SRB尾部处,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

2003年哥伦比亚号航天飞机

这是本文要重点介绍的事故,因为这次事故有一个非常大的争议,就是NASA到底是否知情,因为这些宇航员完全可以在轨道上等待下一个架次的航天飞机将他们接回地面,下面我们来简单梳理下整个事故过程。

STS-107乘员,左起:布朗、赫斯本德、克拉克、乔拉、安德森、麦库尔、拉蒙

2003年1月16日,哥伦比亚号航天飞机从肯尼迪航天中心LC-39-A发射架发射,执行STS-107航次任务,这是它的第28次飞行,值得一提的是这次任务中还搭载了中国学生设计的“蚕在太空吐丝结茧”实验。

发射第82秒时意外发生了,一块在外储箱和航天飞机连接管道之间的保温泡沫材料(低温燃料接头处防止结冰,一般都有保温材料覆盖)脱落,撞击在了航天飞机左翼在碳-碳符合材料板上,留下了约25厘米的破损!

因为此时的航天飞机距离地面大约20千米,速度为2.46倍音速(840米/秒)向太空狂奔,当然各位不要以为这次撞击就要了哥伦比亚号航天飞机的命,从地面起飞时速度虽然越来越高,但大气也越来越稀薄,所以尽管遭受了撞击,但它仍然安全的到达了近地轨道。

每次航天飞机起飞,NASA都会检查起飞监控录像,还有在轨道上检查绝热瓦破损情况,以便及时应对,所以从理论上来看,这次破损NASA是知道的,并且NASA也承认这次撞击的破损评估,但什么事情都没有发生,机组人员也一片祥和中执行完任务准备返回地球

机械臂上的摄像头可以检查每一寸机身

2003年2月1日早上8:10分,航天飞机准备返回,机尾超前启动发动机减速脱离轨道,然后再调转机头超前,控制迎角(重返大气层和准备降落时候迎角不一样),准备重返大气层,一切都正常,直到8:54分哥伦比亚号穿过加州进入内华达空域后!

此时速度为22.5倍音速,高度为69.3米,地面目击者看到了多次闪光,正常情况下航天飞机的尾迹都不会有大的变化,8:59:32,任务控制中心收到最后一条测控信号,此后任何频道上音讯全无。

而在德克萨斯附近的居民则看到了空中一个突然变亮的尾迹,然后不断碎裂称更小的碎片,渐渐消失在清冷早晨的空气中,目击者似乎闻到了一股焦糊味,但显然这是不可能的。

解体与毁灭

NASA的搜救团队在数千数万平方公里的范围内找到了大约2000多件残骸,再根据收到的测控信息,拼凑出了航天飞机的事故过程,罪魁祸首就是那个被泡沫撞击后的左翼抗烧蚀的碳碳复合材料破损,因此08:59:15时,两个轮胎的压力读数丢失,此时表示高温气流突入了起落架舱,传感器线缆已经被烧毁。

而气动外形的改变,使得航天飞机的自动控制系统拼命纠错,但也无法保持平衡,在接近20倍音速的速度下开始横滚,瞬间在强大的作用力下瞬间解体,宇航员应该没啥痛苦,因为在如此高速度下解体,乘员舱没有抗烧蚀结构,所以他们不是在解体是巨大的离心力下昏迷,就在高温中碳化,因此找回的遗骸只有部分碳化的肢体。

突入机翼气体高达3000度

NASA在操作航天飞机设计规范中是明确禁止使用泡沫保温材料的,但工程师发现不使用不行,所以只能睁只眼闭只眼,希望不会被撞击到,所以NASA是会明确评估每次发射录像的。

假如NASA叫停此次返航,然后再发射一架航天飞机将这些宇航员接回地面,那么NASA将要多花费数亿美元,我们相信NASA是舍得花这笔钱的,毕竟宇航员无价!但可能NASA赌这次撞击不会导致机毁人亡。