Space Shuttle Columbia-krasj | |||
Oppdragsmerke STS-107 . | |||
Kjennetegn ved ulykken | |||
---|---|---|---|
Datert | 1 st februar 2003 | ||
Type | Oppløsning | ||
Nettstedet | Texas | ||
Kontaktinformasjon | 33 ° 34 ′ 00 ″ nord, 101 ° 53 ′ 00 ″ vest | ||
Enhetsfunksjoner | |||
Enhetstype | Columbia Space Shuttle | ||
N o Identifisering | STS-107 | ||
Fase | Gjenoppføring i atmosfæren | ||
Passasjerer | 0 | ||
Mannskap | 7 | ||
Død | 7 | ||
Savnet | 0 | ||
Såret | 0 | ||
Overlevende | 0 | ||
Geolokalisering på kartet: USA
| |||
Den amerikanske romfergen Columbia ulykken er plass ulykken som fant sted på1 st februar 2003under oppdrag STS-107 . I løpet av den atmosfæriske reentry- fasen ble Columbia- skytten ødelagt over Texas og Louisiana og de syv besetningsmedlemmene ble drept. Store rusk fra skyttelbussen ble funnet langs en akse som strekker seg fra Dallas forsteder ( Denton og Tarrant fylker ) til Tyler , samt Louisiana .
Tapet av Columbia var et resultat av skader som ble påført under oppskytingen: Et stykke skumisolasjon på størrelse med en liten koffert brøt av fra den ytre tanken (den viktigste drivstofftanken ) til romfergen, under de aerodynamiske lanseringskreftene. Ruskene traff venstre ving på forkanten og skadet TPS (Thermal Protection System ), som beskytter skyttelen mot varmen som produseres under gjeninntreden i atmosfæren. Mens Columbia fremdeles var i bane, mistenkte noen ingeniører skade, men NASA- direktører begrenset etterforskningen med den begrunnelsen at selv om det ble oppdaget problemer, kunne ingenting gjøres for å avhjelpe dem.
Under retur av STS-107- oppdraget kom de varme gassene som ble produsert under atmosfærisk tilbakeføring inn i vingen gjennom dette ødelagte området i forkant og fikk raskt sin indre struktur, noe som forårsaket oppløsningen av fartøyet.
Katastrofen er den andre ulykke med en amerikansk romferge , etter at av Challenger i 1986. Som med Challenger , ulykken forårsaket en to-års stans av romfergen flyreiser.
I de første spesifikasjonene til bæreraketten gjorde NASA- komiteen med ansvar for sikkerheten til skyttelbussen det klart at den ytre tanken må opprettholde sin integritet for ikke å generere skumrester eller andre elementer som kan ramme skytten. Disse hendelsene var sikkerhetsmessige bekymringer som måtte løses før en lansering ble tillatt. Imidlertid, under driften av bæreraketten, lanserer flertallet av skytten registrerte effekter av dette skumresten og riper på de termiske flisene. Ingeniørene ga grønt lys til fortsettelsen av oppdragene med tanke på at disse konsekvensene var uunngåelige og uten løsning. De mente at disse påvirkningene ikke representerte en risiko for flysikkerheten, eller at de utgjorde i det minste en akseptabel risiko.
Under startfasen av STS-112- oppdraget , to lanseringer tidligere, traff en blokk med isolerende skum det nedre ankerpunktet til venstre booster på den ytre tanken, og forårsaket en sag 10 cm bred og 7 cm dyp. Etter oppdraget ble dette problemet analysert, og det ble besluttet å fortsette lanseringsprogrammet: "Flyet til den eksterne tanken er trygt, og denne hendelsen gir ikke nye bekymringer (og uten ytterligere risiko)". Ron Dittemore ( shuttle-programleder for NASA ) og Linda Ham ( shuttle-programmets integrasjonsleder ) deltok i dette møtet, samt i hendelsesgjennomgangen i bane-fasen av Columbia-flyet ( STS-113 ). Linda Ham erklærte da: "Konsekvensen var ikke klar og er fortsatt ikke ...". Oppdraget STS-107 var 113 th lanseringen av romfergen. Det ble forsinket 13 ganger i løpet av de to årene mellom den opprinnelig planlagte lanseringsdatoen for11. januar 2001 og den effektive lanseringsdatoen den 16. januar 2003. Det ble innledet av STS-113- oppdraget utført med Endeavour- bæreraketten . Dette oppdraget ble inkludert i flyplanen etter forespørsler fra USAs kongress . Målet var å gjennomføre mikrogravitasjonseksperimenter med potensielle kommersielle utsalgssteder ( Spacehab- modul ) samt lanseringen av Triana-satellitten . Satellitten ble avprogrammert på grunn av finansiering og forsinkelser i byggingen. Den ble erstattet av en ny FREESTAR vitenskapelig eksperimentmodul, noe som resulterte i utsettelsen av STS-107- oppdraget . Disse eksperimentene kunne ikke utføres ombord på den internasjonale romstasjonen (ISS) på grunn av byggearbeidene og begrensningen av mannskapene om bord.
Vedlikeholdet av romfergen Columbia , planlagt før STS-107-oppdraget, var seks måneder etter den opprinnelige planen. Med lavere prioritet enn reparasjonen av Hubble Space Telescope ( STS-109 ) ble den omprogrammert etter denne, ved neste rotasjon av Columbia- skytten . Dette flyttet oppdraget til19. juli 2002.
Til slutt forårsaket oppdagelsen av sprekker i drivdistribusjonssystemet til Atlantis- skytten , da på alle de andre skyttelbussene, vedlikehold av alle romferger. Reparasjonene som ble utført, ble bestemt at oppdragene som var beregnet på ISS , for konstruksjon eller forsyning, var prioritert ( STS-112 , STS-113 ). Oppdraget ble omlagt for16. januar 2003.
The Columbia havarikommisjon (CAIB) utelukkes noen sammenheng mellom disse forsinkelsene og ødeleggelsen av romfergen. Han gikk inn for tekniske og organisatoriske endringer. Den romfergeprogrammet ble stanset i mer enn to år etter katastrofen, en forsinkelse sammenlignes med det som følger av Challenger-ulykken . Som et resultat ble konstruksjonen av ISS suspendert. Forsyningen av stasjonen, med skyttelbuss, gjenopptok 29 måneder senere ( STS-114 ). Mannskapets rotasjon gjenopptok førtien måneder senere ( STS-121 ). I løpet av denne tiden ble ISS bare opprettholdt i operativ tilstand av den russiske føderale romfartsorganisasjonen .
De viktigste endringene i følgende oppdrag inkluderte:
Etter 81,9 sekunder etter oppskyting , løsnet et stykke varmeisolasjonskum , omtrent 48 × 29 × 14 cm som veide 0,8 kg , fra den ytre tanken .
Det isolerende skum bidrar til å holde innholdet i tanken, LOX (flytende oksygen) til -183 ° C og LH2 (flytende hydrogen) til -253 ° C . Denne isolasjonen i forbindelse med andre enheter antas å forhindre drivstoffoppvarming samt dannelse av tankis, noe som kan gjøre skyttelen tyngre og også være farlig å løsne. Dette skumstykket var plassert på venstre side av bipoden foran skyttelen. (se bildet til venstre).
Skytten var i en høyde på rundt 20 115 m , og kjørte på Mach 2,46, eller 2 523 km / t . Det isolerende skumet ble løsnet med denne hastigheten, da det ikke var veldig tett, ble det bremset av luftens friksjon for å nå en hastighet på 1644 km / t . Columbia- skytten traff ruskene med en relativ hastighet i størrelsesorden 877 km / t med den fremre kanten av venstre vinge , etter å ha fortsatt sin kurs i samme hastighet .
Denne forkant er laget av paneler av komposittmaterialer basert på karbonfiberarmert grafitt (RCC). Dette materialet er motstandsdyktig mot trykk 700 MPa og temperaturer på 1750 ° C . Påvirkningen med isolasjonen skapte et hull i forkanten av vingen og / eller i de tilstøtende flisene til det termiske beskyttelsessystemet. Som vist av eksperimentene som ble utført på bakken av CAIB (se bildet til høyre), skapte denne kollisjonen et hull på 25 cm i diameter.
Romfergen var planlagt å lande på ni pm 16 på Kennedy Space Center i nærheten av Cape Canaveral . Denne tidslinjen bruker to forskjellige tidsbetegnelser:
Teamet jobber med sjekklister for beredskap for deorbitasjon og re-entry. Væringeniører, ved hjelp av opplæring av shuttle-piloter, vurderer værforholdene ved John F. Kennedy Space Center . Tjue minutter før deorbiteringsmanøveren er alle værobservasjoner og prognoser innenfor standarder, og alle systemene er normale.
Ved 14 er fire pm EST , president i USA George W. Bush sendte en melding til landet: "Denne dagen har brakt forferdelige nyheter og stor sorg til vårt land. På ni om formiddagen den morges Mission Control Center mistet kontakten med romfergen Columbia . Rett etter ble rusk sett falle fra himmelen over Texas . Columbia shuttle er tapt, det er ingen overlevende. [...] ” .
Rusk funnetTransportrester og menneskelige levninger fra astronautene ble funnet rundt Norwood, Texas.
Det isolerende skumet som beskytter stativet og lager en skråkant, tilsettes manuelt på det forrige isolasjonslaget på den ytre tanken . Begge er basert på BX-250 (polyuretanskum) forsterket av et bindemiddel mellom disse to lagene (Conathane). Skråningen oppnås ved manuelt å forme skummet for å gi det ønsket form. På grunn av sin indre struktur er isolasjonskum ikke ensartet, og deres mekaniske egenskaper kan variere innenfor en blokk.
Disseksjon av identiske avfasninger på andre eksterne tanker under konstruksjon, avslørte feil i skummets ensartethet (hull, lommer og rusk) som svekket dets mekaniske motstand mot riving. Imidlertid ble det bemerket at teknikkene som ble brukt til å konstruere disse delene var i samsvar med gjeldende prosedyrer.
Plasseringen av denne skråningen ligger over LH2-reservoaret ved -253 ° C og mellomtrinnskjørtet som ikke inneholder flytende gass, men gassformig nitrogen. Det er sterke temperaturforskjeller i den underliggende strukturen. Dette mellomtrinnskjørtet fungerer også som et festepunkt for skyttestativet og som et festepunkt for boostere. Det utsettes for sterkt trykk og intense vibrasjoner under flyging. I tillegg er skyttelens nese like oppstrøms stativet og bidrar til utseendet på komplekse aerodynamiske fenomener (Venturi-effekt) som illustrert i bildet til høyre.
Til slutt inneholder fasingen ikke strukturelle deler som forsterker dens stivhet og er bare laget av skum. Den er tilstede for å forbedre strukturens aerodynamikk og har ingen annen nytte.
Etter flyet STS-107 ble nytten av denne skråningen i det isolerende skumet vurdert på nytt. Det ble bestemt på slutten av analysene og simuleringen at disse kilene ikke hadde noen fordel og ble trukket fra utformingen av følgende eksterne tanker . Disse endringene påvirket de tre store fasene: venstre stativ, høyre stativ og ekstern LOX kraftledning.
I sin granskningsrapport bemerket Columbia Accident Investigation Board (CAIB) ni funn angående tap av isolasjonsskum:
Fly STS-107 som startet16. januar 2003på 10 h 39 (lokal tid) av overvåkningskameraene har vært i stand til å filme oppstigningen av romfergen Columbia . To kameraer registrerte effekten av det isolerende skumet på skytten:
I sin etterforskningsrapport bemerker Columbia Accident Investigation Board (CAIB) at fotografiske bevis støtter konklusjonen om at det isolerende skumfasingen til venstre stativ er rusk som slo skytten på den nedre forkanten av vingen. Venstre i området mellom panelene 6 til 9 med en relativ hastighet på omtrent 877 km / t . Mangelen på kameraer med høy oppløsning hindret analysen av denne kollisjonen på slutten av startfasen. Imidlertid var de tilstrekkelige til å bestemme konsekvensene for det termiske beskyttelsessystemet til skytten under flyturen.
Bakken mannskap fra George C. Marshall Space Flight Center oppdaget hendelsen den17. januar 2003til 9 t 30 (IS) fra bildene av start. Den resulterende skaden kunne ikke vurderes på grunn av utilstrekkelig informasjon og bilder. Mannskapene bemerket imidlertid at de aldri hadde sett så tungt rusk treffe skyttelbussen. De bestemte seg for å betrakte denne hendelsen som eksepsjonell. Som et resultat ble to av NASAs topptjenestemenn informert: Ron Dittemore ( shuttle-programleder for NASA ) og Linda Harm ( shuttle-programmets integrasjonsleder ). Det ble dannet et evalueringsteam for å analysere konsekvensen av denne effekten. Bakkemannskapene lyktes med, med forbløffende presisjon, å estimere søppelstørrelsen, hastigheten og slagvinkelen. Når det gjelder disse elementene, vil etterforskningsrapporten legge merke til deres bemerkelsesverdige presisjon. Dette teamet ba om bilder av skyttelvingen i bane.
I løpet av lørdag 18. januar 2003 (D3) og søndag 19. januar 2003(D4), inkludert Martin Luther King Day-ferien , begynte ingeniører å vurdere den potensielle skaden. En Boeing- ingeniør brukte skadeforutsigelsesverktøyet kalt “ Crater ”. Verktøyet forutsier en slagdybde som er større enn tykkelsen på en RCC-flis, og indikerer dermed en fare for forbrenning i dybden av vingen under gjeninnføring i atmosfæren. Teamene tok imidlertid ikke hensyn til dette resultatet, med tanke på at verktøyet økte skadeomfanget mens det reduserte flisens motstand.
I motsetning til prosedyrene ble ikke dette evalueringsteamet ledet av Shuttle-programmet eller misjonsledelsen . Følgelig ledet ikke teamene med ansvar for oppdragskontroll og overvåking ( Mission Control and Mission Evaluation Room ) evalueringsteamet. Den eneste forespørselen var å komme til konklusjoner for24. januar.
I løpet av tirsdag 21. januar 2003(D5) de første resultatene av evalueringsteamet presenteres under et uformelt møte. Tjenestemenn fra tilstedeværende NASA krevde ikke detaljer om forutsetninger, fremgang og delresultater. Undersøkelsesrapporten bemerker at oppførselen til de ansvarlige var uvanlig. De er vanligvis involvert i analysen av hendelser som de anser som problematiske. På slutten av møtet bestemte deltakerne at det var viktig å ta bilder i bane av venstrekanten for å fjerne tvil om skaden og tillate en mer presis analyse av konsekvensene av hendelsen.
På grunn av manglende retning fra evalueringsteamet ba den ikke om bildebehandling fra teamene som var ansvarlige for å overvåke og overvåke oppdraget, men fra teamet av ingeniører fra skyttelbussen til Lyndon B. Johnson Space Center . Følgelig ble denne forespørselen ansett av personer med ansvar for skyttelbussen som valgfri, ikke prioritet, og ble kansellert. Da evalueringsteamet fikk vite at Mission Control Center hadde kansellert forespørselen, ble de bekymret. Ingen innså at denne kanselleringen ikke var endelig, og at den faktisk samsvarer med forespørselen som ble gjort under17. januar 2003. I stedet for å insistere, utarbeidet evalueringsteamet hvordan man skulle få tak i disse bildene, uten å gå gjennom offisielle kanaler. De fortsatte å finne ut hvordan de skulle få tak i disse bildene, selv etter å ha gitt sine konklusjoner om24. januar 2003. Dette problemet avslører en åpenbar mangel på kommunikasjon mellom ingeniører og de som har ansvaret for romferge-programmet: Ingeniørene sa at de ikke ble lyttet til og de ansvarlige sa at de ikke var involvert i diskusjoner mellom ingeniører.
Det var tre forskjellige forespørsler om bilder av skyttelbussen i bane, enten fra ingeniører eller tjenestemenn:
I tillegg var det minst åtte forskjellige muligheter som ville ha avdekket omfanget av skaden Columbia pådro seg :
Denne typen hendelse med isolasjon av skumtap var hyppig. Av de 79 flyene med innebygde kameraer ble det observert tap av isolerende skum på 80% av disse flyvningene. På 10% av de analyserte flyvningene kom tapet av isolerende skum fra venstre stativ.
Tabellen nedenfor viser de viktigste hendelsene med tap av isolasjon, enten observert av NASA eller identifisert under etterforskningen:
Oppdrag | Datert | Bemerke |
---|---|---|
STS-1 |
12. april 1981 |
Mye ruskpåvirkning. Tre hundre termiske beskyttelsesfliser erstattet. |
STS-7 |
18. juni 1983 |
Første kjente tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. |
STS-27R |
2. desember 1988 |
Rusk fra beskyttelseshetten til en booster bryter en flis av varmeskjoldet. Heldigvis er plasseringen av denne flisen rett på en tykk aluminiumsplate som beskytter en L-båndantenne. Det ble tydelig indikert i analysen etter flyvningen at hvis denne platen hadde vært fraværende eller hvis støtet hadde funnet sted. På en annen flis, da hadde de glødende gassene gått gjennom varmeskjoldet. Denne hendelsen blir deretter bemerket som den alvorligste av alle oppdrag og vil bli korrigert ved å endre materialet til boosterhettene. |
STS-32R |
9. januar 1990 |
Andre kjent tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. |
STS-35 |
2. desember 1990 |
Oppdagelse av en unormal innvirkning på varmeskjoldet til skyttelen. Etter å ha analysert videoene fra flyet, ble det identifisert ti områder med tap av isolerende skum på den ytre tanken på nivået av mellomtrinnskjørtet. Første gang NASA kvalifiserer skumrester som i strid med flysikkerhet. Fra denne flyturen prøver NASA å få på plass korrigerende tiltak ved å grave ventilasjonsåpninger eller forbedre prosessen med å påføre isolasjonsskum. |
STS-42 |
22. januar 1992 |
Hundre og femti ni støt observert på varmeskjoldet til skyttelen. To hull i det isolerende skummet på den ytre tanken på 20 cm og 30 cm er identifisert som årsaken til støtene. Første gang det ikke iverksettes korrigerende tiltak og hendelsen er klassifisert som uforklarlig / isolert. Neste STS-45-oppdrag lanseres før hendelsen avsluttes. |
STS-45 |
24. mars 1992 |
To observerte påvirkninger på forkanten av høyre ving på panelet nr . 10. Hendelsen er klassifisert som uforklarlig og sannsynligvis forårsaket av orbitalrusk. Konsekvensanalyser vil avsløre spor av ikke-kosmisk og menneskeskapt rusk. Imidlertid vil ingen analyse av ruskbanen bli utført for å identifisere opprinnelsen. |
STS-50 |
25. juni 1992 |
Tredje kjent tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. Hendelsen avsluttes med omtale: Risikotolerert. |
STS-52 |
22. oktober 1992 |
Tilfelle tap av isolasjonskum på det uidentifiserte venstre stativet etter flyturen. Fjerde tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. |
STS-56 |
8. april 1993 |
Mange overfladiske påvirkninger på et stort område av flisene. Årsaken er identifisert som tap av indikasjonen på at antall observerte rusk er innenfor normen eller i det vanlige forholdet. |
STS-62 |
4. oktober 1994 |
Tilfelle tap av isolasjonskum på det uidentifiserte venstre stativet etter flyturen. Femte tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. |
STS-87 |
4. oktober 1994 |
Tre hundre og åtte slag ble observert, inkludert to hundre og fyrre-fire på skyttelens varmeskjold. Hundre og ni av disse støtene er større enn 2,5 cm . Etter statistisk analyse anses disse påvirkningene å overstige normen, og en tyverihendelse ble erklært. Årsaken til dette isolerende skumresten ble identifisert: en endring i formelen på det isolerende skum for å minimere bruken av CFC (gass som er ansvarlig for hullet i ozonlaget). I løpet av de neste ni oppdragene ble korrigerende tiltak implementert med en reduksjon i tykkelsen på skummet og installasjonen av ekstra ventilasjoner. Etter ti flyreiser ble hendelsen stengt med begrunnelsen at ruskene hadde blitt redusert til et akseptabelt nivå. Etterforskningskontoret bemerket at antall støt da kom tilbake til nivået som ble observert før endringen i isolasjonsskumformelen, men ikke under det som ble observert tidligere. |
STS-112 |
7. oktober 2002 |
Sjette kjente tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. Første gang det ikke er rapportert om noen tyverihendelse. Korrigerende tiltak vil bli sporet og vil fremdeles være i gang under flyturen STS-107. |
STS-107 |
16. januar 2003 |
Syvende kjent tilfelle av tap av isolasjonskum på venstre stativ. Ødeleggelse av Columbia ved gjeninntreden i atmosfæren. |
I sin etterforskningsrapport beskriver Columbia Accident Investigation Board (CAIB) dette fenomenet som "normalisering av avvik" slik tilfellet var med prosessen som førte til ødeleggelsen av Challenger:
Denne normaliseringen av avvik har ikke ført til å vurdere lenger, litt etter litt, at en risiko virkelig kan føre til en alvorlig ulykke, eller til og med en katastrofe. Denne risikoen ble ikke lenger ansett som en risiko som skulle løses siden den aldri hadde forårsaket en ulykke før ... mens den ikke vurderte sannsynligheten for at denne risikoen kunne generere ulykker i fremtiden.