A Challenger űrrepülőgép tizedik, a NASA űrrepülőgép-programjában pedig a huszonötödik volt az 51-L-jelű repülés. A repülés kódnevében az 5-ös szám 1985-re, az 1-es szám pedig a Kennedy Űrközpontra utal (eredetileg a NASA a Vandenberg Légitámaszpontról is szándékozott űrrepülőgépet indítani, az onnan indított repülések a 2-es kódot kapták volna. Az L jelzi az 1985-re tervezett repülések közül a sorrendet (A volt az elsőnek, B a másodiknak, stb. tervezett repülés jele). Végül az űrrepülőgép-program csúszásai és teljes átrendeződése miatt a start 1986-ra került.
Ez volt az év második indítása. A megelőző, 61-C-jelű úton a Columbia fedélzetén jutott elsőként az űrbe egy politikus, Bill Nelson szenátor személyében. Éppen a 61-C-jelű út csúszásai miatt halasztották el a Challenger startját is, január 22-éről 23-ára, majd 24-ére. Előbb időjárási, majd műszaki gondok miatt a start végül január 28-ára került át. Még ekkor is késleltetni kellett a felbocsátást, mintegy két órával, az egyik fedélzeti tűzérzékelő meghibásodása miatt.
Végül a Challenger amerikai keleti parti idő szerint 11:38-kor (17:38 CET) indulhatott el, fedélzetén öt hivatásos űrhajóssal, egy mérnökkel, és az első civillel, egy tanárnővel a fedélzetén. Az űrhajósok Francis Scobee parancsnok, Michael Smith pilóta, Judith Resnik, Ellison Onizuka és Ronald McNair kutatóűrhajósok, a mérnök Gregory Jarvis (a Hughes távközlési műholdakat építő cég képviseletében), a tanárnő pedig Christa McAuliffe voltak.
Célok, amelyek sosem valósultak meg
Egy távközlő műhold (TDRS-2) telepítése, egy csillagászati platform (SPARTAN-203) működtetése, amit a Halley üstökös kómájának és csóvájának vizsgálatára két utraibolya spektrométerrel és két kamerával szereltek fel, egy folyadékok dinamikájával foglalkozó teszt (FDE), a Halley üstökös aktív megfigyelési programja (CHAMP), három kisérlet diákok részvételével (SSIP), végül, de talán a legnagyobb figyelem által övezve, a Tanár az Űrben program (TISP) néhány “tanórája”.
Események másodpercről másodpercre
Mint azt mindannyian tudjuk, a programot az űrhajósok nem hajthatták végre, repülésük tragikusan, mindössze 73 másodperccel az indítóállás elhagyása után véget ért. Az elmúlt húsz évben több találgatás látott napvilágot, hogy esetleg az űrhajósok túlélhették űrrepülőgépük felrobbanását, ám se pro, se kontra nincs elég érvünk, hogy kiálljunk valamelyik indoklás mellett. Ehelyett vegyük sorra a rövidke repülés eseményeit:
Közvetlenül, mindössze 0,678 másodperccel a felszállás után (T+0,678 s) a fotóanyagokon láthatóan egy szürke füstpamacs lövellt ki a jobb oldali szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta farokrész melletti rögzítőcsapjának környékén. Az indítóállvány kameráiból származó filmet számítógéppel elemezve látszik, hogy a füst kezdetben a gyorsítórakéta két szegmense közötti illesztésének a hajtóanyagtartály felé néző oldalánál jelent meg. Az illesztés helyéről származó elillanó anyag azt jelezte, hogy a két szegmens között a tömítés nem volt megfelelő.
További nyolc, egymástól elválasztható, és egyre sötétedő színű füstpamacs volt látható a T+0,836 és a T+2,500 másodperces időpontok között. A füst az illesztéstől felfelé látszott kilövellni. Miközben mindegyik füstpamacs az űrrepülőgép felfelé irányuló mozgása miatt hátramaradt, a következő füstcsomó már az illesztés szintje mellett volt látható. A füstpamacsok körülbelül másodpercenként négyszer jelentek meg, megközelítve a szerkezeti nyomásváltozások frekvenciáját. Ahogy az űrrepülőgép sebessége nőtt, elhagyta a vészjósló és növekvő füstfelhőket. Az utolsó füstcsomó 2,733 másodperckor volt látható az illesztés felett.
A füst fekete színe és sűrű összetétele azt sugallták, hogy az illeszték tömítésében a kenőanyagot, a szigetelést és a gumi tömítőgyűrűket a gyorsítórakéta belsejében jelen lévő forró égéstermékek elégették, illetve károsították.
Körülbelül T+37 másodpercnél a Challenger berepült az első, nagy magasságban lévő oldalszélbe, ami körülbelül a 64. másodpercig tartott. Az oldalszél viszonylag nagy ingadozású erőket hozott létre az űrrepülőgépen. Az irányítórendszer azonnal észrevette és korrigálta ezeket. A szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta kormányrendszere (a tolóerőirány-szabályzás) minden vezérlési parancsra és oldalszélhatásra reagált. A szél miatt a kormányrendszer aktívabb volt, mint bármelyik előző repülés során.
Közelítve és elérve a maximális aerodinamikai nyomás értékét, mind az űrrepülőgép főhajtóművei, mind a szilárd hajtóanyagú rakéták csökkentett tolóerővel működtek. A sűrűbb légrétegeket elhagyva a főhajtóművek 104 %-os tolóerőre álltak és a szilárd hajtóanyagú rakéták is növelték a tolóerejüket (utóbbi a rakéták belsejében lévő üzemanyag összetételének változtatásával oldható meg, mely rétegenkét, azaz az égés különböző időpontjában változó tolóerőt eredményez). Ekkor megjelent az első pislákoló lángnyelv a jobb oldali gyorsítórakétán a farokrészi rögzítés környékén. Ezt az első, nagyon kicsi lángnyelvet T+58,788 másodperckor lehet először észrevenni a feljavított filmen.
Ugyanezen kamera képén egy filmkockával később, a láng már képjavítás nélkül is látszik. T+59,262 másodpercnél folyamatos, egyértemű lángnyelvként látható. Körülbelül ugyanebben az időben (T+60 s), a telemetria nyomáskülönbséget mutatott a bal és a jobb oldali gyorsítórakéta égéskamrájában. A jobb oldali rakéta kamranyomása alacsonyabb volt, ami megerősítette a növekvő szivárgást az illesztésnél.
Ahogy a lángnyelv mérete nőtt, eltérült hátrafelé (az aerodinamikai áramlások miatt) és körkörösen (a rakétát a külső tartályhoz erősítő kiálló gyűrű miatt). Ezek az eltérítő hatások a külső hajtóanyagtartály felületére terelték a lángot. A lángterjedési folyamatot megerősíti a roncsok vizsgálata is. A növekvő láng találkozott a gyorsítórakétát a külső tartályhoz erősítő tartószerkezettel is.
Annak az első látható jele, hogy az örvénylő lángnyelv átégette a külső hajtóanyagtartály falát, T+64,660 másodperckor lett nyilvánvaló, amikor hirtelen megváltozott a láng alakja és színe. Ez pedig nem jelentett mást, mint, hogy a láng a külső tartályból szivárgó hidrogénnel keveredett. A hidrogéntartály nyomásában bekövetkező változások is megerősítették a szivárgást. 45 ezredmásodperccel ezután már egy fényes, hosszú láng alakult ki a Challenger alja és a külső tartály között.
Körülbelül T+72 másodpercnél kezdődően következett be hirtelen a közvetlenül a legénység és az űrrepülőgép elvesztését okozó események láncolata. A telemetria olyan események sorozatát mutatja, amelyek alátámasztják a fényképek tartalmát, amint az űrrepülőgép eredménytelenül harcol az őt megsemmisítő erők ellen.
T+72,20 másodpercnél az alsó tartó, ami a gyorsítórakétát a külső tartályhoz rögzíti, elszabadult a meggyengült hidrogéntartálytól, ami azt eredményezte, hogy a jobb oldali gyorsítórakéta körbefordult a felső rögzítőpont körül. A forgás a jobb és a bal oldali gyorsítórakéták közti állásszögkülönbségből látható.
T+73,124 másodpercnél fényes mintázat jelent meg a külső tartály alját záró félgömb szélénél: akkor kezdett el leválni a tartály alja. Ezzel hatalmas mennyiségű folyékony hidrogén áramlott ki a tartályból, szinte hihetetlen mértékű, 12,6 MN-os (ami tengerszinten 1260 tonnányi anyag súlyának felel meg) gyorsítóerőt létrehozva. A hatalmas erő benyomta a hidrogéntartályt közvetlenül az oxigéntartály alá („intertank”). Nagyjából ugyanebben az időben a forgó gyorsítórakéta becsapódott az oxigéntartály aljába, hatalmas lyukat ütve rajta. A szerkezetek 73,137 másodpercnél mondák fel a szolgálatot, amit a tartályok közti résznél megjelent fehér mintázat mutat.
Az utolsó pillanatok
Ezredmásodperceken belül a kiáramló folyékony hidrogén és folyékony oxigén hirtelen, szinte robbanásszerű égése következett be.
Ebben az időpontban, 15 km magasságban, 1,92 Mach sebességnél a Challengert teljesen beborította a láng. A Challenger hátsó pályakorrekciós rendszere leszakadt, és hajtóanyagának öngyulladásos égése következett be, ahogy kirepült az oxigén-hidrogén lángok közül. Az öngyulladó hajtóanyag vörösesbarna színű égése a fő tűzgolyó szélén látszott. Az űrrepülőgép, komoly aerodinamikus nyomások alatt, néhány nagyobb részre tört, amelyek kirepültek a tűzgolyóból. Néhány különálló részt, pl. főhajtómű/farokrész (a még mindig működő hajtóművekkel), az űrrepülőgép egyik szárnya, és a törzs a filmeken is felismerhetők.
A robbanás – 73 másodperccel felszállás után – elpusztította a legénységet és a gépet egyaránt.
Okok és magyarázatok
S hogy miért történt mindez? Ha szigorúan a fizikai okokat nézzük, a balesetet a jobb oldali szilárd hajtóanyagú rakéta két szegmense közötti illesztés hibája okozta, egészen pontosan az illesztésben lévő gumi tömítőgyűrű elégtelen tömítése. Mint azt a baleset vizsgálóbizottságának egyik tagja, Richard Feynman Nobel-díjas fizikus bizonyította, a hideg időjárás károsan befolyásolta a tömítőgyűrű rugalmasságát, így az nem volt képes betölteni funkcióját. A baleset után a NASA teljesen áttervezte a szegmensek közötti illesztést.
Ugyanakkor az ok nem csupán műszaki jellegű. A NASA vezetése tisztában volt a problémával, hiszen több megelőző felbocsátásnál is tapasztaltak hasonló átégéseket, sőt, a szilárd hajtóanyagú rakétákat gyártó Morton Thiokol cég emberei figyelmeztetést is küldtek a NASA-nak, hogy ilyen hideg időjárás esetén (sem a Challenger indítása előtt, sem azóta nem indítottak olyan hidegben űrrepülőgépet) a tömítőgyűrűk nem tömítenek kellőképpen. Ez a figyelmeztetés azonban elakadt a NASA gépezetében. Nyilvánvaló, hogy a NASA vezetőinek vállára óriási súly nehezedett, hiszen emelniük kellett az éves indítások számát: az űrrepülőgép üzemeltetése ugyanis csak akkor lett volna gazdaságos, ha viszonylag gyakran tudják indítani. Ezzel egyidőben az Egyesült Államok fokozatosan az összes hordozórakéta-típusát az űrrepülőgéppel váltotta volna ki. Valószínűleg ez a nyomás volt végül az, amelynek hatására a vezetők orosz rulettet játszottak.
S hogy tanult-e a NASA a katasztrófából? Nos, a baleset után rengeteg műszaki fejlesztést hajtottak végre a rendszeren, és az űrrepülésekért felelős szervezetet is átalakították. Több mint két évet kellett ugyan várni az űrrepülőgépek újraindítására, ezután viszont egy hosszú sikerszéria következett. Azonban szinte napra pontosan 17 évvel a Challenger balesete után ismét megtörtént az, amire akkor már többen évek óta számítottak: a NASA újabb hét űrhajóst és egy újabb űrrepülőgépet veszített el.
