O acidente do espacial Challenger ocorreu em no litoral de Cabo Canaveral quando o ônibus espacial Challenger se desintegrou aos 73 segundos da missão STS-51-L, matando seus sete tripulantes, o primeiro acidente fatal do programa espacial dos Estados Unidos durante um voo. A missão era a décima do orbitador e a vigésima quinta do Programa Ônibus Espacial. Seu objetivo era lançar um satélite de comunicações e estudar o cometa Halley, além de levar a professora Christa McAuliffe ao espaço, o que resultou em um interesse público maior do que o normal, com o lançamento e acidente sendo assistidos ao vivo em várias escolas dos Estados Unidos.

A causa do acidente foi a falha das juntas tóricas primária e secundária em uma articulação do propulsor de combustível sólido direito do ônibus espacial. As temperaturas extremamente baixas na manhã do lançamento enrijeceram as juntas tóricas de borracha, reduzindo sua capacidade de selar as articulações. As vedações foram rompidas pouco depois do lançamento e gás pressurizado quente de dentro do propulsor vazou, corroendo o suporte de fixação conectando-o ao tanque externo e depois o próprio tanque. O desmoronamento da estrutura interna do tanque e a rotação do propulsor que se seguiu jogou a montagem do ônibus espacial em uma direção que permitiu que as forças aerodinâmicas o despedaçassem. Há indícios de que pelo menos alguns tripulantes sobreviveram à desintegração inicial, porém o momento exato de suas mortes é desconhecido.

O acidente resultou em um hiato de 32 meses em voos espaciais do ônibus espacial. A investigação criticou a cultura organizacional e processo de tomada de decisões da NASA que contribuíram para o acidente. Dados desde 1977 indicavam a possibilidade de falha catastrófica nas juntas tóricas. A NASA e a fabricante Morton Thiokol não resolveram a questão, com os administradores da NASA ignorando avisos de engenheiros sobre os perigos de lançamentos sob temperaturas baixas. Como resultado, a NASA estabeleceu o Escritório de Segurança, Confiabilidade e Garantia de Qualidade, dentre outras medidas. A construção de um novo orbitador para substituir a Challenger foi aprovada em 1987, com a Endeavour voando pela primeira vez em maio de 1992. As missões seguintes voaram com um projeto modificado do propulsor de combustível sólido.

Antecedentes Ônibus espacial

thumb|250px|A Challenger, montada junto com o tanque externo e os dois propulsores de combustível sólido, sendo transportada por esteira à plataforma de lançamento 39B em 22 de dezembro de 1985 O Ônibus Espacial era uma espaçonave parcialmente reutilizável operada pela Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (NASA). Ele voou pela primeira vez em abril de 1981, sendo usado para pesquisas orbitais e transporte de cargas comerciais, militares e científicas. Ele consistia em um orbitador que levava a tripulação e a carga, um tanque externo e dois propulsores de combustível sólido. O orbitador era um veículo reutilizável com asas que era lançado verticalmente e pousava como um planador. Cinco orbitadores tinham sido construídos. A Challenger foi o segundo depois de ser convertida de um artigo teste estrutural. O orbitador continha um compartimento da tripulação, onde os astronautas viviam e trabalhavam durante a missão. Três motores principais ficavam montados na extremidade traseira do orbitador e proporcionavam o impulso durante o lançamento. Uma vez no espaço, ele era manobrado pela tripulação por meio de dois motores menores chamados de Sistema de Manobra Orbital.

O orbitador, durante o lançamento, ficava conectado ao tanque externo, que armazenava o combustível para os motores principais. O tanque externo consistia em um tanque maior para hidrogênio líquido e outro menor para oxigênio líquido, ambos necessários para que os motores principais funcionassem. O tanque externo era separado do orbitador depois de seu combustível ser utilizado e reentrava na atmosfera, onde se desintegraria na reentrada e seus pedaços cairiam no Oceano Índico e Oceano Pacífico.

Os dois propulsores de combustível sólido, construídos na época pela Morton Thiokol, proporcionavam a maior parte do impulso no lançamento. Eles ficavam conectados ao tanque externo e queimavam pelos primeiros dois minutos de voo. Os propulsores se separavam assim que todo seu combustível tivesse sido gasto e caíam sob um paraquedas no Oceano Atlântico, de onde eram recuperados e levados de volta ao Centro Espacial John F. Kennedy, sendo desmontados e seus componentes reusados. Cada propulsor era construído em quatro seções principais em uma fábrica em Utah e transportado para o Centro Espacial Kennedy na Flórida, onde eram montadas no Edifício de Montagem de Veículos com três articulações de trava e forquilha, com cada articulação consistindo em uma trava do segmento superior encaixando-se na forquilha do segmento inferior. Cada articulação era selada por duas juntas tóricas de 7,1 milímetros de espessura ao redor da circunferência do propulsor. As juntas tóricas eram necessárias para conter os gases quentes de alta pressão produzidos pela queima do combustível sólido e permitia que os propulsores fossem certificados para missões tripuladas. As duas juntas tóricas eram configuradas para criar uma vedação dupla, com o vão entre os segmentos sendo preenchido por massa de vidraceiro. Esta configuração foi projetada para comprimir o ar no vão contra a junta superior, pressionando-a contra as superfícies de vedação. As juntas tóricas foram originalmente listadas na Lista de Itens Críticos como sendo da categoria Criticalidade 1R, significando que uma falha poderia resultar na destruição do veículo e morte da tripulação, mas eram consideradas um sistema redundante pela presença da segunda junta tórica.

Juntas tóricas thumb|esquerda|220px|Diagrama da articulação original de um propulsor de combustível sólido Avaliações no início da década de 1970 da proposta de projeto do propulsor de combustível sólido e articulação mostraram que as grandes tolerâncias entre as partes acopladas permitiam a extrusão das juntas tóricas de suas bases em vez da compressão. A NASA e a Morton Thiokol julgaram que esta extrusão era aceitável, apesar de preocupações dos próprios engenheiros da NASA. Testes em 1977 mostraram que uma rotação de articulação de 1,3 milímetro ocorreu durante a simulação da pressão interna de um lançamento. A rotação de articulação, que ocorria quando a trava e forquilha curvavam-se para longe uma da outra, reduzia a pressão nas juntas tóricas, o que enfraquecia suas vedações e possibilitava que gases de combustão erodissem as juntas. Os engenheiros da NASA sugeriram que as articulações fossem reprojetadas para incluir calços ao redor das juntas tóricas, porém nunca houve uma resposta da gerência da NASA. O Comitê de Verificação/Certificação da NASA pediu em 1980 que mais testes sobre a integridade da articulação incluíssem testes em temperaturas variando de quatro a 32 graus Celsius e com apenas uma junta tórica instalada. Os gerentes de programa da NASA decidiram que seu nível atual de testes era suficiente e mais testes não eram necessários. A Lista de Itens Críticos foi atualizada em dezembro de 1982 para indicar que a junta tórica secundária não poderia proporcionar uma cópia de segurança para a junta tórica primária, pois ela não necessariamente formaria uma vedação no caso de uma rotação da articulação. As juntas tóricas foram consequentemente reclassificadas na categoria Criticalidade 1, removendo o "R" para indicar que não era mais considerado um sistema com redundância.

A primeira ocorrência da erosão de uma junta tórica durante um voo ocorreu no propulsor de combustível sólido da direita da STS-2 em novembro de 1981. Uma inspeção pós-voo em agosto de 1984 do propulsor esquerdo da STS-41-D revelou que fuligem tinha passado pela junta tórica primária e foi encontrada entre a junta tórica primária e secundária. Não havia dano na junta tórica secundária, mas isto indicava que a junta tórica primária não estava criando uma vedação confiável e estava permitindo que gases quentes passassem. A quantidade de erosão era insuficiente para impedir que a junta tórica selasse, com investigadores concluindo que a fuligem entre as duas juntas tóricas fora causada pela não-uniformidade da pressão no momento da ignição. O lançamento da STS-51-C em janeiro de 1985 foi o lançamento mais frio do ônibus espacial até então. A temperatura do ar era de dezessete graus Celsius no momento do lançamento e calculou-se que a temperatura das juntas tóricas era de doze graus. Análises pós-voo revelaram a erosão das juntas tóricas primárias dos dois propulsores. Os engenheiros da Morton Thiokol determinaram que temperaturas baixas causavam perda de flexibilidade nas juntas tóricas que diminuía sua capacidade de selar as articulações, o que por sua vez permitia que gases quentes e fuligem fluíssem para além da junta tórica primária. A erosão da juntas tóricas ocorreu em todos os lançamentos do ônibus espacial em 1985 com exceção de um, a STS-51-J, com a erosão tanto da junta primária quanta da secundária ocorrendo na STS-51-B.

Engenheiros da Morton Thiokol, liderados por Allan McDonald e Roger Boisjoly, com o objetivo de resolver o problema da erosão das juntas tóricas, propuseram uma articulação reprojetada que adicionaria uma aba de metal para limitar o movimento da articulação. Também recomendaram a adição de um espaçador com o objetivo de proporcionar maior proteção termal e o uso de uma junta tórica com um diâmetro maior. A Morton Thiokol encomendou em julho de 1985 novos invólucros reprojetados dos propulsores, com a intenção de continuar usando os invólucros já produzidos para os lançamentos seguintes até que os novos ficassem disponíveis no ano seguinte.

Missão

thumb|240px|Tripulação: Onizuka, Smith, McAuliffe, Scobee, Jarvis, McNair e Resnik A missão espacial foi nomeada de STS-51-L, o vigésimo quinto voo do Programa Ônibus Espacial e o décimo voo do ônibus espacial Challenger. A tripulação foi anunciada em 27 de janeiro de 1985: o comandante Francis Scobee, o piloto Michael Smith, mais os especialistas de missão Ellison Onizuka, Judith Resnik e Ronald McNair. Também haviam dois especialistas de carga: Gregory Jarvis, que faria pesquisas para a Hughes Aircraft; e Christa McAuliffe, que voaria pelo Projeto Professor no Espaço.

O objetivo principal da STS-51-L seria usar um Estágio Inercial Superior para lançar o satélite de rastreamento e retransmissão de dados TDRS-B, que faria parte de uma rede que permitiria comunicação constante com espaçonaves em órbita da Terra. A tripulação também estudaria o cometa Halley enquanto este passava próximo do Sol e lançaria e recuperaria um satélite SPARTAN. Além disso, McAuliffe estava programada para realizar duas aulas do espaço, uma delas transmitida ao vivo no quarto dia de missão.

A missão foi originalmente programada para julho de 1985, porém foi adiada para novembro e depois para janeiro de 1986. A STS-51-L então foi marcada para ser lançada em 22 de janeiro, porém esta data também foi adiada, agora para a data final no dia 28.

Decisão para lançar