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Catastrophe de Challenger

« Catastrophe de Challenger » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
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De haut en bas et de gauche à droite : la trainée de fumée après l'explosion en vol de la navette spatiale Challenger ; un débris de propulseur d'appoint à poudre ; les joints toriques brûlés qui n'ont pas pu assurer l'étanchéité de la jonction des segments d'un booster ; le dernier décollage de Challenger ; le service commémoratif tenu par le président Ronald Reagan en hommage aux astronautes ; l'explosion en vol de Challenger.

Lors de la froide matinée du 28 janvier 1986, la navette spatiale Challenger prend son envol pour la vingt-cinquième mission de la navette spatiale. La veille du lancement, un groupe d'ingénieurs pressentent une catastrophe et demandent le retardement du vol. Toutefois, la NASA ne prend pas leur inquiétude au sérieux, jugeant les données peu concluantes. Malheureusement, cette catastrophe anticipée par les spécialistes devient réalité : 73 secondes après le décollage, la navette explose sous les yeux de nombreux spectateurs, dont les familles des astronautes. Challenger est détruite et son équipage, constitué de sept membres dont une enseignante du Teacher in Space Project, perd la vie dans l'accident : c'est la Catastrophe de Challenger.

Cet accident spatial est vécu comme un véritable coup de tonnerre à travers le monde et marque un retour à la réalité car c'est la première fois dans l'histoire des États-Unis et de leur programme spatial que des astronautes sont tués en vol. La répercussion médiatique de l'évènement est énorme. Le désastre alimente de nombreux débats sur la sécurité technologique ainsi que sur les prises de décision. La NASA vit une forte crise et interrompt pendant trois ans le programme des navettes le temps de trouver la défaillance et de la corriger.

L'enquête relative à la catastrophe réalisée par la Commission Rogers démontrera que, du fait de l'avertissement des ingénieurs, la catastrophe était parfaitement évitable et qu'elle s'est produite à cause de sous-estimation du danger, de mauvaises décisions, d'un horaire de vol irréaliste, de la météo inadaptée et de l'absence de système de survie.

Malgré cette catastrophe, la NASA n'en aura pas retenu tous les enseignements. En 2003, la navette Columbia se désintègre en rentrant dans l'atmosphère tuant sept autres astronautes. Les négligences de la NASA seront de nouveau pointées du doigt et le programme des navettes sera finalement arrêté en 2011. Les pertes de Challenger et de Columbia auront joué un rôle déterminant dans cette décision.

STS-51-L[modifier]

L'équipage de la mission[modifier]

Le dernier équipage de la navette spatiale Challenger. Smith, Scobee et McNair au premier rang, Onizuka, McAuliffe, Jarvis et Resnik au second. Ils sont tous décédés en conséquence de cet accident.

C'est au cours du lancement de la navette, lors du vol STS-51-L, que l'accident s'est produit. L'équipage était constitué de sept membres, tous de nationalité américaine :

  • Francis Dick Scobee est le commandant de la mission. Après avoir piloté Challenger lors de la mission STS-41-C (qui avait consisté à déployer un satellite et à en réparer un autre), il se voit confier ce rôle.
  • Michael John Smith est le pilote de la mission. Ancien vétéran de la Guerre du Viêt Nam, c'est sa première mission dans l'espace.
  • Judith Arlene Resnik effectue son deuxième vol en tant que spécialiste de missionPrécision. Sa première mission était le vol inaugural de la navette Discovery, STS-41-D, lors duquel trois satellites ont été déployés.
  • Ellison Onizuka, d'origine japonnaise, est sélectionné pour son deuxième vol. Ingénieur de vol de l'United States Air Force, élevé au grade d'Eagle Scout, il avait participé à la mission STS-51-C de Discovery au service du département de la Défense des États-Unis.
  • Ronald Erwin McNair est le troisième spécialiste de mission. Il avait déjà volé à bord de Challenger lors de la mission STS-41-B où des sorties extra-véhiculaires avaient été réalisées.
  • Gregory Bruce Jarvis, spécialiste des satellites, capitaine de l'United States Air Force et membre du personnel pour Hughes Aircraft, s'offre son premier voyage dans l'espace en tant que spécialiste de charge utilePrécision.
  • Christa McAuliffe, sélectionnée pour être la première enseignante à aller dans l'espace.

Les objectifs et enjeux de la mission[modifier]

Logo de la mission STS-51-L.

Les principaux objectifs de la mission étaient :

La mission est la plus attendue depuis les heures glorieuses du programme Apollo. Christa McAuliffe, mère de deux enfants, a connu un entraînement de cinq mois en vue de cette mission dont elle est consciente de l'enjeu. Sa sélection a fait d'elle une célébrité nationale.

La vingt-cinquième mission de la navette spatiale sera donc bien plus qu'un simple voyage dans l'espace. Elle a pour vocation de donner un second souffle au programme des navettes spatiales car après vingt ans de coûts budgétaires et de désintérêts publics, la navette spatiale, qui promettait un service de transport régulier dans l'espace à un prix abordable, n'a jamais pu tenir sa promesse à cause des coûts d'entretien que la NASA avait sous-estimé lors de sa conception et de nombreuses missions ont été annulées. En envoyant Christa McAuliffe dans l'espace, l'agence spatiale américaine espère restaurer la confiance dans sa création.

Vu que la catastrophe s'est déroulée au décollage, c'est-à-dire avant la réalisation dans l'espace, aucun de ces objectifs n'a pu être rempli. Dans l'accident, Christa McAuliffe est morte avec tout l'équipage et le satellite a été détruit. La confiance dans la navette, qui jusqu'ici était réputée pour sa fiabilité, a été davantage ébranlée au lieu d'être restaurée.

Le vol funeste...[modifier]

Problème de calendrier et retardements[modifier]

Le décollage de cette mission, prévu à l'origine pour le 22 janvier, fut d'abord reporté au 23 pour le retard qu'avait eu le vol de la mission précédente, puis au 24 pour la même raison. Le lancement fut de nouveau reporté au 25 pour des problèmes de météo, puis au 27 à nouveau pour ce même problème. Le matin du 27 janvier, au moment du lancement, une petite anomalie sur la trappe de la navette retarda de nouveau le vol, sans pour autant le reporter. Quand le problème fut réparé, le vent se leva. Il était trop fort pour permettre le lancement et la NASA attendit que le vent faiblisse, mais l'attente fut trop longue et le décollage fut finalement reporté au 28.

Le matin du lancement[modifier]

Stalactites sur la tour de lancement le matin de la Catastrophe de Challenger.

La nuit précédant le lancement, il fait très froid puisque la température n'excède pas -0,5°C. Des spécialistes lâchent des ballons sonde pour vérifier les conditions météorologiques. Rien d'anormal n'est signalé et toutes les données semblent favorables. Cependant un problème subsiste : la vague de froid exceptionnel a généré des couches de glace de plus de sept centimètres ainsi que des stalactites de plus d'un mètre. Jamais une navette n'a été lancée par le passé dans un temps aussi glacial. En conséquence, le centre de contrôle décide de reporter la mise à feu de deux heures.

Au centre spatial Kennedy, on achève les derniers préparatifs en vue de la mission la plus attendue depuis le programme Apollo et les voyages lunaires. Les spectateurs affluent à Cap Canaveral. Dans quelques instants, la navette va faire date en embarquant la première passagère de l'espace.

À 8h38, une heure avant le décollage, l'équipage commence à embarquer à bord de Challenger. À ce moment-là, cette navette, qui est la cadette de la flotte, est de loin la plus fiable des quatre orbiteurs du programme spatial. Depuis sa mise en service en 1983, elle a réalisé à elle seule 40% des 24 précédents vols de navettes avec un total de 9 missions et 51 astronautes à son bord.

À neuf minutes du décollage, après la fonte de la glace, la tour de contrôle s'assure que tous les systèmes de propulsion fonctionnent bien. Ils sont déclarés opérationnels et Challenger est autorisée à voler.

Trois minutes avant le lancement, les réservoirs d'hydrogène et d'oxygène sont mis sous pression et les moteurs-fusées principaux de la navette sont chauffés. Aucun problème n'est détecté dans le compte à rebours. Six secondes avant le lancement, les moteurs-fusées de la navette sont mis à feu. À ce moment, la navette est maintenue au sol par des boulons. Sous la formidable poussée, le nez de la navette qui est attachée au sol s'incline de deux mètres puis revient à la verticale. C'est le moment où les boulons explosent et les propulseurs d'appoint sont mis à feu. Le retour en arrière n'est plus possible. Le lancement a débuté, et au sol, les contrôleurs sont tendus et espèrent que tout va se dérouler comme prévu...

Le lancement et le déroulement du désastre[modifier]

L'ascension fatale de Challenger.

À 11h38 en heure locale, le vaisseau spatial s'arrache de la plateforme de lancement pour la vingt-cinquième mission sous les yeux des familles des astronautes, de millions de spectateurs, devant la télévision ou sur place, et sous des tonnerres d'applaudissements.

Presque immédiatement après le décollage, soit 7 secondes, la navette entame une manœuvre de pivotement pour se placer sur la trajectoire qui la mènera en orbite. L'ordre est donné par le commandant Scobee. La manœuvre prend fin 16 secondes après le décollage.

Challenger se prépare alors à rentrer dans la zone désignée sous le nom de « Max Q », la plus dangereuse de l'ascension. Cette zone est un point de dynamique maximale où les forces aérodynamiques subies par la structure sont les plus fortes. En cas de vitesse trop élevée, la navette peut se désintégrer. Pour éviter de la soumettre à des contraintes excessives pouvant aboutir à une catastrophe, on réduit la poussée à 65% sous les ordres du directeur de vol Jay Greene. La traversée de la zone se fait sans problème détecté. De poussée réduite, les trois moteurs principaux de la navette fonctionnent parfaitement.

À la 65e seconde de vol, Challenger quitte avec succès cette zone de danger maximal. Elle entre dans la haute atmosphère allégée et peu dense. Désormais, pour échapper à la gravité terrestre, Challenger doit accélérer à plus de 28 000 km/h. Pour cela, il faut mettre les moteurs de la navette à pleine puissance. Le centre de contrôle donne l'ordre :

Cette réponse du commandant Scobee est sa dernière communication au sol. Soudain, à la 73e seconde de vol, immédiatement après la transmission de l'ordre, Challenger disparaît engloutie dans une immense boule de feu.

Cette réaction du pilote (boite déroulante ci-dessus) est la dernière transmission de la navette au sol. Le contact est ensuite rompu. L'équipe au sol est stupéfiée de même que les observateurs qui réalisent ce qui vient de se dérouler. Certains ne s'en rendent pas encore compte immédiatement, croyant voir la séparation des propulseurs d'appoint à poudre. C'est par exemple le cas de Barbara Morgan qui applaudit au moment de l'explosion. Voyant les débris retomber, ils finissent néanmoins par comprendre à leur tour. Aucun contrôleur au sol n'avait anticipé le drame à l'aide des données.

À la 89e seconde de vol, Jay Greene interroge le responsable de la dynamique de vol (en anglais : Flight Dynamics Officier, abrégé en FDO). Le FDO répond que le radar montre plusieurs sources distinctes ce qui est la preuve inébranlable de la dislocation de Challenger.

Les boosters, intacts malgré l'explosion, continuent de voler aléatoirement, hors de contrôle et sans objectif. Présentant un danger pour le sol, ils sont auto-détruits à distance par un signal radio envoyé par le RSOPrécision à la 111e seconde de vol.

La traînée de fumée laissée par l'explosion de la navette.
L'équipe au sol lors de l'ascension fatale de Challenger.

Les débris du réservoir et de la navette retombent dans l'Océan Atlantique en laissant chacun une traînée de fumée derrière eux. Le vol est terminé... À Houston, Jay Greene obtient les coordonnées exactes de l'endroit où l'épave est retombée grâce au RSO. Il met en place les procédures de contingence au centre de contrôle de la mission. Les portes sont verrouillées, les communications téléphoniques avec le monde extérieur coupées et des données utiles conservées et préservées grâce à une liste de contrôle. Ces mesures sont censées éviter les spéculations et communications, faire revenir les ingénieurs de vol à leur pupitre et leur faire écrire ce qu'ils ont vu, ce qu'ils ont fait et ce qu'ils ont pensé pour qu'à l'avenir un enquêteur exploite leurs écrits afin de comprendre pourquoi le vol a aussi mal tourné. La NASA part à la recherche de débris et enquête sur ce qui est arrivé.

Conséquences et enquête[modifier]

La recherche des débris[modifier]

Parachute retombant dans l'Océan Atlantique ayant alimenté l'espoir de la survie des astronautes.
Le compartiment de l'équipage (sur la droite) est en chute libre.

Une vaste opération de recherche et de sauvetage est immédiatement lancée. L'objectif est de récupérer le plus de débris possible pour les étudier et trouver la cause de l'accident, mais surtout de rechercher les astronautes, leur décès n'étant pas confirmé. C'est alors que les membres de l'équipe repèrent un parachute descendant du ciel. Ils espèrent que les astronautes sont encore en vie. En réalité, ce parachute est un faux espoir : il n'est attaché pas à la cabine de pilotage de la navette, mais seulement au nez de l'un des boosters. Ce n'est que l'un des débris qui continuent de retomber dans l'Océan Atlantique.

La cabine de pilotage a disparu. En chute libre pendant plus de deux minutes et tombée de 20 km de haut, elle a heurté l'océan à une vitesse supérieure à 300 km/h. Les astronautes, s'ils avaient survécus au choc initial, étaient condamnés...

Les sauveteurs repèrent finalement les débris du module équipage. Ceux-ci fournissent une information importante aboutissant à une dramatique découverte :

Lorsqu'elle a été pulvérisée, Challenger voyageait à deux fois la vitesse du son. En récupérant les fragments et analysant les enregistrements vidéo, la NASA doit reconstituer précisément les faits. En retrouvant la cabine de pilotage, la NASA repêche les corps des astronautes et les casques de l'équipage. Ces casques contenaient chacun un réservoir d'oxygène attaché à utiliser en cas d'urgence. En les retrouvant, les sauveteurs découvrent que trois d'entre eux ont été activés.

C'est une découverte dramatique : cela signifie qu'au moins trois des astronautes ont survécu à l'explosion. Ils auraient pu avoir été vivants lors de la retombée vers l'océan pendant plus de deux minutes et demi. Un parachute à bord de la cabine de pilotage ou un dispositif de sièges éjectables aurait vraisemblablement permis la survie de l'équipage.

C'est la première découverte discréditant directement la NASA, très réputée jusque là après les exploits accomplis lors du programme Apollo. L'organisation spatiale avait discuté des possibilités pour disposer des systèmes de sécurité lors de la conception de la navette. La NASA avait finalement décidé de les retirer en misant sur la présumée haute fiabilité de l'engin spatial. Une très mauvaise décision qui aura ainsi grandement contribué à conduire sept astronautes à la mort.

Cérémonies et hommages aux astronautes[modifier]

Le soir même de la catastrophe, le président Ronald Reagan devait faire son discours sur l'état de l'UnionPrécision devant le Congrès. Il annonce initialement que celui-ci va se dérouler comme prévu, mais il le reporte finalement d'une semaine et s'adresse à un pays en état de choc devant la télévision.

Le discours du président Reagan

Le président Ronald Reagan s'adresse à la nation depuis la Maison Blanche après le désastre de la navette Challenger.
L'enregistrement vidéo du discours de Reagan tel qu'il est passé en direct à la télévision.
Le savais-tu.png
Le savais-tu ?
Les origines du discours
C'est par l'assistante présidentielle Peggy Noonan que ce discours a été écrit. La dernière phrase est une citation adaptée du poème High Flight de John Gillespie Magee : « Nous ne les oublierons jamais, ni la dernière fois que nous les avons vus, ce matin, quand ils préparèrent leur voyage et dirent au revoir et "rompirent les liens difficiles avec la Terre pour toucher le visage du Créateur. »
Cérémonie funéraire tenue par le président Reagan en hommage aux astronautes.
L'astronaute Charles Bolden, membre de l'équipage de la dernière mission réussie d'une navette spatiale dans l'ère pré-Challenger, lit un extrait de la Bible lors du service commémoratif.

Trois jours après l'accident, une cérémonie est organisée au Centre spatial Lyndon B. Johnson (JSC) situé à Houston au Texas. Le président Reagan prononce un autre discours devant les familles des victimes parlant notamment du parcours des différents astronautes un par un. En plus des familles, 6 000 employés de la NASA, plus de 4 000 invités assistent à la cérémonie. Pour les familles des victimes, c'est un moment difficile. June Scobee, veuve de Dick Scobee et Grace Corrigan, mère de Christa McAuliffe, diront avoir vécu cet instant en se sentant impuissantes. Des musiciens de l'United States Air Force chantent God Bless America alors que des avions Northrop T-38 Talon, très utilisés pour former les astronautes de la NASA, survolent le centre spatial en formation « Missing man »Précision. La cérémonie est entièrement diffusée en direct à la télévision.

La formation de la Commission Rogers[modifier]

Le 3 février, soit une semaine après le drame, le président Reagan nomme une commission d'enquête chargée d'élucider les causes de l'accident et les moyens d'empêcher celui-ci de se reproduire. Cette commission va disposer de cinq mois pour enquêter et doit remettre son rapport le 6 juin prochain. Les membres suivants sont sélectionnés pour intégrer cette commission présidentielle :

  • William Rogers, ancien secrétaire d'État des États-Unis, sera le président de la commission à laquelle il donnera son nom.
  • Neil Armstrong, ancien astronaute de la NASA, premier homme à avoir marché sur la Lune et professeur jusqu'en 1980, sera le vice-président.
  • Sally Ride, astronaute de la NASA dont une mission prévue a été annulée par l'accident. Elle est la première femme américaine à avoir été dans l'espace (c'est d'ailleurs la navette Challenger qui l'avait menée en orbite).
  • David Acheson, avocat, ancien vice-président général de Communications Satellite Corporation.
  • Eugene Covert, spécialiste aéronautique, ingénieur, ancien chef scientifique de l'US Air Force, professeur au MIT.
  • Robert Hotz, spécialiste aéronautique, écrivain et ancien directeur de la revue « Aviation Week & Space Technology »
  • Richard Feynman, physicien et professeur au Caltech, prix Nobel de physique 1965. C'est le seul membre indépendant de la commission.
  • Albert Wheelon, vice président de Hughes Aircraft.
  • Arthur Walker astrophysicien.
  • Donald Kutyna, ancien général de l'US Air Force.
  • Robert Rummel, ancien vice-président de la TWA, expert en domaine aérospatial.
  • Joe Sutter, ingénieur aéronautique à l'origine du Boeing 747 ;
  • Charles Yeager, pilote d'essai de l'US Air Force.
  • Alton Keel, directeur général.

L'objectif de la commission est donc de rechercher non pas des coupables, mais des moyens de rendre les futurs vols habités plus sûrs, tout d'abord en réussissant à expliquer l'accident de Challenger. Elle travaillera en menant des enquêtes sur place à Houston, au centre Kennedy et en tenant des audiences et témoignages publics.

Les membres de la Commission Rogers arrivent au centre spatial Kennedy pour mener une enquête.

La commission va toutefois devoir faire face à la discrétion et au manque d'ouverture de la NASA dont l'image va peu à peu se dégrader au fur et à mesure que l'investigation va avancer puisque cette commission va en arriver à la conclusion que non seulement la NASA s'est rendue coupable de graves erreurs en procédant au lancement de Challenger et surtout que l'organisation et l'organigramme de l'agence sont pleins de failles avec notamment les relations publiques prenant le dessus sur la réalité. Du temps où le programme Apollo permettait des alunissages, la NASA se montrait très attentive aux systèmes de survie des astronautes avec notamment la mission Apollo 13 qui fut un échec mais dont les astronautes parvinrent à survivre grâce à la NASA. Mais après l'ouverture du programme des navettes, la commission va prouver que la NASA a directement causé la perte de Challenger en mettant tout en œuvre pour accélérer la fréquence des vols au détriment de la sécurité des astronautes, prenant beaucoup de risques et sous-estimant les dangers de catastrophe.

Le 3 mars, la NASA annule officiellement toutes les missions prévues de la navette spatiale dans les dix-huit mois.

La mise en cause des joints toriques par Richard Feynman[modifier]

Richard Feynman à l'époque du projet Manhattan.

Richard Feynman, un des membres les plus connus de la commission, est un physicien. Il va occuper une place centrale dans l'enquête en tant que seul membre indépendant. Tous les autres membres de la commission font partie d'une administration comme la NASA elle-même pour Neil Armstrong ou Sally Ride. Leurs découvertes n'étant pas favorables à la NASA, ils sont en situation difficile parce qu'ils sont confrontés à ce rapport avec l'organisation dont ils font partie. Pour que la vérité se sache, ils ne dévoilent pas leurs trouvailles, mais comptent sur Feynman pour révéler la cause de l'accident au grand jour. Plusieurs membres de la commission Rogers comme le général Kutyna, collègue le plus proche de Feynman, feront des découvertes capitales qu'ils ne publieront pas directement, mais vers lesquelles ils guideront Feynman pour que ce soit lui, le seul membre indépendant, qui fasse officiellement la découverte et la publie.

Feynman avait ses propres méthodes d'investigation, très directes et dédaignant les procédures de la commission, ce qui a tendu les relations avec Rogers, le président, qui a déclaré à son propos :

« Feynman is becoming a real pain.Précision »

— William Rogers

La NASA, peu ouverte, finit par donner à Feynman et à la commission une série d'images les mettant sur une réelle piste :

Photos avec indices sur les causes de l'accident
La première photo montre un panache de fumée noire sortant de la jonction inférieure du booster droit juste après le décollage.
La deuxième photo montre une flamme, probablement une fuite de propergol, sortant de la jonction inférieure du booster droit et venant frapper le bas du réservoir externe pendant l'ascension dans la zone « Max Q ».

Ces deux photos mettent les enquêteurs sur la piste d'un dysfonctionnement des joints toriques du propulseur d'appoint à poudre droit.

Schéma d'un booster (légende en anglais).
Deux segments en cours d'assemblage.

Un booster est constitué de la coiffe électronique, la tuyère orientable, ainsi que de quatre segments boulonnés. Ces segments sont assemblés par des anneaux. Pour éviter une fuite de propergol entre les segments, il faut assurer l’étanchéité des jonctions. C'est le rôle des jointsPrécision toriquesPrécision. La commission se rend assez rapidement compte que la défaillance d'un joint a provoqué le panache de fumée puis la flamme visibles sur les enregistrements.

Cependant, il lui reste à fournir la preuve que les joints toriques sont bien à l'origine de l'accident en expliquant ce qui aurait produit leur dysfonctionnement. Lors d'une audience, le témoignage de Roger Boisjoly et d'Allan McDonald stupéfie la commission.

Le rôle des scories d'aluminium par James Chiles[modifier]

Synthèse et conclusion[modifier]

Les causes de la catastrophe[modifier]

Les erreurs de prise de décision[modifier]

Les recommandations de la Commission Rogers[modifier]

L'après-Challenger et la Catastrophe de Columbia[modifier]

Bouranelancementbout.jpg

États-Unis États-Unis : Navette spatiale américaine (terminée) - Enterprise OV-101 (démonstrateur) • Pathfinder OV-098 (maquette) • Columbia OV-102 (détruite) • Challenger OV-099 (détruite) • Discovery OV-103 (terminée) • Atlantis OV-104 (terminée) • Endeavour OV-105 (terminée)
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28°38′24″N 80°16′48″O / 28.64, -80.28