挑战者号航天飞机于 1986 年 1 月 28 日美国东部时间上午 11:39（格林威治标准时间 16:39）在美国佛罗里达州的天空发射升空。挑战者号航天飞机起飞后，由于右侧固体火箭助推器（SRB）的O型密封圈失效，相邻的外油箱在泄漏火焰的高温下结构失效，导致高速航班。由于空气阻力，航天飞机在发射后 73 秒解体，机上七名宇航员全部遇难。挑战者号残骸散落在海中，后来被远程搜救队打捞。
灾难性事故导致美国航天飞机飞行计划冻结长达 32 个月。在此期间，美国总统罗纳德·里根任命罗杰斯委员会对事故进行调查。罗杰斯委员会发现 NASA 的组织文化和决策过程存在缺陷
挑战者灾难事件流程
预发布
挑战者原定于下午 2:43 发射。美国东部时间 1 月 22 日从佛罗里达州肯尼迪航天中心起飞，然而，上一次任务 STS-61-C 的延误将发射日推迟到 23 日，然后是 24 日。由于塞内加尔达喀尔的 Transoceanic Dropout (TAL) 站点天气恶劣，发射被推迟到 25 日。 NASA 决定使用 Dal Beda 作为 TAL 站点，但由于该站点不具备夜间着陆的装备，因此不得不将发射时间移至佛罗里达州的凌晨。根据预报，当时肯尼迪航天中心（KSC）的天气条件不适合发射，发射再次推迟到美国东部时间27日上午9点37分。
由于外门出入问题，发射被推迟了一天。首先，用于验证门封安全性的微动开关指示器出现故障 [1]。然后，一个破损的闩锁阻止了工作人员从航天飞机的门上取下关闭装置。当机组人员最终锯掉设备时，航天飞机着陆跑道上的侧风超过了返回着陆点 (RTLS) 中断的限制。直到发射时限用完并开始使用备用计划，侧风才停止。
天气预报说28日凌晨会很冷，气温接近31华氏度（摄氏-0.5度），这是允许发射的最低温度。低温让 Morton Theoco 的工程师感到担忧，该公司是一家制造和维护航天飞机 SRB 组件的承包商。在 27 日晚的一次远程会议上，Theoco 的工程师和管理层与肯尼迪航天中心和马歇尔太空飞行中心的 NASA 管理层讨论了天气问题。一些工程师，例如更著名的 Roger Boyce Jolly，再次表达了他们对密封 SRB 组件接缝的 O 型圈的担忧：即低温会导致 O 型圈的橡胶材料失去弹性。他们认为，如果 O 型圈的温度低于 53 华氏度（约 11.7 摄氏度），则无法保证它能够有效地密封接缝。他们还认为，发射前一天晚上的低温几乎可以肯定地将 SRB 的温度降低到 40 华氏度的警告温度以下。然而，Morton Theoco 管理层否决了他们的反对意见，认为发射过程可以如期进行。
由于气温偏低，航天飞机旁边的定点通讯大楼被大量冰雪覆盖。肯尼迪雪地团队在红外摄像机中发现，右侧 SRB 组件后缝的温度仅为 8 华氏度（-13 摄氏度）：来自液氧罐通风口的极冷空气降低了缝处的温度，因此那里的温度远低于空气温度，也远低于 O 形圈的设计公差温度。但这些信息从未传达给决策层。雪队连夜清除冰雪；与此同时，航天飞机的原始承包商罗克韦尔国际的工程师表达了他们的担忧。他们警告说，在发射过程中抖落的冰雪可能会撞击航天飞机或导致 SRB 的排气喷口产生吸入效应。罗克韦尔管理层告诉航天飞机计划的管理员阿诺德奥尔德里奇，他们不能完全保证航天飞机会安全发射；但他们也没有提出强烈反对发射的建议。作为讨论的结果，奥尔德里奇决定将发射时间再推迟一个小时，以便雪队再次进行检查。最终确定挑战者号将于美国东部时间当天上午 11:38 发射，当时冰雪在最终检查后开始融化。 [2]
起飞上升
以下事故分析基于实时遥测数据、照片分析以及航天飞机与任务控制中心之间的语音通信记录。发射后的所有时间信息都以秒为单位，叙述的每个事件都与从最近的仪器事件中获取的遥测时间码一致。
6.在升空前 6 秒，三个航天飞机主引擎 (SSME) 点火。为应对发射的暂时中断，SSME 可以在火箭离开地面之前安全关闭。在起飞时间点（T=0，即同一天美国东部标准时间11:38:00.010），三个SSME达到100%的有效率，提高到100%在计算机控制下）。 104%，此时，两颗SRB点火，火箭挣脱固定螺栓，开始从发射台升起。随着火箭的第一次垂直运动，放氢臂从外舱收回，但未能锁定。但是，通过回放发射台摄像机记录的视频，发现放氢臂没有重新锁定。此后与船体接触，因此可以排除作为促成事故的猜想。发射后对发射台的检查也发现 4 螺栓的复进簧缺失，但已排除。
下一次发射挑战者升空的视频回放点显示，在 T+0.678，一股黑灰色烟雾从右侧 SRB 后部喷出，靠近连接该部件的支架外舱，在 T+2.733 左右不再喷烟。最后一次可见烟雾是在T+3. 375。后来确定烟雾是由右侧SRB组件的尾缝开合引起的。助推器的外壳在点火的压力下膨胀，由于膨胀，外壳的金属部分与其他部分解体，在高达 5,000 华氏度（2,760 摄氏度）的温度下打开裂缝泄漏气体）。主O型圈设计用于封闭裂缝，但在过低的温度下第一次未能密封，而次要O型圈由于金属部分的塌陷而偏离了原来的位置。没有阻碍气体逸出的障碍，两个O型圈在70度左右的范围内都汽化了。然而，固体燃料燃烧产生的氧化铝将损坏的接头密封起来，并在明火冲出裂缝之前暂时替代O型圈的密封作用。[3]
火箭离开发射塔后，SSME 以 104% 的最大效率运行，控制权从肯尼迪中心的发射控制中心 (LCC) 转移到休斯顿的任务控制中心 (MCC)。为了防止航天飞机的空气动力破坏，SSME 在 T+28 开始降低功率，以降低小型航天飞机在稠密的低空大气中的速度。在 T+35.379 时，SSME 已经低于计划的 65% 效率。 5 秒后，在 5800 米（19,000 英尺）处，挑战者号打破了音障。在T+51.860，SSME恢复到104%的效率，火箭接近最大Q值（MaxQ）：飞行物体所能承受的最大气动压力。
强风切变
就在航天飞机达到其最大 Q 值时，它遇到了航天飞机计划有记录以来最强的风切变。
在 T+ 58.788 时，一台跟踪摄像机捕捉到从尾座附近右侧 SRB 冒出的一缕烟雾。挑战者号正在地面上与休斯互动。还不知道这一点，但可燃气体已开始从右侧 SRB 的接缝处泄漏。风切变力破坏了替换损坏的 O 形圈的氧化物密封，去除了防止明火从接缝中泄漏的最后一道屏障。在一秒钟之内，羽流变得清晰而猛烈。由于密封失效的接头处裂缝迅速扩大，右侧SRB的内部压力开始下降。在T+60.238时，可以肉眼观察到从接头逸出的火焰，同时开始燃烧外舱。
T+64.660时，羽流突然改变形状，说明尾部油箱的液氢罐已经开始泄漏。在计算机控制下，主发动机的喷嘴开始转动，试图补偿助推器推力造成的不平衡。 T+66.764时，航天飞机外的液氢罐内压力开始下降，暴露出泄漏的影响。
对于宇航员和飞行控制员来说，现阶段的情况似乎是正常的。在 T+68 时，太空舱操作员 (CAPCOM) 通知宇航员“执行加速”，迪克·斯科比船长证实了这一呼叫。他的回答是：“接收，执行加速，”挑战者空对地环路的最后一次通信。
故障
在 T+72.284，右侧 SRB 组件似乎已从连接到外部吊舱的尾支架上撕下。事后遥测数据分析显示，在T+72.525时，航天飞机右侧突然加速，航天员们也可能感觉到：机组人员的最后状态记录客舱记录仪在后半段加速。几秒钟后，司机迈克尔·史密斯“嗯”了一声。史密斯可能还感觉到主发动机性能异常或外部油箱压力下降的迹象。
T+73.124时，船尾圆顶的液氢燃料箱发生故障，产生的推力将液氢箱推入上端的液氧箱；与此同时，右侧的SRB在支架周围翻起，击中了内部油箱结构。
在 T+73.162，航天飞机在 14.6 公里（48,000 英尺）的高度开始解体[4]。随着外部油箱的解体，挑战者在气流的冲击下改变了正常方向，并在异常的空气动力学产生的 20g 载荷因子下立即被撕裂 - 远高于设计极限。
由于能够承受更大的空气动力载荷，两架 SRB 在与外舱分离后继续进行不受控制的动力飞行 37 秒。 SRB的外壳由12.7毫米（半英寸）厚的钢板制成，比航天飞机和外部油箱还要坚固；因此，两个 SRB 都在航天飞机的解体中幸存下来，即使它导致了挑战者号的破坏。SRB 接缝烧穿对右侧 SRB 的影响仍然存在。 SRB 在大气中消融时受损。
飞行日志
事故发生后，任务控制持续了十多秒的沉默。电视屏幕上显示了挑战者所在位置的烟雾和大量落入海洋的碎片。大约在 T+89 时，飞行主管杰伊·格林提醒飞行动力学官员向他提供信息。反应是“不连续源的过滤雷达”，进一步表明挑战者已经分解成许多块。地面控制人员报告称，挑战者的无线通信器和遥测“无法连接，下行链路失败”。格林命令他的团队“仔细查看你的数据”并寻找轨道模块成功逃逸的任何迹象。
T+110.250 时，卡纳维拉尔角空军基地的靶场安全官 (RSO) 向航天飞机和 SRB 发送无线电信号，启动靶场安全系统。自毁程序。这是紧急情况下的正常程序，以确保自由飞行的 SRB 不会对陆地或海上目标构成威胁。另一个相同的自毁信号也摧毁了外舱的未分解部分。
“这里的飞行控制员似乎在处理这种情况时非常谨慎，”公共事务官史蒂夫·内斯比特报告说，“一个明显的重大失败是我们没有下降链路。”停顿后，内斯比特说，“我们从飞行动力官那里得到的报告说飞行器发生了爆炸。”
格林命令任务控制执行紧急程序；这些程序包括锁定进出控制中心，切断与外界的电话联系，并确保正确记录相关数据并根据清单进行保护。
可能爆炸
与飞行动力学官员的初步结论相反，航天飞机和外舱基本上没有“爆炸”。在航天飞机接近其最大空气动力压力（“最大 Q”）后，它们迅速被巨大的空气动力撕裂。当外部隔间解体时，储存在其中的燃料和氧化剂逸出，产生爆炸产生的巨大火球的错觉。然而，根据事故发生后美国宇航局团队的图像分析结果，推进燃料只是“部分燃烧”[8]。同样，从航天飞机泄漏的液态氧和液态氢产生了可见烟雾云的第一批成分：水蒸气和气体。传统上，储存在低温下的液态氢燃烧速度不够快，无法引发“爆炸”。万一发生爆炸，爆炸会迅速摧毁整个航天飞机挑战者号航天飞机灾难，杀死机上所有宇航员。然而，在飞机解体过程中，更坚固的乘员舱和SRB幸免于难；然后通过遥控命令SRB自毁；分离的乘员舱在弹丸轨迹中坠落，并在 T+75.237 离开，烟雾云清晰可见。车辆解体 25 秒后，乘员舱在 19.8 公里（65,000 英尺）处到达弹射轨迹的顶点，并在 14.6 公里（48,000 英尺）处解体。 [4]
死因之谜
在飞机解体过程中，较坚固的乘员舱保持完好挑战者号航天飞机灾难，处于缓慢翻滚的状态。美国宇航局粗略估计，如果船员舱被撕裂，力将是重力 g 的 12 到 20 倍；然而，在两秒钟之内，作用在机舱上的力已经降低到不到4克，10秒钟后，乘员舱进入了自由落体状态。这些力量似乎不足以对船体造成重大损坏。至少在解体之后，有迹象表明一些宇航员还活着并且暂时清醒：飞行甲板上的 4 个个人出口安全气囊 (PEAP) 中的 3 个后来被发现已被激活。调查人员发现，空气余量与解体后 2 分 45 秒的弹丸时间大致相同。目前尚不清楚宇航员在解体后是否会长时间保持清醒，这主要取决于分离的乘员舱内是否保持安全压力。如果没有，在当前高度的意识只有几秒钟的时间； PEAP 仅提供未加压的空气，因此无法帮助宇航员保持清醒。乘员舱以约334公里/小时的速度溅落海面，造成瞬时减速度200g以上，远超乘员舱结构承载极限和人员生存极限。
1986 年 7 月 28 日，美国宇航局负责航天事务的副局长、前宇航员理查德·特鲁利海军少将发表了休斯顿约翰逊航天中心的生物医学专家约瑟夫·克尔的一份报告。温提交了一份报告，其中提到了宇航员在事故中的死亡。参与 Skylab 2 任务的 Kerwin 博士在事故发生后不久被指派调查事故原因。 Kerwin 的报告指出：
“结果尚无定论。船员舱与海面的碰撞如此猛烈，以至于在爆炸后几秒钟内造成的破坏就被抹去了。我们最终的结论是：
★挑战者号宇航员死因无法确定；
★轨道舱解体的力量可能不会对宇航员造成致命或严重伤害；
★在轨道舱解体后的几秒钟内，由于飞行中的乘员舱失去压力，宇航员很可能（但不一定）失去知觉。[4]”
新，根据死亡的尸检证据，已经确定死因是秋天时船舱与大海之间的重击。
越狱归档
调查显示，至少有三名宇航员在航天飞机解体爆炸前不久死亡。三名宇航员打开了航天飞机上的应急供氧装置。三人最终死于体温过低、缺氧（航天飞机从解体落入海洋至少需要 3 分钟）以及坠入海洋时超重超过 500 克。在航天飞机的设计过程中曾多次提到发射逃生系统，但美国宇航局最终得出结论，航天飞机的高可靠性将排除对这种系统的需求。航天飞机轨道任务的前四次试飞使用了改进的 SR-71 黑鸟弹射座椅和全加压服；但是，这些设备已被移除以用于以后的正式任务。发射逃生系统被认为具有以下限制且未安装：“功能有限、技术复杂性以及资金成本、重量和进度延误”[3]。
在挑战者号失事后，问题再次被提出，NASA 考虑了几种选择：包括弹射座椅、拖曳救生装置和从轨道舱底部跳伞。然而，美国宇航局再次得出结论，所有发射逃生系统都是不切实际的，理由是它们需要对现有运载工具进行大规模修改，从而减少宇航员的空间。降落伞逃生系统旨在让宇航员在穿梭滑行期间通过跳伞逃生；但是，该系统尚未在挑战者计划中实施。
挑战者号航天飞机灾难后
NASA 因事故发生后的新闻缺乏公开性而受到批评。 《纽约时报》指出，当天的事故发生后，“上升阶段的飞行主管杰伊格林和控制室的其他任何人都没有通过航天局向新闻机构提供相关信息。” [5] 由于缺乏可靠消息来源，新闻机构只能推测； 《纽约时报》和联合新闻国际（UPI）都得出结论，外部模块的故障是此次事故的主要原因，尽管当时 NASA 内部调查人员将调查重点放在了固体火箭助推器上。 “航天局，”太空新闻记者威廉·霍伍德（William Horwood）写道，“一直坚持对其调查细节严格保密的政策，对于一个不断炫耀其开放性的机构来说，这是一种非典型的姿态。[6]”
纪念馆
灾难发生当晚，罗纳德·里根总统原定于向国会发表年度国情咨文。起初，他宣布将按时发表演讲，但迫于压力，他将国情咨文演讲推迟了一周，并在白宫椭圆形办公室向全国发表了关于挑战者号灾难的演讲。演讲由 Peggy Noonan 撰写，最后引用了 John Gillespie McKee, Jr. 的一首诗“High Flight”：
“我们会永远记得他们，我们不会忘记今早看到他们的最后一幕。他们准备出发，向我们挥手，然后摆脱了大地的顽固束缚，翱翔于天空，向着仁慈的人上帝的脸。
我们永远不会忘记他们，也不会忘记他们。
我们永远不会忘记他们，也不会忘记他们，也是我们最后一次见到他们，今天早上，他们为他们的旅程做准备，挥手告别，并滑下地球的粗犷纽带，“触摸上帝的脸”。”
三天后，里根和他的妻子南希来到约翰逊航空中心，参加了宇航员的追悼仪式。出席会议的还有 6,000 名 NASA 员工和遇难宇航员的家属。
挑战者号宇航员的家人成立了非营利性挑战者太空科学教育中心 (CCSSE)，并建立了 50 个学习中心作为对遇难者的永久纪念。
*此外，2003 年 2 月 1 日，哥伦比亚号航天飞机在以 10,000 英里/小时的速度返回地球时突然解体。事故造成所有七名宇航员死亡，价值 40 亿美元的航天飞机完全受损，碎片散落在德克萨斯州 200 多平方英里的地方。 （没有细节）
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