Aero 版 (精华区)

发信人: dxmxqe (在等待), 信区: Aero
标  题: “哥伦比亚”号航天飞机失事过程及原因分析
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Apr  5 19:12:07 2003) , 转信

http://203.212.1.211/docs/htdt99/htdt99-b.htm

一、 事件基本情况 

“哥伦比亚”号航天飞机是1月16日从肯尼迪航天中心发射升空的，共飞行16日。期间进行
了80多项科学研究与实验。 

“哥伦比亚”号航天飞机原定于美国东部时间（2月1日）上午返回肯尼迪航天中心，其计
划着陆时间为东部时间9点16分，在重返地面的过程中突然发生解体，航天飞机上的七名宇
航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。 

据外电报道，“哥伦比亚”号航天飞机失事后，美国总统布什当日宣布得克萨斯州和路易
斯安娜州部分地区进入紧急状态，并启动联邦政府基金帮助清理“哥伦比亚”号航天飞机
残骸。 

美国官方当天表示排除以下两种可能性：

（1） 无迹象表明“哥伦比亚”号航天飞机事件与恐怖袭击有关（“哥伦比亚”航天飞机
出事时正在得克萨斯州中北部6万1890米的上空，以大约2万千米的速度飞行）；

（2） 非气象原因。 

美国政府已经至少组建了三个独立的调查小组来调查“哥伦比亚”号航天飞机的失事事件
，NASA和众议院的一个委员会也将分别进行调查。据NASA局长奥基夫当天在肯尼迪航天中
心向全国发表讲话时透露，来自空军和海军的专家将加入由美国运输部和其它联邦机构组
成的独立调查委员会，对事故原因展开调查。此次遇难的七名宇航员中有四人来自美国空
军和海军。 

“哥伦比亚”号航天飞机失事前的基本情况（2月1日北京时间）： 

21时15分，“哥伦比亚”号航天飞机飞临印度洋上空。这时，“哥伦比亚”号航天飞机上
的小型方向控制用火箭发动机打开，时间为3分钟。航天飞机的尾部向着地球，开始降落。
 

21时23分，惯性制导电脑的自动导航系统指挥航天飞机调整为前端在前、尾翼向下的姿势
。 

21时32分，辅助动力装置被打开，以便向控制航天飞机副翼和起落架的水压系统增加压力
。 

21时42分，“哥伦比亚”号航天飞机到达位于太平洋上空144千米的位置，这时的火箭发动
机以每小时27,000千米(声速的25倍)的速度工作着。 

21时44分，“哥伦比亚”号航天飞机开始进入大气层，其前端向上抬升，保持一个40度的
仰角，这样，航天飞机外的陶瓷防热瓦能够承受飞机进入浓厚大气层时与大气层摩擦产生
的所有热量。陶瓷防热瓦开始升温。 

21时46分，“哥伦比亚”号航天飞机距地面只有102千米了，并准备在30分钟内着陆，逐渐
地，它穿越加利福尼亚、内华达、新墨西哥、亚利桑那、得克萨斯、路易斯安那州的墨西
哥湾沿岸，最后到达佛罗里达州上空。 

21时49分，“哥伦比亚”号航天飞机开始按原计划逐渐减缓飞行速度，它的前端朝着右侧
飞行。 

21时52分，“哥伦比亚”号航天飞机越过加利福尼亚海岸。休斯顿地面任务控制中心的控
制记录显示，航天飞机的左侧起落架温度发生轻微异常变化。三个水压热传感器显示的左
侧起落架温度在华氏40到60度(摄氏8至15度)之间。 

21时53分，航天飞机左翼第4个传感器显示温度仍在上升。 

21时54分，整个机身的温度因左翼温度上升而上升了摄氏15度。 

21时55分，飞临内华达沙漠上空。 

21时56分，飞临亚利桑那州南部上空。航天飞机机身左侧温度在5分钟内上升了约33摄氏度
，其温度升高速度达到机身右侧的4倍。 

21时57分，在飞临新墨西哥州上空时，仍受自动导航系统控制的航天飞机开始向左偏转，
速度再次下降。休斯顿地面任务控制中心失去与航天飞机左翼温度传感器数据传输之间的
联系。 

21时58分，航天飞机左侧一种无法解释清楚的力量推动哥伦比亚号向左滚动，配平滚动稳
定器自动打开，试图修正航天飞机的降落位置。 

21时59分，航天飞机上的机载电脑试图通过启动2部偏航喷气推进器进一步修正自己的位置
。在距离地面61千米的高度、“哥伦比亚”号航天飞机以时速21000千米的速度进入得克萨
斯上空。休斯顿地面任务控制中心记录下了最后的无线电联络信号："哥伦比亚，这里是休
斯顿。我们看到你们的轮胎压力信息，但没有抄下你们最后的数据。"过了片刻，“哥伦比
亚”号机长里克·赫斯本德回答：“收到，但......”。听到一阵噪音短波之后，地面与
“哥伦比亚”号便失去了联系。　　

22时0分，在失去所有无线电联系的情况下，休斯顿地面任务控制中心继续在雷达上跟踪着
“哥伦比亚”号。地面目击人员报告称，他们看到“哥伦比亚”号碎裂成无数小块，在天
空拖过一条长长的白烟。　　

22时16分，在“哥伦比亚”号航天飞机的预定着陆时间，美国国家航空航天局正式启动事
故应急计划。

二、 可能的原因 

根据多方报道与分析，归纳可能的事故原因大约有： 

1.防热瓦脱落 

在航天飞机的外部装有约24000个防热瓦，这些防热瓦可以使航天飞机抵御在返回大气层的
过程中产生的高达1650摄氏度的高温。 

美国航空航天局（NASA）航天飞机项目负责人朗-迪特摩尔认为，飞机失事很可能与一到多
块防热瓦的脱落有关。美国媒体2月7日报道称，美国空军在“哥伦比亚”号航天飞机分裂
坠毁前一分钟拍摄到的图片显示，这架航天飞机的左翼已有明显的结构性破损，但此图片
尚未得到NASA的证实。 

至于防热瓦为何脱落，目前说法不一。从电视图像显示，“哥伦比亚”号航天飞机在1月1
6日升空的时候，曾经有主燃料箱聚苯乙烯保护装置的一部分击中了航天飞机的左翼，这次
撞击可能使“哥伦比亚”号航天飞机的防热瓦脱落。据报道，飞机可能受损的面积达到18
×81厘米2。击中左翼的绝缘胶体积为15×41×51厘米3，重约1.2千克。 

但是NASA的高级官员2日解释说，NASA科学家早先做出了此事不影响飞行安全的判断。“哥
伦比亚”号航天飞机在太空运行到第十二天时，NASA的科学家提交了有关报告，认为防热
瓦可能遭到局部的表层损坏，但不会造成烧穿或影响飞行安全。NASA的领导层当时也对此
结论表示认可。 

NASA官员3日又表示，“哥伦比亚”号航天飞机升空后一块碎片击中飞机左翼并可能损害了
飞机的防热系统，这是NASA认为导致“哥伦比亚”号航天飞机空中解体的“首选可能原因
”，也是NASA的调查重点；NASA调查显示，一些烧毁和失踪的防热瓦证明“哥伦比亚”号
航天飞机空中解体前舱内温度骤升，强大气流阻力使航天飞机自动驾驶系统无法正常运转
，航天飞机偏离轨道。5日，NASA官员又透露， “正在集中精力关注那些此前没有注意到
的地方。我们将竭尽全力寻找被遗漏的环节”，因为试验证明脱落的碎片构成破坏的可能
性很小，由于在解体前最后几分钟，自动驾驶系统导致航天飞机迅速移动控制面板，最终
甚至启动小火箭尝试控制航天飞机偏离航道的动作，自动驾驶系统也成为调查重点之一。
目前调查仍在继续。 

也有人归咎于“哥伦比亚”号航天飞机所使用的主燃料箱，认为早在2000年就应该淘汰旧
的主燃料箱。但NASA则声明航天飞机用的是一种全新超级主燃料箱。 

也有人认为，有可能是“哥伦比亚”号航天飞机的火箭发动机在发射时出现了“喘振”现
象，造成火箭外部主燃料箱上的物体脱落，最终将左机翼或机身上的防热瓦破坏。 

2.升降翼失去控制 

调查显示，在解体前最后几分钟，自动驾驶系统导致航天飞机迅速移动控制面板，最终甚
至启动小火箭尝试控制航天飞机偏离航道的动作。 

航天飞机的一个升降翼可能失去控制，原因可能是1月16日发现的脱落的物体所致，或者是
因为液压控制系统发生短路所致。航天飞机的升降翼的作用是，在飞机进入大气层后，降
低航天飞机的速度。航天飞机进入大气层后应该以40度角飞行，大于40度，会使飞机向后
空翻；小于40度，会使飞机下降速度过快，而使机身过热。 

3.机体金属疲劳导致解体 

航天飞机承受巨大的压力，可能会使飞机机体发生解体分裂。因为“哥伦比亚”号航天飞
机是目前服役时间最长的航天飞机，第一次发射是在1981年。这种金属疲劳在民用航空飞
机上也较常见。去年NASA就因为在推动器燃料管上发现微小的裂纹，而让所有四架航天飞
机暂停四个月的飞行。（注：航天飞机的设计寿命为75-100次，“哥伦比亚”号航天飞机
仅飞行了28次） 

4.电缆短路引发火灾 

航天飞机上的电缆因为磨损而发生短路，最后引发火灾。 

5.被陨石、空间碎片、冰块击中 

被陨石、空间碎片、冰块击中，这种可能性小，但也不能完全排除。

三、 其它深层原因（非技术性原因） 

1.经费不足 

在过去的10多年，美国政府不断削减在航天项目上的预算，因而造成NASA资金短缺、科学
家短缺、设备老化的窘状。在哥伦比亚航天飞机升空之前，已有人就安全问题提出警告。
 
2月3日，美国白宫官员透露，布什总统将会在2004年的财政预算中，为NASA增拨4.7亿美元
，并保证调查人员将弄清以前的削减开支是否对此次悲剧负有责任。 

美国总审计署指出，NASA许多关键领域都缺乏足够的专业人员，而NASA现有的工作人员已
经表现出了过度劳累的迹象。此外还有其它危险的信号，包括美国会去年4月份提交一份有
关航天飞机计划的报告，这份报告由一些外围专家组成的安全小组撰写，报告表达了“15
年里对安全最强烈的担忧”。美参议员约翰-布里奥斯指出：“我们刚刚收到了一份总审计
署的报告，我想就在上周，这份报告谈到了NASA对于他们的私人承包商缺乏足够的监督”
。 

此外，美安全委员会前主席里查德-布洛姆伯格也早已向国会指出，有关航天飞机的许多技
术方面的改进都因预算原因而被取消或推迟，这些改进都与直接减小飞行危险有关。 

2.管理问题 

2002年8月，一位退休的NASA工程师唐恩-纳尔逊写信给布什总统，信中他谈到了航天飞机
缺乏足够的安全性，但纳尔逊的这封信却被白宫科学顾问置之不理。 

纳尔逊当时在信中写道：“您(布什)的介入非常必要以阻止另外一起航天飞机灾难的发生
，我建议航天飞机的机组人员应限制在4人，如果忽视了这点，我们将会以恐慌和愧疚看到
宇航员面临着死亡”。在写给布什的信中，纳尔逊列举了自1999年以来“哥伦比亚”号和
其它航天飞机所出现的各种故障情况，并尖锐地指出：NASA和美国航天安全顾问团未能对
日益明显的航天飞机安全隐患做出及时反应。这些可能导致悲剧发生的隐患包括： 

1999年，由于出现氢泄露，“哥伦比亚”号航天飞机的原定发射日期被迫推迟；因为配线
损坏、发动机故障并使燃油输送线凹陷等原因，“发现”号航天飞机被迫取消原来的发射
计划。 

2000年1月，由于配线及电脑故障，“奋进”号推迟发射升空。 

2000年8月，对“哥伦比亚”号航天飞机的检查发现，该航天飞机在配线方面竟存在多达3
500多处缺陷。 

2000年10月，“哥伦比亚”号的第100次升空飞行被推迟，原因是一枚安全销位置放置错误
和外挂油箱存在安全隐患。 

2002年4月，一起氢泄露事故迫使“阿特兰蒂斯”号航天飞机原定的升空计划取消。 

2002年7月，总检察长报告称，“哥伦比亚”号航天飞机的安全程序管理方法不当。 

2002年8月，“哥伦比亚”号航天飞机燃油线发现有裂缝出现，其发射系统出现故障。然而
，美国白宫官员否决了纳尔逊要求延期发射“哥伦比亚”号航天飞机的请求。但纳尔逊并
不气馁，2002年10月，他试图与NASA的管理机构取得联系，提出他认为亟待关注的问题，
希望能得到NASA的重视。但结果令他非常失望，NASA同样拒绝听取他的意见。 

纳尔逊2月1日对媒体记者说，他认为“哥伦比亚”坠毁事故正是NASA大多数高层领导的“
管理不善”造成的，“自‘挑战者’号出事以来，我就一直担心安全方面会出问题，但当
我试图把担心给NASA新一届管理官员讲述时，却被指责为上报渠道不合适。我最大的不满
是，我们应该却始终没有研制宇航员逃逸模块，NASA曾多次否定了这一提议。” 

另外，2月1日“哥伦比亚”号航天飞机失事后，曾长期在NASA担任安全顾问的工程师贝尔
纳德·考德雷尔向此间媒体披露，NASA安全顾问小组的9名成员中有5人曾因批评美国的航
天安全而于去年被开除。




--

※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.226.28]