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发信人: ersy (赶论文，少上网), 信区: Green
标  题: 哥伦比亚号调查接近尾声 泡沫材料撞击最可能原因
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Jun 25 21:06:43 2003)

　　中新网6月24日电据南方周末报道，在哥伦比亚号航天飞机失事后的4个半月中，事故
调查人员竭尽全力从德克萨斯等地找回了绝大部分能找到的残骸，收集了许多目击者的证
词和影像资料。然而他们还是无法确定是什么造成了哥伦比亚号在重返大气层时的解体。
6月6日，在地面进行的一项重要实验表明，航天飞机外贮箱上脱落的一块泡沫材料对航天
飞机的撞击———正如人们先前怀疑的那样———可能最终造成了这一悲剧。
 
　　撞击实验

　　作为目前最可能的假说，“泡沫撞击说”在航天飞机失事之后立即就被提了出来，但
是调查人员不清楚一块手提箱大小的泡沫到底能不能撞坏航天飞机。上个月，随着越来越
多的证据指向哥伦比亚号左翼损坏的防热瓦，哥伦比亚号事故调查委员会决定安排一次模
拟实验，确定外贮箱表面的泡沫材料是否有损伤防热瓦的能力。

　　6月6日，实验在德克萨斯州圣安东尼奥的西南研究院进行。选择在这个非营利性质的
多学科研究机构进行实验，是因为西南研究院拥有适当的实验装置：氮气炮。氮气炮是用
来研究鸟类对飞行器撞击的装置，因为每年都会有一些倒霉的鸟撞到飞机的机身或者发动
机。工程师造出了以压缩的氮气作为推进动力的发射装置，朝实验飞机发射一些活鸡“炮
弹”。让飞机运动和让鸡运动造成的效果是一样的。利用这种装置，工程师研究鸟类的撞
击可能会对飞机产生什么影响。不过这次，氮气炮发射的不是活鸡，而是一块航天飞机外
贮箱上的泡沫材料。

　　被撞击的防热瓦也是货真价实的材料。为了保证实验更加真实，调查人员取来了发现
号航天飞机上相应部位的防热瓦——这些防热瓦已经跟随发现号飞行了30次以上，与哥伦
比亚号上的防热瓦大致相同。

　　当航天飞机重返大气层的时候，机身与大气分子磨擦产生高热。为了保护航天飞机的
铝质结构不被高温破坏，需要在机身受热部位放置防热瓦。机身不同部位使用不同的防热
瓦，这是因为重返大气层时机身的受热不均匀。这次实验的防热瓦是位于航天飞机左翼前
缘的强化碳—碳复合材料防热瓦(RCC)。强化碳防热瓦的横截面呈“U”形，它能经受超过
1200摄氏度高温的考验，是整个航天飞机防热系统中最耐热的材料之一。

　　在众目睽睽下，调查人员给氮气炮装填了一块0.76公斤的正方形泡沫，并把它以每小
时843公里的速度发射了出去。泡沫撞到强化碳防热瓦之后立即变成了一团细小的碎片——
正如哥伦比亚号发射时遇到的情形。在距离实验地点近50米处的人们似乎看不出防热瓦有
什么变化，但是近距离的观察显示，一条裂缝贯穿了防热瓦的截面。随后，工程师还发现
，用于密封两个强化碳防热瓦之间缝隙的“T”形封条也被损坏了。

　　哥伦比亚号事故调查委员会的哈博德(ScottHubbard)评论说，“这是我们拥有的第一
个证据，即与事故中观察到的体积相仿的泡沫，确实可以撕裂和损坏一片强化碳防热瓦。
”

　　尽管委员会在随后的新闻发布会上强调“还没有得出任何最终结论，且尚未确定导致
航天飞机及其乘员遇难的原因”，这个实验仍然十分重要。因为它表明了泡沫确实可能成
为威胁航天飞机的“危险分子”，再加上此前获得的其他证据，一个哥伦比亚号失事的完
整过程开始显现。3月19日找到的数据记录仪。

　　过热的左翼

　　2月1日，在哥伦比亚号失事的几十分钟后，一条关于航天飞机曾经被泡沫击中的消息
引起了人们的注意。其实，这并不是一条新闻。在哥伦比亚号重返地面前一天的新闻发布
会上，飞行指挥凯因(LeroyCain)就提到了泡沫问题。

　　所谓泡沫，是指航天飞机外贮箱最外层的材料。外贮箱里盛满了低温液态氢和液态氧
。如果让铝质的外贮箱裸露，那么它的表面就会大量结冰，并影响发射。于是工程师在外
贮箱上覆盖了一层数十厘米厚的表面呈橘红色的泡沫塑料，起到隔热和防止结冰的作用。


　　在最初公布的录像上，人们可以看到在航天飞机升空81.7秒后，一个模糊的小块物质
———大约有手提箱大小的泡沫———从外贮箱上脱落，随后撞上航天飞机的左翼，立刻
化成了一团雾状的碎片。

　　但是当时凯因认为，泡沫不会成为一个致命的因素。“工程师们非常仔细地检查了关
于左翼上防热瓦的情况，”凯因在新闻发布会上说，“我们没有改变轨道设计的任何特点
，那将是一条正常、标准的轨道。”

　　在事故发生后的几天里，NASA并没有把泡沫的撞击作为他们关注的焦点。在2月5日举
行的新闻发布会上，航天飞机计划的主管迪特摩尔(RonaldDittemore)特意向记者展示了一
块航天飞机外贮箱泡沫的样品。他介绍说，通过计算机模型的计算，那块以每小时511公里
的速度撞上航天飞机左翼的泡沫，即使会造成防热瓦的损伤，也不会导致整个航天飞机失
事。

　　此时，调查人员只能从航天飞机的遥测信号入手，了解飞行的最后几分钟到底发生了
什么。他们发现，在航天飞机解体前8分钟，数据显示出航天飞机的左起落架舱和机身左侧
温度开始升高———尽管升高的温度与机身表面上千度的高温相比微不足道。与此同时，
航天飞机的左翼的阻力开始增大。在自动驾驶仪的控制下，航天飞机的一些控制姿态的火
箭启动，试图抵消左翼阻力增大的影响。在随后的几分钟里，阻力不断增大，最后到了自
动驾驶仪无法控制的程度，航天飞机出现翻滚、解体。

　　但是调查人员还不知道到底是什么造成了温度上升和阻力增加。迪特摩尔承认，那有
可能是因为航天飞机左翼的防热瓦损坏造成的。

　　两个转折点

　　2月8日，来自军方的一条消息引起了调查者的注意。根据军方的雷达数据显示，在哥
伦比亚号发射升空24小时之后，似乎有一个小物体以每秒5米的速度缓慢离开了航天飞机。


　　但是最初调查人员不能确定这个小物体到底是什么，它可能是一片防热瓦的碎片，也
可能是航天飞机排除的废水———航天飞机上的废水会定期排放到太空里。废水结成了冰
，在雷达屏幕上也会显示出形状。

　　为了确定这个“神秘的物体”到底是什么，调查人员比较了航天飞机各种零件在雷达
屏幕上的形状。结果发现，最有可能符合雷达图像的物体是强化碳防热瓦，或者连接强化
碳防热瓦和航天飞机底部防热瓦的一个部件。

　　这一发现表明，航天飞机的左翼确实有可能在重新进入大气层前就损坏了，脱落的防
热瓦为炽热的等离子气流提供了一个入侵通道。

　　事故调查的另一个转折点发生在3月19日。这一天，调查人员经历了一个多月拉网式搜
索之后，在德克萨斯州找到了航天飞机上的一个数据记录仪。

　　这个记录仪连接着航天飞机上700多个传感器，它们分别测量温度、压力、形变、加速
度等参数。令调查人员惊喜的是，这个记录仪外观大致完好，其内部的数据也可能是完好
的。

　　记录仪立即被送往专业的数据恢复公司。在那里，记录仪的磁带经过仔细的清洗和干
燥，数据被完整地复制了出来。调查人员发现，这个记录仪在地面的遥测信号中断之后，
继续记录了14秒的传感器数据。

　　记录仪的数据为调查工作再现了一个更清晰的情景。在哥伦比亚号重返大气层之后的
5分钟，也就是东部时间8时49分，炽热的等离子气体开始通过航天飞机左翼前缘———或
许是从6号到9号强化碳防热瓦之间的某处———进入机翼内部。这一事件比地面遥测数据
显示的早了3分钟。

　　因果事件

　　随着调查的进行，列在哥伦比亚号事故调查委员会名单上的一些假说被排除了。4月2
0日，根据新找到的数据记录仪的数据及其他证据，委员会把事故假说缩小到了2个。5月6
日，委员会接受了由NASA提出的事故假说，并把它作为此后调查的主要着眼点。

　　5月8日，调查委员会在西南研究院首次进行了泡沫轰击防热瓦的实验。这次实验使用
了企业号———航天飞机的原型机———上的玻璃纤维防热瓦。结果防热瓦和固定防热瓦
的“T”形封条显示出了一些损坏的迹象。这一实验结果促成了6月6日用货真价实的强化碳
防热瓦进行的实验。

　　现在看来，尽管还有一些细节问题没有得到解决，例如泡沫撞击航天飞机左翼的准确
位置，到底是强化碳防热瓦还是“T”形封条遭到了破坏等等，但是哥伦比亚号失事的整个
故事已经显现了出来：发射后81.7秒，一块从外贮箱上脱落的泡沫撞上了哥伦比亚号左翼
前缘，使得防热瓦或者封条出现损坏。但是直到升空之后的一天，损坏的部件才从机翼脱
离。两个星期后，哥伦比亚号返回地面。在返回过程中，炽热的等离子气体沿着左翼破损
的区域进入哥伦比亚号，损坏了内部结构，最终导致了它的失事。

　　哥伦比亚号的命运可能在发射后的几十秒就被决定了。根据目前公布的情况，即使NA
SA认识到了损害的严重性，也未必有能力拯救哥伦比亚号和它的7位宇航员。

　　事故调查委员会的工作已经接近尾声，在下个月的晚些时候它将公布调查报告。NASA
的奥基夫局长宣布，以后的航天飞机发射都将在白天进行，这样就有机会从各个角度拍摄
升空时的高分辨率影像。然而，剩下的3架航天飞机的命运仍然是个未知数，至少在报告公
布之前以及公布之后相当长的一段时间里，不会有任何航天飞机重返太空。柯南
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  老鼠怕猫？
    那是谣传！^-^ 




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