STS-51-L ( Space Transportation System) ist die Missionsbezeichnung für einen Flug des US-amerikanischen Space Shuttles Challenger (OV-099) der NASA. Der Start erfolgte am 28. Januar 1986. Es war die 25. Space-Shuttle-Mission sowie der zehnte und letzte Flug der Raumfähre Challenger.
73 Sekunden nach dem Start zerbrach die Raumfähre, in Folge kamen alle sieben Besatzungsmitglieder ums Leben. Es handelt sich neben dem Columbia-Unglück von 2003 um den bis heute schwersten Unfall in der Raumfahrtgeschichte der Vereinigten Staaten.
Besatzung Die Mannschaft bestand aus sieben Personen: Francis Scobee (2. Raumflug), Kommandant Michael Smith (1. Raumflug), Pilot Judith Resnik (2. Raumflug), Missionsspezialistin Ellison Onizuka (2. Raumflug), Missionsspezialist Ronald McNair (2. Raumflug), Missionsspezialist Gregory Jarvis (1. Raumflug), Nutzlastspezialist, Hughes Aircraft Christa McAuliffe (1. Raumflug), Nutzlastspezialistin, Teacher in Space
Als Ersatz standen zur Verfügung, kamen jedoch nicht zum Einsatz: Louis Butterworth, Nutzlastspezialist, Hughes Aircraft, für Jarvis Barbara Morgan, Nutzlastspezialistin, Teacher in Space, für McAuliffe
Bodenpersonal (Auszug) Flugdirektor (Flight): Jay Greene Flugdynamik-Offizier (FIDO): Brian Perry CapComs: Richard Covey, Frederick Gregory Systemdatenerfassungs-Processing-Systems-Ingenieur (DPS): A. F. Algate Ingenieur für Lenkung, Navigation, und Kontrollsysteme (GNC): Jeffrey Bantle Antriebsraketensystem-Ingenieur (Booster): Jerry Borrer Triebkraftingenieur (PROP): A.J. Ceccacci Manager für Elektrik, Umwelt, Verschleißteile (EECOM): John Rector Offizier für Wartung, mechanische, und ‚upper stage systems‘ (RMU): K.A. Reiley
Missionsplanung Der Start der Mission STS-51-L war ursprünglich für den 22. Januar geplant, musste dann aber wegen der Verzögerungen bei der vorangegangenen Mission (STS-61-C) um zunächst zwei Tage verschoben werden. Die Witterungsverhältnisse am Startort und auf den vorgesehenen Notlandeplätzen sowie technische Probleme an der Einstiegsluke der Raumfähre erzwangen weitere Verschiebungen bis zum 28. Januar.
Die Mission hatte die Aufgabe, den Kommunikationssatelliten TDRS-2 auszusetzen, zudem sollte mit verschiedenen Hilfsmitteln der Komet Halley beobachtet werden. Als weiterer Höhepunkt der Mission war geplant, dass die Grundschullehrerin Christa McAuliffe, die im Rahmen eines Sonderprogramms der NASA zur Besatzung gehörte, einige Unterrichtsblöcke live aus dem Weltraum abhält.
Vorgesehen war eine Missionsdauer von 6 Tagen, 0 Stunden und 34 Minuten. Die Landung sollte im Kennedy Space Center in Florida erfolgen. STS-51-L war die erste Space-Shuttle-Mission, bei der die Startrampe 39B zum Einsatz kam.
Das Challenger-Unglück mini|Auseinanderbrechen der Challenger Am 28. Januar 1986, 73 Sekunden nach dem Start (11:38 Uhr Ortszeit, 17:38 Uhr MEZ) der Mission STS-51-L, zerbrach die Raumfähre in rund 15 Kilometern Höhe. Entweder unmittelbar bei der Explosion, oder beim Aufprall des mehr oder minder intakt gebliebenen Shuttle-Crewbereichs auf die Meeresoberfläche gut zwei Minuten später starben alle sieben AstronautenAdam Higginbotham: Challenger – A True Story of Heroism and Disaster on the Edge of Space, Penguin Random House UK, 2025, S. 437. (siehe weiter unten). Das Challenger-Unglück führte zur vorübergehenden Einstellung des Shuttle-Programms der NASA. Das Versagen eines oder auch mehrerer Dichtungs- oder O-Ringe in einer der seitlichen Feststoffraketen (Booster) wurde als Grund ermittelt.
Die Booster wurden aus vergabepolitischen Gründen in vier Teilen gefertigt, wobei je zwei Module herstellerseits vormontiert und ineinander verankert wurden. Es war nicht möglich, die Booster in einem Stück zu fertigen, da diese für den Transport vom Herstellungsort in Utah nach Florida zu groß und zu schwer waren.Adam Higginbotham: Challenger – A True Story of Heroism and Disaster on the Edge of Space, Penguin Random House UK, 2025, S. 159. Der später als für den Unfall ursächlich identifizierte O-Ring („primary O-ring“) befand sich in einem „field joint“, der von NASA-Technikern vor Ort zusammengeführt wurde („field joint“ bedeutet sinngemäß „auf der Baustelle (nicht in der Fabrik) gefügte Verbindung“). Die Verankerungen waren mittels zweier übereinander angeordneter O-Ringe abgedichtet, was Redundanz gewährleisten sollte, da es ein bemannter Raumflug war.Allan J. McDonald: Truth, Lies and O-Rings – Inside the Space Shuttle Challenger Disaster, University Press of Florida, 2009, S. 24. Zwischen den O-Ringen befand sich ein Anschluss für Dichtigkeitsprüfungen. Durch tiefe Temperaturen in der Nacht vor und am Morgen des Starts büßte der Kunststoff jedoch seine Elastizität ein, was durch die extremen Druck- und Hitzebelastungen nach der Zündung zunächst zu einem Verschleiß der O-Ringe und schließlich zum teilweisen Ausströmen des Verbrennungsgases führte. Dabei trat ein Teil der Flammen im Inneren der Rakete nicht bestimmungsgemäß durch die große Düse am Heck, sondern an der Seite der Feststoffrakete aus, möglicherweise durch den Anschluss zur Dichtigkeitsprüfung.
Sicherheitsbedenken gegenüber der Widerstandsfähigkeit dieser Ringe und ihrer Elastizität bei Nachtfrost waren dem Hersteller der Raketen bekannt (auch stellte sich bei der späteren Unfallanalyse heraus, dass einzelne Lasttransienten in der Lage waren, beide O-Ringe aus ihren Nuten zu heben, eine wirkliche Redundanz war daher nicht gegeben.Allan J. McDonald: Truth, Lies and O-Rings – Inside the Space Shuttle Challenger Disaster, University Press of Florida, 2009, S. 430.) Bereits ein Jahr zuvor war die Discovery bei 11,6 °C gestartet. Nach der Bergung der Booster wurden bei der Inspektion der O-Ringe gravierende Hitzeschäden festgestellt, die auf einen gefährlichen "blowby" an dieser Stelle hindeuteten. Bereits am Abend vor dem Start der Raumfähre warnte Roger Boisjoly, ein Ingenieur von Morton Thiokol, der Herstellerfirma der Feststoffraketen, wegen der Kälte vor dem Start. Die Wettervorhersagen nannten Temperaturen um den Gefrierpunkt für Mitternacht, −6 °C am frühen Morgen und −3 °C zur geplanten Startzeit. Boisjoly befürchtete eine gigantische Explosion bereits auf der Startrampe.
Wegen dieser Frage gab es in den letzten 24 Stunden vor dem Start eilig angesetzte Telefonkonferenzen zwischen Management und Ingenieuren von Thiokol und der NASA. Obwohl die NASA nach einer sechsstündigen Telefonkonferenz schließlich fast von einem Startaufschub überzeugt war, entschied sich das Management von Thiokol letztendlich, seine eigenen Ingenieure zu überstimmen und seinem wichtigen Kunden NASA den Start zu empfehlen.
Der Start erfolgte bei einer Temperatur von +2 °C. Wenige Sekunden nach dem Start versagte – was Boisjoly ziemlich exakt in dieser Form inklusive des folgenden Unglücks vorhergesagt hatte – einer der Dichtungs-O-Ringe der Feststoffrakete und heißes Verbrennungsgas trat durch das so entstandene Leck an der Seite aus. Allerdings verschloss sich gemäß den Untersuchungen zum Unglück das so entstandene Leck zuerst wieder (möglicherweise mit heißer Schlacke), so dass es temporär keine akute Gefahr darstellte. Es wird vermutet, dass der Schlackepfropfen sich löste, als das Shuttle in bereits großer Höhe eine starke Windböe (Scherwind) durchflog. Die dabei entstandenen aerodynamische Kräfte waren in ihrer Ausprägung und Größe so vorher noch nie bei einem Shuttleflug aufgetreten.Allan J. McDonald: Truth, Lies and O-Rings – Inside the Space Shuttle Challenger Disaster, University Press of Florida, 2009, S. 348. Erst danach entwickelte sich das Leck vollständig. Es lag so ungünstig, dass die Gase genau auf die Verbindung des Boosters mit dem mit Raketentreibstoff gefüllten großen Außentank trafen. 73 Sekunden nach dem Start wurde in 15 Kilometern Höhe diese Verbindung durch die Hitzeeinwirkung des Gases zerstört, wonach der Booster gegen den Tank prallte und diesen aufriss. Die Raumfähre und der Tank wurden durch die enormen aerodynamischen Kräfte nun vollständig zerstört, eine große Menge flüssigen Sauerstoffs und Wasserstoffs trat aus. Diese komprimierten Gase dehnten sich stark durch die Entzündung aus. Dadurch sah der Unfall wie eine Explosion aus.
Der Cockpitbereich, in dem sich die Raumfahrer befanden, überstand das Zerbrechen des Shuttles relativ unversehrt. Berechnungen ergaben eine maximale Belastung von ca. 12 bis 20 g. Nach zwei Sekunden sank diese Belastung auf unter 4 g. Ca. 10 Sekunden nach dem Auseinanderbrechen befand sich der Cockpitbereich auf einer Freifalltrajektorie. Der offizielle Bericht spricht daher davon, dass „die Kräfte, denen die Besatzung beim Auseinanderbrechen des Orbiters ausgesetzt war, vermutlich nicht zu tödlichen oder schwerwiegenden Verletzungen führten“. Die Astronauten starben möglicherweise erst, als sie 2:45 min nach dem Auseinanderbrechen in ihrem Cockpitbereich mit ca. 330 km/h auf den Atlantik aufschlugen. Ob mögliche Schäden im Cockpitbereich zu einer schnell tödlich wirkenden Dekompression führten, konnte nicht mehr festgestellt werden. Kritiker bemängelten Fehler in der Konstruktion und ein aus Kostengründen eingespartes Rettungssystem (Fallschirm des Cockpitbereichs), das möglicherweise das Leben der Astronauten hätte retten können. Ein prominentes Mitglied der Untersuchungskommission war der Physiker und Nobelpreisträger Richard P. Feynman, der die Untersuchung in einem autobiographischen Buch dargestellt hat.Richard P. Feynman: Kümmert Sie, was andere Leute denken? 7. Auflage. Piper Verlag, München / Zürich 1996, ISBN 3492221661.
Das Challenger-Unglück warf nicht nur das Raumfahrtprogramm der USA zurück, sondern wirkte auch wie ein Schock auf die zahlreichen US-amerikanischen Bürger, die das Unglück live miterlebt hatten, sei es auf den Aussichtstribünen in Cape Canaveral oder vor dem Fernseher. Der Rückschlag wirkte in der ohnehin politisch angespannten Lage jener Zeit als nationales Trauma.
Ablauf des Unglücks, Ursachen und letzter Funkkontakt mini|Schwarzer Rauch, der bei einem Dichtungsring am Feststoffbooster austritt Kurz nach dem Abheben der Raumfähre wurde die Kontrolle über den Flug vom Startkontrollzentrum auf dem Kennedy Space Center in Florida an das Mission Control Center in Texas abgegeben. Im Folgenden ist die Kommunikation der am Funkverkehr beteiligten Personen wiedergegeben; „Intercom“ bedeutet Kommunikation der Crew untereinander. Zeitangaben in Sekunden nach dem Start.http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/transcript.html Funkprotokoll der NASA
Challenger: Scobee: Dick Scobee (Kommandant) Smith: Michael J. Smith (Pilot) Resnik: Judith Resnik (Missionsspezialistin) Onizuka: Ellison Onizuka (Missionsspezialist)
Bodenstationen: Booster: Booster Systems Engineer CAPCOM: Capsule Communicator DPS: Data Processing Systems Engineer FIDO: Flight Dynamics Officer Flight: Flight Director GC: Ground Controller PAO: Public Affairs Officer (Public Announcer) RSO: Range Safety Officer
T+0 Sekunden Resnik: All right. (Alles klar.) Smith: Here we go. (Los geht’s.)
T+5 Sekunden DPS: Liftoff confirmed. (Abheben bestätigt.) Flight: Liftoff … (Abheben …)
T+7 Sekunden Scobee: Houston, Challenger roll program. (Houston, Challenger, Rollprogramm [programmierte Drehung um die Längsachse durch den Autopiloten])
T+11 Sekunden Smith: Go you Mother (ugs. Mother bezeichnet hier das Raumschiff; gemeint etwa: Geh ab, Mutter[schiff])
T+14 Sekunden Onizuka, intercom: LVLH. (Erinnerung für die Crew, die Konfiguration zu ändern – Local Vertical / Local Horizontal)