Suborbitale bemannte Raumflüge

STS-51L

Challenger (10)

USA

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Start- und Landedaten

Startdatum:  28.01.1986
Startzeit:  16:38 UTC
Startort:  Cape Canaveral (KSC)
Startrampe:  39-B
Bahnhöhe:  19 km
Inklination:  28,5° (geplant)

Crew auf dem Weg zum Start

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alternatives Crewfoto

Besatzung

Nr.   Name Vorname Position Flugdauer
1  Scobee  Francis Richard "Dick"  CDR 73sec 
2  Smith  Michael John  PLT 73sec 
3  Onizuka  Ellison Shoji  MSP 73sec 
4  Resnik  Judith Arlene "J.R."  MSP 73sec 
5  McNair  Ronald Erwin  MSP 73sec 
6  Jarvis  Gregory Bruce  PSP 73sec 
7  McAuliffe  Sharon Christa Corrigan  PSP 73sec 

Sitzverteilung der Besatzung

Start
1  Scobee
2  Smith
3  Onizuka
4  Resnik
5  McNair
6  McAuliffe
7  Jarvis

Ersatz-Besatzung

Nr.   Name Vorname Position
6  Butterworth  Louis William  PSP
7  Morgan  Barbara Radding "Barby"  PSP

Flugverlauf

Start von Cape Canaveral (KSC). Bei der Explosion der Challenger 73 Sekunden nach dem Start kamen alle sieben Besatzungsmitglieder ums Leben.

Für die Mission STS-51L waren drei Schwerpunkte geplant.

Etwa 10 Stunden nach dem Start sollte die Hauptnutzlast, der Bahnverfolgungs- und Datenübertragungssatellit TDRS-B, ausgesetzt und auf den Weg in eine geostationäre Umlaufbahn gebracht werden.
TDRS-A, in der geostationären Umlaufbahn in TDRS-1 umbenannt, war im April 1983 von Bord der Challenger während der Mission STS-6 ausgesetzt worden. Anschließend hatte die für den Antrieb zum geostationären Orbit zuständige Oberstufe IUS versagt. Die erste Stufe der Rakete hatte noch planmäßig gezündet und den Satelliten in eine Übergangsbahn befördert. Die zweite Stufe, die eigentlich 103 Sekunden hätte brennen sollen, versagte jedoch schon nach 70 Sekunden Brenndauer. Die damit erreichte Geschwindigkeit genügte aber nicht, um einen geostationären Orbit zu erreichen. Um den Satelliten überhaupt retten zu können, wurden die Solarflächen aufgeklappt, damit die nötige Energie zur Verfügung stand. Im Laufe der folgenden Wochen gelang es, durch behutsames Feuern der satelliteneigenen Steuerdüsen, diesen doch auf die geplante geostationäre Umlaufbahn anzuheben, die er nach 58 Flugtagen erreichte. Dort arbeitete er als TDRS-East. Ursprünglich war geplant, bei mit STS-8 den zweiten TDRS-Satelliten folgen zu lassen, wegen der Probleme mit der IUS-Oberstufe wurde das Vorhaben jedoch auf unbestimmte Zeit zurückgestellt.
Die TDRS-Satelliten sind Teil des "Tracking and Data Relay Satellite System" (TDRSS) und besteht für aus mindestens zwei Satelliten dieses Typs. Die TDRS-Satelliten haben ein Gewicht von knapp 2.300 kg. Ihre Grundform ist ein sechskantiges Prisma, das etwa 1,5 Meter hoch und maximal 2,5 Meter breit ist. Neben einer Lageregelungseinheit und den notwendigen Akkus sind 4 S-Band-Transponder mit 2,5 GHz, 12 C-Band-Transponder mit 6/4 GHz und zwei Ku-Band-Transponder mit 14/12 GHz an Bord. Das Antennenmodul bestand aus 28 Einzelstrahlern. Hinzu kamen vier kleine Antennen, die für die Kommunikation mit dem Satelliten selbst benötigt wurden. Die Solarflächen waren dreiteilig und hatten Ausmaße von 3,81 x 3,81 Meter und erzeugten 1.850 Watt elektrische Leistung. Der Kommunikationssatellit konnte bis zu 300 Mbit Daten pro Sekunde übertragen.

Der zweite Schwerpunkt des Fluges sollte der Beobachtung und Erforschung des Halleyschen Kometen gewidmet werden. Der periodische Komet erreicht alle 76 Jahre den sonnennnächsten Punkt seiner Umlaufbahn, das sogenannte Perihel. Dieses für Astronomen bedeutsame Ereignis fand am 09. Februar 1986 statt. Aus finanziellen Gründen war die NASA nicht in der Lage, eine eigene Sonde zur Erforschung des Halleyschen Kometen zu starten. Erst im März 1986 sollte im Rahmen der Mission ASTRO-1 während des (später abgesagten) Fluges von STS-61E der Forschungsschwerpunkt auf dem Kometen liegen. Zuvor war bei STS-51L der Einsatz der Freiflugplattform SPARTAN bestückt mit astronomischen Instrumenten geplant.
SPARTAN (Shuttle Pointed Autonomous Research Tool for Astronomy) war ein freifliegender Satellit, der einen Instrumententräger zum Aufbau unterschiedlicher Experimente bot. Seine Entwicklung basierte auf der Idee, eine einfache und preisgünstige Plattform für verschiedene Experimente im Weltraum zu schaffen, die so nicht auf dem Space Shuttle durchgeführt werden konnten. SPARTAN wurde in der Nutzlastbucht des Orbiters in die Erdumlaufbahn transportiert, dort für zwei bis drei Tage ausgesetzt, wieder geborgen und zur Erde zurückgebracht. Die Plattform hatte eine kastenförmige Grundstruktur mit den Ausmaßen 1,32 m x 1,09 m x 1,29 m. Ohne Nutzlast erreichte sie eine Masse von 1.020 kg. Die Energieversorgung wurde durch Batterien gewährleistet. Für die präzise Ausrichtung während des Freifluges verfügte SPARTAN über ein mit Kaltgas betriebenes Lageregelungssystem. Zur Ermittlung der Lage im Weltraum wurden ein Sonnen- und ein Sternensensor verwendet.
Die wissenschaftliche Nutzlast bei SPARTAN-Halley - so die Bezeichnung bei STS-51L - bestand aus zwei im UV-Bereich arbeitenden Spektrometern. Bei Geräte waren ursprünglich Reserveeinheiten für die Marssonde Mariner 9 gewesen und für diesen Flug entsprechend umgerüstet worden. Die beiden Spektrometer sollten im Bereich von 128 bis 168 nm und 180 bis 340 nm arbeiten. Da der Halleysche Komet bei den Beobachtungen sehr nahe an der Sonne stehen sollte, waren verschiedene Systeme und Filter zur Reduzierung des Streulichts entwickelt worden. Neben den beiden Spektrometern befanden sich auch zwei herkömmliche Fotokameras an Bord.
Nach zwanzig Erdumläufen sollte SPARTAN-Halley mit dem Greifarm des Space Shuttle wieder eingefangen werden.

Medialer Höhepunkt des Fluges sollten im Rahmen des Projekts "Teacher in Space" zwei Unterrichtsstunden durch die Lehrerin Christa McAuliffe werden. Das Programm war ins Leben gerufen worden, um einerseits dem amerikanischen Bildungssystem einen Schub zu geben und andererseits das Raumfahrt-Programm einem größeren Kreis von Privatpersonen zu öffnen. Später sollten auch Journalisten, Maler, Schriftsteller und Politiker die Möglichkeit zu einem Flug mit dem Space Shuttle erhalten.
Die für Christa McAuliffe vorgesehenen Aufgaben waren in die Bereiche "Live Lessons", "Mission Watch" und "In-Flight Activities untergliedert. Am sechsten Flugtag sollte Christa McAuliffe von Bord der Challenger zwei Unterrichtsstunden halten, die live in alle Schulen der USA übertragen werden sollten. Die erste Stunde lief unter der Bezeichnung "The Ultimate Field Trip" und sollte es den Kindern erlauben, das Leben auf der Erde mit dem im Space Shuttle zu vergleichen. Dabei sollte Christa McAuliffe während einer Führung durch die Kabine Bedienkonsolen, Computer, Experimente, Dinge des täglichen Lebens wie Essen oder Waschen und die Aufgaben der übrigen Besatzungsmitglieder erläutern. Die zweite Unterrichtsstunde trug die Bezeichnung "Where We've Been, Wehere We're Going, Why?". Dabei sollte Christa McAuliffe den Kindern erläutern, warum Menschen überhaupt das Weltall erforschen und Reisen dorthin unternehmen. Sie sollte insbesondere die Vorteile wissenschaftlicher Forschung unter Schwerelosigkeit demonstrieren. Das Arbeitsprogramm "Mission Watch" war die bei Shuttle-Missionen übliche TV-Begleitung, wobei Ersatzfrau Barbara Morgan als Moderatorin fungieren sollte. Ziel des Programms "In-Flight Activities" war die Demonstration der vielfältigen Auswirkungen der Schwerelosigkeit. So sollten die Kapillarkräfte anhand eines Tintenflecks, die Schaumbildung ohne Schwerkraft und die drei Newtonschen Gesetze veranschaulicht werden.

Der Start der Mission STS-51L war ursprünglich für den 22. Januar 1986 geplant, musste dann aber wegen der Verzögerungen bei der vorangegangenen Mission (STS-61C) um zunächst zwei Tage verschoben werden. Die Witterungsverhältnisse am Kennedy Space Center (starke Bewölkung und Regen) und auf den vorgesehenen Notlandeplätzen in Dakar / Senegal (heftige Staubstürme) und Ben Guerir / Marokko (Landungen nur bei Tageslicht erlaubt) sowie technische Probleme an der Startrampe und an der Einstiegsluke erzwangen weitere Verschiebungen bis zum 28. Januar 1986.
In der Nacht zum 28. Januar 1986 erreichte eine Kaltfront Florida und ließ die Temperaturen unter den Gefrierpunkt absinken. Bei einem Treffen des Mission Management Teams am Vorabend war man zu der Auffassung gelangt, dass die niedrigen Temperaturen kein Risiko darstellen würden. Ein in der Nacht ausgesandtes sogenanntes "Ice Team" stellte zahlreiche Vereisungen im Bereich der Startrampe fest. Vom Startturm hingen bis zu 60 cm lange Eiszapfen herab. Bei einem zweiten Einsatz des "Ice Teams" versuchten die Männer möglichst viel Eis mit Frostschutzmittel aufzutauen. Die niedrigste von ihnen ermittelte Temperatur betrug -4,5 Grad Celsius. Da das Start-Kontrollzentrum hoffe, dass die aufgehende Sonne weiteres Eis schmelzen lassen würde, verschoben die Manager den Start um eine Stunde. Bei einer dritten Inspektion durch das "Ice Team" ermittelte einer der Techniker für den linken Feststoffbooster eine Gehäusetemperatur von 0,5 Grad Celsius, für den rechten Booster aber -7,2 Grad Celsius. Da er die zweite Temperatur für einen Messfehler hielt - die Außentemperatur betrug jetzt etwa 2 Grad Celsius, gab er das Messergebnis nicht an das Kontrollzentrum weiter.

Um 16:38 UTC hob die Challenger vom Startkomplex 39-B ab. Der Aufstieg der Raumfähre vollzog sich zunächst völlig normal. Bei T+7,7s begann das Rollmanöver, mit dem der Orbiter in die richtige Lage für den weiteren Aufstieg gebracht wurde. Gleichzeitig ging die Flugkontrolle vom Startzentrum in Florida auf das Kontrollzentrum in Houston über. Etwa 35 Sekunden nach dem Start begannen die Haupttriebwerke ihren Schub auf 65 Prozent zu drosseln, um ihn weitere 17 Sekunden später wieder auf 104 Prozent zu erhöhen (sogenannter "Throttle Up"). Damit wurde verhindert, dass die maximale strukturelle Belastung der Raumfähre (sogenannter "Max Q") in den dichten Schichten der Erdatmosphäre die Belastungsgrenzen überschritt. 73 Sekunden nach dem Start in 15 Kilometern Höhe flogen die Feststoffbooster des Space Shuttle in einer gewaltigen Explosion zur Seite. Rund um die Raumfähre hatte sich ein riesiger Feuerball gebildet. In der folgenden Zeit regneten Trümmerstücke - auch die Mannschaftskabine - auf den Atlantischen Ozean herab.

Der zeitliche Ablauf der Katastrophe stellt sich so dar:
T+0,678 s: An der Feldverbindung zwischen dem unteren Segment (Aft Segment) und dem unteren Mittelsegment (Aft Center Segment) tritt eine graue Rauchwolke aus. Filmaufnahmen zeigen später, dass der erste Rauch vom 270-bis-300-Grad-Sektor des Umfangs der unteren Feldverbindung her kommt. Dieser Bereich ist exakt dem Außentank zugewandt.
T+0,836 s: An der Feldverbindung tritt die erste von acht weiteren Rauchwolken aus, deren Farbe mit jedem Ausstoß schwärzer wird.
T+2,500 s: Der letzte Rauchausstoß ist zu sehen. Die schwarze Färbung lässt vermuten, dass die aus Kunststoff bestehenden O-Ringe in der Feldverbindung von den heißen Abgasen verbrannt werden.
T+3,375 s: Durch die steigende Geschwindigkeit des Space Shuttle vermischt sich die Rauchwolke mit den Abgasen der Feststoffbooster.
T+4,339 s: Die drei SSME (Haupttriebwerke) erhalten vom Bordcomputer der Challenger den Befehl, den Schub auf 104 Prozent des Nominalwertes zu erhöhen.
T+5,674 s: In der rechten Feststoffrakete wird ein etwas höherer Druck als in der linken gemessen. Leichte Druckunterschiede werden aber als normal angesehen.
T+7,724 s: Das Space Shuttle verlässt den Startturm und beginnt das Rollmanöver für die richtige Lage des weiteren Aufstiegs. Erreicht wird dies durch Schwenken der Schubdüsen der SRB und der SSME.
T+19,859 s: Der Schub der Haupttriebwerke wird auf 94 Prozent gedrosselt. Damit wurde verhindert, dass die maximale strukturelle Belastung der Raumfähre (sogenannter "Max Q") in den dichten Schichten der Erdatmosphäre die Belastungsgrenzen überschritt.
T+21,124 s: Das Rollmanöver ist abgeschlossen und der Orbiter befindet sich dadurch auf der korrekten Aufstiegsbahn in einen 28,5-Grad-Orbit. Die Challenger hängt nun unter dem Außentank.
T+35,379 s: Die SSME erhalten den Befehl, ihren Schub auf 65 Prozent des Nominalwertes zu drosseln. Dadurch wird verhindert, dass die Geschwindigkeit in den unteren Schichten der Erdatmosphäre zu groß wird.
T+36,990 s: Die Challenger gerät in das erste von mehreren sogenannten Scherwindgebieten. Das Flugführungssystem des Orbiters kompensiert durch entsprechende Steuerkommandos auf diese unterschiedlich starken Winde. Insbesondere die Schubvektorkontrolle der Feststoffbooster reagiert auf die Scherwinde.
T+45,000 s: Unterhalb der rechten Tragfläche der Challenger erscheinen für eine dreißigstel Sekunde drei sehr helle Lichtblitze. Allerdings waren ähnliche Leuchterscheinungen schon bei früheren Shuttle-Missionen beobachtet worden und waren wahrscheinlich Reflexionen der Feuerstrahlen der drei Haupttriebwerke.
T+51,860 s: Der Computer gibt an die Haupttriebwerke den Befehl, die Schubkraft wieder auf 104 Prozent zu erhöhen.
T+54,127 s: In dem linken Booster beginnt die Schuberhöhung.
T+54,334 s: In dem rechten Booster beginnt die Schuberhöhung.
T+58,788 s: Im unteren Bereich der rechten Feststoffrakete erscheint erstmals eine kleine Flamme, die aber erst später auf bildverstärkten Filmen entdeckt wurde. Die Flamme befand sich etwa bei 305 Grad des Booster-Umfangs zumindest in der Nähe der Verbindung zwischen den Aft Segment und dem Aft Center Segment. Innerhalb einer Sekunde ist die Rauchbildung sehr stark ausgeprägt, und eine deutliche Stichflamme hat sich gebildet. Selbst wenn die Besatzung oder das Kontrollzentrum sich dessen bewusst gewesen wäre, hätte an diesem Punkt nichts mehr getan werden können, da ein eventueller Startabbruch in jedem Fall erst nach dem Ausbrennen und Abtrennen der SRBs möglich war.
T+59,000 s: Dies war der Zeitpunkt der größten aerodynamischen Belastung der Challenger. Auf jeden Quadratzentimeter des Space Shuttle wirkte eine Kraft von 3,52 Tonnen.
T+59,262 s: Die Flamme mit einer Temperatur von über 3000 Grad Celsius an der rechten Feststoffrakete ist jetzt auch ohne Bildverstärkung erkennbar.
T+59,753 s: Die Flamme ist zum ersten Mal nach unten gerichtet.
T+60,004 s: In den Telemetriedaten wird jetzt eine zunehmende Differenz der Brennkammerdrücke der beiden Booster angezeigt. In der rechten Feststoffrakete liegt der Brennkammerdruck schließlich etwa fünf Prozent unter dem Nominalwert.
T+60,238 s: Durch den aerodynamischen Luftstrom wird die Flamme in Richtung Heck abgelenkt. Der hervorstehende Stahlring des Boosters verstärkt diesen Effekt noch, so dass der Flammenstrahl auf den braunen Außentank gerichtet ist.
T+60,248 s: Die immer größer werdende Flamme trifft nun auf eine der drei Streben, mit denen die Feststoffrakete unten am Außentank befestigt ist. Von dort wird ein kleiner Teil der Flamme reflektiert und trifft auf den oberen Teil des unteren Segments des Boosters und brennt so ein 4 x 10 cm großes Loch in die Stahlhülle.
T+61,724 s: Auf die Challenger wirken jetzt die größten durch Scherwinde hervorgerufenen Kräfte und führen zu unerwünschten Bewegungen um die Rollachse.
T+62,404 s: Die Flugführungssysteme der Challenger beginnen zu reagieren, um die aufgetretenen Kräfte zu kompensieren. Die Schubdüse des linken Boosters wird bewegt, um die Hochachsendrehung auszugleichen, die durch den reduzierten Schub hervorgerufen wird. Außerdem wird das rechte Höhenruder des Orbiters geschwenkt. Während der nächsten neun Sekunden versuchen die Flugführungssysteme die Abweichungen auszugleichen.
T+64,660 s: Durch die abrupte Veränderung der Form und der Farbe des Flammenstrahl ist erkennbar, dass sich die Flamme mit austretendem Wasserstoff aus dem Außentank vermischt.
T+64,705 s: Innerhalb von 45 Tausendstel Sekunden nach Durchbrechen des Außentanks entwickelt sich auf der mit Hitzeschutzkacheln bedeckten Unterseite des Space Shuttle ein gleißend heller, gleichmäßiger Feuerschein.
T+64,937 s: Die SSME führen starke Schwenkbewegungen aus, um die Schubvektorsteuerung der Feststoffraketen und die aerodynamischen Steuerflächen bei der Einhaltung der korrekten Fluglage zu unterstützen.
T+65,164 s: Die Flamme ist jetzt so groß, dass sogar die aerodynamischen Kräfte des Space Shuttle beeinflusst werden und zusätzliche Bewegungen der Challenger um alle Hauptachsen auftreten.
T+66,764 s: Der Druck im Wasserstofftank des braunen Außentanks treten deutliche Schwankungen auf, weil an dem Leck große Mengen Wasserstoff austreten. Innerhalb der nächsten fünf Sekundenwird die untere Befestigungsstrebe stark geschwächt oder sogar zerstört.
T+72,204 s: Die Beschleunigungsmesser des rechten Boosters registrieren eine von den übrigen Komponenten der Challenger abweichende Bewegung um die Hochachse.
T+72,284 s: Jetzt kommt eine Bewegung um die Querachse hinzu. Wenige Millisekunden vorher waren alle drei Streben zwischen Feststoffrakete und Außentank gebrochen bzw. abgerissen. Dadurch kann sich die Feststoffrakete um seinen oberen Befestigungspunkt drehen. Dies ist der Beginn des Auseinanderbrechens der Shuttle-Komponenten.
T+72,478 s: Die Stellantriebe der Schubvektorsteuerung des rechten Boosters erhalten den Befehl für eine extreme Gegenlenkbewegung.
T+72,497 s: Die Haupttriebwerke der Challenger schwenken mit 6 Grad pro Sekunde, um die korrekte Fluglage des Shuttle zu halten.
T+72,525 s: Durch das plötzliche Ausschlagen des rechten Boosters wird eine starke Seitwärtsbewegung des Orbiters nach rechts verursacht. Die sogenannten "Inertial Measurement Units" messen 0,227 g laterale Beschleunigung.
T+72,564 s: Der Druck im Wasserstofftank beginnt rapide zu fallen.
T+72,624 s: Die augenblickliche Lage der Challenger (State Vector) wird letztmals zur Kontrollstation gesendet.
T+72,964 s: Am Einlass der Sauerstoffpumpen der SSME fällt der Druck stark ab. Gleichzeitig beginnt die Kollision zwischen der Spitze der sich drehenden Feststoffrakete und der Haltestruktur des Außentanks. Dabei werden Treibstoffleitungen und das Unterteil des Sauerstofftanks zerstört. Der untere Teil des Boosters kollidiert mit der rechten Tragfläche des Orbiters.
T+73,000 s: Vom Voice Recorder werden die letzten Worte eines Crewmitgliedes aufgezeichnet. Michael Smith sagt: "Uh oh...". Er hat sich möglicherweise auf die Funktion der Haupttriebwerke oder den fallenden Druck im externen Treibstofftank bezogen, eventuell auch auf den plötzlichen Ruck.
T+73,010 s: Der im Frachtraum der Challenger befindliche Satellit TDRS-B sendet den letzten vollständigen Datensatz an die Kontrollstation.
T+73,044 s: Am Einlass der Wasserstoffpumpen der SSME fällt der Druck rapide ab.
T+73,045 s. Mit 0,254 g wird die stärkste Seitwärtsbewegung der Challenger gemessen.
T+73,124 s: Von einer Seite des Außentankbodens breitet sich eine große weiße Gaswolke rund um den Tank aus. Dies markiert den Beginn des strukturellen Versagens des Wasserstofftanks an dessen Endpunkt das Herausbrechen des gesamten Tankbodens ist. Die großen Mengen des austretenden flüssigen Wasserstoffs haben einen plötzlichen, aufwärts gerichteten Schub mit einer Stärke von 1.270 Tonnen zur Folge. Durch diesen Schub wird der Wasserstofftank nach oben gedrückt. Der Brennkammerdruck des rechten Boosters ist jetzt 1,3 bar niedriger als in der linken.
T+73,137 s: Die Main Engine Controller reagieren auf den dramatischen Druckabfall der Eingangsdrücke an den Treibstoffpumpen.
T+73,162 s: Eine Gaswolke aus austretendem Sauerstoff bildet sich entlang des Außentanks. Sie reicht von der Zwischentankstruktur bis zum Tankboden des Wasserstofftanks.
T+73,191 s: Der Beginn der Knallgasreaktion wird durch das Aufblitzen des Feuerscheins zwischen Shuttle und Wasserstofftank erkennbar.
T+73,211 s: Der Ausfall der Telemetrie von den Haupttriebwerken wird durch erste Interferenzen eingeleitet.
T+73,282 s: Erstmals ist ein intensiver weißer Flammenschein an der vorderen Befestigung der rechten Feststoffrakete zu sehen.
T+73,327 s: Die Intensität des Feuerscheins nimmt zu. Innerhalb von einigen Tausendstelsekunden kommt es zu einer massiven, explosionsartigen Verbrennung des ausströmenden Wasserstoffs an der Bruchstelle im Zwischentankbereich.
T+73,383 s: Die Hochdruck-Wasserstoffpumpen der drei Haupttriebwerke beginnen zu überhitzen, weil kein Flüssigwasserstoff zur Kühlung mehr nachströmt.
T+73,482 s: Der letzte Telemetriewert vom Haupttriebwerk Nr. 2 wird empfangen. Danach löst ein Temperatursensor im Pumpenauslauf die Abschaltung des Triebwerks aus.
T+73,503 s: Vom Haupttriebwerk Nr. 3 wird der letzte Telemetriewert empfangen. Auch dises Triebwerk wird wegen Überhitzung im Pumpenauslauf abgeschaltet.
T+73,523 s: Als letztes Haupttriebwerk wird auch Nr. 1 wegen Überhitzung abgeschaltet.
T+73,543 s: Vom Haupttriebwerk Nr. 1 wird die letzte telemetrische Messung empfangen.
T+73,618 s: Die letzte bestätigte telemetrische Messung wird von der Challenger empfangen. Es handelt sich um den Brennkammerdruck aus der APU Nr. 1.
T+74,130 s: Zu diesem Zeitpunkt wird das letzte definitiv vom Orbiter gesendete Funksignal empfangen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Shuttle bereits vollständig von der explosionsartigen Verbrennung eingehüllt.
T+74,587 s: Im Bug der Challenger zerbricht das Fluglageregelungssystem. Durch die hypergolische Verbrennung seiner Treibstoffe ist eine rötlichbraune Färbung am Rande des Hauptfeuerballs erkennbar. Durch die gewältigen aerodynamischen Belastungen zerbricht die Challenger in mehrere große Teile. Auf Filmen konnten die Hecksektion mit den noch rauchenden Triebwerken, eine Tragfläche und die Bugsektion identifiziert werden. Die Bugsektion zieht aus dem Frachtraum herausgerissene Versorgungsleitungen hinter sich her.
T+76,437 s: Die Nasenkappe des rechten Boosters wird abgesprengt und schwebt an ihrem Fallschirm dem Atlantik entgegen.
T+110,250 s: Durch ein Kommando der Bodenstation wird der rechte Booster gesprengt. Ein linear angeordneter Sprengsatz reißt die Rakete über ihre gesamte Länge auf. Dadurch bricht ihr Schub zusammen.
T+110,252 s: Auch die linke Feststoffrakete wird gesprengt.
T+140 s: Eine Fernseh-Kamera zeigt herunterfallende Trümmerteile und weiße Kondensstreifen am blauen Himmel. Große Teile fallen Richtung Ozean, dünne Rauchschleier hinter sich her ziehend.

Die Mannschaftskabine - das Crew Compartment - konnte auf zahlreichen Fotos identifiziert werden, wie sie als relativ intaktes Teil aus dem Feuerball heraustrat. Sie war als einziges druckdichtes Modul des Orbiters besonders stabil gebaut. Es ist deshalb äußerst unwahrscheinlich, dass die sieben Besatzungsmitglieder sofort nach dem Auseinanderbrechen der Challenger tot waren. Durch die enormen Beschleunigungskräfte flog die Kabine noch für 25 Sekunden nach oben und erreichte eine Höhe von fast 20 Kilometern. Erst dann begann der freie Fall - ein Fallschirmsystem gab es für die Kabine nicht - auf den Atlantik. Etwa bei 2 Minuten und 45 Sekunden nach der Explosion schlug die Kabine mit etwa 330 km/h auf die Wasseroberfläche auf. Daraus lassen sich für diesen Moment Verzögerungskräfte von mindestens 200 g errechnen. Bei einer Untersuchung der später vom Meeresgrund geborgenen Kabine wurde festgestellt, dass diese verhältnismäßig unversehrt mit der linken Seite voran auf die Wasseroberfläche aufgeschlagen war. Allerdings waren zu diesem Zeitpunkt bereits die Fenster teils durch die Explosion und teils durch umherfliegende Trümmerteile zerstört gewesen. Wann die Dekompression der Kabine begann hat sich später nicht mehr klären lassen. Zum Zeitpunkt des Aufschlags befanden sich alle sieben Astronauten angeschnallt auf ihren Sitzen. Zwar sind die Autopsieberichte im Hinblick auf den Schutz der Privatsphäre nicht veröffentlicht worden, allerdings wurden vier Notpackungen mit Atemluft - Personal Egress Air Pack - PEAP - geborgen. Die PEAP waren unmittelbar an den Sitzen angebracht und mit den Helmen der Astronauten verbunden. Bei einem Unfall auf der Startrampe sollten die Astronauten ihr Gerät aktivieren, um für etwa sechs Minuten Atemluft für den Weg aus der Gefahrenzone zu haben. Drei der vier aufgefundenen PEAP waren aktiviert und zwei davon zum größten Teil aufgebraucht. Ein Gerät konnte Richard Scobee zugeordnet werden (nicht aktiviert) und ein anderes Gerät Michael Smith (aktiviert und fast leer). Eine zufällige Aktivierung beispielsweise durch umherfliegende Trümmerteile konnte ausgeschlossen werden. Allerdings kann daraus nicht geschlossen werden, dass die Astronauten den Absturz der Kabine und den Aufprall auf die Wasseroberfläche bei vollem Bewusstsein erlebt haben. Zwar waren die in den ersten Zehntelsekunden auftretenden Beschleunigungskräfte von 10 bis 20 g überlebbar, jedoch war die Kabine ab dem Zeitpunkt des Herausschleuderns vom Rest des Orbiters vom Lebenserhaltungssystem abgeschnitten. Dadurch war eine Druckerhaltung in der Kabine spätestens nach dem Verbrauch des restlichen Sauerstoffs unterbrochen. Wahrscheinlich trat die schlagartige Dekompression aber bereits mit dem Zerbersten der Cockpitfenster durch die Explosion selbst oder durch umherfliegende Trümmerteile weit früher ein. Diese verursachte bei den Astronauten, die sich in 15 km Höhe befanden, binnen weniger Sekunden eine tiefe Bewusstlosigkeit. In dieser sehr kurzen Zeitspanne muss entweder die schräg hinter dem Piloten Michael Smith sitzende Judith Resnik oder den ebenfalls im Flugdeck befindlichen Ellison Onizuka den PEAP von Michael Smith aktiviert haben, das dieser von seinem Pilotensitz aus nicht selbst erreichen konnte. Mindestens zwei weitere Astronauten müssen dies mit ihrer eigenen PEAP ebenfalls getan haben. Michael Smith und die beiden anderen Astronauten könnten daher bis zum nicht überlebbaren Aufschlag auf die Wasseroberfläche gelebt haben. Allerdings haben sie sich mit Sicherheit in tiefer Bewusstlosigkeit befunden.

Nach dem Unglück berief der damalige Präsident der USA Ronald Reagan die sogenannte "Rogers-Kommission", die dir Ursachen aufklären sollte. Aus dem Angang Juni 1986 vorgestellten Bericht gingen eine Reihe von teils Konstruktionsfehler und teils Fehler in den Entscheidungsprozessen hervor.

Die Feststoffraketen (Solid Rocket Booster - SRB) bestehen aus zwölf schweißnahtfreien Zylindersektionen mit etwa 3,6 Metern Durchmesser. Zusammengesetzt ergeben sie ein Rohr von 35 Metern Länge. Die SRB setzen sich zusammen aus der vorderen Kuppel, sechs identischen Zylindersegmenten, den Ring mit der hinteren Befestigung zum Außentank, zwei Versteifungselementen und der unteren Kuppel mit dem Düsenansatz. Die beim Hersteller Morton Thiokol gefertigten Bauteile wurden in Eisenbahnwaggons zum Kennedy Space Center gebracht und dort zusammengebaut, da der Transport einer fertigen SRB wegen ihrer Größe und ihres Gewichts nicht möglich war. Die drei Feldverbindungen ("Field Joint") zwischen den vier Treibstoffsegmenten wurden im Kennedy Space Center hergestellt.

Die Feldverbindungen sollten die Treibstoffsegmente sicher miteinander verbinden. Sie waren nach dem Prinzip Nut und Feder aufgebaut. Das obere Ende des jeweiligen Segments war U-förmig ausgebildet. Das einfache untere Ende wurde in dieses U eingesetzt. Gleichmäßig auf den Umfang verteilte 177 Stahlbolzen sorgten mit dünnen Metallkeilen für eine feste mechanische Verbindung. Vor dem Zusammensetzen dieser Verbindung wurden in zwei kleine Rillen im inneren Schenkel der Nut zwei Dichtungsringe (sogenannte O-Ringe) eingelegt. Damit sollte verhindert werden, dass die heißen Verbrennungsgase nach außen treten können. Diese O-Ringe bestanden aus Viton, einem gummiartigen Plastik-Werkstoff. Sie hatten einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von 7,11 Millimeter. Dem primären Ring, der sich oben befand, oblag die eigentliche Abdichtfunktion. Der sekundäre Ring war als Redundanz gedacht. Der Festtreibstoff hatte die Form eines Hohlzylinders und brannte von innen nach außen ab. Um die Stahlwand der Segmente vor Verformungen durch die entstehende große Hitze zu schützen, war innen auf die Stahlwand eine dicke Isolierschicht aus einem Gummimaterial aufgebracht. Diese wird zwar durch die Hitze angekohlt, schützt aber den Stahl hinreichend. Nach der Herstellung der Feldverbindungen blieb aber montagebedingt ein kleiner Spalt offen. Dieser Spalt wurde mit einem asbesthaltigen Kitt aus Zinkchromat in Streifenform ausgefüllt. Nach der Zündung der Rakete sollte der Gasdruck in den Spalt zwischen den Stirnseiten der Segmente eindringen und den Kitt mit großer Kraft in den Rest des Spaltes in Richtung O-Ring drücken. Eventuell durch den Kitt dringende heiße Gase sollten vom primären O-Ring und notfalls vom sekundären O-Ring aufgehalten werden.

Durch den Kitt hätte eigentlich nie von heißen Gasen erreicht werden können. Allerdings traten schon bei STS-2 abgasbedingte Beschädigungen der O-Ringe auf. Bei zahlreichen weiteren Shuttle-Flügen war dies ebenso. Die Ingenieure des Herstellers Morton Thiokol schlossen daraus, dass der Kitt auf Veränderungen der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit reagierte. Die längere Zeit andauernden Tests der Ingenieure erreichten jedoch keine Verbesserung. Zusätzlich musste ab Mai 1982 ein anderer Kitt verwendet werden, der der bisherige Kitt asbesthaltig und nicht weiter hergestellt wurde. Erstmals wurde der neue Kitt bei STS-8 im September 1983 verwendet.

Bei der Entwicklung der Feststoffbooster hatten die Ingenieure mit höheren Drücken als bei einem Shuttle-Start experimentiert. Sie glaubten, dass sich bei einem höheren Druck auch der Spalt zwischen Feder und innerem Schenkel der Nut etwas verkleinern wurde. Tatsächlich war das Gegenteil der Fall. Für kurze Zeit erhöhte sich der Spalt um bis zu 1,5 Millimeter. Dieses Phänomen wurde als "Joint Rotation" bezeichnet. Danach musste damit gerechnet werden, dass zuerst der primäre O-Ring vom Stickstoffdruck etwas aus seiner Führungsrille heraus und nach oben gedrückt wurde. Im Moment der Zündung der SRB sollte deshalb der Druck der Verbrennungsgase über den Kitt wie ein Kolben auf den primären O-Ring wirken und ihn wieder in die richtige Position (also nach unten) drücken. Der Ablauf in den Feldverbindungen war in erster Linie eine Zeitfrage. Zwischen 200 und 300 Millisekunden nach der Zündung erreichte der durch die "Joint Rotation" hervorgerufene Spalt seinen maximalen Wert. Wenn bis dahin der primäre O-Ring noch nicht richtig saß, konnten heiße Verbrennungsgase am primären O-Ring vorbei bis zum sekundären O-Ring gelangen. Dies war zwar als Sicherheitsrisiko eingestuft worden (wie bei zahlreichen anderen Bauteilen des Space Shuttle auch), wurde jedoch für tolerierbar gehalten. Manifestiert was das Risiko in einer formellen Erklärung - einem sogenannten Waiver -, mit denen ein Restrisiko festgestellt wurde und zugleich eine Ausnahmegenehmigung erteilt wurde.

Als kritisch wurde die Reaktion der aus gummiartigem Material bestehenden Dichtungsringe gesehen, weil diese auf Temperaturveränderungen reagierten. Wie jedes Gummimaterial verloren die Dichtungsringe bei sinkenden Temperaturen an Elastizität. Kalte O-Ringe bleiben also länger in ihrer Form und können sich schlechter oder überhaupt nicht in den entstehenden Spalt einfügen. Beim Start von STS-51C im Januar 1985 waren drei Nächte vorher extrem tiefe Temperaturen gemessen worden. Wegen der Gefahr von Eisbildung war daher der Start um einen Tag verschoben worden. Am Starttag selbst herrschte eine Außentemperatur von 11,6 Grad Celsius, dem niedrigen bis daher bei einem Shuttle-Start gemessenen Wert. Bei den später geborgenen Feststoffraketen traten bei vier primären O-Ringen und sogar an einem sekundären O-Ring deutliche Verbrennungsspuren zutage. Auch wurde zwischen zwei Ringen verbranntes Schmierfett nachgewiesen. Damit war STS-51C einer ähnlichen Katastrophe wie STS-51L sehr nahe gekommen.
Der SRB-Hersteller Morton Thiokol empfahl daher, 12 Grad Celsius als niedrigste Außentemperaturen den Startfreigabekriterien hinzuzufügen. Dieser Empfehlung folgte die NASA nicht und es verblieb bei den bisherigen Werten von -0,55 Grad Celsius als Untergrenze und 37 Grad Celsius als Obergrenze. Dies wurde von der Rogers-Kommission als schwerer Fehler eingestuft.

Ebenso kam die Rogers-Kommission zu dem Ergebnis, dass der Entscheidungsprozess zur Startfreigabe von STS-51L mit erheblichen Fehlern behaftet war. Zu diesem Zeitpunkt waren bei fast jedem Shuttle-Flug mehr oder minder erhebliche thermische Schäden an den Dichtungsringen aufgetreten. Dies gipfelte in den bei STS-51B festgestellten Schädigungen. Dabei war der primäre O-Ring an einer Stelle bis zu einer Tiefe von 4,3 Millimeter verschmort und der sekundäre O-Ring auch noch bis zu 0,8 Millimeter tief. Danach bestand für jeden weiteren Shuttle-Start eine Startbeschränkung, die aber regelmäßig durch eine Ausnahmegenehmigung - Waiver - aufgehoben wurde. Außerdem war bei zahlreichen Entscheidungsträgern für die Startfreigabe die Problematik überhaupt nicht bekannt. Die Informationen waren sowohl beim Hersteller als auch bei der NASA auf unterer Ebene "hängengeblieben".

Am Tag vor dem Start erhielt ein Ingenieur der Firma Morton Thiokol mit Sitz im Bundesstaat Washington Kenntnis von den erwarteten niedrigen Temperaturen in Florida. Nach einer Beratung von Ingenieuren des Herstellers, u.a. mit Robert Boisjoly, wandte sich die Gruppe an den Firmen-Verbindungsmann am Kennedy Space Center. Sie baten ihn, die zuständigen NASA-Manager davon zu unterrichten, dass nach ihrer Auffassung die niedrigen Temperaturen zum ernsten Problem für die O-Ringe werden könnte.
Für den späten Nachmittag des 27. Januar 1986 wurde daraufhin eine Telefonkonferenz einberufen. Darin verwiesen die Ingenieure auf die gravierenden Beschädigungen bei STS-51C und ihre Empfehlung, kein Space Shuttle bei weniger als 12 Grad Celsius Außentemperatur starten zu lassen. Bei kontrovers geführten internen Besprechungen der NASA-Ingenieure war man sich aber einig, die aufgeworfenen Fragen nicht einer höheren Managementebene der NASA zu melden. Gegen Abend schickte Morton Thiokol dann Tabellen und schriftliche Zusammenfassungen zum Kennedy Space Center. Daraus ging hervor, dass die Bedenken gegen die Startfreigabe weniger auf konkreten Fakten, als vielmehr intuitivem Gespür der Ingenieure beruhte. Die NASA-Ingenieure wollten aber stichhaltige Nachweise.
Schließlich ging es nur noch um die Frage, ob Morton Thiokol ein ausdrückliches Startverbot für STS-51L forderte oder nicht. Es folgte eine 30-minütige interne Besprechung der Hersteller-Vertreter. Während Robert Boisjoly und die anderen Ingenieure ausdrücklich eine Startverschiebung forderten, wurden sie durch die Manager von Morton Thiokol zu einer "Management-Entscheidung" gedrängt. Jerry Mason, der zuständige Senior Vice President von Morton Thiokol wandte sich an die Ingenieure mit den Worten: "Jetzt setzen sie mal ihren Ingenieurhut ab und den Managerhut auf". Er erinnerte daran, dass die NASA als wichtiger Kunde harte Fakten fordern werde, die Morton Thiokol aber nicht geben können.
Schließlich verzichtete Morton Thiokol auf die Forderung einer Startverschiebung. Der Verbindungsmann der Firma am Kennedy Space Center, Allan J. McDonald, versuchte zwar in persönlichen Gesprächen mit den örtlichen NASA-Vertretern, eine Startverschiebung zu erreichen, wurde aber abgewiesen.
Kurze Zeit später traf im Kennedy Space Center ein Fax von Morton Thiokol ein, dass der Start von STS-51L am 28. Januar 1986 empfohlen werde.

Zusammenfassend kam die Rogers-Kommission zu dem Ergebnis, dass erhebliche konstruktive Mängel an den Feststoffraketen vorlagen, dass fehlerhafte Entscheidungsprozesse bedingt durch mangelnde Kommunikation und leichtsinniger Umgang mit den Bedenken der Ingenieure von Morton Thiokol, die in Management-Entscheidungen gipfelten in ihrer Gesamtheit zur Explo0sion der Challenger geführt haben. Insgesamt war es eine Verkettung unglücklicher Umstände, zu denen auch gehörte, dass das Leck in der Feststoffrakete genau gegenüber dem braunen Außentank auftrat und diesen wie mit einen Schneidbrenner aufschweißte. Hätte sich das Leck an einer anderen Stelle befunden und der Flammenstrahl wäre "ins Leere" gegangen, hätte der Booster möglicherweise bis zu seiner Abtrennung 12 Sekunden später halbwegs fehlerfrei gearbeitet.

Fotos / Zeichnungen

Mannschaftstraining
Challenger Explosion

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Letztes Update am 12. Januar 2014.