
Columbia STS107航班延误
2003年2月1日, 晴。 美国东部佛罗里达州KSC肯尼迪航天中心, 15000英尺(4572米)长的SLF Runway33跑道,正在等待,执行完STS-107任务的哥伦比亚号返航。Jonathan Clark,坐在控制台前,等他的宇航员妻子Laurel Clark回家。

位于Florida KSC的Shuttle Landing Facility Runway 33
距离落地时间越来越临近,倒计时每一秒,都让人喘不过气。随着落地时间9:16am EST到来,倒计时器归零。一瞬间,绝望笼罩了佛罗里达上空,因为,哥伦比亚号,晚点了。

其实世界上,每天都有很多飞机晚点,甚至连空军一号也不例外。但全世界有5架飞机在返航时从不延误,哥伦比亚就是其中的一架。 这和她20亿美元的身价无关,而是她的技术原理决定的。作为一架航天飞机,为了飙升到达LEO地球轨道,在升空时已经几乎耗尽了所有的燃料(橙色ET和白色的SRB都用光,坠进了大海)。 自此之后,其实Orbiter飞行器所携带的燃料和电力都是及其有限的。返回地球时,首先要降速,随之脱离地球轨道后,会被地球引力向下拽,坠入地球,最终滑翔至指定地点。

哥伦比亚号的最后一飞-2003年
具体点说,哥伦比亚号要回家时,她要在印度洋上空282公里的地方,用仅剩的燃料点燃OMS(Orbital Maneuvering System)发动机,做一次不可逆转的De-orbit Burn降速, 从175000英里每小时(7.8km/s)的地球轨道速度慢下来,从而才能下坠。 De-orbit Burn一旦执行,会多米诺般的触发一系列动作,中途不可逆转,也不能暂停或中断。降速后的飞行器已经丧失了返回地球轨道的能量,就像是蹦极,跨出这一步之后,等待她的只有,疯狂的下坠,并伴随着24.5马赫超音速和1500摄氏度的高温。

不仅如此,自重24万磅的,几乎没有动力的飞行器,从真空高速冲进入质密的大气层,最终还要以215 mph的速度触地。 这好比向水里扔一块石头,还要让它定点触底。在切入大气层的瞬间,必须有完美的进入速度和角度,否则将被弹出或损毁。全过只能凭着地球引力和空气动力。哥伦比亚号当天本应从印度洋上空进入,用隔热陶瓷的底部首先接触大气层EI(Entry Interface),自西向东划过太平洋上空,一路向东直至美国东岸南端的Florida州KSC上空。

哥伦比亚号,第一次飞行STS-1的返程路线图
降速突破音障,飞入跑道上空的环形路径Alignment Cone,把动能消耗至临近着落速度时,正式开始着陆,按照原计划哥伦比亚号应该在9:16am EST,准时的降落在跑道上。

简而言之,牛顿和爱因斯坦共同担保,航天飞机返航从来不会晚点。所以当她没有准时出现时,几乎已经在明确的告诉你,不幸降临了。

Till Death Do Us Apart
听过不少Till Death Do Us Apart的爱情故事,但Jonathan Clark和Laurel Clark的经历,肯定是科技含量最高,也最让人心碎的一个。两人都曾在海军服役,对于冒险并不陌生,除了彼此深爱着对方,还有共同的爱好,潜泳和航天。 执行STS-107任务时,Jonathan是地面中心的医生。妻子劳拉是天上的Mission Specialist。这次飞行是劳拉的第一次,也是她此生唯一的一次。
哥伦比亚失事的2003年,他们唯一的儿子Iain仅仅8岁。



Jonathan较比其他悲剧的男主角,最大的不幸,是他提前知晓了危险的存在,他甚至已经预感厄运的来临。但他什么也做不了,他不能向妻子透露,甚至没找到机会和妻子告别,他能做的只有紧握着万分之一的侥幸,期盼奇迹发生,但最终目睹了悲剧的降临。 Jonathan Clark作为STS107的航天员医生,周六的一早,来到飞行控制中心的工作台前就位。此事哥伦比亚号已经在太空中执行了好几天任务,一帆风顺。他无意中从几天前,哥伦比亚起飞的回放录像中,看到一个非常令人不安的画面,模糊的记录下哥伦比亚在升空时,左翼顶部边缘被一道白线划过,瞬间放出一股白雾。

周六的一早,他发现危险隐患的那一刻

圈中的部位,是被击中左翼,所泛起的白色烟雾
经反复观看,这段视频让NASA陷入了巨大的不安和争论,一部分人说击中机翼的泡沫,并不会造成损伤,因为这并不是第一次,每次都没影响。另一部分人坚持,被击中的位置正好是底部隔热陶瓷层,若受损,那么在Re-entry返回的时候,1500摄氏度的高温将让飞行器和包括劳拉在内的所有宇航员全部丧命。 但由于被击中部位在左侧机翼的靠下边缘,无法被看到,从而没办法确定风险的存在。

同时Director of Mission Operations Jon C. Harpold 认为,若TPS隔热层真的受损,通知航天员,也没有用,并不能降低风险。最终下令,不将此不确定的消息告诉航天员。尽管这个决定在当时造成了巨大的争论,但时过境迁,这也许是当时唯一能做的,想对最优的决策。 作为一名NASA的高级技术人员,一位海军军官,一名心存侥幸的指挥团队成员,Jonathan恪守了承诺,直至最后一刻,他也没能将这个消息告诉妻子。在最后的几天里,他一定都在祈祷,希望幸运能降临他,他一定希望意外也能有意外。 可是,事与愿违, 2月1日De-orbit Burn任务开启后的历程,记载了担心到绝望,从侥幸变灾难的让人心碎的全过程。

摘录自《COLUMBIAACCIDENT INVESTIGATION》
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8:10:00amEST CapCom 开始下令执行“ Gofor De-orbit Burn”
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8:15:30am(EI-1719): Columbia 启动 2 台 OMS ( Orbital Maneuvering System engines )发动机,开始降速,耗时 2 分 38 秒,将时速从 175000 英里调整至 Re-entry 的速度,将自己推出地球轨道。开始急速下坠
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8:44:09a.m. 飞抵返回界面,将此时刻标记为 EI+000,(Entry Interface plus 000 seconds, written EI+000)
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8:48:39a.m. (EI+270), 飞行器的记录仪,记录下左翼的温度异常,但没有被人发现。
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8:50:53a.m. (EI+404)- 哥伦比亚号速度达到 24.1 马赫,高度大约 243 , 000 英尺,开始进入历时 10 分钟的最高温飞行阶段。
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8:52:00a.m. (EI+471)- 进入大气层大约 8 分钟后,飞行翼温度达到 1454 摄氏度。掠过加州西海岸。
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8:53:26a.m. (EI+557)- 时速达到 23 马赫,高度 231600 英尺,飞行翼温度 1531 摄氏度。
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8:54:24a.m. (EI+613)- 左翼 4 个温度探测器,陆续报警
-MMACS: “Flight – MMACS.”
-Flight: “Go ahead, MMACS.”
-MMACS: “FYI, Iʼve just lost four separate temperature transducers on theleft side of the vehicle, hydrau lic return temperatures. Two of them on systemone and one in each of systems two and three.”
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8:55:00a.m. (EI+651)-进入大气层 11 分钟,飞行翼温度到达 1648 摄氏度
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8:59:15a.m. (EI+906)-MMACS 通报地面飞行总指挥,左侧着陆轮胎失去压力报警。 CAPCOM 确认异常。
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8:59:32a.m. (EI+923)- 哥伦比亚与飞行中心的通讯中断。 “Roger…” 是他们留下的最后半句话。
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9:00:18a.m. (EI+969) 有记录显示,有人看到哥伦比亚号,在空中解体爆炸。

其实当听到左翼温度感应器故障时,最后的侥幸就开始全面崩塌了,4个温控监测连续报错,全部失效,胎压报警和最后那句被切断的“Roger….”,仅仅几分钟内,如此密集的异常报警和通讯中断,把所有人的祈祷和憧憬击得粉碎。很难想象在24倍于音速,1500摄氏度的最后飞行中,他们究竟是什么感受。 哥伦比亚号留下的最后半句话,停留在2003年2月1日,08:59:32.136 a.m. (EI+923), 此刻,距离家和爱人,尽剩16分钟的路程。

最后的通话记录
临近9am EST时,飞行控制中心里一片寂静,只有CAPCOM还在机械式的呼叫… CAPCOM: “Columbia, Houston, comm [communications] check.” CAPCOM: “Columbia, Houston, UHF comm [communications] check.” 而佛罗里达上空根本没有哥伦比亚的身影。 据记载,没有微信,也没有Twitter,在主控中心内,也看不到电视和广播,与哥伦比亚号失联后,陷入了茫然。没有人知道究竟发生了什么。直到有一通电话,拨入了控制中心…

Don McCormack接到了Ed Garske的一个电话(一位当天没在岗的同事),对方上气不接下气的喊道,“Don, Don我看到了,她炸了” Don说,“你慢点说,你跟我说的是什么?是什么炸了?” “哥伦比亚,是哥伦比亚号,爆炸了!”

那一瞬间,电话中的散射出的单词,像*弹子**扫射了每个人的心,毁灭了最后的希望。这时Jonathan冲到了外面,在一台电视上屏幕上,看到的是一簇闪亮的流星划过德格萨斯州的上空。 新闻报道说哥伦比亚在空中爆炸解体,Jonathan知道在就那些璀璨的流星中,有一颗就是他心爱的妻子Laurel。


他回忆说,屏幕上那个画面,是他一辈子也忘不掉的瞬间,因为就在那一刻,他明白了,一切都结束了,再也没有什么假设的希望了,什么都没有了,他的妻子再也回不来了。 采访中,他瞬间的哽咽,让所有人为之动容。在他泛红的眼圈里,你看到了懊悔,无助和伤心,和对Laurel无比的思念和爱恋。


Jonathan和八岁的儿子Iain,葬礼上为Laurel献花
失事原因
随后美国展开了史上最高级别,最大规模的空难调查。数千人参与,Jonathan也在其中。

大约有2000片碎片被收集回来,成立了最高级别的调查组,在实验室做了多次情景再现的实验,联合所有收集到的证据和数据。


最终得出结论:哥伦比亚号航天飞机是在起飞80秒左右,被一个手提箱大小的,从ET外壳坠落下的泡沫块,

击中了左翼顶端靠下的6-9号隔热陶瓷,在左翼形成了一个穿透的洞。

这个损伤是致命的,直接导致飞行器在返回时,过热,爆炸,在空中解体。 Columbia号的碎片散落在路易斯安那州至德克萨斯州,超过200平方英里的土地上。7名航天员Rick D. Husband, William C. McCool, Michael P. Anderson,Kalpana Chawla, David M. Brown,Laurel Clark,Ilan Ramon全体罹难。


哥伦比亚号,STS 107全体7名组员
08:59:32.136 a.m. (EI+923),最后的通讯被中断后,哥伦比亚号和7位队员在她们最后的时刻,真正经历了什么,没人说得清楚。从有限的碎片和力学分析,可以推测,她的左翼由于高温,应该是先折断了。带着仅有右翼,继续飞行了一段,在短暂的几十秒内,解体了。

哥伦比亚号的碎片分析报告之一,红色和黄色的是左翼残骸,蓝色的是右翼残骸

STS107失事过程的时间轴
有经验的航天员说,在最后的时刻,机舱里的报警声一定是震耳欲聋的,折翼的哥伦比亚号,失去了平衡的升力,翻滚的一定非常剧烈,他们坐在里面一定感受得到。 最后哥伦比亚号高速掠过了德克萨斯州的上空,途径了一个小镇Amarillo,这是STS-107的队长Rick Husband出生的地方,在这个小镇里,Rick也度过了他的童年和少年。在最后的时刻,也不知道Rick是否想到了这些,是否能有机会透过他左侧的舷窗去看看他出生和长大的小城,不知道,他有没有想对自己说的话。 而劳拉最后的时刻,她一定想念着Jonathan和她们的孩子,并把对他们的爱和想说的话,都点燃在了,那些照亮天际的火光中,透过流星至少我看到了,她和Jonathan的爱情,比有太阳的天空还要明亮。

短暂的视频记录下了失事前的一刻,劳拉和所有人,正带着他们的梦想,返回家人身边,看起来他们都很宁静,也很幸福。
NASA 的Shuttle Manager, Ron Dittemore,在一次纪念活动的中说道,在2月1日那一天,很多人都忽略了一个细节。 哥伦比亚号,她是人类第一架服役的航天飞机,总有人抱怨她有点老了,有点笨重,还总出些小毛病。但她成功的执行了28次任务,完成了很多意义重大的科学实验,失事那天,在她最后的时刻,记录仪记载下了,感人的瞬间,是她拼尽了全力,使出了浑身解数,用尽了所有的方法,试图调整轨道和姿态,并在最后的时刻,几次点燃了RCS发动机,想试图保持既定轨道,而且在折翼后的至少最初几秒,还保护着7位队员的安全。她竭尽了她的全力,她表现的很出色,在那一天,遭遇不幸其实不是7位宇航员,而应该是8位。第8位,她叫做-Columbia。

哥伦比亚号最后一次任务,从VAB推至Pad39A的瞬间


哥伦比亚号,最后一次发射时的照片
10年后,一封写给妻子的信
2013年,哥伦比亚失事10周年的时候,Jonathan在媒体上发表了一封给妻子的信,感人至深,他写道….

“…不敢相信,上次见到你,竟是10年以前的事了。我们都非常想念你,没有一天停止过对你的想念。最开始的日子,几乎全都是眼泪,现在能想到的更多的是我们曾经美好幸福的回忆....我总觉得,你的离开,我负有责任。在出事前一周我就知道了那块泡沫,我还曾和别人争论过它意味着什么。其实我当时该为你多做点什么… … 劳拉,失事之后,我们的儿子曾经问过我,为什么你没能逃生。他知道你做过很多降落伞训练,而且你们都有逃生的装备。我告诉他,你们当时距离地面太高了,而且太快了,那些设备可能不行。随后我们的儿子说他要当一名科学家,发明一个时间机器,回到从前那一刻,去提醒你们。由此我下定决心去做一些相关的研究,让其他人,能有机会比你幸运…”
写这篇故事时,我拖了很的时间,被他们的爱情所打动,总写不下去,另一方面,是想不到配得上这个故事的结尾,想了不少抒情的话,但总觉得没在他俩的频道。 正巧这两天我在众多的资料里,翻阅到了一段文字,正是劳拉在返航前几天,在完全不知晓危险存在的情况下,发给家人和朋友的消息。现在读起来,反而意味深长,她写到…
"…Hello from above our magnificent planet Earth. The perspective is truly awe-inspiring. This is a terrific mission and we are very busy doing science round the clock. … …The food is great and I am feeling very comfortable in this new, totally different environment….
…Thanks to many of you who have supported me and my adventures throughout the years. This was definitely one to beat all. I hope you could feel the positive energy that beamed to the whole planet as we glided over our shared planet. Love to all, Laurel."
“我在地球的高空向你问好,从这里看去,一切都都太美了…这次是一个非常棒的任务,我们在这里不停歇的做了很多实验…. 这里吃的很好,我很习惯这个新的,完全不同的环境… .非常感谢你,支持我这么多年来这些探险,无疑这次是最棒的一次。我希望在我飞跃我们共有的家园的时候,你能感受到我…” 爱你的 劳拉。


后续
哥伦比亚号事故调查,给航天领域带来了深远的影响,让美国重新审视航天飞机项目的使命和意义,最终也导致航天飞机项目在不久后终止。
在技术层面,特别是载人安全方面,提供了巨大的贡献。后续的飞行器设计都在哥伦比亚的经验基础上做了很多改进,比如主张将载人舱全部放置在燃料火箭上方,而非侧方,这就是其中之一。这个改变,使得飞行器在发射阶段更加安全,也没有任何被坠物击穿的可能,更重要的是,在危险发生的时候,顶端的人弹射逃生的几率更大。

哥伦比亚号事故调查,给航天领域带来了深远的影响,让美国重新审视航天飞机项目的使命和意义,最终也导致航天飞机项目在不久后终止。 在技术层面,特别是载人安全方面,提供了巨大的贡献。后续的飞行器设计都在哥伦比亚的经验基础上做了很多改进,比如主张将载人舱全部放置在燃料火箭上方,而非侧方,这就是其中之一。这个改变,使得飞行器在发射阶段更加安全,也没有任何被坠物击穿的可能,更重要的是,在危险发生的时候,顶端的人弹射逃生的几率更大。

本文是NASA中文平*独台**家提供的“航天飞机”系列文章的第一篇,请大家近期持续关注。 本文为原创,不得在未得到NASA中文账号和作者本人授权前在任何媒体平台转载。 -Ending-
本文作者:SpaceWalker_Leon 作者微信:liang246713