CHALLENGER SHUTTLE ESPLOSIONE – (28/01/1986)

Il disastro dello Space Shuttle

Challenger avvenne la mattina del 28 gennaio 1986 alle ore 11:39 EST, quando lo Space Shuttle Challenger fu distrutto dopo 73 secondi di volo (all’inizio della missione STS-51-L, la 25ª missione del programma STS e il 10º volo del Challenger) a causa di un guasto a una guarnizione, detta O-ring, nel segmento inferiore del razzo a propellente solido (Solid-fuel Rocket Booster, SRB) destro.

La rottura della guarnizione provocò una fuoriuscita di fiamme dall’SRB che causarono un cedimento strutturale del serbatoio esterno (External Tank, ET) contenente idrogeno ed ossigeno liquidi. Alcune parti dell’orbiter come lo scomparto dell’equipaggio e molti altri frammenti furono recuperati dal fondo dell’oceano.

Il lancio fu trasmesso in diretta TV, anche se molti telespettatori lo seguirono in differita nella giornata. Christa McAuliffe sarebbe dovuta essere la prima insegnante presente in un programma spaziale e gli studenti di tutto il mondo aspettarono la trasmissione televisiva per una sua lezione di scienze trasmessa dallo spazio.

I voli nello spazio con equipaggio non ripresero prima di due anni, con il lancio dello Space Shuttle Discovery il 29 settembre 1988 e la sua missione di “Ritorno al volo” STS-26.

Lancio del 28 gennaio e incidente

Il decollo seguì la normale sequenza di operazioni dello Shuttle: quando mancavano 6,6 secondi dal lancio si accesero i tre motori principali (SSME). Fino a quando non avviene il lancio vero e proprio, questi motori possono essere spenti in sicurezza e il lancio può essere annullato. Al momento del decollo (T=0), i tre motori erano accesi al 100% delle prestazioni e iniziarono ad aumentare fino al 104% sotto il controllo del computer. In quel momento i due razzi a combustibile solido vennero accesi e furono rimossi con cariche esplosive i blocchi che assicurano il veicolo alla rampa.

Una successiva analisi del video del lancio mostrò che nell’istante T+0.678 dal razzo a propellente solido di destra veniva emesso del fumo grigio scuro vicino al punto di aggancio del razzo al serbatoio esterno. L’ultima emissione di fumo avvenne a T+2.733 e questo venne visto fino all’istante T+3.375. Una saldatura tra due sezioni dell’SRB era stata spaccata dalla pressione; l’O-ring primario avrebbe dovuto sigillare il foro, ma il gelo aveva praticamente azzerato le sue proprietà elastiche. Le labbra dello squarcio, piegandosi, avevano bloccato l’O-ring secondario. Gli ossidi d’alluminio prodotti dalla combustione del carburante avevano creato un sigillo provvisorio, fermando l’emissione di fumo.

Pennacchio

Durante l’ascesa si verificò il più violento wind shear nella storia del volo spaziale. Le raffiche di vento spaccarono il velo di ossido. All’istante T+58.788 una telecamera riprende la formazione di un pennacchio vicino alla struttura di aggancio del razzo di destra. All’insaputa dell’equipaggio del Challenger o del personale di Houston, il gas infiammato iniziò a fuoriuscire attraverso la falla nella giunzione. Nel tempo di un secondo, il pennacchio divenne ben definito e intenso (anche se il controllo di missione se ne fosse accorto, non avrebbe potuto fare nulla). Tutto il resto era apparentemente normale e l’equipaggio aspettava il “go” mentre gli SSME acceleravano.

A una altezza di 35.000 piedi, il Challenger superò Mach 1.5

Sviluppo dell’avaria

A T+72.525, successive analisi dei dati della telemetria mostrarono una improvvisa accelerazione laterale verso destra, che potrebbe essere stata avvertita dall’equipaggio.

A T+72.564 la pressione dell’idrogeno liquido nel serbatoio esterno iniziò a decrescere per la rottura causata dalla fiamma del razzo.

T+73.000 secondi: Smith, intercom: “Uh oh…”

Questo fu l’ultima comunicazione registrata nella cabina dell’equipaggio. Smith potrebbe aver notato gli indicatori delle performance del motore principale o la pressione in caduta nel serbatoio esterno.

A T+73.162 iniziò la rottura del veicolo.

Shuttle esplosione – Sequenza dell’incidente

T+0.678: Dati fotografici mostrano consistenti sbuffi di fumo nero scaturiti dalla giunzione di poppa del razzo a propellente solido di destra. Il materiale vaporizzato in fuga dalla giunzione indica la non completa azione sigillante della giunzione.

T+0.836 – T +2.500: Vengono registrati altri otto sbuffi di fumo gradualmente sempre più nero. Il colore nero e la composizione densa degli sbuffi di fumo suggerisce che l’isolamento della giunzione e gli O-Rings in gomma che costituiscono la giunzione venivano gradualmente arsi ed erosi dai gas propellenti.

da T+37.000 a T+64.000: il Challenger è sottoposto alla forza trasversale del vento in una serie di episodi succedentisi. Tali forze agiscono sullo shuttle causando forti fluttuazioni. Tali fluttuazioni vengono contrastate dai sistemi di controllo, guida e navigazione.

T+58.788 Appare la prima fiamma sul razzo a propellente solido di destra, nell’area della giunzione di poppa.

T+59.262 La fiamma aumenta fino a costituire un pennacchio di fuoco ben definito.

T+60.004: La pressione interna del SRB di destra inizia a scendere a causa della falla nella giunzione

T+60.238: La fiamma attraverso la rottura viene a contatto con il serbatoio esterno

T+62.000: Il sistema di controllo del volo inizia a reagire per contrastare le forze causate dalla piuma di fuoco e dai suoi effetti. Il vettore di spinta del razzo di sinistra si sposta per contrastare l’imbardata derivante dalla falla nel razzo di destra e conseguente riduzione nella forza di spinta di quest’ultimo.

T+64.660: il pennacchio della fiamma viene a contatto con la superficie del serbatoio esterno e cambia improvvisamente forma, indicando che è iniziata una fuoriuscita nel serbatoio di idrogeno liquido nella porzione inferiore del serbatoio esterno

T+64.937: L’ugello del motore principale ruota sotto il controllo del computer per compensare lo sbilanciamento di spinta prodotta dal razzo

T+66.764: La pressione del serbatoio esterno di idrogeno liquido inizia a calare, indicando una perdita considerevole.

T+72.284: Il razzo di destra si stacca dal punto di ancoraggio che lo fissa al serbatoio esterno

T+73.124: La cupola di poppa del serbatoio di idrogeno liquido dirompe, producendo una forza propulsiva che spinge il serbatoio di idrogeno contro quello di ossigeno nel serbatoio esterno. Nello stesso istante il razzo di destra ruota sul punto di attacco anteriore e colpisce la struttura di ancoraggio e la parte più bassa del serbatoio di ossigeno liquido.

T+73.137: Le strutture cedono come dimostrato dai vapori bianchi apparsi nelle regione tra il serbatoio esterno e l’orbiter.

Con la disintegrazione del serbatoio esterno, il Challenger, che viaggiava a Mach 1.92 a un’altezza di 46.000 piedi venne avvolto completamente nel fuoco esplosivo, virò dal suo corretto assetto rispetto al flusso dell’aria e fu immediatamente fatto a pezzi dalle forze aerodinamiche. I due SRB, che possono resistere a carichi aerodinamici maggiori, si separarono dal serbatoio esterno e iniziarono a volare in modo indipendente.

Nessuna “esplosione”

Lo Shuttle e il serbatoio esterno non “esplosero” effettivamente. Essi vennero rapidamente disintegrati dalle tremende forze aerodinamiche, essendo lo Shuttle vicino al punto Max Q di massima pressione aerodinamica. La cabina dell’equipaggio e gli SRB resistettero alla rottura. Mentre la cabina staccata continuava la sua traiettoria balistica, il carburante immagazzinato nel serbatoio esterno e nell’orbiter bruciarono per alcuni secondi, producendo un’enorme palla di fuoco. Se ci fosse stata una vera esplosione, l’intero Shuttle sarebbe stato distrutto all’istante, uccidendo nello stesso momento l’equipaggio. I due razzi SRB, separatamente, continuarono a volare mentre si allontanavano dalla palla di fuoco.

Shuttle Esplosione – Causa e momento della morte

Alla rottura del veicolo, la robusta cabina dell’equipaggio si staccò, restando intera, e iniziò lentamente a cadere. Almeno qualche astronauta doveva essere vivo e cosciente dopo la rottura, perché tre delle sette “personal egress air pack” (PEAP, ovvero le riserve di ossigeno di emergenza) dei caschi furono attivate.

Gli investigatori scoprirono che la scorta di aria rimanente era compatibile con il consumo previsto dovuto alla traiettoria di caduta della cabina di 2 minuti e 45 secondi. La progettazione degli interruttori del PEAP rende molto improbabile l’attivazione accidentale dovuta alla rottura del veicolo o all’impatto con l’acqua. La NASA stima che le forze di separazione furono da 12 a 20 volte la forza di gravità per un brevissimo momento, entro due secondi l’accelerazione scese a 4 G e in dieci secondi la cabina si trovò in caduta libera. Queste forze sono tollerabili dal corpo umano, e di solito non causano che qualche svenimento.

Non si sa se gli astronauti rimasero coscienti a lungo dopo la rottura. In gran parte dipende dalla tenuta della pressione della cabina; in caso contrario, la durata dello stato di coscienza a quella altitudine è di qualche secondo, siccome i PEAP forniscono solo aria non pressurizzata essi non sarebbero stati di grande aiuto.

La cabina dell’equipaggio impattò nell’oceano a circa 333 km/h (207 mph), con una decelerazione di più di 200 G, molto oltre i limiti strutturali della cabina e quelli di sopravvivenza dell’equipaggio.

L’impatto del compartimento dell’equipaggio con la superficie dell’oceano fu così violento che le prove del danno avvenuto nei secondi successivi all’esplosione sono state cancellate. Le conclusioni finali sono:

• la causa della morte degli astronauti del Challenger non può essere determinata con certezza
• le forze alle quali è stato sottoposto l’equipaggio durante la rottura dell’Orbiter furono probabilmente non sufficienti per causare la morte o ferite gravi
• è possibile, ma non certo, che l’equipaggio perse conoscenza nei secondi seguenti la rottura dell’Orbiter a causa della perdita di pressione in volo del modulo dell’equipaggio”.

Questo rapporto è disponibile nell’History Office della NASA.

Impossibile la fuga dell’equipaggio

La fuga dell’equipaggio non era possibile durante il volo.

Nelle prime quattro missioni orbitali dello Shuttle furono usati dei seggiolini eiettabili modificati dell’SR-71 Blackbird e tute a pressione. Furono rimossi nelle missioni successive, durante le quali l’equipaggio indossò solo le tute di volo.

La NASA sostenne che mentre i seggiolini eiettabili erano possibili per il comandante e il pilota, erano impraticabili per il resto dell’equipaggio, soprattutto per i tre membri seduti sotto il ponte. A differenza di un pilota da combattimento, situato sotto un sottile tettuccio, l’equipaggio sotto al ponte è situato al centro della fusoliera anteriore, circondato dalla struttura del veicolo su tutti i lati. Inoltre, i seggiolini eiettabili potrebbero avere problemi nel punto di Max Q o per gli scarichi dei SRB. I sedili furono pensati principalmente per la fuga durante l’atterraggio, dove lo Shuttle ha i motori spenti e ha solo una possibilità di effettuare la corsa. La cabina dell’equipaggio poteva essere progettata come un unico mezzo di fuga, ma avrebbe avuto costi proibitivi e sarebbe stata troppo pesante per il veicolo.

Mentre i sistemi di fuga furono spesso considerati durante lo sviluppo dello Shuttle, la NASA decise infine che lo Shuttle era sufficientemente affidabile da non averne bisogno. Inoltre questi sistemi richiedono peso e spazio in modo significativo e le cariche pirotecniche comportano problematiche di sicurezza.

Dopo la perdita del Challenger, un sistema di salvataggio di emergenza venne progettato per fornire all’equipaggio la possibilità di lasciare lo Shuttle in alcune condizioni, che non includono quelle che incontrò il Challenger.

Conseguenze

Indagini

All’inizio ufficiali della NASA concentrarono le critiche al serbatoio esterno, costruito da Martin Marietta nella Michoud Assembly Facility a New Orleans, presumendo che esso avesse avuto un cedimento e fosse esploso. Tuttavia le indagini si spostarono presto agli O-Ring dei razzi a propellente solido, costruiti da Morton Thiokol.

La commissione concluse i lavori dopo diversi mesi e pubblicò il rapporto delle indagini.

Causa dell’incidente

L’incidente del Challenger avvenne a causa della rottura del field joint del SRB di destra, che permise ai gas sotto pressione e ad alta temperatura e alle fiamme di fuoriuscire dall’O-ring e toccare il serbatoio esterno, provocando un cedimento strutturale.

Col senno di poi è chiaro che i field joint furono progettati male, ma non avrebbero probabilmente causato un problema così grave se il Challenger fosse decollato alle normali temperature della Florida (superiori a 10 °C). Il cedimento venne causato quindi dalla combinazione della cattiva progettazione e delle basse temperature dell’ultima missione. Gli ingegneri del costruttore Morton Thiokol degli SRB erano a conoscenza del problema e avvertirono di non effettuare il lancio, ma questi avvisi non furono comunicati adeguatamente alla NASA. ( 4dic17 )

Cerimonie Funebri

I resti identificabili dell’equipaggio furono restituiti alle famiglie il 29 aprile 1986. Due astronauti, Dick Scobee e Michael Smith furono sepolti dalle famiglie al cimitero Nazionale ad Arlington in due tombe separate, mentre i resti non riconoscibili furono sepolti nel memoriale allo Space Shuttle Challenger ad Arlington il 20 maggio 1986.

Testo tratto e modificato: http://it.wikipedia.org/wiki/Disastro_dello_Space_Shuttle_Challenger