Arquivo Scientia - 28 de janeiro de 1986

A missão levou apenas 73 segundos. O voo STS-51L levou consigo sete vidas, sendo cinco homens e duas mulheres. Entre as mulheres, a primeira civil a ir ao espaço (apenas militares voavam). O nome da civil? Christa McAuliffe. Apenas uma professora que concorrera com mais 11 mil professores no Projeto Teacher in Space (Professores no Espaço), da NASA. Ela foi escolhida para conduzir alguns experimentos e ministrar duas aulas no espaço.

Entretanto a negligência por parte do fabricante do ônibus espacial e do próprio pessoal da NASA puseram fim ao sonho de educar em qualquer lugar. Mais que isso, levaram a vida de sete astronautas, na última missão do ônibus espacial Challenger. Além da professora McAuliffe, estavam o comandante da missão Francis "Dick" Scobee, o piloto Michael "Mike" Smith, o físico Ronald McNair, o engenheiro aeroespacial Ellison Onizuka[1], a engenheira eletricista Judith Resnik e o, também engenheiro eletricista, Gregory Jarvis.

Tudo começou com a data do lançamento, inicialmente programada para dia 22 de janeiro, a data foi sendo constantemente alterada, dia a dia, devido a uma série de fatores, incluindo mau tempo. Inclusive, no dia 28 de janeiro, a data que de fato ocorreu o lançamento, o voo teve atraso de duas horas pois nesse dia um mecanismo de detecção de incêndio na plataforma de lançamento falhou. Mas finalmente, às 16h38 UTC (14h38 no horário brasileiro de verão na época), o ônibus espacial Challenger deixava a plataforma 39B localizada no Centro Espacial Kennedy, na Flórida.

Entretanto, em T+73 [2], o foguete estava a 28,9km de altitude quando, em uma série rápida de eventos levaram a explosão do ônibus espacial, matando a tripulação nos segundos depois que sucederam o evento. O acidente levou a uma pausa de 32 meses no programa espacial americano e a criação da Comissão Rogers, para investigar o que aconteceu nesse fatídico dia.

Uma das coisas que a NASA acerta em fazer é instalar milhares de olhos em todos os cantos possíveis para, além de evitar acidentes (embora evitáveis, acidentes são acidentes) e entender mais como a estrutura como um todo se comporta durante o alto impacto que uma decolagem causa no foguete. Engenheiros trabalham em cima disso para sempre estar aperfeiçoando tais máquinas. Muitas poucas peças do foguete restaram para contar a história do que aconteceu. Restou para a comissão que investigava o caso em usar imagens registradas momentos antes e durante a decolagem que pudessem explicar o que aconteceu.

Para tanto, é preciso que o leitor se familiarize com os constituintes de um ônibus espacial completo. a segunda página do anexo de nosso Arquivo Scientia traz mais imagens que poderão nos ajudar, como a do ônibus espacial Challenger com os nomes que irei usar para contar os eventos que levaram ao desastre.

A imagem 3 nos mostra o ônibus espacial Challenger (preparado para o último lançamento antes do desastre). É interessante saber o constituinte de cada parte do shuttle.

• Ônibus espacial (ou módulo espacial): é nela que os tripulantes e toda a quinquilharia ficam armazenados para irem ao espaço. É a única estrutura que não é eliminada em um voo normal. Não armazena praticamente nada de combustível. Na hora de voltar à Terra, ele "vira" uma espécie de avião planador.
• Foguetes SRB: esses foguetes com mais de 45m de altura são responsáveis por mais de 70% da propulsão necessária para tirar o foguete da plataforma. Seu funcionamento usa combustível sólido, uma mistura de alumínio (16% do total), perclorato de amônia (69,6%), óxido de ferro (0,4%) e outros compostos. O combustível sólido é perfurado internamente, ou seja, a queima do combustível ocorre de dentro para fora, propelindo os gases por essa abertura. Uma vez dada a ignição em um combustível sólido, não é possível desligar. Seu uso é basicamente para fornecer impulso necessário para o shuttle vencer a gravidade da Terra. A queima de quase 500 toneladas de combustível que cada SRB carrega queimam em torno de dois minutos. Após a sua queima, eles são descartados.
• Tanque externo, ou ET: o tanque externo vai fornecer combustível - sob a forma de hidrogênio e oxigênio líquidos (na proporção 6:1) - para o ônibus espacial (que irá contribuir com o restante do impulso necessário para o ônibus voar), bombeando esses líquidos em uma taxa de uma piscina olímpica a cada 10 segundos. Os tanques de hidrogênio e oxigênio são separados fisicamente. Antes de irem ao ônibus espacial para a queima, eles são misturados. Quando o ônibus alcança a órbita, o tanque externo também é descartado.

Agora, com esse conhecimento em mãos, podemos entender o que aconteceu para mais um voo rotineiro da NASA se transformar em um dos maiores desastres da história da agência americana. A ignição dos SRB marcam o lançamento, ou seja, T=0 (em segundos).

Os investigadores (entre eles o laureado Richard Feynman), perceberam que já em T+0,678 uma das câmeras registrou uma fumaça cinza saindo de uma junta articulada do SRB direito (na segunda página de nosso Arquivo Scientia, a imagem 4). A fumaça ficou visível por até T+2,733, quando o vento e a movimentação do foguete a tornaram impossível de ser vista novamente. Os investigadores acreditam que o problema que levou ao desastre se deu nesse ponto (em menos do primeiro segundo após a decolagem): as juntas do SRB são vedadas por anéis de borracha conhecidos como O-rings. É sabido que no dia o local de lançamento fez frio (-1,7 ºC). Os anéis de vedação acabaram encolhendo devido a isso, não vedando os espaços da junta corretamente. A fumaça que vemos na imagem 4 mostra os anéis sendo queimados (liberando fumaça cinza) assim que o local esquenta.

A medida que o foguete alcança maiores altitudes (a partir de T+37), o Challenger se deparou com ventos de altitude, fazendo a nave de movimentar vigorosamente. Os controle de navegação responderam rapidamente, realizando movimentação nos SRB para reorientar a navegação do ônibus espacial. Essas manobras duraram até T+64.

Na investigação, em T+58,788 era possível ver (com melhoria na imagem) fogo vindo da junta do SRB direito. Em T+59,262 a chama era visível sem a necessidade de melhorar a imagem (a imagem 5 aponta para o fogo). A telemetria dos SRB informavam uma nítida diferença de pressão entre os dois foguetes (o direito tinha uma pressão menor que o esquerdo, apontando vazamento de pressão). Acredita-se que os gases quentes que saiam da junta não selada furaram (como um maçarico) a fuselagem de 1,27cm do SRB, produzindo fogo, nítido na imagem. Mais uma vez, o sistema de navegação teve trabalho em manter a direção do voo, aumentando as forças sob o sistema.

Entretanto, o maior problema residiu no fato de a chama estar direcionada para o tanque externo (ET), cheio de combustível líquido. O fogo saindo em pressão do SRB ficou diretamente exposto ao ET, furando o mesmo. O primeiro indício visual foi em T+64,660, quando a chama ficou mais forte e maior, indicando que o tanque de hidrogênio havia sido rompido. A telemetria do tanque de hidrogênio comprovam uma diminuição além do normal da pressão nesse tanque.

A partir daí a sequência de eventos ocorreram de forma muito rápida. A partir de T+72 os dados da telemetria do ônibus mostram que forças fora do comum estavam operando na nave e o sistema de navegação nada poderia fazer a esse tipo de fenômeno. Basta ter em mente centenas de toneladas, carregando tanto mais em combustível, viajando muito rápido para imaginar que a força aerodinâmica em toda a estrutura era enorme. A partir daqui, toda uma sequência de eventos ocorreram simultaneamente em menos de um segundo. Começando em T+72,200, quando o suporte inferior que ligava o SRB direito se rompeu, fazendo o foguete girar sobre o suporte superior, alterando sua direção. E, T+73,124, foi visto uma liberação maciça de vapor branco, indicado que o tanque de hidrogênio havia se rompido por completo. A liberação repentina de todo esse hidrogênio impulsionou mais de 1,2 milhão de quilos de força para as estruturas logo acima dele (o que inclui o tanque de oxigênio). Nesse mesmo tempo, o SRB que girou sobre o suporte superior "cai" sobre a parte superior do ET, explodindo o tanque de oxigênio. Isso ocorreu em T+73,137. Os milésimos de segundos seguintes se resumem a explosão e estraçalhamento do ônibus espacial, devido as forças aerodinâmicas que empurravam a nave em todas as direções (imagem 1).

A Comissão Rogers descobriu que a NASA e a fabricante do SRBs, Morton Thiokol, sabiam dos problemas dos anéis de vedação O-rings desde 1977. Engenheiros alertaram para possíveis problemas de voo desde então mas uma solução válida para o problema não era encontrado. A baixa temperatura no dia o lançamento (coisa que o O-ring não fora projetado para suportar), fora o fator decisivo para que a vedação não ocorresse de forma eficaz levando, 73 segundos após o lançamento, o fim da Challenger e de seus sete tripulantes.

A NASA tem a transcrição dos 73 segundos desde a decolagem até o fim do recebimento dos dados em solo. O Wikipedia tem uma versão mais bem organizada da transcrição, que compartilho com vocês (o texto está em inglês). O vídeo abaixo mostra, em menos de dois minutos, os fatores que levaram ao desastre do Challenger (em inglês, mas fácil de compreender).

O acidente do voo STS-51L criou uma chaga no programa espacial da NASA, paralisando as atividades por 32 meses. Os voos espaciais a partir de então visavam a inspeção cuidadosa dos componentes e a resolução de problemas antes que eles surgissem. Isso funcionou muito bem, até o desastre do voo STS-107, que levou a morte de sete tripulantes quando o ônibus espacial Columbia reentrava na atmosfera em 2003. Uma triste lembrança de que negligência e tomada errada de decisões custam a vida de humanos que apenas queriam ver a pequena bola azul.

Informações extras:

[1]: Onizuka foi o primeiro ásio-americano a ir ao espaço (na missão STS-51C, no ônibus Discovery).

[2]: algumas informações de tempo, para ser mais preciso, usarei esse indicativo de tempo, sendo o T indicando que se trata do tempo (em segundos). O símbolo 'mais' representa que o tempo citado a seguir (os números) referem-se a eventos que ocorreram após a decolagem (decolagem o T = 0).

Com informações de NASA, Wikipedia e HSW [1] e [2]. As imagens que compõem as montagens foram obtidas em Wikipedia [1], [2], [3], [4] e [5]. As imagens foram feitas por mim, protegidas por CC.