Il disastro dello Space Shuttle Challenger avvenne la mattina del 28 gennaio 1986 alle ore 11:39 EST (ore 16:39 CET), 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), causando la morte di tutte le 7 persone a bordo (6 astronauti e un'insegnante).
La causa dell'incidente fu un guasto a una guarnizione, un 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 causò un cedimento strutturale del serbatoio esterno (External Tank, ET) contenente idrogeno e ossigeno liquidi. Alcune parti dell'orbiter come lo scomparto dell'equipaggio e molti altri frammenti furono recuperati dal fondo dell'oceano 36 anni dopo il disastro.
Il lancio fu trasmesso in diretta TV, anche se molti telespettatori lo seguirono in differita nella giornata. Christa McAuliffe avrebbe dovuto 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 ripresero solo dopo oltre due anni e mezzo, con il lancio dello Space Shuttle Discovery il 29 settembre 1988 e la sua missione di "Ritorno al volo" STS-26.
Equipaggio
Condizioni prima del lancio e ritardi Ritardi del lancio Il lancio del Challenger fu inizialmente stabilito per le 14:43 EST del 22 gennaio. I ritardi nella missione STS-61-C causarono lo spostamento della data del lancio al giorno 23 e successivamente al giorno 24. Il lancio fu programmato successivamente per il giorno 25 a causa delle cattive condizioni meteo nel sito di atterraggio di emergenza transoceanico (Transoceanic Abort Landing, TAL) a Dakar (Senegal). La NASA decise di utilizzare come sito TAL Casablanca, ma non essendo attrezzato per gli atterraggi notturni venne spostato il lancio per la mattina (tempo della Florida) e previsioni di tempo avverso al Kennedy Space Center rimandarono il lancio per le ore 9:37 EST del giorno 27.
Il lancio venne ritardato infine di due ore quando non funzionò un sistema antincendio durante il rifornimento di idrogeno liquido e venne effettuato alle ore 11:38 EST di martedì 28 gennaio 1986.
Lancio del 28 gennaio e incidente Decollo
Il decollo seguì la normale sequenza di operazioni dello Shuttle: quando mancavano 6,6 secondi al lancio il pilota accese i tre motori principali (SSME). Fino a quando non avviene il decollo vero e proprio, questi motori possono essere spenti in sicurezza e il lancio può essere annullato. Al momento della partenza (T=0), i tre motori erano accesi al 100% delle prestazioni e iniziarono ad aumentare fino al 104% sotto il controllo dell'autopilota. In quel momento i due razzi a combustibile solido (SRB) 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 distrutta 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 però creato un sigillo provvisorio, fermando l'emissione di fumo.
Ascesa iniziale Quando il veicolo lasciò la rampa di lancio, gli SSME stavano operando al 104% e il controllo passò dal Launch Control Center (LCC) del Kennedy Space Center al Mission Control Center (MCC) a Houston in Texas. Quelle che seguono sono le conversazioni precedenti all'incidente. Le seguenti sigle identificano chi sta parlando: (intercom indica una comunicazione interna dell'equipaggio)
DPS: Data Processing Systems Engineer Flight: Direttore di volo Jay Greene Scobee: Dick Scobee (comandante) Smith: Michael J. Smith (pilota) Booster: Booster Systems Engineer CAPCOM: Capsule communicator FIDO: Flight Dynamics Officer GC: Ground Controller RSO: Range Safety Officer PAO: Public Affairs Officer (public announcer)
T+5.000 secondi DPS: "Liftoff confirmed". Flight: "Liftoff..."
Per evitare che le forze aerodinamiche nella parte bassa dell'atmosfera (dove è più densa) lacerino lo shuttle, gli SSME devono rallentare fino a una velocità limite. Il pilota iniziò l'operazione di rallentamento a T+28 secondi. All'istante T+35.379 gli SSME rallentarono ulteriormente per raggiungere il 65%.
T+19.859 secondi: Booster: "Throttle down to 94". Flight: "Ninety four..."
T+40.000 secondi: Smith, intercom: "There's Mach 1". Scobee: "Going through 19,000".
T+48.900 secondi: Booster: "Three at 65". Flight: "Sixty-five, FiDO..." FIDO: "T-del confirms throttles". Flight: "Thank-you".
A T+51.860 iniziarono ad accelerare fino al 104% man mano che il velivolo si avvicinava al punto di max q (l'area della massima pressione aerodinamica sul velivolo, circa 34 chilopascal).
T+57.000 secondi: Scobee, intercom: Throttling up.
Pennacchio Durante l'ascesa si verificò il più violento vento trasversale nella storia del volo spaziale. Le raffiche di vento spaccarono il velo di ossido di alluminio che aveva temporaneamente ostruito la falla. All'istante T+58.788 una telecamera riprese 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 10.000 metri, il Challenger superò Mach 1.5
T+62.000 secondi: Smith, intercom: "Thirty-five thousand, going through one point five."
T+68.000 secondi: CAPCOM: "Challenger, go at throttle up". Scobee: "Roger, go at throttle up".
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..."
Questa fu l'ultima comunicazione registrata nella cabina dell'equipaggio. Smith potrebbe aver notato gli indicatori delle prestazioni del motore principale o la pressione in caduta nel serbatoio esterno.
A T+73.162 secondi: iniziò la rottura del veicolo.
Dialogo del controllore di volo dopo la rottura
A T+79.000 una telecamera mostrò una nube di fumo e fiamme dove doveva esserci il Challenger, con grandi frammenti incendiati che ricadevano verso l'oceano.
T+89.000 secondi: Flight: "FIDO, trajectories" FIDO: "Go ahead." Flight: "Trajectory, FIDO" FIDO: "Flight, FIDO, filters (radar) got discreting sources. We're go." FIDO: "Flight, FIDO, till we get stuff back he's on his cue card for abort modes" Flight: "Procedures, any help?" Unknown: "Negative, flight, no data." GC: "Flight, GC, we've had negative contact, loss of downlink (of radio voice or data from Challenger)." Flight: "OK, all operators, watch your data carefully."
A T+110.250 il Range safety officer, vedendo l'incidente e valutando che gli SRB potevano essere una minaccia in mare o nella terraferma, inviò i segnali radio che attivarono l'autodistruzione degli SRB. In tale situazione è una procedura normale.
T+1 min. 56 secondi PAO: "Flight controllers here are looking very carefully at the situation. Obviously a major malfunction."
T+2 min. 1 secondo GC: "Flight, GC, negative downlink." Flight: "Copy."
T+2 min. 8 secondi PAO: "We have no downlink."
T+2 min. 25 secondi FIDO: "Flight, FIDO." Flight: "Go ahead." FIDO: "RSO (range safety officer) reports vehicle exploded." Flight: (dopo una lunga pausa): "Copy. FIDO, can we get any reports from recovery forces?" FIDO: "Stand by."
T+2 min. 45 secondi Flight: "GC, all operators, contingency procedures in effect."
Sequenza dell'incidente
Questa sequenza è stata ricostruita dalla telemetria in tempo reale e da analisi fotografiche. I tempi sono in secondi dopo il decollo.
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 suggeriscono 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 succedutesi. Tali forze agiscono sullo shuttle causando forti fluttuazioni. Tali fluttuazioni vengono contrastate dal pilota agendo sulla cloche
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 dal 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 nella 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 14.000 metri 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"