Challenger – katastroof „ettenähtud ajal” (1986)

28. jaanuaril 1986 ootasid tuhanded inimesed Canaverali neeme kosmodroomil ja miljonid televaatajad telerite ees kannatamatult kosmosesüstiku Challenger starti. Tegemist oli korduvkasutusega kosmosesüstiku kahekümne viienda stardiga.

Challenger oli üks neljast kasutuselolevast kosmosesüstikust ning ta pidi tol päeval asuma oma kümnendale kosmoselennule. 28. jaanuariks kavandatud kosmosesüstiku starti ei tohtinud edasi lükata, sest sel päeval pidi USA president Ronald Reagan esitama Kongressis traditsioonilise aastaläkituse „Olukorrast riigis”, mille ajal oli ette nähtud raadiokõnelus orbiidil viibivate kosmonautidega.

Selleks kosmoselennuks oli ette valmistatud seitse astronauti, viis meest: komandör, õhujõudude erumajor ja katselendur Francis D. Scobee (46), piloot Michael J. Smith (40), õhujõudude erukapten Gregory B. Jarvis (40), õhujõudude kolonelleitnant Ellison S. Onizuka (39), füüsikadoktor Ronald E. McNair (35) – ja kaks naist: elektrotehnika doktor Judith A. Resnik (36) ja kooliõpetaja Christa McAuliffe (37). Viimane oli esimene süstikule võetud tsiviilisik, kes ei teinud läbi täit astronaudiettevalmistust. Seni ei olnud USA 56 piloteeritava kosmoselennu ajal (neist 24 olid kosmosesüstiku lennud) kaotanud ühtegi astronauti.
Programmi „Õpetaja kosmoses” idee tekkis 1984. aastal presidendi eelvalimiste aegu. Astronaut, kes pidi kooliõpilastele otse kosmosest kaks veerandtunnist geograafiatundi andma, valiti välja 11 146 kandidaadi seast. Sellele konkursile tehti vägevat reklaami ning 114 finaalipääsenust tuli võitjaks Christa McAuliffe, kellest sai kogu Ameerika lemmik. Pole siis midagi imestada, et miljonid õpilased ootasid kärsitult telerite ees ebatavalise õppetunni algust. Challengeri lend pidi kestma kuus päeva ja 34 minutit, meeskonnal tuli orbiidile viia sidetehiskaaslane, jälgida Halley komeeti ning teha veel palju muid teaduslikke eksperimente…
Kosmosesüstik on erakordselt keerukas, miljonitest sõlmedest ja detailidest koosnev süsteem, mida võib õigustatult pidada USA nüüdistehnoloogia tippsaavutuseks. Kosmosesüstiku pikkus on 37 m, kõrgus 17 m ja tiivaulatus 24 m. Orbitaalmooduli tühikaal on 69 t. Süstikul saab kosmosesse toimetada kuni 29,5-tonniseid koormaid ja Maale tagasi tuua 15-tonniseid. Kummaski 78 tonni kaaluvas tahkekütusekiirendis on 590 tonni tahkekütust. Külgmiste stardikiirendite veojõud on 2×13 kN ja summaarne veojõud on reguleeritud selliselt, et stardil jääksid ülekoormused kuni kolme ühiku piiridesse, mis teeb stardil tekkiva ülekoormuse vastuvõetavaks ka üsna tavalistele reisijatele. Stardikiirendid töötavad 123 sekundit, viies kosmosesüstiku 50 kilomeetri kõrgusele, kus nad sellest automaatselt eralduvad ja 260 kilomeetri kaugusel stardipaigast langevarjudel Atlandi ookeani laskuvad.

Sealt korjavad USA merejõudude laevad need üles, viivad tagasi Canaverali neemele ja pärast remonti kasutatakse neid uuesti, kokku 20 korda. Ainsaks ühekordselt kasutatavaks elemendiks on süstikul 47,4 meetri pikkune, 8,4-meetrise läbimõõduga ja umbes 33-tonnise tühimassiga alumiiniumsulamitest kütusepaak, mis toidab süstiku kolme põhimootorit. Paagis on ühtekokku 736 tonni vedelat hapnikku ja vesinikku. Pärast 520 sekundilist töötamist, kui süstik on jõudnud 120 kilomeetri kõrgusele ja saavutanud kiiruseks 27 000 km/h, seiskuvad põhimootorid, kütusepaak eraldatakse süstikust ja see kukub India ookeani. Seejärel lülituvad tööle orbitaalmootorid, kandes süstiku 300 kilomeetri kõrgusele orbiidile.
Pardamootorite abil võib süstiku viia 1000–1200 kilomeetri kõrgusele. Teoreetiliselt kuni sada korda kasutatav süstik on kaetud umbes 34 000 kuumuskindla plaadiga, mis taluvad atmosfääri tungimisel kuni 1600-kraadist kuumust. Maandumiseks vajab kolmejalgse telikuga süstik 4500 meetri pikkust rada, maandumiskiirus on 320–350 km/h.
Challenger pidi algul startima 23. jaanuaril. Mitmesuguste tehniliste rikete tõttu ja seoses külma ning tuulise ilmaga lükati starti mitmel korral edasi.
28. jaanuari hommik Canaverali neemel oli selge ja külm. Õhutemperatuur oli –3,3 °C, mis jäi stardi jaoks lubatud piiridesse. Stardini oli jäänud veel ainult mõned minutid. Telerite ekraanil võis näha oma kohtadele asuvaid naeratavaid astronaute. Kell 11.38 hakkasid kosmosesüstiku mootorid tööle ja tohutu, 2000 tonni raskune Challenger hakkas kiiresti kõrgust koguma. Stardi esimese faasi ajal kulutas süstik igas sekundis 10 tonni kütust. 5700 meetri kõrgusel, pärast helibarjääri ületamist, andis kompuuter käskluse vähendada kolme peamootori reaktiivtõuget 65 protsendini. Lennu esimese minuti jooksul kulges kõik normaalselt.

Ja äkki… lennu 73. sekundil, kui süstik oli jõudnud 16,7 kilomeetri kõrgusele ja saavutanud kiiruseks 3184 km/h, kustusid äkki lennukeskuse monitoridel pulseerivad numbriread. Kommentaator Steve Nesbitt vaikis viivu ja jätkas siis erutatult: „Need, kes siin keskuses lendu juhivad, jälgivad pingsalt situatsiooni… Tõenäoliselt on tegemist tõsise häirega… Side on katkenud…”
Sel hetkel plahvatas kosmosesüstik, muutudes äkki hiiglaslikuks tulepalliks. Mitte kõik ei saanud kohe aru, mis on juhtunud. Alles siis, kui kosmodroomile jõudis plahvatuse kaja, mõisteti, et oli toimunud midagi kohutavat. Suitsupilvest hakkasid alla kukkuma esimesed rusud… Vaimustushüüded katkesid, asendudes algul hauavaikuse ja seejärel õuduskarjetega. Kolm USA suurimat telekompaniid ABC, CBS ja NBC ei pidanud vajalikuks teha juba tavaliseks muutunud süstiku stardist otseülekannet. Kaabeltelevisioonikanal CNN, mis kannab üle kõik kosmoselaevade stardid, oli ainuke, kes tõi katastroofi otseülekandena Ameerika televaatajate teleriekraanidele. Mõned minutid hiljem katkestasid ka kõik teised telekompaniid oma saated ning hakkasid edastama teateid sündmuspaigalt.
Samal päeval moodustati katastroofi põhjuste uurimiseks erikomisjon eesotsas USA presidendiga. Süstiku rusude leidmiseks tuli läbi uurida 1115 ruutkilomeetrit merepõhja. Otsingutel osales üle 6000 inimese. Merepõhjast toodi välja ühtekokku 236 000 süstikutükki.

7. märtsil 1986 leidis otsimisgrupp 27 kilomeetri kaugusel Canaverali neemest kirdes süstiku kabiini ja hukkunud astronautide põrmud.
9. juunil 1986 esitas valitsuskomisjon 256-leheküljelise ettekande Challengeri hukkumise põhjuste kohta. Hiljem avaldati veel neli köidet täiendavaid materjale. Millised olid siis komisjoni lõppjäreldused?
Pöördume ajas tagasi Challengeri katastroofipäevale. Kell on 11.38. Süstik on just stardirambilt õhku tõusnud. Lennujuhtimise keskuse 518 monitori ekraanil vastasid kõik stardifaasi parameetrid ettearvutatutele. Kosmosesüstiku kolm peamootorit funktsioneerisid normaalselt ning miski ei viidanud komplikatsioonidele. Rohkem kui saja fotoaparaadi ja videokaamera poolt jäädvustatud fotod ja filmid näitasid, et 0,531 sekundit pärast starti tekkis parempoolse tahkekütusekiirendi alaosas väike must suitsupilveke, mis muutus 3,375 sekundi jooksul üha suuremaks ning seejärel kadus. Hiljem on mitmed kriitikud viidanud sellele, et kui kiirenditel oleks olnud rohkem andureid, oleks gaasileke varem avastatud. Tõsi, kuid pärast starti poleks saanud enam katastroofi vältida, sest kosmonautidel puudus võimalus katapulteerumiseks. Muidugi oleks võinud rikke korral kiirendid eemaldada ja Challenger oleks jätkanud lendu suurest paagist pumbatava kütuse abil. Kuid süstiku hädamaandumine merre oleks igal juhul lõppenud kosmosesõiduki purunemisega.

11 sekundit enne plahvatust, kui süstik oli suurima aerodünaamilise koormuse all, toimus parempoolses kiirendis ootamatu 5%-line võimsuskadu. Pardaraalid kompenseerisid selle põhimootorite veojõu tõstmisega, saades käskluse maalt. Võimsuskadu ei olnud tavatu ja sellele ei osatud kohe tähelepanu pöörata. 58,762 sekundit pärast starti registreerisid andurid, et parema tahkekütusekiirendi alaosast, düüsist veidi kõrgemal, väljub kuum gaasijuga. 0,7 sekundit hiljem paisus gaasijuga leegiks temperatuuriga 3100 °C. Edasised sündmused kulgesid väga kiiresti. Juba viis sekundit hiljem süütas leek kütusemahuti seina. 73. sekundil hakkasid vedel hapnik ja vesinik paakidest välja voolama. Mõlemad gaasid segunesid ning 73,35 sekundit pärast starti toimus plahvatus. Samal hetkel eraldus süstiku ninaosa, kus asusid astronaudid, ning sööstis inertsi mõjul 20 kilomeetri kõrgusele ning hakkas alles siis langema. Plahvatuse momendil eraldusid kaks stardikiirendit ja jätkasid juhitamatult lendu. 32 sekundit pärast katastroofi lõhati kiirendid õhus maalt antud raadiokäsklusega…
Rohkem kui 700 Challengeri sõlme kuulus esimesse „kriitilisse gruppi”, mis tähendas äraseletatult seda, et ükskõik millise esimese grupi sõlme rike oleks põhjustanud katastroofi. Esimesse gruppi kuulus ka tahkekütusekiirendite sektsioonide vahelised ringtihendid. Ühe sellise tihendi purunemine oligi kosmosesüstiku hukkumise otseseks põhjuseks. Kumbki kiirendi on 45,7 meetrit pikk ja 3,7-meetrise läbimõõduga. Kuna nii suurte mõõtmetega kiirendi ehitamine monoliitsena on praktiliselt võimatu, valmistatakse ta mitmest omavahel ühendatud sektsioonist. See tähendab omakorda seda, et tihendid üksikute sektsioonide vahel peavad olema täiesti hermeetilised, sest vastasel korral võib ühenduskohast tungida välja 3000-kraadise temperatuuriga leek.
Oma konsistentsilt tihedat kummit meenutav tahkekütus on jagatud nelja sektsiooni. Süütamisel hakkab kütus kiirendi keskel asuva õõneskanali kaudu üheaegselt põlema kõigis sektsioonides. Kuue kümnendiku sekundi jooksul arendab mootor 1495-tonnise reaktiivtõuke. Sellise kolossaalse siserõhu tagajärjel hakkavad kiirendi seinad väljapoole paisuma. Kuigi sektsioonid on omavahel ühendatud 1777 suure metallpoldiga, kujutab tekkinud surve ringtihenditele suurt ohtu. Ringtihend on komplitseeritud süsteem ning mitmed tegurid võivad selle töökindlust tunduvalt vähendada. Eelkõige aga välisõhu madal temperatuur, mis võib välimise kummitihendi rabedaks muuta.
Juba 1981. aasta aprillis tekkis kosmosesüstiku esimesel proovilennul kütuse põlemisel kiirendites lubamatult tugev vibratsioon. Selline vibratsioon on väga ohtlik, sest selle tagajärjel võivad kiirendi seintesse või sektsioonide ühenduskohtadesse tekkida praod, kust kuumad gaasid võivad välja tungida.
1985. aasta jaanuaris oleks kosmosesüstikut Discovery äärepealt tabanud Challengeri saatus.
Discovery startimisel oli võrdlemisi külm ilm. Starti jäädvustanud fotodel on selgesti näha ühe kiirendi küljel musta suitsupilve. Pärast lendu selgus, et kaks tihendit olid erodeerunud – ühes kohas oli tihendite vahel näha tahma ning teist vahetihendit oli kahjustanud kõrge temperatuur.
11. juulil 1985 tegi NASA (National Aeronautics and Space Administration – Aeronautika ja Kosmose Rahvuslik Administratsioon) ekspert, stardimootorite spetsialist Irving Davids ettekande Space-Shuttle programmi direktorile Jessy Moore’ile. Davids analüüsis 17 ringtihendite kahjustuste juhtumit. Tema lõppjäreldus oli: kogu ringtihendite süsteem on äärmiselt ebakindel ning tuleb põhimõtteliselt uuesti ringi teha. Mõni päev hiljem esitas analoogilise ettekande NASA parim kiirenditihendite spetsialist, insener Roger Boycejolly. Juhtkond nendele hoiatustele ei reageerinud. Ohtlikku õnnemängu ei katkestatud, sest NASA oli 1986. aastaks kavandanud 15 süstiku lendu ning tihendite väljavahetamine oleks kogu ajagraafiku segamini paisanud…
Challenger oli stardipositsioonile sõidutatud juba 22. detsembril 1985. Start oli kavandatud 23. jaanuariks 1986. 48 tundi enne starti otsustas NASA väljalennu edasi lükata, sest Dakari varulennuväljal möllas liivatorm. Kuna NASA sai Maroko valitsuselt nõusoleku kasutada võimaliku hädamaandumise korral Casablanca lennuvälja, määrati start 26. jaanuarile ning sellise arvestusega, et süstiku lennu algus langeks Casablancas valgele ajale. Kuid halbade ilmastikuolude tõttu ei tulnud ka sel päeval stardist midagi välja.

27. jaanuaril kell 10 kohaliku aja järgi asusid astronaudid süstiku pardale, kuid siis selgus, et luuk ei sulgunud hermeetiliselt. Sel ajal kui viga kõrvaldati, läks taevas Canaverali kohal pilve, Casablanca lennuväljal puhus aga tugev külgtuul. Pärast seda, kui astronaudid olid neli tundi asjata starti oodanud, lahkusid nad süstiku pardalt. Start lükati taas edasi ning uueks tärminiks määrati 28. jaanuar kell 11.38.
Ööl vastu 28. jaanuari puhus jäine põhjatuul, mis saavutas kohati kiiruseks 4 meetrit sekundis. Õhutemperatuur langes –4,4 kraadini. Varahommikul saabus kohale eriüksus, kes hakkas süstikult jääd eemaldama. Õhutemperatuur oli küll pisut tõusnud, kuid oli madalam kui ühegi varasema süstiku stardi ajal. Spetsiaalüksus tegi kindlaks, et temperatuur parema kiirendi väliskesta pinnal oli lubatust tunduvalt madalam. Kuigi kummist ringtihendid stardikiirendite sektsioonide ühenduskohtades pidid valmistajafirma kinnitust mööda oma funktsiooni täitma ka –30 °C korral, oli teada, et need tihendid kaotavad oma elastsuse juba 10 °C juures. Insenerid Alan McDonald ja Roger Boycejolly avaldasid kahtlust, kas tihendid nii madala temperatuuri juures vastu peavad. Nende argumente ei aktsepteeritud, start pidi iga hinna eest toimuma. Lorence Malloy, Huntsville’s asuva NASA kosmosekeskuse šeff, karjus stardi edasilükkamist soovitanute esindajatele: „Millal siis teie arvates peaks start toimuma? Võib-olla aprillis!”

Tunnuspildil: Ja nii startis Challenger ettenähtud ajal… vastu oma hukule.

NB! Vt Youtube:
Space Shuttle Challenger Disaster Live [With Real Video] | Mayday: Air Disaster (4K)

©Peter Hagen

NB! Loe ka:
Kosmosesüstiku Columbia hukkumine (2003)