科技災難觸目驚心 發明超人類極限帶來隱憂


隨著科學技術的發展,機器設備的運轉日益超出通常的人力操縱的限度,一旦發生災難,其毀滅性程度也因而加深。

今天的上海文匯報援引《災難--科技前沿的教訓》一書的材料,追敘了一系列事故的成因和技術性失誤的惡果。從早年的飛艇,到以後的大型客機以至太空梭上的有關災難。這些災難的成因是足以引人深思的;而有些本可避免的災難最終未能避免,就更值得人們深思並永遠記取了。

--巨大的飛艇毀於一旦

在第一次世界大戰期間,飛艇被認為適宜於長途旅行和海上偵察。從1910年到1914年,德國的五架齊柏林客運飛艇共運行了2000次沒有發生墜毀事故。大型飛艇可以裝載成噸的貨物,而且由於它的飛行時速最高達到70英里,所以乘坐很舒適。飛機的引擎必須燃燒汽油,而那個時代的人把汽油看成是一種可怕的燃料。於是以氫氣為燃料的飛艇成了一種時尚。

在英國,飛艇發展計畫得到澳大利亞和印度領地的一些海軍和地方長官們的積極支持,因為飛艇能使大英帝國與各個殖民地之間的聯繫更加緊密。1927年,私有企業與國有企業雙方各計畫造一架至少700英尺長,可以飛行到澳大利亞的巨型飛艇。維克斯有限公司建造的飛艇被命名為皇家100號,航空部皇家飛艇廠建造的叫皇家101號。到1929年,101號終於可以升空了。這個巨大的飛艇成為當時世界上最大的飛行器,它飛行靠的是建造在五個動力箱上的大型木質推進器,這些動力箱被用支桿吊在飛艇的腹部。駕駛飛艇的是穿著海軍式制服的機組人員,飛艇上裝有輪船的方向舵和飛機的升降舵,指揮艙內的指揮官向他的「舵手」們下達命令。駕駛員想要加速或者減速時,就通過像輪船上一樣的通話系統,向每個動力箱內的工程師發布命令。白天導航員通過羅盤和地表特徵進行導航,夜裡導航員則要順著梯子爬上氣囊的頂部,通過觀察天上的星星給飛艇指示方向。飛艇上還安裝有可以從氣囊中排放多餘壓力的閥門。但這種氣囊有一個問題,飛艇每次從一邊傾斜向另一邊時,氣囊中的氣體就會蕩來蕩去。

皇家101號所面臨的第一個問題是它的自重,其原因之一是它的柴油發動機重達17噸,總的重量達113噸,這個問題的嚴重性在一年後的墜毀事件中十分突出地表現了出來。此外當時人們還意識不到,帶著這麼多易燃的氫氣到處走動,那是一件多麼危險的事。1930年6月,皇家101號出現在年度皇家空軍航空展上,當時它右側銀白色的帆布外罩上出現了裂口。裝配員們爬上去檢查,下來時又帶來了一個壞消息:飛艇的外殼正在大面積地腐爛。於是人們帶著補丁布料和針線爬上飛艇去縫補裂口。這種情形引起了卡丁頓航空檢查委員會的首席檢查員F.麥克韋德的注意。7月3日他直接向倫敦的航空部遞交了一份秘密備忘錄,但是這個警告沒有引起注意。為完成湯姆森勛爵10月份到印度開會的飛行計畫,機身裝配工們將飛艇在770英尺的長度上又加了45英尺,並替換了腐爛的外殼。湯姆森相信,在以後至少20年裡,飛艇將是空中交通的主流,而皇家101號將起到示範作用。湯姆森攜帶了大量的象牙和文件箱,以及成卷的地毯和額外的供應品,以備赴埃及的宴會。1930年10月4日這個寒冷的雨夜,皇家101號從造船廠系留它的桅桿上起飛,朝著東南方向的埃及駛去。第二天凌晨二時,皇家101號飛艇顛簸著,飛向一座低矮的山脈。這時,人們聽到主舵的叫聲,他盡其可能地提醒每一個人:「我們正在掉下去!」

皇家101號的頭部以較低的速度碰到了地面,接著由於反作用的緣故,它又反彈上去,然後重新落下來。至少一個氣囊裂了口子,巨大的災難由此發生,氫氣的火焰從飛艇的頭部開始燃燒。飛船上的54人中,死了48人,包括湯姆森勛爵和英國民航局長布蘭克爵士。後來的法庭調查認為,事故是由多種原因引起的。英國對此事的反應是終止了整個飛艇計畫,甚至將私人成功建造的皇家100號飛艇也收歸國有,並將它切割成了碎片。

--麥道DC-10失事的教訓

布賴斯.麥考密克機長是一個極為優秀的飛行員。在美國航空公司工作的前28年裡,他曾駕駛過六種型號的客機,其中有四種都是麥道公司生產的。到了1967年,第五種麥道飛機問世了,這就是巨大的DC-10噴氣式飛機。麥考密克有機會事先對其進行了檢查,甚至爬進了客艙下面的貨艙。他在貨艙裡看到:控制著後引擎、方向舵和升降舵的連線一個挨著一個,如果其中一條發生問題,其他的也會因之而被切斷。而且DC-10飛機一旦液壓動力發生問題,那它就沒有任何備用的人工操作系統。在正式的訓練結束後,麥考密克想看看在沒有任何液壓系統的情況下,只利用引擎的剎車裝置是否可以控制這架飛機並將其著陸。通過幾個小時的模擬器練習,麥考密克發現他能做到這一點,這使他又驚又喜。在模擬器上,他僅用三個剎車桿就能讓飛機起飛;他也能通過調整機尾上引擎的馬力,使DC-10爬升和下降。他做夢也沒有想到,他的這些練習,到後來竟還真的派上了用場!

DC-10的艙門設計本來是打算使用液壓設備的,但是麥道公司為了簡化設備並減輕其重量,轉而使用了電動門。1970年5月29日,麥道公司在長灘的工棚裡對這種飛機進行艙內壓力檢測時,一扇未能關好的艙門爆開了。公司對此未引起足夠重視,卻將問題推到電動按鈕的控制時間太短上。於是,當1972年6月12日,麥考密克駕駛著這架飛機,載著67名乘客從洛杉磯飛往紐約,飛機在自動駕駛狀態下爬升到1.2萬英尺時,只聽到飛機的後艙門砰地一聲響,飛機產生劇烈的晃動,麥考密克手裡的急救操縱桿斷成了兩截,塵土、沙粒和鉚釘一股腦地砸在他的臉上。飛機立刻向下俯衝,而更為嚴重的問題是引擎起火了。麥考密克將機翼引擎的剎車推到了最大限度上,把飛機從俯衝狀態中解救了出來。同時,他又以切斷燃料供應的方式關閉了機尾的引擎。就像在模擬器訓練時那樣,他通過引擎動力對飛機進行控制,終於把這架飛機開到了韋恩縣的機場。這是迄今為止在客機駕駛中從未運用過的高超技藝。

憤怒的麥考密克要求麥道公司「修好這扇該死的門」。後來,雖然麥道公司在飛機上安裝了加固裝置,但並沒有做過嚴格的試驗。1974年,土耳其航空公司的一架DC-10飛機又由於門閂機械故障而失去了後艙門,在從巴黎飛往倫敦的途中,它墜毀在法國的一片森林裡,346人喪生。

--倉促升空導致「挑戰者」號爆炸

許多災難的出現,都與某項計畫的執行者不顧危險信號的出現依然一意孤行有關。1986年1月27日夜晚,在關於「挑戰者號」太空梭發射問題的電話會議上,布瓦若利工程師就曾極力勸告他所在的西奧科爾公司,要他們說服美國國家航空航天局(NASA),不要在第二天這麼寒冷的天氣裡發射。固態火箭部經理艾倫.J.麥克唐納聽了他的意見,當即警告國家航空航天局,在寒冷的氣候條件下「O型密封圈」可能會有泄露,使燃料透過鋼保護性外套發生燃燒。他表示自己不會以公司代表的身份在發射書上簽字。但國家航空航天局覺得西奧科爾的建議沒有事實根據,決定第二天「挑戰者」號仍發射升空。一場災難就這樣發生了。

早在1972年,美國國家航空航天局就確定了太空梭的基本設計圖。隨著開發和測試的開始,關於人造衛星的兩個極其困難的問題吸引住大多數專家們的注意力。一是有人駕駛的有翼太空梭在返回大氣層時需要經受像噴燈一樣的高溫,所以在它的機腹和機翼部位就需要有31000塊可重複使用的新型保護磚;第二難點就是以氫為燃料的太空梭主引擎(SSME)。一架太空梭需要三個這樣的主引擎,每一個都要比以往任何的火箭馬達馬力更大、體積更小,而且能經得起再利用。引擎測驗問題一直持續到1979年,單是在1977年,就有四個引擎變成了碎片。直到1979年末,主引擎才達到了可靠性能的要求。製造商位於猶他州,每個火箭馬達要分成四個主要圓柱形,通過火車運到肯尼迪航天中心,工人們把這些部件豎直堆疊起來形成一個完整火箭。西奧科爾把每個部分之間的連接稱作「戶外接點」。每節推進器需要三個戶外接點,在每一個戶外接點上,每個部件內固態燃料鑄件間留有細小的氣隙。在沒有預防措施的情況下,發射過程中火焰會充滿這個縫隙,並穿過縫隙影響到推進器外包裝層半英吋厚的鋼板。為讓火焰停留在推進器中心,戶外接點上應該用耐熱灰泥把燃料鑄件間的縫隙密封起來,外面再用O型密封圈嵌進邊槽,以作為最後的密封。在1982年發射之前,美國國家航空航天局在猶他州的檢測架上進行過七次點火試驗,檢測「接點旋轉」的後果。就在這時,里根政府從航天預算中削減了604萬美元,於是到1984年美國航空航天局將原來所保證的12次發射減少到五次。太空梭在每次飛行之後的檢查,引擎和控制系統一直都令人悲觀。固態火箭推進器看似簡單,但是它的馬力卻大到需要用兩分鐘的時間推動兩千噸重物的速度,每一個推進器的馬力相當於17架747飛機全速衝刺時所有引擎的功率總和。而O型密封圈成了一個關鍵的問題。

1986年1月28日,天氣晴朗,但很寒冷。早晨八時前,七名機組人員爬進了「挑戰者」號。當「冰組」在倒數計秒的兩個小時裡進行它最後的檢查時,左推進器的溫度是華氏33度,而右推進器的溫度比左推進器低了14度。但是由於合同各方都已簽字同意發射,這沒有引起人們的注意。上午11時38分,挑戰者號進入點火狀態,先從尾部三個液體燃料的主引擎開始,然後是兩個固態火箭推進器。在推進器點火之後58秒,地面上的遠程攝影機拍攝到右推進器上有光亮出現。第72秒的時候,支架在高溫下損壞了,當「挑戰者」號上的人造衛星從載體上脫離以超音速的速度向一邊傾斜時,一個火球從挑戰者號上噴發出來……

美國國家航空航天局對挑戰者號災難的反應,是將所有的航天飛行停止了將近三年的時間。受到這個事故的刺激後,西奧科爾公司研製出至今證明一直非常成功的戶外接點密封材料。然而還有一點是當時人們沒有預料到的,即災難發生十年之後,西奧科爾公司的一位主管發表談話說,除了戶外接點的泄露,工程師們經過商討,對那個支架存在的問題也有普遍的憂慮。P-12號支架是壓力集中的區域,這是「挑戰者」號氣體泄露的地方。低溫在O型密封圈橡膠引起的反應,以及壓力在支架區域的集中,所有這些因素結合在一起,造成了一個足以讓「挑戰者」號墜毀的漏洞。

如果時間和預算都能滿足實事求是的質量檢測的需要,那麼皇家101號、土耳其的那架麥道DC-10,乃至「挑戰者」號,就都不會遭遇機毀人亡的噩運了。


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