מעבורת החלל - תאונת הצ'אלנג'ר

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
צוות מעבורת החלל צ'אלנג'ר שנספה במשימה STS-33/51L. עומדים, מימין לשמאל: ג'ודית רזניק, גרג ג'ארויס, כריסטה מק'אוליף ואליסון אוניזוקה. יושבים, מימין לשמאל: רונלד מק'נייר, פרנסיס סקובי ומייקל סמית'. צילום: מנהלת התעופה והחלל של ארה"ב.

מעבורת-החלל - תאונת הצ'אלנג'ר (באנגלית: The Cahllenger Excident):

הטיסה ה-25 של מעבורת החלל היתה זו של המעבורת צ'אלנג'ר (OV-099 Challenger) במשימה STS-33/51L. טיסה זו נקטעה דקה ו-13 שניות לאחר שהחלה בתאונה הקשה ביותר שאירעה עד אותו היום בהיסטוריה של מבצעי החלל.

משימת טיסה STS-33/51L

הצ'אלנג'ר, עם שבעה אנשי צוות על סיפונה, תוכננה לשחרר במסלול סביב כדור הארץ לווין תקשורת (TDRS-B) וכן את החללית ספארטן-האלי (Spartan-Halley) שתוכננה לבצע תצפיות על שביט האלי (Halley) שהתקרב באותו הזמן לשמש.

משימה חשובה נוספת יועדה לאחת מחברות הצוות, כריסטה מק'אוליף (Christa McAuliffe) ,מורה במקצועה, נבחרה לקיים את השיעור הראשון שיבוצע על סיפונה של מעבורת-החלל במסלול הקפה. במהלך השיעור, בו היו אמורים לצפות תלמידים רבים בגילאים שונים ברחבי ארצות-הברית, עמדה מק'אוליף לבצע ניסויים שונים בתנאי מיקרו-גרביטציה שאינם אפשריים למימוש בכיתת-לימוד רגילה.

התאונה

מועד השיגור המקורי נקבע ליום ה-22 לינואר 1986. המועד נדחה ארבע פעמים מסיבות שונות עד לבוקרו של ה-28 לינואר.

מזג האוויר ביום השיגור האחרון של הצ'אלנג'ר היה בהיר וקר מאד. במהלך הלילה צנחו הטמפרטורות ל-20 מעלות מתחת לאפס ועלו עד כ-2 מעלות בבוקר.

בצוות הניהול של פרויקט המעבורת הובעה דאגה מהשפעות הטמפרטורות הנמוכות על מהלך השיגור. טמפרטורות שהיו נמוכות ב-15 מעלות יותר מכל שיגור קודם של המעבורת. צוות בדיקה שבחן את המעבורת ומגדל השיגור שלה (כן B39) גילה כמויות ניכרות של קרח שהתעבה במהלך הלילה הקר. הנהלת הפרויקט החליטה על דחיית השיגור בשעתיים כדי לאפשר זמן רב יותר להתמוססות הקרח.

מנועי המעבורת ניצתו בשעה 11:38:00 זמן מקומי. שבעים ושלוש שניות לאחר השיגור אפף כדור אש ועשן גדול את מעבורת החלל. מיד לאחר מכן הגיחו ממנו שני מאיצי הדלק המוצק שהמשיכו בטיסה לא-נשלטת והתוו מסלולי עשן בשמיים, בעוד רסיסים ושברים נראו יוצאים מענן העשן ונופלים, זמן קצר מאוחר יותר, במימי האוקיינוס האטלנטי.

שבעת אנשי הצוות של הצ'אלנג'ר במשימה STS-33/51L ניספו באסון (ראו תמונה משמאל):

  • פרנסיס סקובי , בן 47, מפקד המשימה.
  • מייקל סמית' , בן 41 , טייס המעבורת.
  • ג'ודית רזניק , בת 36 , מומחית משימה.
  • אליסון אוניזוקה , בן 40 , מומחה משימה.
  • רונלד מק'נייר , בן 36, מומחה משימה.
  • גרגורי ג'ארויס , בן 42, מומחה מטען,
  • כריסטה מק'אוליף, בת 38, מומחית מטען


כוחות חיפוש והצלה גדולים, שכללו עשרות ספינות, צוללות וכלי טיס סרקו עשרות אלפי קילומטרים רבועים של האוקיינוס האטלנטי בחיפוש אחר שרידים מהמעבורת. נשיא ארה"ב דאז, רונלד רייגן, מינה וועדת חקירה בראשותו של וויליאם רוג'רס, אשר מאוחר יותר נודעה כ"וועדת רוג'רס". הוועדה מצאה מספר ליקויים בטיחותיים שכללו ליקויים טכניים במעבורת עצמה וליקויים מנהליים במערכת קבלת ההחלטות והניהול של סוכנות החלל האמריקנית אשר היה להם קשר לאסון ה"צ'אלנג'ר". אחד מחברי ועדת החקירה היה הפיזיקאי הנודע פרופ' ריצארד פיינמן מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה.

סיבת התאונה

רגעים ספורים לאחר הצתת המאיצים של ה"צ'אלנג'ר" ב-28 לינואר 1986. החץ הירוק מסמן את ענן העשן השחור שנוצר משריפת האטם שנפגם ע"י גזי-השריפה הלוהטים מפעולת המאיץ. זהו הסימן הראשון שנמצא לכשל שהוביל לאסון. צילום: מנהלת החלל והתעופה של ארה"ב.
הלהבה שאיכלה את האיזור הפגום של המאיץ הימני נראית בתמונה זו. צילום: מנהלת החלל והתעופה של ארה"ב.

ניתוח המידע שהתקבל באמצעות שידורי טלמטריה מה"צ'אלנג'ר" בזמן שחלף משיגורה ועד להתפוצצות שהשמידה אותה גילה את הסיבה הישירה שגרמה לתאונה.

מה השתבש?

כל אחד ממאיצי-הדלק המוצק של המעבורת כולל, בחלקו התחתון, מערכת של טבעות איטום (O-Ring) המיועדות למנוע דליפה של גזי-בעירה הנוצרים משריפת הדלק המוצק שבמאיץ והגבלת זרימתם לכיוון נחיר הפליטה של המאיץ בלבד. טבעות האיטום שהיו במאיצים ששימשו את הצ'אלנג'ר בטיסה L51 (כמו גם בכל טיסות המעבורת שקדמו לה) היו מתוכננות כך שיתכווצו ויתרחבו בהתאם לשינויים הקלים במבנה המעטפת של המאיץ בזמן השיגור. שינויים אלה כוללים "לחיצה" של המקטעים השונים המרכיבים את המאיץ זה לזה תחת העומס הקיים במהלך השיגור ו"התרחבות" ברווחים שבין המקטעים כשהמאיצים נמצאים במצב סטטי. הקור העז גרם להתכווצות מוגברת של אחד האטמים שבמאיץ הימני של המעבורת. הרווח הקל שנוצר איפשר חדירה של גזי-שריפה ובריחתם דרך התפר שבין המקטעים המרכיבים את חלקו התחתון של המאיץ למקטע שמעליו. העדות הראשונה לכשל של אטם זה התגלתה בסרט שצילמה מצלמה שהוצבה בסמוך לכן השיגור, פחות משנייה לאחר הצתת מאיצי הדלק המוצק.

בתמונות משמאל: רגעים ספורים לאחר הצתת המאיצים של ה"צ'אלנג'ר" ב-28 לינואר 1986. החץ הירוק מסמן את ענן העשן השחור שנוצר משריפת האטם שנפגם ע"י גזי-השריפה הלוהטים מפעולת המאיץ. זהו הסימן הראשון שנמצא לכשל שהוביל לאסון. בתמונה השנייה: הלהבה שאיכלה את האיזור הפגום של המאיץ הימני נראית בתמונה זו.

ענן העשן שנוצר בעקבות דליפת הגזים מהמאיץ נראה מתגבר ונחלש מספר פעמים בשנייה באופן התואם את העומסים המשתנים שפועלים על מאיצי המעבורת בזמן השיגור עם התרוממותה מכן-השיגור. בדיקה העלתה שהמיקום המדויק בו נוצרה הפירצה שאיפשרה את דליפת הגזים הייתה בין גוף המאיץ לדופן מיכל הדלק החיצוני. כזכור, מיכל זה מכיל עשרות טונות של מימן נוזלי המשמש כדלק למנועי המעבורת הראשיים במהלך השיגור. באיזור זה נמצאות גם התמוכות המחברות בין מיכל הדלק למאיץ עצמו.

כ-37 שניות לאחר השיגור הגיעה הצ'אלנג'ר לגובה בו מופעלים עליה כוחות חזקים הנוצרים משילוב של מהירותה ההולכת וגדלה וממשבי רוח חזקים. לאחר שעוברת המעבורת את אזור הלחץ הדינמי המירבי בהמראה (Maximum Dynamic pressure) מוגבר הדחף המיוצר ע"י המנועים הראשיים וכן עולה הדחף המיוצר גם במאיצי הדלק המוצק. באותו זמן, 58.8 שניות מהשיגור, נראתה להבה קטנה ובהירה מופיעה באזור הפגום שבמאיץ. שניות בודדות לאחר מכן זיהה מחשב המעבורת ירידה בדחף המיוצר במאיץ הימני. קצב הירידה בדחף תואם את הקצב בו הוגדל האזור הפגוע במאיץ ע"י גזי-השריפה שאיכלו והרחיבו את הקרע שנוצר בו.


התפוצצות המעבורת. מיכל הדלק המוצק ממריא ללא שליטה.
התפוצצות המעבורת. מיכל הדלק המוצק ממשיך בטיסתו הלא מבוקרת.
התפוצצות המעבורת. צילום: מנהלת החלל והתעופה של ארה"ב.

מהירות זרימת האוויר סביב המעבורת בזמן זה גרמה להטיית הלהבה שנוצרה לאחור ולזווית בה פגעה ישירות בדופן מיכל הדלק החיצוני. 64.7 שניות מהשיגור נראה לפתע שינוי בצבעה וצורתה של הלהבה – שינוי שנגרם כתוצאה מדליפת מימן נוזלי ממיכל הדלק והצתתו ע"י הלהבה הלוהטת. עדות נוספת לכך הגיעה מנתונים ששודרו ממחשב המעבורת והצביעו על ירידה בלחץ הקיים במיכל המימן- ירידת לחץ שנגרמה מזרימת מימן החוצה מהפגיעה במיכל החיצוני ולא רק דרך הצינור המוליך את המימן למנועי המעבורת.

72 שניות בקירוב לאחר השיגור נתלש חלקו האחורי, דמוי הכיפה, של מיכל הדלק החיצוני. הפגיעה המבנית החמורה שנגרמה מפגיעת הלהבה מהמאיץ הימני גרמה להחלשות תמוכות החיבור התחתונות שבין המאיץ הימני למיכל החיצוני עד לשבירתן. המאיץ, שלפתע לא היה מעוגן עוד בחלקו התחתון, החל לסוב סביב תמוכות החיבור העליונות (המחברות את חלקו העליון עם אזור מיכל-הביניים של המיכל החיצוני. שינוי הזווית החד גרם להטיית סילון הגז של המאיץ הימני ולהשפעה על כיוון ההתקדמות של המעבורת ושינוי זה הובחן ע"י מחשבי המעבורת.

בשנייה ה-73 למן השיגור קרס לגמרי חלקו האחורי של מיכל הדלק החיצוני. כמות ניכרת של מימן שנפלט מהקרע בחלקו האחורי של המיכל ניצתה ויצרה דחף רגעי עצום שהדף את מבנה מיכל המימן הנוזלי קדימה, דרך מיכל הביניים ולפגיעה במיכל החמצן הנוזלי המאוחסן בחלקו הקדמי של המיכל החיצוני. בערך באותו הרגע פגע חלקו הקדמי של המאיץ הימני , אשר סב סביב נקודת החיבור העליונה שלו, בדופן מיכל החמצן הנוזלי. העירוב המהיר של המימן הנוזלי והחמצן הנוזלי גרם ליצירת תערובת דליקה ביותר שניצתה אלפיות שנייה לאחר מכן. מעבורת החלל "צ'אלנג'ר", שבשלב זה נעה במהירות של קרוב ל-2,600 ק"מ לשעה ובגובה של יותר מ-15 ק"מ, נעטפה כולה בכדור-אש לבן בהיר שנוצר מהצתת תכולתו של מיכל הדלק החיצוני. יש לציין שהמקפת עצמה לא נפגעה באופן ישיר מהפיצוץ. אולם העומסים העצומים שנוצרו ע"י קריסת מיכל הדלק החיצוני גרמו להתפרקותה למספר חלקים. בהיקפו של כדור האש שנוצר ניתן היה להבחין גם בלהבות בצבע אדמדם שנוצרו מהצתת חומרי הדלק ההיפרגוליים המאוחסנים בחלקה האחורי של המעבורת.

שני מאיצי הדלק המוצק המשיכו בטיסה בלתי-נשלטת כשהם מתווים קשתות עשן בשמיים. קצין הבטיחות של אתר השיגור הפעיל, כחצי דקה לאחר מכן, את מערכות חומרי-הנפץ (RSS) המיועדים להשמדת המאיצים במקרה החשש שהם יפגעו באזורים מאוכלסים. שרידים של המאיץ הימני שנמצאו בחיפושים גילו עקבות לנזק חמור שנגרם בחלקו הקדמי של המאיץ כתוצאה מהמפגש האלים עם דופן מיכל החמצן הנוזלי באלפיות השנייה שלפני ההתפוצצות.

בתמונות משמאל של התפוצצות הצ'אלנג'ר ניתן להבחין בבירור בשני מאיצי הדלק המוצק ממשיכים בטיסה בלתי-נשלטת. כמו כן ניתן לראות להבות אדומות שנוצרו מבעירת הדלקים ההיפרגוליים שהיו על המעבורת ויועדו להפעלת מנועי התמרון שלה .

שני מאיצי הדלק המוצק נראים כאן לאחר הפיצוץ. ניתן לראות את הלהבה הנוספת הפורצת מהמאיץ הימני- אותה להבה שגרמה להתפוצצות. תמונה:NASA.


חלקיקי שנייה לאחר מכן נראה חלקה הקדמי של המעבורת, הכולל את תא-הצוות, מגיח מתוך ענן העשן הגדול. להבה אדמדמה שפרצה ממנו באותו הזמן מעידה על התלקחות הדלקים ההיפרגוליים המאוחסנים בחרטום המעבורת להזנת מנועי ה-RCS הקדמיים. כשתי דקות לאחר מכן פגע תא הצוות במימי האוקיינוס האטלנטי והתרסק. שרידיו שקעו במים בעומק של כ-30 מטרים. יש לציין כי ההערכה היא שצוות הצ'אלנג'ר היה עשוי לשרוד את התפרקות המעבורת. בחינת שרידי תא-הצוות העלתה שהוא כנראה לא ניזוק באופן קטלני עם התפוצצות מיכל הדלק החיצוני. עם זאת, לצוות לא היה שום סיכוי לשרוד את פגיעת התא באוקיינוס במהירות של מאות ק"מ לשעה.

לאחר התאונה

שריד מהצ'אלנג'ר לאחר שחולץ ממימי האוקיינוס האטלנטי. צילום: מנהלת החלל והתעופה של ארה"ב.

לאחר אותו הבוקר בעקבות התאונה קורקע צי מעבורות החלל של ארה"ב.

ועדת רוג'רס , שחקרה את נסיבות האסון, קיימה עשרות דיונים רשמיים וחקרה כ-140 בעלי תפקידים במנהלת החלל והתעופה של ארה"ב (נאס"א) ובחברות שונות האחראיות על ייצור רכיבי מעבורת שונים.

הדו"ח קבע כי בהחלטה לקיים את שיגור הצ'אלנג'ר בבוקר ה-28 לינואר 1986 לא ניתן משקל מספיק לבטיחות הטיסה וכי למרות הספקות בדבר כשירותם של המאיצים באותו בוקר קר כי יצרנית מאיצי הדלק המוצק, חברת מורטון-תיאוקול ((Morton Thiokol הודיעה לנאס"א עוד בטרם השיגור כי הקור העז אליו נחשפו חלקי המאיצים השונים, ובכלל זה האטם שנכשל, הוא "בעייתי" אך לא "בלתי נסבל". הגישה הרווחת, ע"פ דו"ח וועדת רוג'רס, הייתה ש" טסנו ככה בעבר, וזה עבד בסדר. זה יהיה בסדר גם בעתיד...".

באלפי עמודים הכלולים בדו"ח, העלתה וועדת רוג'רס המלצות לבחינה מחדש ותיקון נקודות התורפה במאיצי הדלק המוצק וכן בחינה מחדש של אלמנטים המהווים פוטנציאל לבעיות בטיחותיות במעבורת החלל.

הוועדה המליצה גם על שורה של שינויים במבנה הניהולי של סוכנות החלל האמריקנית. שינויים אלה כללו העסקה של אסטרונאוטים מנוסים בתפקידי מפתח בכירים בנאס"א במטרה לאפשר לאסטרונאוטים להציג את חוות דעתם בנושאים שונים הקשורים למשימות המעבורת אל מול הנהלת הסוכנות.

סוכנות החלל האמריקנית אימצה את המלצות הוועדה. בטרם חזרו לטוס, עברו מעבורות החלל הנותרות סדרת שיפורים נרחבת שכללה שדרוג של כני-הנחיתה, הוספת מצנח-בלימה לסיוע בהאטת המעבורת בנחיתה, ושיפורים במאיצי הדלק-המוצק.

בנוסף נקבעו תקנים חדשים לבדיקות וניסויי ירי-סטטי של מאיצי הדלק המוצק כדי לשפר את היכולת לזהות מראש רכיבים העלולים להיכשל ולגרום לתאונה נוספת. נקבעו גם הגבלות חדשות ונוקשות לשיגור המעבורות תוך בדיקת מגוון רחב יותר של תנאים מטאורולוגיים כמו רוחות ועננים בגבהים שונים.

לצוות המעבורת נוספה האפשרות לנטישת המעבורת במקרה חירום. פרטים נוספים על מערכת זו בהמשך הכתבה.

חשוב לציין כי המידע המתקבל מהמעבורת באמצעות טלמטריה אינו נבדק בזמן-אמת. ייעודם של רבים מהנתונים המתקבלים במרכז הבקרה הוא לספק בסיס נתונים לבדיקות ושיפורים עתידיים.

גם אם היה איש צוות כלשהו במרכז הבקרה ביוסטון עוקב אחר שטף נתוני הטלמטריה בזמן השיגור הכושל של הצ'אלנג'ר וגם אם היה מזהה את הסימן הראשון למצב חריג של המעבורת –ירידת הלחץ במיכל המימן הנוזלי, כ-7 שניות לפני ההתפוצצות – אין כל סיכוי שניתן היה לשנות דבר מה ממהלך האירועים. קשה להניח שאדם כלשהו מסוגל להבחין בבעיה, להעריך את חומרת המצב ולנקוט בפעולה תכליתית, תהיה אשר תהיה, בזמן קצר כל-כך. גורל הצ'אלנג'ר וצוותה נחרץ ברגע שהוצתו מאיצי הדלק המוצק בשעה 11:38:00.

בזמן תכנון מעבורת-החלל ופרופיל הטיסה שלה נלקחו בחשבון אפשרויות שונות למצבי חירום בזמן שבין השיגור לכניסה למסלול. כפי שיובהר בהמשך, השלב הראשון של טיסת המעבורת (בו מאיצי הדלק המוצק עדיין פועלים) הוא בעייתי מאד ולמעשה אין סיכויים רבים להצלת המעבורת וצוותה במקרה של תקלה קריטית בשלב זה.

מצב חירום בתחילת המשימה

תחילת משימתה של מעבורת-החלל היא השלב הקריטי ביותר במשימה. הפעלת המערכות השונות ,המעבר ממצב מנוחה למהירות מסלולית, תוך טיסה במהירות גבוהה בתוך האטמוספרה ותוך שימוש במגוון אמצעי הנעה שונים וחזקים מאד – טומן בחובו פוטנציאל לתקלות שזמן התגובה להופעתן הוא עלול להיות קצר מאד. לפיכך הוכנה למעבורות-החלל סדרת אופציות להפסקת הטיסה במקרה של הופעת תקלות שונות הפוגעות ביכולת הטיסה, ביצוע המשימה והשהייה במסלול.

ביטול מוחלט של המראת המעבורת אפשרי עד לרגע הצתת מאיצי-הדלק-המוצק. ביטול כזה כולל נצירה של מערכות הדלק וההצתה השונות במעבורת ויציאה והתרחקות של צוות הטיסה של המעבורת. הפסקת-המראה עשויה להינקט גם לאחר הצתת שלושת מנועי המעבורת הראשיים הפועלים על דלק נוזלי. הפסקת השיגור בטווח זמן זה (בן 6 שניות בערך, בין הצתת ה-SSME להצתת מאיצי הדלק המוצק) מסוכנת במיוחד לנוכח העובדה שמימן נוזלי כבר החל לזרום בצנרת הדלק של מנועי המעבורת וריכוזים של גז זה עלולים להידלק באופן לא מבוקר בנקודות שונות במעבורת ובכן השיגור. מערכת מצלמות מיוחדת שהותקנה בכן השיגור עוקבת במקרה ביטול אחרי המעבורת וסביבתה כדי לאתר דליקות כאלה.

הפעם הראשונה בה נעשה בוטל השיגור לאחר הצתת המנועים הראשיים הייתה בניסיון השיגור הראשון של המעבורת דיסקברי (OV-103 Discovery) ב-26 ליוני 1984. באותו ניסיון-שיגור זיהו מחשבי המעבורת תקלה בשסתום-דלק וכיבו באופן אוטומטי את מנועי המעבורת לאחר 2 שניות של פעולה.

בהתאם לסיבה לשמה הופסק (או בוטל) השיגור, עשויים האסטרונאוטים לעשות שימוש במערכת מילוט המותקנת במגדל השיגור. מערכת זו כוללת מספר קרוניות המחליקות על כבלים ומרחיקות את אנשי הצוות במהירות ממגדל השיגור לבונקר המשמש כמחסה.

במקרה של תקלה לאחר השיגור, אופי התקלה והזמן המדויק בו התרחשה יהוו גורמים שיסייעו לאנשי מרכז הבקרה, כמו גם לצוות המעבורת, על אופי אופציית הביטול שתינקט.

בעת תכנון המעבורת נלקחה בחשבון האפשרות כי למרות מקדמי הביטחון הרבים הקיימים בטיסת המעבורת עלול להיווצר מצב בו המעבורת תטוס ללא שליטה ותסכן ריכוזי אוכלוסיה בסביבת אתר השיגור. במקרה שמרכז הבקרה מגיע למסקנה כי המעבורת אינה עוד בשליטה, ולאחר שצוות המעבורת הצליח, או לפחות ניסה, לבצע ניתוק חירום של מעבורת החלל ממיכל הדלק החיצוני, מופעלת בשליטה מרחוק מערכת מטעני-הנפץ המותקנת במאיצי-הדלק המוצק (RSS- Range Safety System) ומשמידה אותם במטרה למנוע את המשך הטיסה לעבר עיר מיושבת בצפיפות. מערכת ה-RSS הופעלה פעם אחת לאחר התפוצצות מעבורת החלל צ'אלנג'ר ב-28 בינואר 1986.

קיימות ארבע אופציות להתמודדות עם מקרים בהם נפגמת יכולת התפקוד של המעבורת בזמן שבין הצתת מאיצי הדלק המוצק לכניסה למסלול הקפה. מצבים אלה הם:

ביטול למסלול

ביטול למסלול (ATO- Abort To Orbit):

מצב זה מאפשר למעבורת להגיע למסלול הקפה הנמוך ממסלול ההקפה שתוכנן מראש. ביטול-למסלול מספק למרכז הבקרה ולצוות המעבורת זמן כדי להעריך את חומרתה של בעיה שהתגלתה בזמן השיגור ולהחליט האם להתחיל בסדרת הפעולות של חזרה לנחיתה או שמא להשתמש במנועי ה-OMS כדי להאיץ את המעבורת ולהכניסה למסלול שתוכנן מראש כדי להמשיך במשימתה. בטיסה -STS26/51-F ב-29 ליולי 1985 בוצע בהצלחה ביטול-למסלול לאחר שמחשב בקרה כיבה את אחד ממנועי המעבורת הראשיים כשזיהה התחממות יתר שלו 5 דקות ו-45 שניות לאחר ההמראה. מאחר וכיבוי המנוע היה בשלב מאוחר יחסית של הנסיקה הייתה הפגיעה בהאצת המעבורת קטנה יחסית. שני המנועים הנותרים הופעלו למשך 70 שניות נוספות מעבר לזמן ההפעלה המקורי שתוכנן להם כדי לפצות על אובדן המנוע. והפעלה של מנועי ה-OMS הכניסה את המעבורת למסלול המיועד בהצלחה ואיפשרה לה לסיים בהצלחה את משימתה.

ביטול לאחר הקפה אחת

ביטול לאחר הקפה אחת (AOA - Abort Once Around): מצב ביטול זה ייבחר במקרה שתקלה כלשהי התגלתה ואינה מאפשרת את המשך שהייתה של המעבורת במסלול. במקרה כזה תבצע המעבורת הקפה אחת בלבד סביב כדור הארץ ותנחת בנוהל הרגיל.

במצב זה הפעלת מנועי ה-OMS השנייה –זו שבטיסה תקינה מביאה את המעבורת למסלול מעגלי – לא מתבצעת ובמקומה מבוצעת הפעלה לצורך יציאה ממסלול וחזרה לנחיתה כ-105 דקות לאחר ההמראה.

ביטול ונחיתה מעבר לאוקינוס האטלנטי

ביטול ונחיתה מעבר לאוקיינוס האטלנטי (TAL- Transatlantic Abort Landing): במקרה של תקלה חמורה ביותר לפני השלב בו משיגה המעבורת מהירות כניסה למסלול יינקט נוהל TAL. במקרה כזה תטוס המעבורת במסלול בליסטי, ללא כל הפעלה של מנועי ה-OMS, ותנחת באחד מאתרי הנחיתה החלופיים בעברו המזרחי של האוקיינוס האטלנטי כ-45 דקות לאחר ההמראה. בזמן שלפני הגישה לנחיתה תשחרר המעבורת את חומרי הדלק המיועדים לשימוש מנועי ה-OMS וכן מנועי ה-RCS. שחרור זה נועד להקטין את משקלה של המעבורת לקראת הנחיתה וכן לשנות את מרכז-הכובד שלה במידה שתאפשר שליטה במעבורת בגלישה לקראת הנחיתה.

נחיתת TAL תבוצע, למשל, במקרה של אובדן לחץ אטמוספרי בתא הצוות. במצב זה יהיה זה בלתי רצוי להביא את המעבורת למסלול הקפה גם אם מנועיה פועלים כשורה והשאיפה תהיה להנחיתה בהקדם האפשרי.

חזרה לאתר השיגור

חזרה לאתר השיגור (RTLS - Return To Launch Site): במקרה של אובדן כוח באחד המנועים הראשיים של המעבורת בפרק הזמן שבין השיגור ועד כ-4 דקות ו-20 שניות מהשיגור לא תהיה למעבורת אנרגיה מספיקה לביצוע ביטול TAL. במקרה כזה תשנה המעבורת את כיוון טיסתה, כשמנועיה הראשיים (התקינים) עדיין פועלים ומיכל הדלק החיצוני עודנו מחובר. מטרת השלב הזה היא לשרוף כמות מרבית של חומרי דלק ולהשאיר רק את הכמות הדרושה לביצוע פנייה לאחור והשגת המהירות המתאימה לגלישה חזרה למרכז החלל קנדי לנחיתה בגלישה (לאחר ניתוק מיכל הדלק החיצוני). בזמן זה משחררת המעבורת את מרבית חומרי הדלק של מנועי ה-OMS וה-RCS כדי להתאים את מרכז הכובד שלה לקראת הגלישה לנחיתה. כ-20 שניות לפני כיבוי מנועי המעבורת הראשיים מסובבת המעבורת כך שחרטומה יופנה לכיוון אתר הנחיתה. בשלב זה המעבורת (ומיכל הדלק החיצוני) עדיין נעים בכיוון התרחקות מאתר הנחיתה אך מנועי המעבורת הראשיים המופעלים מצמצמים את מהירותה. עם ניתוק מיכל הדלק החיצוני מופעלים מנועי ה-RCS עם שארית חומרי הדלק ההיפרגוליים שנותרו בהם כדי להרחיק את המעבורת ולמנוע התנגשות עם המיכל החיצוני. משלב זה ממשיכה המעבורת בדאייה לנחיתה במרכז החלל קנדי. ביצוע תהליך RTLS מסובך מאד. הסיכויים לביצועו בהצלחה (קרי, החזרת המעבורת, על צוותה, בשלום לנחיתה) אינם גבוהים לנוכח מורכבותו ולנוכח העומסים הכבדים המופעלים על המעבורת בשלבים השונים של ביצועו.

מצבי חירום אחרים

ההחלטה לנקוט בתהליך ביטול-טיסה מתקבלת במרכז הבקרה מאחר ושם מתקבל מידע מקיף יותר על המעבורת מאשר על סיפון המעבורת עצמה. לאחר הוראה ממרכז הבקרה מפעילים האסטרונאוטים על המעבורת את סדרת הפעולות של ביטול הטיסה הנבחר. מרגע הפעלת האופציה ע"י מפקד המשימה מבוצעות רוב הפעולות באופן אוטומטי ע"י מחשבי המעבורת באמצעות תוכנה מוכנה-מראש.

במקרה החמור של אובדן שני מנועים ראשיים או יותר אין זה סביר שתתאפשר הנחתה מסודרת של המעבורת גם בתהליך RTLS. במקרה כזה ייעשה ניסיון להביא את המעבורת למצב של טיסה אופקית ואיטית כדי לאפשר לצוותה לנטוש ולצנוח.

השלב הראשון בטיסת המעבורת – השלב בו מאיצי הדלק המוצק פועלים – הוא הבעייתי ביותר בגלל כוח הדחף הגדול של המאיצים והיעדר היכולת לכבותם במקרה הצורך. אסון הצ'אלנג'ר הדגים באופן מצער מאד שתקלה כלשהי, ולו הקטנה ביותר, באחד ממאיצי הדלק המוצק עלולה להחמיר במהירות רבה לכדי קטסטרופה. רצף הפעולות הרגיל של ניתוק מאיצי הדלק המוצק נמשך כ-18 שניות. זהו זמן רב מאד ואינו בבחינת אופציה במקרה חירום בו נדרש ניתוק מיידי של המאיצים. במחשבי הטיסה של המעבורת קיימת האופציה לניתוק-חירום של מאיצי הדלק המוצק. במקרה כזה מופרדים שני המאיצים מהמעבורת בתוך פרק זמן של כ-3 שניות. ואולם, בדיקות שנעשו הראו כי במקרה שאופציה זו תיושם בזמן שהמאיצים פועלים במלוא-עוצמתם, העומסים העצומים שיופעלו על המעבורת יחרגו מאד ממגבלות התכנון שלה ויובילו להשמדתה... התנאי לניתוק-מהיר ומועיל של המאיצים היה הוספת יכולת של ביטול כח הדחף המיוצר ע"י המאיצים. אפשרות אחת לכך הייתה הוספת מערכת שתנתק את חלקו הקדמי של כל מאיץ וכך תאפשר לגזי-שריפה הנוצרים בו להיפלט גם קדימה ובכך להביא,בעצם , להקטנה חדה בדחף המיוצר. שיקולים בטיחותיים הורידו מהפרק מערכת כזו. השימוש היחיד לניתוק מהיר של המאיצים נותר, אם כן, מייד לאחר סיום פעולתם (במקרה בו שני מנועים ראשיים או יותר אינם מתפקדים). במקרה כזה השאיפה היא להשתחרר במהירות האפשרית מהמשקל העודף של המאיצים כדי לקצר את תהליך ה-RTLS. פעולה כזו, ברוב המקרים, לא תאפשר להביא את המעבורת בגלישה אל קרקע יבשה אלא לנחיתה באוקיינוס האטלנטי.

הדמיות שנעשו בעבר בחנו את האפשרות להנחית את המעבורת באופן מבוקר על משטח חלק שאינו מסלול מסודר (פני האוקיינוס האטלנטי, לדוגמא). התוצאות היו מעורבות: במקרה והמעבורת אינה נושאת מטען כבד הסיכוי לנחיתה מוצלחת סביר ואז תתאפשר הימלטות של צוותה ללא צורך בצניחה (אופציה מסוכנת בהתחשב במבנה המעבורת המקשה על צניחה בטוחה). לעומת זאת, במידה והמעבורת עמוסה בציוד כבד בתא המטען שלה קלושים הסיכויים לנחיתת-חירום מוצלחת והתרסקות המעבורת היא כמעט וודאית.

האפשרות הנותרת, לפיכך, הייתה הוספת האפשרות לנטישת המעבורת כדי להציל את צוותה. האפשרות לנטוש את המעבורת הייתה אחד השינויים שבוצעו במעבורות לאחר אסון ה"צ'אלנג'ר". כדי לנטוש את המעבורת, צריכה מהירותה להיות קטנה מ-300 קמ"ש , בגובה של כ-8 ק"מ או נמוך מכך ובטיסה אופקית. תהליך הנטישה כולל את השוואת לחץ האוויר בתוך תא הצוות עם הלחץ האטמוספרי החיצוני, והעפת צוהר הכניסה של הצוות מצידה השמאלי של המעבורת באמצעות מטען פיירוטכני. לאחר מכן נפרס מוט טלסקופי מתוך תא הצוות אל מחוץ למעבורת וכלפי מטה. האסטרונאוטים ,באמצעות אבזם מיוחד, מחליקים על המוט המביא אותם אל מתחת לכנף שמאל של המעבורת ולאחר נפילה חופשית נפרשים מצנחים לנחיתה רכה. השימוש במוט הטלסקופי חיוני כדי להימנע מפגיעת האסטרונאוטים בכנף המעבורת. הצעות להוספת מערכות למילוט והצלת הצוות בשלבי טיסה אחרים של המעבורת נפסלו בגלל תוספת משקל משמעותית שהגבילה את משקל המטען המועיל של המעבורת, הצורך באחסנת חומרים נפיצים שונים בתא הצוות (אפשרות שאינה רצוייה כלל) וכן יחס עלות/תועלת נמוך.

ראו גם

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית

מחברים


אסף ברוולד