יום שני, 9 במרץ 2009

ריצ'ארד פיינמן ואסון הצ'לנג'ר

לפני מספר שבועות הזכרתי את ריצ'ארד פיינמן שהשתתף בחקירת אסון מעבורת החלל צ'לנג'ר. בתגובה לפוסט נשאלתי לגבי הסיבה לאסון. המעבורת התפרקה 73 שניות לאחר ההמראה, בגובה של 14.6 ק"מ. ההתפרקות נגרמה כתוצאה מדליפה של גז חם מאוד (מעל 2,500 מעלות צלזיוס) מאחד המנועים הרקטיים. זרם הגז הגיע למיכל הדלק החיצוני ופגע בו, ובמקביל התנתק המנוע הרקטי מהמעבורת. עקב כך שינתה המעבורת את זווית ההטיה שלה, ובבת אחת פעלו עליה כוחות אווירודינמיים עצומים שגרמו לה להתפרק לחתיכות. באותו זמן התלקח הדלק שיצא מהמיכל והוא זה שיצר את ענן העשן סביב המעבורת, אך האסון לא נגרם מפיצוץ.

הסיבה לדליפת הגז נעוצה ברכיב בעייתי במנוע - אטמי גומי (O-ring). מהנדסים של החברה שייצרה את המנועים (Thiokol) ומהנדסים של נאס"א ידעו על מספר בעיות הקשורות לאטמים והתריעו על כך לפני ההמראה. מספר גדול של דחיות בהמראה (מסיבות שונות) יצר לחץ על מקבלי ההחלטות בנאס"א, ובסופו של דבר המעבורת המריאה ב-28 בינואר 1986, לאחר לילה קר במיוחד.

תיאור החקירה מנקודת ראותו הביקורתית של פיינמן מובא בספרו "מה אכפת לך מה חושבים אחרים?" (What Do You Care What Other People Think). הסגנון של פיינמן בספריו המאוחרים הוא קליל ומשעשע ואני ממליץ עליהם בכל לבי. מטבע הדברים הקטע שדן בחקירת האסון רציני יותר וטכני יותר. בזמנו, כשקראתי את הספר, לקח קצת זמן להתחבר לסגנון של הפרק, אבל בסופו של דבר קראתי אותו בעניין רב והתוכן נחרט בזיכרוני. אני חושב שיש בו כמה תובנות חשובות ורלוונטיות גם לימינו, בעיקר בכל הקשור לשיקולים הנדסיים, התנהגות אנושית, וכמובן - התרחשות תקלות וחקירתן.

פיינמן מספר בספרו על השתלשלות החקירה והפרטים שנאספו במהלכה אודות דרך קבלת ההחלטות בנאס"א באותה תקופה. פיינמן הבין מה גרם לתקלה באטמים והדגים זאת באמצעות ניסוי קצר שנערך באחד הדיונים המצולמים של ישיבות הוועדה. הוא טבל גומי, שממנו היו עשויים האטמים במעבורת, במי קרח, והראה כיצד הגומי מאבד את היכולת האלסטית (resilience) בטמפרטורה נמוכה. הטמפרטורה של האטמים בעת ההמראה הייתה נמוכה מ-0 מעלות צלזיוס והם אכן לא תיפקדו. מאוחר יותר הבין פיינמן שהדבר היה ידוע לאנשים בנאס"א שלא רצו להיחשף ולהסתכן בפגיעה בקריירה שלהם. הוא מספר בספר שככל הנראה אחד האסטרונאוטים של נאס"א סיפר על כך לגנרל קוטינה, חבר הוועדה, והגנרל עורר אצל פיינמן רצון לחקור את הנושא כשאמר לו "בתמימות" בשיחת טלפון:

עבדתי על הקרבורטור שלי היום בבוקר, וחשבתי לעצמי: המעבורת המריאה כשהטמפרטורה הייתה 2 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, ואילו הטמפרטורה הנמוכה ביותר בהמראות קודמות הייתה 11 מעלות מעל לאפס. הרי אתה פרופסור; אדוני, מה ההשפעה של הקור על אטמי הגומי?




הגומי המלאכותי שממנו היו עשויים האטמים הוא פולימר. בשפה מדעית אומרים שהפולימר איבד את היכולת האלסטית (הפך לקשיח) מתחת לטמפרטורת מעבר הזכוכית. ארחיב על כך באחד הפוסטים הבאים.

המלצה: סרט של נאס"א שמתאר את שלבי אסון הצ'לנג'ר

3 תגובות:

אנונימי אמר/ה...

למה לקח למעבורת 73 שניות להתפוצץ אם האטמים לא עבדו טוב מלכתחילה?

the_black_butterfly אמר/ה...

לוקח זמן לגומי לההרס ולסילון שיוצא מהבוסטר לחורר את מיכל המימן

ראיתי את התמונה של פינמן עם הבונגוס בספר ההרצאות על הפיזיקה אבל זאת הפעם הראשונה שאני שומע אותו

אריה מלמד-כץ אמר/ה...

ועדת החקירה העלתה שתי אפשרויות:

1. דליפת גז קטנה מהמנוע היייתה קיימת מלכתחילה. היא התגברה באופן משמעותי 60 שניות לאחר ההמראה.

2. תוצרי בעירה, דוגמת תחמוצת אלומיניום, הצטברו בחיבור שבו נמצא הגומי והם הצליחו לחסום את הגז החם מלצאת החוצה באופן זמני. ייתכן אפילו שהמעבורת הייתה מחזיקה מעמד עד להתנתקות המשגר (המנוע הרקטי) ומיכל הדלק, לולא הייתה רוח חזקה במיוחד בגובה של כמה קילומטרים באותו יום. הרוח העיפה את החסימה הזמנית וגרמה לדליפת סילון גז גדול שניות ספורות לפני ההתלקחות.