אירוע כשל מספר 30: אסון מעבורת החלל קולומביה

תיאור המערכת ואופן השימוש הנורמלי בה

מעבורת החלל קולומביה (כינוי מקצועי: OV-102) הייתה מעבורת החלל הראשונה של נאס"א, והמעבורת הרב-שימושית הראשונה בהיסטוריה. במהלך שירותה ביצעה 28 משימות לחלל והטיסה 160 אסטרונאוטים. במשימה ה-113 של מעבורות החלל, ב-16 בינואר, 2003 היו על סיפונה שבעה אסטרונאוטים, בהם האסטרונאוט הישראלי הראשון, אל"מ אילן רמון.

תאריך: 1 בפברואר, 2003

תיאור אירוע הכשל

לאחר שהייה של הקולומביה בחלל במשך 15 ימים, 22 יום לפני מועד נחיתתה המתוכנן של המעבורת, היא התפרקה מעט לאחר כניסתה לאטמוספירה.

ניתוח הכשל

וועדת הבדיקה מצאה ש־81.7 שניות לאחר השיגור, נפרדה פיסת קצף בידוד מהצד השמאלי של הדו-רגל המחבר את מכל הדלק החיצוני למעבורת, ושתי עשיריות שנייה מאוחר יותר פגעה בשפת הכנף בחצי התחתון של לוח הפחמן-פחמן המחוזק מספר 8, ויצרה פירצה. פיסת הקצף הייתה באורך 50 - 70 ס"מ, ברוחב 30 - 45 ס"מ ובמשקל כ־760 גרם. היא פגעה במעבורת במהירות 600 - 900 קמ"ש.

הפגיעה לא נראתה במהלך השיגור, והתגלתה רק יום למחרת, במהלך ניתוח של צילומי השיגור.

במהלך הנחיתה חדר אוויר לוהט (כנראה בטמפרטורה של יותר מ־2,700 מעלות צלזיוס) אל הפרצה, התיך את שלדת האלומיניום של הכנף השמאלית וגרם להחלשתה. בסופו של דבר העומסים האווירודינמיים גרמו לקריסת הכנף ואובדן שליטה על המעבורת. גוף המעבורת התגלגל באוויר ללא שליטה, כאשר מגיני החום שלו, הנמצאים בעיקר בתחתיתו, כבר לא מופנים אל האזורים החמים ביותר. כתוצאה מכך, התפרקה המעבורת.

בעקבות התאונה, ניתוח של נתוני רדאר של פיקוד החלל של חיל האוויר גילה עצם שניתק מן המעבורת במהלך יום הטיסה השני, והתרחק ממנה עד שחזר לאטמוספירה ונשרף כעבור יומיים וחצי. ניתוח של המידע מראה שסביר שהעצם היה לוח פחמן-פחמן מחוזק.

הוועדה מצאה שכדי שקצף בידוד ייפרד מהדו-רגל, צריכים היו להיות פגמים קיימים בשכבת הקצף על המכל. כמו כן, בעת תכנון מכל הדלק החיצוני במחצית שנות ה-70', הכלים ההנדסיים שעמדו לרשות המתכננים היו חלשים מאוד יחסית לכלים העומדים לרשות מהנדסים כיום. שיטות הפיתוח אז היו שונות מהמקובל כיום – כל היבט של הפיתוח נעשה בנפרד, בעוד כיום מקובל לפתח את כל צדדי הפיתוח – מבני, תרמי וכו' ביחד. קצף הבידוד עצמו הוא רכיב מורכב מאוד, בעל התנהגות שונה בכיוונים שונים. כיוון שהוא עשוי מהרבה תאי אוויר, גם ההרכב שלו אינו זהה בכל נקודה. מעט מדי מאמץ נעשה כדי להבין את התנהגות הקצף בעת השיגור וההמראה.

הקצף מיושם על חיבור הדו-רגל באופן ידני, מה שגורם לשונות רבה בין מכלים שונים. חיתוכים בקצף שנעשו בהוראת ועדת החקירה, מצאו כיסים, חללים ושברים בתוך הקצף באזור זה. אף כי הקצף יושם בהתאם לנהלים, נהלים אלה נכתבו על ידי אנשים שלא הבינו לאשורן את תכונות הקצף.

הסיבה הישירה להיפרדות קצף הבידוד מגוף המכל אינה ברורה. ככל הנראה מדובר בצירוף של לחצים אווירודינמיים, רעידות בגוף מכל הדלק, מתחים במבנה המכל, רוחות צד וגורמים נוספים.

מפרט התכנון המקורי של לוחות הפחמן-פחמן המחוזק המרכיבות את שפת הכנף, לא דרש כלל עמידות בפני פגיעות, מתוך הנחה שלא יהיו כאלה. בנוסף, נמצא שהחוזק המבני של הלוחות יורד עם השנים, כתוצאה מתהליכי חמצון. החימצון מוגבר עוד יותר על ידי אבץ שנשטף אל הלוחות מכן השיגור עם מי גשמים. עוד נמצא, שתהליכי הבדיקה של חוזק הלוחות היו לא מספקים.

הנזק

בעקבות אסון זה קורקעו כל הטיסות של מעבורות החלל במשך כשנתיים וחצי, ולא חודשו עד יולי 2005.

תהליך הפקת הלקחים

מידע נוסף

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A1%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%A2%D7%91%D7%95%D7%A8%D7%AA_%D7%94%D7%97%D7%9C%D7%9C_%D7%A7%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%9E%D7%91%D7%99%D7%94

אירועי הכשל

	תרחיש\ פעילות	אילוץ התפעול	גורם הכשל	תגובה בפועל	תגובה ע"פ תכן לחסינות	ההנחיה במדריך
1	יישום לקחים מתקלות קודמות של המעבורת	אין לאפשר שיגור ללא בחינה של משמעות תקלות קודמות	חקירה לא שלמה של תקלות קצף בידוד	החלטה לקחת את הסיכון	מניעת הטיות	מניעת הטיות
2	התרעה על כשלים אפשריים	אין לאפשר שיגור ללא בחינה של משמעות כל ההתרעות בנושאי בטיחות	התעלמות מהתרעה לגבי משמעות טמפרטורת האויר בזמן השיגור	החלטה לשגר ביום הקבוע, למרות הסיכון בגין טמפרטורת האויר	מניעת הטיות	מניעת הטיות
3	זיהוי התקלה	יש לזהות את התקלה בעוד מועד	התקלה התגלתה יום אחרי השיגור	החלטה להמשיך ע"פ התכנית	אין	אין
4	הערכת חומרת התקלה	אין להמשיך בתכנית המקורית ללא הערכה של התקלה	חומרת התקלה לא היתה ברורה	ספיקות לגבי חומרת התקלה	שיגור חללית לבדיקת מעטפת	המנעות מסיכונים
5	דיונים לגבי ווידוא חומרת התקלה	יש לעדכן את הערכת מצב הבטיחות	החלטת מנהלים לא לשגר חללית לבדיקה חיצונית של המעטפת	חומרת התקלה לא היתה ברורה עד לשלב התחקור	שיגור רכב חילוץ	המנעות מסיכונים

התוצאה