▲挑戰者號太空梭1982年在甘迺迪太空中心進行測試。（圖／達志影像／美聯社）
作者：王立楨
摘自：遠流出版《星際先鋒：美國衛星製程總工程師解密7宗太空意外事件》
●精選書摘
失事的太空梭上有我認識的人！
二○一七年二月三日，國際太空站（International Space Station）上的一位美國太空人金布羅（Shane Kimbrough），在推特網站上貼了一張照片，是一顆足球飄浮在太空站的窗口前，並註明：「此球屬於艾利森．鬼塚（Ellison Onizuka）的愛女，她是一位足球選手。鬼塚帶著它在不幸的那天登上挑戰者號太空梭。」（This ball was on Challenger that fateful day. Flown by Ellison Onizuka for his daughter, a soccer player.）。
相片發表之後，立刻受到許多人的注意。原來鬼塚的大女兒是德州休士頓清澈湖高中（Clear Lake High School）的足球校隊，在鬼塚乘挑戰者號太空梭執行最後一次任務之前，他的大女兒曾央求他帶著這個由所有足球校隊隊員簽名的足球進入太空。沒想到挑戰者號太空梭就在一九八六年一月二十八日升空那天失事，所有組員罹難。而這個足球竟奇蹟似的躲過了這場巨難，隨著殘骸下墜，被搜救人員於大西洋上撈起，然後送回清澈湖高中。
▲挑戰者號太空梭日裔美籍太空人鬼塚承次。（圖／達志影像／美聯社）
三十年之後，二○一六年間，金布羅的兒子正巧也是清澈湖高中的學生。金布羅有次去兒子的學校，在學校的展示室裡看到那顆足球，知道了它的故事之後，就向學校表示他即將在當年十月進入太空，前往國際太空站進行為期一百七十三天的太空任務，他願意將那個足球帶到國際太空站，也算是為鬼塚完成他最後的心願。
於是那個足球從大西洋中被撈起來的整整三十年之後，它終於在二○一六年十月十九日搭蘇俄的聯盟MS-02號（Soyuz MS-02）太空船進入太空。這次的升空過程非常平穩順利，也沒有引起太多媒體的報導。
時光倒流三十年
相較於這次的升空，三十年前的那次發射，不但在事前吸引了不少人的關注，發射時的災難更成了震驚全球的頭版新聞。那次太空梭是太空總署為了宣傳太空梭的安全與便利，於是安排了一位女老師搭乘太空梭升空，計畫讓她在太空中對全國學生授課，希望藉此引起學生們對太空的興趣，而在進入大學之後研讀理工科系。
然而，讓當年那些學童們牢記在心中的，卻是電視螢幕上太空梭爆炸的影像。
事發三十五年後的今天，當我（筆者）要寫挑戰者號太空梭失事的原因時，心中依然沈重。因為我在失事後不久到佛羅里達州卡拉維爾角（Cape Canaveral）出差時，曾遠遠看到由海中撈起來的殘骸碎片。望著那些碎片，我不自覺地想到在太空梭爆炸後，那七位罹難者是在多麼驚恐的心情下，隨著太空梭的座艙部分墜向大海。
而想到那七位太空人，我更感到痛心，因為在失事前不久，我才剛認識那七位太空人中的蕾絲妮克（Judith Resnik）博士。她是一位相當聰明及能幹的工程師，可以在極短的時間內將一個問題的癥結找出，更能以很簡單方法將複雜的工程問題解釋的相當清楚。我為她的犧牲感到非常惋惜。
在挑戰者號太空梭失事後，我心中有著與一般大眾相同的問題：太空梭真有如國家太空總署所說的那麼安全嗎？
方便好用的太空交通工具
其實，國家太空總署在一九六九年七月美國太空人登陸月球之前，就已有了太空梭的構想。這是因為美國空軍及國家太空總署都覺得日後他們需要進軍太空的機會只會越來越多，然而每次發射一枚人造衛星，或是送人進入太空，都必須使用一個所費不貲的火箭。火箭不但造價昂貴，還不是隨要隨有，製造過程曠日費時。如果能夠有一種可以像飛機一樣自由往返、穿梭於太空的「太空梭」，它可以帶著人造衛星進入低層太空軌道，將衛星在太空軌道中施放，也可以將故障的衛星由太空軌道中收回，帶回地球進行維修。這樣不但可以隨時往返太空，更可以大幅減低國家太空總署的整個作業費用。
國家太空總署對太空梭的構想，是一個具有機翼的太空船。本身有火箭引擎提供推力，這個火箭引擎是使用液態氫及液態氧作為燃料，燃料儲存在一個巨大的外油箱（External Tank）內——這個外油箱比太空梭本身還要大，就安裝在太空梭的機腹下。
太空梭發射升空時，這個外油箱的兩側，另外各掛有一具可以重複使用的固態火箭推進器（Solid Rocket Booster）。這兩個固態火箭推進器中的燃料雖然僅夠持續燃燒兩分多鐘，但卻可以在這短短的時間內，將太空梭推到十五萬呎的高空。等到燃料用罄後，兩個固態火箭推進器隨即被拋棄。此時太空梭繼續以自身的火箭引擎推動，不斷爬高，直到太空梭進入太空軌道前，太空人才將火箭引擎關閉，並將外油箱拋棄。
▲挑戰者號太空梭駕駛員史密斯（Michael J. Smith） 。（圖／達志影像／美聯社）
這個巨大的外油箱被拋棄後，會先在太空中飄浮一陣，接著逐漸在地球引力影響下重返地球，進入大氣層時與空氣摩擦產生了高溫，然後自行燒毀。而先前在大氣層內被拋棄的那兩個固態火箭推進器，在墜落到一萬呎的高度時，位於火箭推進器頂端的降落傘會自動打開，讓火箭推進器減速後落在大西洋，附近早有船隻待命，隨即將兩具固體火箭推進器拖回陸地重整並添加燃料，就可以在下一次的太空梭任務當中使用。
放寬標準，不就達標了嗎
然而任務成功並不代表太空梭完美無瑕。任務結束後進行檢查時，技師們發現固態火箭推進器上的O型橡膠環，再度顯示出燃燒過的痕跡。
更驚人的是，在後繼的幾次發射中，不但第一道O型橡膠環有被燒過的痕跡，有幾次竟然連第二道O型橡膠環都顯示曾經被火焰觸及。面對這樣的狀況，國家太空總署總算有了行動，但是並非下令重新設計這個環節，而是用玩弄文字及法規的方法，將這一個工程師們認為會嚴重影響任務成敗的缺點，變成一個可以接受的風險！
國家太空總署指出，在所有被高溫火焰觸及到的O型橡膠環中，最嚴重的一個也只有零點零五三英吋（0.053英吋，約0.13公分）的燒痕（按，O型橡膠環的截面積直徑，是零點八公分），那是在第二次太空梭的任務後所發現的，而那次當然是一次成功的任務。根據上述的數據，國家太空總署覺得既然「最嚴重」的O型橡膠環燒傷情況，也沒有造成任何意外，因此認定O型橡膠環被高溫火焰燒傷是正常的現象。只要火箭內部的高溫火焰及氣體外洩時，不要將火箭機體交會處的O型橡膠環燒穿，就是一個可以接受的風險。國家太空總署更進一步的用電腦程式算出，只要燒痕是在零點零九○英吋（0.090英吋，0.23公分）之下，都算是「可以接受的燒痕」，並將這一個「極限」寫進法規。
這種思維看似合理，但是從系統安全性的觀點來看，卻是極度草率的決定。因為一旦火焰觸及O型橡膠環，燒到什麼程度是完全無法控制的狀況。這對一個被設定為Critically 1的系統來說，是極端不負責任的做法。
歡呼聲中升空
一月二十七日的夜裡，卡拉維爾角發射基地的氣溫驟然降到華氏十八度（攝氏零下七點八度），使得發射台及太空梭機身上結滿了冰。次日清晨太陽出來之後，氣溫也只回升到華氏二十八度（攝氏零下二點二度）。在這種溫度下，那些冰並沒有融化的跡象。發射基地主任見狀，除了派出人員前往除冰，也將發射時間後延兩小時，到上午的十一點三十八分。
上午十點，七位太空人帶著笑容離開太空中心，並揮手與聚在大樓前面的送行者道別。他們隨即登上一輛巴士，前往第三十九B發射台。
▲德州聖安東尼奧大學斯考比教育中心天文館（ Scobee Education Center planetarium ）在2016年的挑戰者號失事30週年紀念儀式上，展示一系列罹難太空人影像。（圖／達志影像／美聯社）
發射台上所有的工作人員都認為經過兩次的延期之後，這次應該會如期發射。他們很熱情的預祝組員們有個愉快的太空之旅，一位工作人員還掏出一個蘋果送給麥考利芙老師，引起在場所有人的大笑，麥考利芙老師也笑著欣然收下。
太空梭的艙門關妥之後，倒數時鐘顯示距離發射時間已剩下不足三十分鐘。地勤工作人員隨即撤離白屋——空橋與太空梭銜接的部份，內有測試儀器。挑戰者號太空梭準備上路了！
當倒數時鐘指到負七秒時，太空梭本身的三具火箭引擎開始點火啟動，橘紅色的火焰由太空梭尾部的三個巨大噴嘴噴出，巨大的聲音連在兩英哩之外參觀台上的人們都可以清楚聽見。發射台底端有許多巨大的水管，就裝設在火箭引擎噴嘴及固態火箭推進器的噴嘴附近，在此時也開始對著發射台底端注水，這十幾個水管可在一分鐘內對著發射台底端噴灑出九十萬加侖的水（超過三百四十萬公升）。倒數時鐘指到0秒時，兩具固態火箭推進器啟動，每具頓時產生兩百八十萬磅的推力，太空梭在本身火箭引擎的推力再加上這五百多萬磅的推力下，開始緩緩上升。但它速度增加的很快，固態火箭啟動後六秒，太空梭時速已達一百五十公里，衝過發射台的高度。
在參觀台上的人群看著太空梭帶著熊熊火焰衝進寒冷藍天的霎那，也爆出一陣掌聲。參觀台上有一群學生來自麥考利芙老師任教的學校，特地前來觀看太空梭升空，他們更是興奮的用照相機將這個值得紀念的瞬間記錄下來。
最大的夢魘
遠在兩千哩外，猶他州摩賽公司的幾位工程師及職員們也擠在公司員工咖啡廳裡，看著電視轉播的挑戰者號太空梭發射實況。與現場觀眾不同的是，那些工程師的心情都非常緊張，他們祈禱在發射後的兩分鐘之內不要發生任何意外，因為固態火箭推進器在發射兩分鐘後就會燃燒完畢。唯有等到太空梭將固態火箭推進器拋棄的時候，他們心中對於O型環的擔憂才能放下。
太空梭在發射後四十秒就通過音速，此時高度約一萬九千呎。在這同時，為了怕速度太快所導致的空氣壓力會影響到整個太空梭的結構，飛行員史密斯將火箭引擎的油門收到百分之六十五。二十秒之後太空梭通過三萬五千呎空層，速度已達到一點五馬赫。
在這個高度空氣非常稀薄，速度所引起的空氣壓力就不再是個問題。此時休士頓的飛航指揮中心通知挑戰者號：「挑戰者，油門加滿。（Challenger, go at throttle up.）」
「聽到，油門加滿。（Roger, go at throttle up.）」這是挑戰者與地面的最後一次對話。
在摩賽公司咖啡廳裡看挑戰者號太空梭發射的一位職員是工程師艾伯靈的女兒，她見到挑戰者一直順利地往天際衝去，認為她父親所擔心的事並沒有發生，於是對父親說：「一切都很順利，您多慮了。」
「事情還沒結束……」艾伯靈緊蹙著眉頭，盯著電視銀幕，迫切地希望看到固態火箭推進器被拋棄的畫面，那才是太空梭發射成功的真正指標。
然而，艾伯靈剛說完那句話沒多久，銀幕上的太空梭突然爆出一陣火焰，然後完全隱身在一陣濃濃的、混亂的煙霧之中。兩個固態火箭推進器依舊頑固地拖著粗大的凝結尾向上飛，只是此時它們的路徑已經像是在空中亂竄了。
「哎呀！我的天哪！」一位女職員看著電視畫面尖叫了一聲。所有在場的工程師們沒有人說一句話，只是瞪著銀幕上那團白煙及兩個還拖著凝結尾亂飛的固態火箭推進器。他們都知道發生了什麼事情，只是不敢相信自己心中所恐懼的事，竟然真的發生了。
一個物體不會因為管理階層所說的一句話，而改變它的特質，從來不會！
現場的人不知道發生了什麼事
大多數站在參觀台上的人仰頭看著天上的那團尚未散去的白煙，卻不了解發生了什麼事。他們覺得這與之前電視轉播的太空梭發射情況很不一樣，但現在沒有任何官方的解釋，因此他們也不願意去相信自己所看到的景象。有幾位內行人互相低聲討論著，不敢將聲音放大，因為他們知道現場還有太空人的家屬在場。
他們雖然低聲討論著，現場擴音器中卻傳出休士頓太空中心公關部門發言人奈斯比（Steve Nesbitt）的聲音：「飛航管制員正在仔細檢視目前的狀況，顯然太空梭發生了嚴重故障，我們目前無法獲得任何太空梭傳回的資料。」
繼分鐘之後，擴音器中再度傳出奈斯比的聲音：「我們收到飛行動態部門傳來的消息，太空梭已經爆炸，飛航中心主任也證實了這個消息。我們正與搜救中心聯絡，看該如何展開搜救行動。」他說完這些話後，擴音器立刻消音。
這個時候國家太空總署下達緊急命令：休士頓太空中心的飛航指揮中心必須立刻將門鎖上，不准任何人進入或離開飛航指揮中心，也不准使用電話。所有值班人員必須立刻將電腦上的資料節錄下來。
國家太空總署遇上成立以來最大的麻煩，而這麻煩還真是自己找的！
★ 本文經遠流出版授權，摘自《星際先鋒：美國衛星製程總工程師解密7宗太空意外事件》。
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