挑戰者號的失事真相以及你不知道的費曼冰水實驗

2020-11-30 雷鋒網

雷鋒網(公眾號：雷鋒網)按：本文作者巴特，來自知社學術圈。

【導讀】5月11日是理察·費曼的生日，在緬懷這位物理學家的同時，一定要講講他與挑戰者號太空梭的故事，因為今年正是挑戰者號失事30周年。費曼作為失事調查團成員，對揭露事件真相起到了關鍵的作用。讓我們回到當時，感受這位物理學家的智慧與執著。

1986年1月28日，美國挑戰者號太空梭升空後，因其右側固體火箭助推器的O型環密封圈失效，毗鄰的外部燃料艙在洩漏出的火焰的高溫燒灼下結構失效，使高速飛行中的太空梭在空氣阻力的作用下於發射後的第73秒解體，機上7名太空人全部罹難。挑戰者號的殘骸散落在大海上。

遇難太空人

災難的發生令全世界震驚，美國總統隆納·雷根立即委派前國務卿羅傑斯對事故進行調查。調查團成員包括太空人阿姆斯特朗、賴德，以及著名理論物理學家理察·費曼。當時費曼已經68歲高齡，距離自己的人生終點只有兩年時間。

在發射前夕，甘迺迪航天中心當地環境極為寒冷，氣溫降到了零下，這幾乎是允許航天發射的最低溫度。負責維護太空梭火箭助推器的工程師也曾表示擔心，但種種原因，火箭承包商和NASA高層最終沒有將其作為推遲發射的理由。

於是，悲劇發生了。

經過調查，費曼將問題鎖定在火箭助推器的O型環密封圈。該O型環為橡膠材料，具有一定膨脹性，以便在挑戰者號發射時為火箭脆弱的接合處提供密封功能，防止高溫氣體接觸燃料箱。

  

調查會現場 

在調查公開會議現場，費曼用一個非常簡單的實驗作了說明：他將連接件模型上的O型環稍作擠壓後置入冰水一段時間後取出，

我發現，從冰水裡拿出的O型環材料沒有恢復原形。換句話說，有好幾秒鐘時間，它受低溫影響，失去了膨脹性，尤其在氣溫為 (華氏) 32度的時候。我認為這對我們正在討論的問題有直接的影響。

費曼演示冰水實驗

O型環材料樣品的臨時連接件模型

然而，這樣明確直接的聲音卻並未得到調查團隊的支持。團長羅傑斯甚至打斷費曼提出的話題，「這將是我們討論的一個問題，但今天時間有限，不談天氣的影響。我想這個問題的重要性，穆勒先生一定早已知曉，也一定會在將來給予解釋。」 (穆勒曾對起飛計劃施壓，並掩蓋隱患。會議上負責報告O型環情況)

其他成員儘管也認識到這個問題，但他們對NASA抱著一份先天的同情心，不希望航天飛行計劃就這樣擱置，不希望資金受到限制，不希望讓這樣的消息「汙染」了公眾的雙眼。作為航天飛行的支持者，調查團其他成員傾向於讓NASA內部處理此事，避免過多的批評。

但是費曼卻始終堅持自己的意見，這樣嚴重的事故和漏洞令他無法安然順從。於是，他以個人名義起草了一份尖銳有力的事故分析報告，並強烈要求將之納入到羅傑斯調查團報告中。如今，費曼的這份個人報告作為「附錄F」可供全世界人查閱，但值得一提的是，在1986年提交給裡根總統的版本中並未收錄。

在羅傑斯眼裡，費曼簡直成為了眼中釘肉中刺，他一心想說服費曼嘴下留情，以顧全大局，不要搞得NASA既失掉經費，又丟了民心。但費曼並未妥協，他表示如果不把他個人報告放入最終報告中，他將辭去調查員職務。用他的話說：

For a successful technology, reality must take precedence over public relations, for nature cannot be fooled.

公關怎能比人命還重要呢？

令人震驚的是，調查團還發現火箭承包商和NASA管理層對O型環存在的隱患心知肚明，但是發射還是如期進行了。火箭工程師羅傑·鮑斯約利後來表示：「我曾竭盡全力地阻止那次發射，但沒有人聽，太氣憤了。」

而費曼後來也披露，NASA計算航天安全風險的方法與承包商的火箭工程師也大為不同，這使NASA的計算結果理論上比後者要安全1000倍。這實在令人心痛。

在後來的傳記作品中，費曼就這段經歷講述了更多細節。其實，那個巧妙的冰水實驗也並非完全源自他的腦袋。同為調查員的好友庫提那曾打電話對他說：「早上我修理汽車噴油器，想起個問題，溫度會不會影響密封圈的性能？」

原來，NASA的一名太空人曾向庫提那提起密封圈有問題，在低溫下會失去彈性。但庫提那為難的是用什麼辦法既能把這重要情況揭露出來，又不提及那位太空人的名字，因為他還要繼續在NASA工作很久，這才是庫提那修車時真正在想的問題！他巧妙地讓費曼注意到密封圈，並追查了下去。

在費曼所熟悉的科學研究領域，成功的惟一辦法是拋開所有個人的主觀臆斷，客觀地非常嚴謹細緻地看待一切。如果你有個理論，那你必須同時講清楚它的成功和不足。因此，科學研究有一種內在的誠實。然而費曼也逐漸明白，挑戰者號的失事絕不是簡單的科學技術問題，其中根深蒂固的官僚和政治因素，更值得我們深思。如果總統要他們保證明天起飛，那麼又有誰想去拖後腿呢？

參考資料

The Challenger Disaster's Minority Report

Space Shuttle Challenger disaster

費曼自傳《你幹嗎在乎別人怎麼想》


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    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201810/393353.htm　　費曼很小的時候，就對世界充滿了好奇，尤其喜歡動手，搞搞化學實驗、修修收音機什麼的，成年以後還經常做些開密碼鎖、敲邦戈鼓和學素描畫之類的事情。中學時他就表現出數學方面的天賦，在麻省理工學院上大學時，獲得過普特南數學競賽第一名。