Trzydzieści lat temu entuzjaści lotów kosmicznych z całego świata przeżyli wstrząs. Wahadłowiec Challenger eksplodował po zaledwie kilkudziesięciu sekundach lotu. Natychmiast zaczęto szukać przyczyn katastrofy, a w składzie komisji śledczej zasiadł sam Richard Feynman.

Czarna 72 sekunda

Rok 1986 nazna­czony został dwiema tra­ge­diami, które nad­szarp­nęły ludzkie zaufanie do nauki i techniki. Los chciał, że histo­ryczne klęski soli­dar­nie poniosły obie strony zim­no­wo­jen­nego wyścigu. W kwietniu, w Związku Radziec­kim nie­od­po­wie­dzialny test dopro­wa­dził do wysa­dze­nia reaktora nr 4 w Czar­no­bylu. Nieco wcze­śniej, w styczniu, ciemne chmury zawisły nad ame­ry­kań­ską agencją kosmiczną.

Dla Chal­len­gera była to abso­lut­nie rutynowa, dzie­siąta z kolei misja. Jedynym odstęp­stwem od normy była obecność na pokła­dzie cywila – Christy McAu­liffe, nauczy­cielki wylo­so­wa­nej przez NASA spośród 11 tysięcy ochot­ni­ków. Dramat 38-letniej kobiety nie miał oczy­wi­ście wpływu na dalszy rozwój wydarzeń, ale znacznie zwięk­szył medial­ność lotu. Po kil­ku­krot­nym prze­kła­da­niu terminu startu, odbył się on osta­tecz­nie 28 stycznia. O tym jak wyglą­dała sytuacja z per­spek­tywy zgro­ma­dzo­nych gapiów, naj­le­piej infor­muje nas to ama­tor­skie nagranie:


Jak na pewno zauwa­ży­łeś, więk­szość świadków począt­kowo nie zdała sobie sprawy z tego, że maszyna uległa roz­człon­ko­wa­niu. Dopiero po kilku minutach, gdy centrala podała ofi­cjalną infor­ma­cję o zerwaniu łącz­no­ści z waha­dłow­cem, do wszyst­kich dotarło, że oglądane “fajer­werki” nie należały do planu. Obecnie wiemy, że sied­mio­oso­bowa załoga wcale nie musiała zginąć od razu. Odrzu­cona od Chal­len­gera kabina stała się miejscem kaźni, praw­do­po­dob­nie dopiero podczas gwał­tow­nego zde­rze­nia z powierzch­nią Atlan­tyku. Mniej więcej dwie trzecie ele­men­tów waha­dłowca dosłow­nie wypa­ro­wało, zaś reszta jeszcze przez kwadrans spadała do oceanu.

W Waszyng­to­nie zagrzmiało, a opinia publiczna żądała ukarania winnych kata­strofy.

Komisja śledcza

Niemal natych­miast zapadła decyzja o powo­ła­niu komisji, na czele z praw­dziwą szychą – byłym pro­ku­ra­to­rem gene­ral­nym i sekre­ta­rzem stanu – Wil­lia­mem Rogersem. W jej skład weszło dwunastu eks­per­tów, zarówno naukow­ców jak i inży­nie­rów oraz spe­cja­li­stów ds. astro­nau­tyki. Nie licząc Neila Arm­stronga, naj­gło­śniej­szym uczest­ni­kiem zgro­ma­dze­nia był bez wąt­pie­nia noblista, współ­twórca elek­tro­dy­na­miki kwan­to­wej, Richard Feynman. Doj­rza­łego, koń­czą­cego 68 lat pro­fe­sora Caltechu znali niemal wszyscy. Poza osią­gnię­ciami nauko­wymi, cieszył się ogromną popu­lar­no­ścią za sprawą swojego humoru, dystansu do świata, występom w tele­wi­zji i dzia­łal­no­ści popu­la­ry­za­tor­skiej. Właśnie ktoś taki, dys­po­nu­jący zaufa­niem spo­łe­czeń­stwa, był nie­zbędny w nie­zwy­kle medial­nej sprawie.

Inaczej na to patrzył sam Richard, cał­ko­wi­cie nie­chętny do mie­sza­nia się na starość w politykę. Jednak każdy kogo znał, usilnie namawiał go do wzięcia udziału w komisji. W bume­lac­twie nie pomogła mu również żona, pod­su­mo­wu­jąc: 
Jeżeli ty tego nie zrobisz, to dwunastu przy­się­głych będzie razem jeździć z miejsca na miejsce. Jak ty się przy­łą­czysz, jede­na­ście osób będzie tak samo razem jeździć z miejsca na miejsce, a dwunasty będzie węszył na miejscu po kątach i badał wszyst­kie podej­rzane sprawy.
Chcąc nie chcąc, nasz bohater wszedł w skład komisji śledczej i bynaj­mniej nie miał zamiaru próż­no­wać. Postawił jednak warunek: będzie pracował na maksa, ale tylko przez sześć miesięcy i ani dnia dłużej. Jeśli do tego czasu nie uda mu się roz­wią­zać zagadki, ustąpi miejsca komuś młod­szemu.

Jak przy­stało na cie­kaw­skiego gościa, Feynman szybko wkręcił się w temat, pochła­nia­jąc infor­ma­cje na temat kon­struk­cji waha­dłow­ców i wszel­kich procedur. Sam był w końcu zaledwie (nie)skromnym fizykiem teo­re­tycz­nym. Sądzę, że nam również przyda się mały instruk­taż; “trochę” mniej szcze­gó­łowy niż ten Feynmana, ale na nasze potrzeby wystar­cza­jący:
challenger scheme

Zawiniła… uszczelka

Z typową sobie nad­gor­li­wo­ścią, eks­cen­tryczny fizyk na własną rękę prze­py­tał inży­nie­rów z Jet Pro­pul­sion Labo­ra­tory, obejrzał wszelkie nagrania startu oraz zwiedził Centrum im. Kennedy’ego. Gor­li­wość popła­ciła, bo bardzo prędko ustrze­lił poten­cjalną przy­czynę tragedii. Uwagę Feynmana zwróciły opa­sa­jące rakiety na paliwo stałe (SRB), gumowe pier­ście­nie. Miały one wypeł­niać szcze­liny między poszcze­gól­nymi seg­men­tami zbior­ni­ków, nie pozwa­la­jąc na prze­pusz­cza­nie gazów, bez względu na panującą tem­pe­ra­turę i ciśnie­nie.

Praw­dzi­wym szokiem dla Richarda było jednak uświa­do­mie­nie sobie, że awa­ryj­ność owych uszcze­lek nie sta­no­wiła większej tajem­nicy! Najpierw trafił na raport z testów, zawie­ra­jący roz­bra­ja­jące zdanie: “Brak wła­ści­wego wtórnego uszczel­nie­nia złącza stanowi istotne zagro­że­nie”; a niedługo później, na jedno ze spotkań komisji stawił się pra­cow­nik Morton Thiokol Company, pro­du­centa podej­rza­nych gumek. Aby zawczasu uniknąć oskarżeń, inżynier wyznał, że oso­bi­ście infor­mo­wał NASA o nie­bez­pie­czeń­stwie, zwra­ca­jąc kie­row­nic­twu szcze­gólną uwagę na nie­ko­rzystne warunki atmos­fe­ryczne. Chodziło mu o tem­pe­ra­turę, która w dniu startu wynosiła -2°C, co mogło usztyw­niać i powo­do­wać kruchość uszcze­lek. Dotąd promy nie roz­po­czy­nały misji w tem­pe­ra­tu­rze niższej niż 12°C, więc stycz­niowy przy­mro­zek rze­czy­wi­ście powinien być wzięty pod uwagę. Niestety ostrze­że­nia zlek­ce­wa­żono.

Przejęty Feynman zażyczył sobie grun­tow­nego raportu doty­czą­cego wytrzy­ma­ło­ści feler­nego elementu. I dostał: dzie­siątki stron opi­su­ją­cych naj­róż­niej­sze testy wysta­wia­jące zasto­so­waną gumę na wysokie tem­pe­ra­tury i ciśnie­nie. Nie do końca o to mu chodziło. Nie chciał wiedzieć czy guma nie roz­pad­nie się po 12 godzi­nach chło­dze­nia ciekłym azotem. Inte­re­so­wały go detale, w warun­kach gdzie liczy się każdy milimetr i każdy ułamek sekundy. Poza tym, geniusz nie byłby sobą gdyby nie spró­bo­wał dowieść swoich racji w łopa­to­lo­giczny, naoczny sposób. Skoro mógł spro­wa­dzić fizykę cząstek ele­men­tar­nych do dzie­cin­nych “bazgro­łów” (tzw. dia­gra­mów Feynmana), to jaki problem mogła stanowić głupia uszczelka?

Telewizyjny pokaz prof. Feynmana

Do wiel­kiego show doszło podczas kolej­nego zebrania komisji, trans­mi­to­wa­nego przez tele­wi­zję. Richard poprosił obsługę o szklankę wody z lodem, oczy­wi­ście nie po to aby prze­płu­kać gardło. Gdy pro­wa­dzący dyskusję Rogers roz­po­czął wątek uszcze­lek, nauko­wiec uprzej­mie mu przerwał, dając mały pokaz. Przy­niósł ze sobą minia­turę pier­ście­nia uszczel­nia­ją­cego (zdjętą z modelu waha­dłowca) oraz zacisk przy­po­mi­na­jący imadło. Znie­kształ­cił gumę, założył na nią zacisk i włożył na moment do mrożonej wody. Po wycią­gnię­ciu zdjął zacisk, stwier­dza­jąc, iż materiał nie­chęt­nie, a na pewno nie­do­sta­tecz­nie szybko wraca do poprzed­niej formy.

Jak pamię­tasz, w momencie startu Chal­len­gera tem­pe­ra­tura wynosiła zaledwie -2°C, a zatem oka­la­jące ruchome części zbior­nika pier­ście­nie niemal na pewno nie nadążały z dopa­so­wy­wa­niem się do rosną­cych szczelin. Gorące gazy posia­dały więc dodat­kowe ujście i jak naj­bar­dziej mogły spo­wo­do­wać kata­strofę. 


Tak własnie Richard Feynman, po raz kolejny w swojej bogatej karierze, dał nie­sa­mo­wity popis swej nie­skoń­czo­nej kre­atyw­no­ści. Prostym eks­pe­ry­men­tem wskazał winnego tra­gicz­nej śmierci siedmiu astro­nau­tów. Był nim gumowy pier­ścień uszczel­nia­jący. I niska tem­pe­ra­tura. I przed­się­bior­stwo Thiokol Company. A przede wszyst­kim palant, który zezwolił na pośpieszny start Chal­len­gera, mimo wielu ostrze­żeń i nie­sprzy­ja­ją­cej aury. Pracę komisji zwień­czył wydany trzy­dzie­ści lat temu, w czerwcu 1986 roku, 260-stro­ni­cowy raport (dostępny do pobrania tutaj).
Komisja i uczest­ni­czące w śledz­twie agencje są zgodne, że strata promu kosmicz­nego Chal­len­ger była spo­wo­do­wana  awarią w złączu pomiędzy dwoma niższymi  seg­men­tami prawej rakiet na paliwo stałe. Nie­ty­powa awaria wynikła z uszko­dze­nia uszcze­lek, które są prze­zna­czone do zapo­bie­ga­nia wydo­sta­wa­niu się gorących gazów…
Jeszcze dwie informacje parafialne, dla tych co nie odwiedzają regularnie kwantowego fanpejdża. W sklepiku pojawiły się koszulki i inne gadżety z całkiem nowymi naukowymi motywami. Poza tym otworzyłem oficjalne konto bloga na Twitterze. Zapraszam.
podpis-czarny
  • Rogal

    Czytałem o tym w książce o pro­gra­mo­wa­niu. Z tego co mi wiadomo to inży­nie­ro­wie chcieli odwołać lot w tym dniu z powodu zbyt niskiej tem­pe­ra­tury. Infor­mo­wali o tym mena­dżera. Ale jednak nie odwołał lotu. Mam nadzieję że nie piszę jakiś bzdur. Nie pamiętam tego dokład­nie.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Mateusz Sienkan

      Robert C. Martin, Mistrz czystego kodu, Wpro­wa­dze­nie

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Tak jak napi­sa­łem, technicy NASA dosko­nale znali słabe punkty kon­struk­cji Chal­len­gera. Zadzia­łało tu złudne myślenie: skoro dziewięć razy poleciał i nic się nie stało, to dlaczego inaczej miałoby być za dzie­sią­tym? Dlatego też uważam za trafną analogię z Czar­no­by­lem. W obu przy­pad­kach zadzia­łał czynnik ludzki i non­sza­lan­cja do “ujarz­mio­nej” tech­no­lo­gii.

      Nato­miast ciekawi mnie, z jakiej okazji w pod­ręcz­niku dla pro­gra­mi­stów znalazł się ten wątek? 🙂

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • http://COSMICBULLETIN.wordpress.com cosmic­bul­le­tin

        Obsta­wiam, że autor książki miał na myśli drobne lite­rówki w kodzie mogace mieć destruk­cyjny wpływ na całość programu☺

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Rogal

        Jest to dobra aneg­dotka doty­cząca testo­wa­nia oraz zgła­sza­nia błędów. Oczy­wi­ście jako inży­nie­ro­wie czasem nie mamy wpływu czy dany błąd zostanie zlek­ce­wa­żony, czy zostaną prze­su­nięte terminy.

        Ta książka jest bardziej o podej­ściu do zawodu pro­gra­mi­sty, by brać odpo­wie­dzial­ność za swoje błędy, jak je zgłaszać, jak zgłaszać opóź­nie­nie itp. Nie jest to książka o kon­kret­nym języku. 😉

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • kuba_wu

    Sprawa uszcze­lek była oczy­wi­ście bardzo spek­ta­ku­larna, ale o ile pamiętam ze wspo­mnień samego Feynmana, bardziej poru­szony był odkry­ciem, że tak mery­to­kra­tyczna orga­ni­za­cja jak NASA nie potrafi wła­ści­wie szacować ryzyka. Pamiętam, że poprosił sze­re­go­wych inży­nie­rów o ocenę ryzyka kata­strofy w poje­dyn­czym locie, zgodnie z ich intuicją i praktyka inży­nier­ską. Ocena wynosiła prze­cięt­nie jak 1:200. Potem zapytał o to samo kie­row­nic­two NASA — z ich wyliczeń wynikała jakaś mikro­sko­pijna
    wartość, zdaje się rzędu 1:10^5 (nie jestem pewien tych liczb, ale różnice były wielu rzędów).

    Problem w tym, że infor­ma­cje o roz­ma­itych zagro­że­niach i pro­ble­mach były obecne na dole hie­rar­chii (inzy­nie­ro­wie).
    Ale im wyżej na drabinie służ­bo­wej trafia infor­ma­cja, tym silniej jest uprasz­czana (w czym nie ma nic dziwnego), ale również tym sil­niej­sza jest presja na prze­ka­zy­wa­nie w rapor­tach wersji opty­mi­stycz­nej i pomi­ja­niu “nie­istot­nych” ryzyk. A przecież te małe ryzyka się sumują. I nawet jeśli jakiś inżynier poczuje się w obo­wiązku wysłać alar­mi­styczną wia­do­mość “do wszyst­kich świętych”, to manager wyso­kiego szczebla i tak chętniej uwierzy w opty­mi­styczne raporty otrzy­mane ofi­cjal­nie. W prze­ciw­nym razie musiałby uznać, że biu­ro­kra­tyczno-rapor­towa machina której jest częścią, a nieraz i współ­au­to­rem, działa źle, i roz­grze­by­wa­nie tego mogłoby zaważyć na jego własnej karierze (a przecież, jak zapewne uważa, szansa, że inży­nie­rek ma rację, i z tego powodu dojdzie do kata­strofy, jest tak nie­wielka…).

    Dokład­nie to samo zjawisko mamy w każdej dużej orga­ni­za­cji, czy to rządowej, czy kor­po­ra­cyj­nej. W książce “Wisdom of crowds” Jamesa Suro­wiecki opisał przy­kłady, gdy prosta ankieta wśród sze­re­go­wych pra­cow­ni­ków daje lepsze prze­wi­dy­wa­nia (np. sukcesu jakiejś stra­te­gii firmy), niż naj­lep­sze raporty kie­row­nic­twa i prognozy naj­bar­dziej reno­mo­wa­nych firm dorad­czych.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • devpad

    Dlaczego napi­sa­łeś że winne jest przed­się­bior­stwo Thiokol? Z artykułu wynika że przed­się­bior­stwo infor­mo­wało NASA o tym że owe uszczelki nie speł­niają wymogów w niskich tem­pe­ra­tu­rach…

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      I oskar­żone ofi­cjal­nie, z tego co wiem nie było. Rze­czy­wi­ście, ostrze­gli kie­row­nic­two NASA, ale: w ogóle dopu­ścili owe pier­ście­nie do sprze­daży, mimo testów i ogra­ni­czyli się tylko (jak dla mnie) do wyra­że­nia lekkiego zanie­po­ko­je­nia. NASA zawaliła na całej linii, ale pro­du­cent uszcze­lek znając ryzyko powinien zrobić wszystko aby do lotu nie doszło, łącznie z twardym żądaniem prze­rwa­nia misji. Nic takiego nie zrobili, więc jakiś paproch na sumieniu IMO mają.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0