sábado, 28 de enero de 2017

El accidente del Challenger el 28 de enero de 1.986


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El lanzamiento de la misión STS-51L, con el transbordador espacial Challenger se había pospuesto tres veces sobre su fecha de lanzamiento del 22 de enero de 1.986. El tercer aplazamiento estuvo motivado por un clima inaceptable para la ventana de lanzamiento. El intento de lanzamiento del 27 de enero comenzó el día anterior cuando comenzó la compleja secuencia de eventos que condujeron al despegue. El llenado de combustible del tanque externo comenzó a las 12:30 am hora del Este. La tripulación se despertó a las 5:07 de la mañana, y los eventos se realizaron con normalidad con la tripulación atada a la lanzadera a las 7:56 am. 



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A las 9:10, la cuenta atrás se detuvo cuando la tripulación de tierra reportó un problema con una manilla de la escotilla exterior. Cuando el problema estuvo resuelto a las 10:30, los vientos en la zona de lanzamiento habían aumentado y superado la velocidad permisible de vientos cruzados. Fue motivo suficiente para cancelar el intento de lanzamiento del 27 de enero a las 12:35 pm, y la cuenta atrás del Challenger fue reprogramada para el 28 de enero.


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El clima pronosticaba un día claro pero muy frió, con temperaturas que caían bajo cero por la noche. El equipo de dirección evaluó con los ingenieros los posibles efectos de la temperatura en el lanzamiento. No se identificaron problemas críticos, y se decidió proceder con una cuenta regresiva y el abastecimiento de combustible del Tanque externo.



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El hielo se había acumulado en la zona de la plataforma de lanzamiento durante la noche, y causó gran preocupación al equipo de lanzamiento. Fue enviado un equipo para inspeccionar el hielo de la plataforma de lanzamiento a la 1:35 am del 28 de enero, y regresó al Centro de Control de Lanzamiento a las 3:00 am. Después de una reunión para considerar el informe del equipo, se continuó con la cuenta regresiva. Por lo que se programó otra inspección del hielo a tres horas del lanzamiento.



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Durante la noche, antes del abastecimiento, también se había desarrollado un problema con un detector de incendios en el tanque de almacenamiento de hidrógeno liquido. Tras analizarlo se consideró un fallo de hadware y fue reparado, por lo que el reabastecimiento se retrasó dos horas y media. Sin embargo, se reprogramó el despertar a la tripulación a las 6:18 am del 28 de enero, pero a esa hora la tripulación ya estaba levantada.



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La tripulación tenía tiempo de sobra para desayunar, obtener la información meteorológica y ponerse el equipo de vuelo. Se discutió la temperatura y el hielo, pero ni entonces ni en anteriores discusiones meteorológicas la tripulación se enteró de cualquier preocupación sobre los efectos de la baja temperatura en el sistema de la lanzadera. Los siete miembros de la tripulación dejaron sus cuartos y montaron en a camioneta que les trasladaba a la plataforma de lanzamiento, llegando a las 8:03 am. Y estuvieron colocados en sus asientos a las 8:36 am.


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A las 8:44 de la mañana el equipo de hielo completó su segunda inspección, y el director del programa decidió dejar un tiempo adicional para que el hielo se derritiera; y que se realizara una última inspección 20 minutos antes de la cuenta atrás. Cuando se reanudó la cuenta atrás, el lanzamiento ya se había retrasado una segunda hora más allá del tiempo previsto de despegue, 9:38 am.



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A las 11:15 se completó la inspección de hielo y durante la espera al lanzamiento menos nueve minutos, la tripulación de la misión STS-51L, y todos los miembros del equipo dieron su "go" para el lanzamiento. El vuelo comenzó a las 11:38:00 am hora del este, el 28 de enero de 1.986.



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Desde el despegue hasta que se perdió la señal del transbordador, ningún controlador de vuelo observó ninguna indicación de problemas. Los motores principales del Challenger se limitaron a limitar la presión dinámica máxima, luego se estranguló hasta el empuje total como se esperaba. Las comunicaciones de Voz con la tripulación eran normales. La tripulación llamó para indicar que el Challenger había comenzado su rumbo. Cincuenta y siete segundos después, el control de la misión informó a la tripulación que los motores habían sido estrangulados con éxito, y que todos los demás sistemas funcionaban correctamente. El reconocimiento de esta llamada fue la última comunicación de voz con la tripulación.








No hubo alarmas dentro de la cabina, la tripulación no tuvo indicios de algún problema antes de la ruptura del sistema del transbordador. La primera evidencia del accidente surgió durante la transmisión en directo por televisión, y el radar empezó a rastrear varios objetos. 


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El oficial de dinámica de vuelo de Houston confirmó al director de vuelo: "el vehículo ha explotado", y 30 segundos después agregó que el RSO de seguridad había enviado una señal de destrucción de los cohetes. Cuando estos cohetes están empujando no hay opción de abortar, ningún miembro de la tripulación, o de los controladores de tierra, hubieran podido hacer nada para evitar la catástrofe.


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El vuelo del Challenger comenzó a las 11:38 am y finalizó 73 segundos después, en una enorme explosión de los propulsores de hidrógeno y oxígeno, que destruyeron el tanque externo, y expuso al transbordador a severas cargas aerodinámicas que causaron la ruptura estructural total. 

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Por desgracia, los siete tripulantes de la misión perecieron en el acto. Los cohetes salieron despedidos de una gigantesca bola de fuego, y fueron destruidos por el oficial de seguridad de la Fuerza Aérea segundos después.


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El análisis del accidente se basó en el examen visual y la mejora de la imagen de las películas de todas las cámaras operadas por la NASA, además de los datos de la telemetria transmitidos desde el Challenger a las estaciones de seguimiento terrestres. Los últimos datos recibidos de la telemetria del Challenger fueron recibidos 73,618 segundos después del lanzamiento.



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A los 6,6 segundos antes del lanzamiento, los motores principales se encendieron en secuencia, y llegaron hasta el empuje total, mientras que el Challenger seguía atado a la plataforma de lanzamiento. El empuje de los principales motores dobla el conjunto de la lanzadera hacia delante desde los pernos que lo anclan a la plataforma. Cuando el conjunto vuelva a la vertical, los pernos de retención de los cohetes se liberan con cargas explosivas. 


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Durante esta fase de movimiento, las cargas estructurales se disipan en la estructura ensamblada. Estas cargas se liberan durante los primeros segundos de vuelo en un modo de vibración estructural a una frecuencia aproximadamente de 3 ciclos por segundo. Las cargas estructurales máximas en las articulaciones de los cohetes  se producen durante el "twang", superando incluso las del período de presión dinámica máxima que se experimenta más tarde durante el vuelo.


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A los 0,678 segundos del despegue, los datos fotográficos muestran un fuerte brote de humo gris que brota cerca de la articulación de popa en el lado derecho de los cohetes. Las dos cámaras de la plataforma 39B que registraban la localización precisa de ese brote de humo, estaban inoperativas. El análisis gráfico de la película por ordenador de otras cámaras, indicó que el humo inicial provenía del sector 270 a 310  grados en la circunferencia de la articulación de popa del propulsor de cohete derecho. Esta zona de refuerzo está orientada hacia el tanque externo. El material vaporizado que fluyó de esta unión, indicó que la junta no creaba un completo sellado.


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Entre los 0,836 y los 2,500 segundos se registraron ocho bocanadas distintivas de humo cada vez más negro. El humo parecía soplar hacia arriba desde la articulación, mientras que cada soplo de humo quedaba atrás por el ascenso de la lanzadera hacia arriba, y el soplo fresco siguiente se podía ver cerca del nivel de la junta. Los múltiples soplos de humo ocurrieron cuatro veces por segundo en esta secuencia, aproximadamente a la frecuencia dinámica de carga estructural, y la flexión de la articulación. 


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A medida que aumentaba la velocidad ascendente del transbordador, pasaba por delante del humo emergente y en expansión. El último humo se vio por encima de la articulación a los 2,733 segundos. A los 3,375 segundos  el humo era visible debajo de los cohetes, y se hizo indiscernible al mezclarse con toda la atmósfera circundante. El color negro y la composición densa de las fumarolas de humo sugieren que la grasa, el aislamiento de las juntas, y las juntas tóricas de goma del sello de la junta estaban quemándose, y por tanto se estaban erosionando por los gases calientes que salían propulsados.


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Se examinaron al detalle las películas de las secuencias de lanzamiento de misiones anteriores, para determinar si había alguna indicación previa del mismo humo, color y composición, que aparecieron en los primeros segundos de la misión STS-51L. De hecho no se encontraron datos análogos. Se determinó que otros vapores en esta zona estaban derritiendo las heladas desde el fondo del tanque externo o el vapor de escape de los cohetes, en las bandejas de supresión de sonido de la plataforma.


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Se encontró cizalladura del viento a gran altitud a los 37 segundos, que duró hasta los 64 segundos. Esta cizalladura del viento crea fuerzas sobre el vehículo con fluctuaciones grandes. Pero fueron detectados y contrarrestados por el sistema de guía, navegación y control. Los estudios encontraron que se encontraba dentro de los límites de los diseños y vuelos anteriores. El sistema de dirección de los cohetes respondió a todos los comandos y efectos de la cizalladura del viento, e hizo que el sistema de dirección fuera mas activo que en cualquier vuelo previo.


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A los 45 segundos del vuelo, tres destellos brillantes aparecieron por debajo del ala derecha del Challenger, donde cada flash duró menos de un treintaavo de segundo. Similares flashes han sido detectados en otros vuelos.  El diagnostico de un punto brillante por el análisis de la película, resulto ser un reflejo del escape principal del motor en las vainas del sistema de maniobra orbital situadas en la sección trasera superior de la lanzadera. Aunque los destellos no estaban relacionados con la aparición posterior de una llama desde el propulsor del cohete derecho.


NASA - Flickr

Al analizar la película, la llama era visible sin realzar la imagen, creciendo hasta convertirse en un penacho continuo y bien definido a los 59,262 segundos. Al mismo tiempo la telemetría mostraba una diferencia de presión entre las presiones de la cámara en los propulsores derecho e izquierdo. La presión de la cámara de refuerzo derecha fue menor, lo que confirma la fuga creciente en el área del campo de articulación. Cuando esta llama aumentó de tamaño, el flujo de aire la desvió hacia atrás por la estructura sobresaliente del anillo superior que unía el refuerzo al tanque externo, quedando dirigida sobre la superficie del tanque externo. La secuencia de propagación de la llama ha quedado confirmada mediante el análisis de los restos recuperados, además la llama que crecía también incidió en el puntal que unía el impulsor del cohete al tanque externo.


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A los 62 segundos de vuelo, el sistema de control comenzó a reaccionar para contrarrestar las fuerzas causadas por el penacho de la llama y sus efectos. Durante los siguientes nueve segundos, los sistemas de control del transbordador espacial trabajaron para corregir las anomalías. La primera indicación visual de que el remolino de la llama de la derecha rompió el tanque externo, fue a los 64,66 segundos, cuando hubo un cambio abrupto en la forma y el color de la llamarada. Esto indicaba que se estaba mezclando con el escape de hidrógeno del tanque externo. Los cambios telemétricos en la presurización del tanque de hidrógeno confirmaron la fuga. Dentro de 45 milisegundo de la brecha en el tanque externo, un resplandor brillante se desarrolló en el lado inferior de los azulejos negros del Challenger, entre él y el tanque externo. 


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Aproximadamente a los 72 segundos, una serie de acontecimientos ocurrieron extremadamente rápido que terminaron con el vuelo. Los datos telemétricos indicaron una variedad de acciones del sistema de vuelo que apoyan la evidencia visual de las fotos, mientras en transbordador luchaba inútilmente contra las fuerzas que lo estaban destruyendo.


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Sobre los 72,20 segundos, el larguero inferior que unía el cohete con el tanque externo, se cortó o se separó del tanque de hidrógeno debilitado, permitiendo que el propulsor de cohetes derecho girara alrededor del puntal de fijación superior. Esta rotación se indica mediante velocidades divergentes entre los propulsores de los cohetes izquierdo y derecho.


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A los 73,124 segundos se observó un patrón de vapor blanco circunferencial floreciendo desde el lado de la cúpula inferior del tanque externo. Este fue el comienzo del fallo estructural del tanque de hidrógeno que culminó en la caída de la cúpula de la popa cayendo. Esto liberó masivas cantidades de hidrógeno líquido del tanque, y creó un empuje repentino hacia adelante de cerca de 2 a 3 millones de libras, empujando en tanque de hidrógeno hacia arriba en la estructura entre tanques.


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Aproximadamente al mismo tiempo, la rotación derecha del cohete impactó con la estructura del tanque, y la parte inferior del tanque de oxígeno liquido. Estas estructuras se colapsaron a los 73,137 segundos, como se evidenció por los vapores blancos que aparecieron en esa región.



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En milisegundos hubo una quema masiva, casi explosiva, de la corriente de hidrógeno del fondo del tanque que falló, y la brecha de oxigeno líquido en el área intermedia del tanque.


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En este preciso momento el transbordador viajaba a 1,92 Mach a una altitud de 46.000 pies, el Challenger estaba envuelto de una llama explosiva. Los colores rojizos y marrones de la combustión de los propelentes, son visibles en el borde de la bola de fuego principal.


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El transbordador, bajo esas enormes cargas aerodinámicas se rompió en trozos que emergieron de la bola de fuego. 


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Las secciones separadas que se pueden identificar en la película incluyen la sección principal del motor de cola, con los motores que todavía se queman, un ala del transbordador, y el fuselaje delantero que arrastra una masa de lineas umbilicales sacadas de la bahía de carga útil.




El accidente del Challenger paralizó los vuelos de los transbordadores al espacio hasta averiguar sus causas, y causó una enorme conmoción. 










Fuente: NASA (Report of the Presidential Commision on the Space Shuttle Challenger Accident - 6 de junio de 1986)



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