瀚海狼山（匈奴狼山）前兩天的推文中，分別提到了航天飛機和固體大型火箭。而過去同時具備這兩樣的大型飛行物就是超級大國的航天飛機系統(tǒng)。因此要區(qū)分單純的航天飛機軌道器和完整的航天飛機系統(tǒng)的差異。單純的軌道器自然就是平時說的航天飛機。但是單純這樣一個“飛機”是根本無法飛行的。只能從軌道上減速以后滑翔返回地面。在地面上進行轉(zhuǎn)場運輸還需要用其他的大型飛機馱著飛。因此完整的航天飛機，應(yīng)該算完整的航天飛機系統(tǒng)。其實主要是由4大部件組成：第一就外觀可見的航天飛機本身；第二是中間巨大的航天飛機外掛燃料箱。這個燃料箱特別巨大，給外界感覺航天飛機是掛在這個燃料箱上，當(dāng)然事實也是如此。但是這個巨大的物體，就是個外皮很薄的易拉罐，基本相當(dāng)于航天飛機軌道器的“副油箱”。

只不過由于這個副油箱過于巨大，喧賓奪主之下，反倒顯得它成了這個組合體的假主體。這個外燃料罐外殼全重不到28噸，卻在內(nèi)部裝填了760噸的液氧和液氫，因此確實是薄皮大餡，由此也是很大的安全隱患。這個巨大的燃料罐并沒有自己獨立的噴嘴，它仍然只是航天飛機軌道器本身外掛的副油箱而已。另外一左一右比較明顯而且外形一致的，是2個巨型固體火箭助推器。每個全重590噸。都可以提供1250噸的推力，兩個合計提供2500噸的推力。這兩個固體助推器從發(fā)射臺開始工作，一直把航天飛機綜合體送到45公里的高空后完成任務(wù)，也就是固體燃料燒干凈后分離。這2個固體助推器頂部有降落傘，外殼落海回收。然后航天飛機帶著巨大的燃料罐繼續(xù)往上飛。即使整個燃料罐的液氫都燒完，此時整個組合體的速度仍然在7公里每秒上下。

此時航天飛機還不能入軌，必須依靠軌道器上本身的燃料和氧化劑再助推幾十秒才能達到入軌速度，因此航天飛機算標(biāo)準(zhǔn)的1.5級入軌的飛行器。航天飛機這個系統(tǒng)在使用的幾十年里，發(fā)生了2次大事故，給人印象最深的自然是1986年的挑戰(zhàn)者號的凌空爆炸。事故原因是基本清楚的，但是網(wǎng)上大多數(shù)描述卻顛三倒四。狼山就把這個事情再捋一捋，看看有哪些要點需要注意。挑戰(zhàn)者號在起飛73秒以后，在距離地面16600米的高度爆炸。肇事的起因是右側(cè)的那個固體助推器燃氣泄露。但是爆炸之后，兩個助推器居然沒事一樣的繼續(xù)飛行。導(dǎo)致事故現(xiàn)場爆炸云團上出現(xiàn)了著名的“角”。這就是那2個固體助推器繼續(xù)飛行的軌跡。只是發(fā)射監(jiān)控部門擔(dān)心這兩個各自500噸的“大炮仗”，萬一落入人口密集區(qū)會引發(fā)嚴重后果，把它們2個在空中無線遙控引爆了而已。為何最早的肇事者沒爆，反倒航天飛機當(dāng)空炸成了碎片呢？這就要從2個固體助推器的設(shè)計和制造的先天強弱點開始講。

這2個590噸的助推器其實單個直徑3.7米，有60多米長，內(nèi)裝500多噸澆筑好的固體燃料。如此巨大的體量，既沒辦法一次澆筑也沒辦法整體運輸。因此這2個助推器其實是一段一段的像釣魚竿一樣“插接”起來的。大約7米一段，外表是鋼殼，非常結(jié)實，這也是大爆炸都沒炸碎這兩者的原因之一。每段鋼殼雖然都很堅固，但是每段鋼殼之間的接縫處卻容易泄露高溫高壓燃氣。于是用了最簡單的辦法，就是在這些縫隙上套上了2層橡膠圈。等于是簡單的用兩道“猴皮筋”來堵高溫高壓燃氣，這么做其實早晚要出大問題！原因也很簡單，僅僅用兩層橡膠圈來強行封堵溫度超過2500攝氏度，壓力驚人的高速燃氣，這不是開玩笑嗎。因此即使在挑戰(zhàn)者號爆炸前，生產(chǎn)和重復(fù)裝填2枚固體大火箭的廠家，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)圈的橡膠密封圈基本每次發(fā)射都被高溫徹底融化的危險現(xiàn)象。以前燃氣沒有泄露。第一靠外圈的第二層橡膠圈還沒有失效；第二靠固體燃料劇烈燃燒時。

在固體大火箭的內(nèi)部，臨時形成了一層鋁氧化物熔渣，等于是自帶一定的密封隔熱性質(zhì)，但是這層熔渣并不穩(wěn)定，遇到猛烈的振動就會自然脫落。因此過去發(fā)射，固體大火箭沒有嚴重泄漏高壓高溫燃氣其實都是偶然的，最終出問題才是必然的。一旦固體大火箭的高溫高壓燃氣泄漏，就會嚴重的干擾和加熱旁邊和易拉罐一樣薄弱的大型燃料箱，讓里面的低溫液氧和液氫迅速沸騰膨脹，超過外殼的壓力承受極限爆裂，早晚會引發(fā)系列大爆炸。而在1986年1月29日的發(fā)射當(dāng)天，本來一向炎熱的佛羅里達州的卡納維拉爾角，氣溫居然下降到了零下5攝氏度。在空曠的發(fā)射架上，實際氣溫更下降到零下十幾度。本來就很脆弱的橡膠密封圈在低溫下基本失效。兩名參與制造固體火箭的工程師事先提出了警告。但是該公司的上層并沒有接納這些建議，最終發(fā)射還是被放行。兩名工程師甚至認為整個飛行體一開始點火就會炸在發(fā)射臺上。

不過開始點火后似乎一切正常，當(dāng)組合體飛到高度8000米，瞬間航速已達每秒677米，突破了音障。50秒鐘時，地面曾有人發(fā)現(xiàn)航天飛機右側(cè)固體助推器側(cè)部冒出一絲絲黑煙，這說明密封失效的狀況已經(jīng)開始。52秒時，地面指揮中心通知航天飛機上的指令長將發(fā)動機恢復(fù)全速。59秒時，高度10000米，主發(fā)動機已全速工作，助推器已燃燒了近450噸固體燃料。此時，地面控制中心和航天飛機上的計算機上顯示的各種數(shù)據(jù)都未見任何異常。65秒時，指令長向地面報告“主發(fā)動機已加大”?！懊靼祝偾斑M”是地面測控中心收聽到的最后一句報告。第73秒時，高度16600米，航天飛機組合體突然閃出一團亮光，外掛燃料箱凌空爆炸，航天飛機軌道器本體被瞬間炸得粉碎，與地面的通訊中斷，監(jiān)控中心屏幕上的數(shù)據(jù)全部消失。挑戰(zhàn)者號變成了一團大火。反倒兩枚失去控制的固體助推火箭，基本沒有受到爆炸的影響，包括最初肇事的那枚右側(cè)的固體火箭。兩者快速脫離火球。像2只角一樣向前飛去，在第100秒時，安全官通過遙控裝置將它們2個也當(dāng)空引爆了。

由于挑戰(zhàn)者號航天飛機的軌道器本體在第一次爆炸的當(dāng)時已經(jīng)被整體炸碎，即使乘員艙部分完整，也無法讓上面的7名成員生還。大量的空中碎片整整降落了一個多小時。隨后搜救展開。事后調(diào)查表面：發(fā)射時現(xiàn)場氣溫過低，發(fā)射臺上已經(jīng)結(jié)冰，造成固定右副燃料艙的橡膠密封環(huán)硬化、失效。固體大火箭的燃料中添加了鋁粉，燃燒形成的鋁渣堵住了裂縫，在明火沖出裂縫前臨時替代了橡膠密封環(huán)的密封作用。不過挑戰(zhàn)者號大限將近，另一個自然的不利要素讓最后一點僥幸也不復(fù)存在。這就是在組合體飛到大約1萬米的高度時，遇到了風(fēng)速瞬間超過60米每秒的高空湍流，相當(dāng)于5級臺風(fēng)的風(fēng)速。引發(fā)了組合體的強烈位移和劇烈的顫振。航天飛機的尾流也瞬間成了Z形，說明這股高空強氣流確實存在。猛烈風(fēng)吹造成的內(nèi)部振蕩，讓固體大火箭內(nèi)部的鋁渣防護層也最終脫離，高溫噴流不斷的噴射泄露，加熱旁邊主燃料罐內(nèi)部的液氧，

薄弱的燃料罐在高壓下瞬間破裂，數(shù)百噸液氫和液氧被瞬間點燃引發(fā)了大爆炸。其實在發(fā)射前不到30分鐘，從附近萬米高空飛過的一下757已經(jīng)報告有劇烈湍流的存在，但是發(fā)射中心并沒有當(dāng)回事，最后一次機會也錯過了。那么為何猛烈的爆炸沒有當(dāng)即摧毀2枚固體火箭。反倒把航天飛機本身炸碎了呢？按照瀚海狼山（匈奴狼山）個人的分析。在爆炸前，固體火箭和大燃料罐整體的連接已經(jīng)松動，而且固體大火箭的鋼外殼也比較結(jié)實。因此爆炸并沒有破壞這兩者，甚至最早肇事的右側(cè)火箭都沒有破損。這也說明，如果載人艙是在組合體的頂端，并且有瞬間逃逸火箭可用，那么即使發(fā)生凌空大爆炸，成員仍然有逃逸返回的可能。而航天飛機本身被當(dāng)即炸碎，有兩個原因：一個是掛載的位置比較低，是燃料罐大爆炸的主要威力區(qū)。另外一點可能更重要，就是航天飛機的燃料系統(tǒng)和燃料罐其實是一體的。燃料罐爆裂爆炸后，也瞬間把航天飛機軌道器自身內(nèi)部的液氧和液氫也一起引爆了。等于爆炸同時在軌道器內(nèi)部發(fā)生，這樣的挑戰(zhàn)者號，絕無逃出升天的可能。