按语:本文分析了挑战者号”失事的原因,对当代大科学”大经济”和大工程”的管理颇有参考价值。文章共分十个部分,为什么不修改设计”,可怕的官僚主义”,安全办公室的作用何在”?发射决策与政治压力”,为什么没有横向信息的交流”?手工制造的实验装置”,为什么停止公开拓标”,腐蚀与温度无关吗”?一帆风顺的后果”,应该吸取哪些教训”?因为文章太长,约1万多字,现选为五个部分。

美国挑战者号航天飞机失事后六天,即1986年2月3日,里根总统指定成立一个委员会负责检查出事的背景,调查其产生悲剧的原因,并提出避免类似情况再次发生的方法。这个进行了120天的调查工作。

委员会调查的结论:挑战者号失事的直接原因是“右侧固态火箭发动机下面两节间连接处的缺陷。”调查报告还说:“总共缺陷就是防止在燃烧时热气由连接处泄漏的密封的破坏。”

委员会的调查报告公布之后,美国众议院科技委员会又进行了两个月调查,于1986年11月作出了自己的调查结论。虽然众议院的委员会的结论有几点与调查委员会的结论一致,但它还认为“根本问题是NASA的高级领导和承包人几年来糟糕的决策。”

从两个委员会的调查结论使人联想到的一个根本问题是,两起调查都没有说明:这个素以设计精良、细致、可靠著称的NASA怎么会弄到灾难降临时才发现自己不止一次地忽略了这个显而易见的问题?

可怕的官僚主义

到了1985年,腐蚀和漏气问题已被一些人认为是无须大惊小怪之事。例如在对STS51-L的一级飞行检验时,鉴于过去的STC61-C飞行的结果分析,NASA的缪罗依(Mulloy)指出“没有像61-C那样的飞行异常现象”,也“没有重大的问题,”丝毫也不重视已有三个连接处发生腐蚀和漏气的事实。虽然有些工程师开始在提醒注意频繁出现的腐蚀情况,特别是1985年4月STS51-B的分析结果披露,喷嘴连接的第二个O形环跟过去情况一样又已受到腐蚀这一情况之后,但工程师们的呼吁根本得不到NASA和索可尔(Thiokol)的支持。

例如,1985年7月,索可尔口头下达了解决O形环长期和短期受腐蚀的问题的研究课题。但在7月31日的备忘录中,Boisjoly提到说,这个研究小组“基本上不存在”,并要求正式把它组建起来。他还写道,不解决密封问题的后果“定会是一场特大的灾祸——要死人。”

尽管是非正式的,研究小组提供了43种分界面连接的新设计和20多种喷嘴连接。在8月19日和其后的8月26日,索可尔将它对O形环密封问题的估计连同这63种新连接设计提交给L. M. 维克斯(L. M. Weeks),当时,发射决策集团的一号人物,太空飞行副行政官J. W. 莫尔(Jesse W. Moore)未在场。第二天,索可尔正式任命了它的喷嘴O形环研究小组。

然而,在10月份时,一位小组成员十分灰心地给A. 麦克道耐尔(Allan MchDonald)写了—张字条:“请求帮助!密封研究任务由于各种可能的干扰正在不断地拖延 ……。”而且大约就在这同一时间,波所乔利(Boisjoly)去找基尔米斯坦(Kilminster),正像他现在的回忆,“为求助而辩护。”但是,根据他的记忆,他说:“坦率地说,当我们正要离开他的房间时,基尔米斯坦:说‘不管怎样,这是一派胡言乱语。’这就是事情的结局。”波斯乔利现在说,在他1985年10月4日写的一周活动报告中所记的向基尔米斯坦求助的描述并没有准确地引用原话。“但是,这些原话我都记在笔记本里了。我确实气愤极了,因为我们为请求帮助而说理,但我们没有成功。正像其他人一样,我们正在同厂内的各种主要的习惯势力作斗争,而且我们还应当是这样一支使这一严重问题获得解决的老虎队。”波斯乔利现在说,“基尔米斯坦恰恰是根本不理解这个问题。我们想尽量向他解释,但是,他根本听不进去。我猜想,他感到我们是一群嚎叫的野狼。”

然而在NASA内部和外部的人都开始把航天飞机当成飞机来对待,并对其机械安全带有一种心理学上的漫不经心。前NASA组织和管理副行政官H. 芬格(Harold Finger)说,NASA的成功可能使它放松了警惕性并缺乏对潜在危险的高深知识。

为什么停止公开招标

自从航天飞机计划实施开始,其他一些厂家就紧跟NASA,以使自己能成为各地固态火箭发动机的最大市场——火箭助推器的第二生产基地。从国家安全的理由出发、国会也希望有第二生产基地,这样,即使在工作停顿或索可尔偶然发生事故的情况下,航天飞机照样能为军方服务。

早在航天飞机进行实验室试验和研究时“NASA已经停止公开招标,因为它不想把论证费提供给其他的竞争者”,一位代表波斯乔利(Roger Boisjoly)正在向NASA索赔的华盛顿律师R. N. 列文(Robert N. Levin)这样说。论证费是前沿经费,用于购买生产设施、试验硬件及其他必需品,其数额在开始搞第一台助推器之前就达1亿美元。论证费由NASA的有限预算中支出。

“但是,如果宣布硬件是不变的,且系统是可供使用的,NASA基本上可以公布索可尔的图纸,并询问竞争者能否降低要价的话,”列文(Levin)说。“NASA就不付论证费了,因为他们只索取每页拷贝的价钱而不索取基本的研究与发展基金。”

“如果NASA承认,助推器的连接是个重要问题,这就打开了合同的窗口,使其他的竞争者能够进来,并说‘我们有权得到论证费。我们现在不能简单地停止生产索可尔的图纸。我们正在重新设计密封。’”

受美国合同活动竞争情况的支配,NASA于1985年12月26日(挑战者号原发射日期之前不到一个月)宣布了一系列规则,按此规则,其他厂家可能参加投标成为助推器的第二生产基地。虽然投标规则在许多方面使索可尔满意、但列文说,“宣言仍然威胁着一个很有油水的合同……为什么索可尔的管理权在1月27日夜间交出?他们并不是非这样不可,”他说——除非他们正处在谈判另一笔买卖之中,且他们受到与那笔买卖有关的第二生产基地的威胁。“因此,使用户得到满意是非常重要的,”列文说。

NASA和索可尔至少在挑战者号最后一次飞行前6个月就知道,再次从头开始设计助推器的连接可能带来的影响。1985年7月23日,NASA的预算分析家R. C. 库克(Richard C. Cook)就把一份备忘录交给了他的上司Michael Mann。库克写道,很清楚,助推器的密封问题对飞行安全是有威胁的。如果问题的原因要求'做重大修改,这便会导致航天飞机的飞行计划搁浅,重新设计固体燃料火箭助推器,报废现存的硬件。对FY1987-8预算的影响可能是未可估量的。

波斯乔利在其1985年7月22日的周报告中写道,在索可尔内部,公司必须把注意力集中于此问题上,否则,“我们就会处于请一位我们的竞争对手用他们主动送来的建议来解决我们的问题的危险地位。这种想法简直就像是若不解决O形环腐蚀问题就必定发生飞行事故那样使人毛骨悚然。”

腐蚀与温度无关吗

“没有结论性的数据能说明,低温会增大危险性,”NASA的缪罗依说。“我赞成众议院委员会的看法,连续冒险是很糟糕的工程决策,而这种糟糕的决策早在1月27日夜间电话会议之前很久就开始了,NASA的最高级管理机构也介入了此事。”

马绍尔的推进器工程师B. 波沃斯(Ben Powers)说,那时,“按我的理解,助推器发动机可以满足31°F的温度”。然而,他回忆说,Thiokol的工程师们现在说在那样冷的条件下不应飞行是毫不奇怪的。他说,1月27日的电话会议是第一次使他重视这件事。“原来强调得不够。”

按索可尔的基尔明斯特的说法,“所有表明O形环(原来的)的弹力在低温时降低的试验都没有包括在发动机发火装置压力升高期间压力对它发生作用的效应。这种压力对O形环的作用趋势是使它向密封位置移动。”他说,“我们感到,(据我们关于这个问题的所有实际经验和飞行实践)压力使O形环发生的效应与其设计相符,即使在温度低达40°F的某些静态试验中也是如此。”

缪罗依回忆他对发射条件的看法时他说,他争论道:“每次发射我们都提出O形环的腐蚀问题。这次又有什么两样呢?不同的只是温度。温度的影响是什么?我们的结论是,低温与O形环的腐蚀之间无关——事实上,最严重的腐蚀是在高温下发生的。”

缪罗依说,“我认为,每次我们都在冒险,”“我们全体签字同意参加冒险。而结论是,这种冒险与过去的发射相比并无重大的区别。自从我们第一次知道O形环的腐蚀情况以来,我们在1月28日基本上又进行了同样的冒险。”

丹尼斯 · 迈尔蒂(Dennis Mileti)教授说,低温与O形环问题增多有关联的数据不可靠的事实可能起到了不被重视的作用。“面对不可靠,人们便各取所爱。”“危险被否定、被忽视,于是碰碰运气吧……这是不足为怪的。这正像我们平常坐飞机,我们都知道飞机可能失事,但我们心里总是希望我们乘坐的这架飞机不会失事。”

低温对密封的影响的不确定性有几方面因素。没有关于助推器连接温度方面的发射,规定的准则。波斯乔利后来指出,也没有便于工程师们估计两者是否相关的腐蚀与温度的飞行标绘资料。

此外,在设计规则中对航天飞机整机规定的温度极限是未确定的,而且一直都未确定。麦克道纳尔和仑德(Lund)两人现在都说,要求助推器在40 ~ 90°F之间工作的唯一规范据他们所知也是不清楚的,不知道规定的温度极限是指环境温度?还是指助推器内火箭燃料的平均体积温度?索可尔的工程师们说,他们根本不知道约翰逊空间中心制订的、要求航天飞机在31 ~ 99°F环境温度下工作的“高级规范”。

缪罗依认为不确定性是“胡说”。他说,Thiokol制定了详细的规范,燃料平均体积温度定为40 ~ 90°F,环境温度定为31 ~ 99°F,助推器箱体外部支撑接头定为21°F,尾节和中段尾节之间的连接(即挑战者号出事的连接)定为25°F。然而,NASA的每个人、甚至J. 莫尔看来都认为,由于确有规范,航天飞机整机满足规范要求。这就说明对发射规定的准则以及准则的废止期似乎模糊不清。

在NASA和索可尔都没有人确切知道O形环对低温的反映如何,缪罗依说他指出,Viton橡胶制成的O形环从未经受过50°F以下的温度试验,主要是因为设计材料时考虑经受燃气的热而未考虑冬季发射的寒冷。Viton按军用规范制造,使用温度范围为-30 ~ +500°F,但NASA并未自己验证O形环是否满足此规范。

甚至几位索可尔工程师对在寒冷气候条件下发射航天飞机的反对意见中也未将其视为取消发射的充分理由,因为经验毕竟不能作为可靠的依据。得克萨斯系统大学现在的校长汉斯 · 马克说,“我在NASA担任副行政官期间,我认为没有一次发射时有什么人站出来不让发射,你总是有理由的。”

一帆风顺的后果

当某种情况下成功有可能直接导致失败时,信奉从胜利走向胜利是人类的特点。这种情况之一是,人们在攻破了某个难关之后,斯塔贝克(Starbuck)说:“当一家公司顺利发麄并不断取得成就时,必然满怀着胜利的信念。NASA在这方面已有25年的光辉历程”。

斯塔贝克推测说:”这种一帆风顺的过去,使NASA形成了两个观点,第一,工程师们提出的险情总是夸大了——实际情况远远好于分析。第二,关于在NASA的这个小组能奇迹般地排除这些脸情,有些事情是不可思议的。我认为,他们滋长了一种无懈可击的认识。”

波士顿大学通讯系教授O. 列宾格(Otto Lerbinger)分析这种认识时指出,“在泰坦尼克号上的人当时都认为已经采取了安全措施,无须备有救生艇,因为船是不会沉的。”这里的情况正是列宾格所看到的自鸣得意的情绪的高涨。他说:“人们做出实用主义的假设,是因为他们需要继续前进。他们注意到了牵涉到的冒险,但忘掉了他们的假设,忘掉了他们最初认识到的冒险。”

斯塔贝克、列宾格和科罗拉多州立大学的D. 米勒梯(Dennis Mileti)都察觉到,这种无懈可击的感觉能逐渐地使一家公司采取更大的冒险步骤。斯塔贝克还谈到了NASA指派监督承包商工作的检验人员的不适当裁减以及从事安全、可靠性和质量验证工作的机构的缩编和在15年航天计划中对NASA的其他成员的无理裁减等。

三位专家都认为,NASA挖了安全的墙角来增加航天飞机的净载。斯塔贝克说,“修建一座桥,它安全无事,你在修下一座桥时可去掉一点余量。”“这不能满足愿望,于是再多修去一点,最后使新桥倒塌为止。”他认为,这对航天飞机来说,O形环腐蚀的不断严重逐渐习以为常。

在NASA空间站工作、最近退休的约翰 · 霍奇(John Hodge)说:“问题在于人人都认为工程是一门严密的科学。我认为我们在NASA碰到的实际问题是,我们一贯成功,大多数人相信这是严密的科学,其实不然。在设计中存在着大量的不能兼顾因素的权衡,在工程中包含有大量的判断,而且永远如此。”

应该吸取哪些教训

L.缪罗依说,应从挑战者号失事中吸取两个重要的教训。“第一个教训是,有规范的产品及附件的设计、质量检验和合格认可应保证满足实际的要求。”“助推器能在31°F下工作的事实是绝对错误的。是否因此而导致事故值得研究,但这个错误是事实。”第二个教训是,“在使用缩小比例试验和分析技术来证实飞行载体上不按其设计工作的元件能持续工作时,千万要小心,对于意料之外的异常现象决不能掉以轻心地随意放过。”

波士顿大学的列宾格认为,合作的文明要尽量忍让一些不愉快的事情,但这与鼓励人们发表不同意见的真正文明格格不入。“在统一决议下工作的一个小组,你会'发现提反面意见的人是不普遍的。”“因此,管理人员必须有意地鼓励大家多提反面意见。在关键情况下,应有人想到某事出问题的可能性,并设想最不利情况。”

曾经撰写过6份NASA管理研究报告、现已退休的华盛顿国家公共管理科学院顾问Erasmus Kloman说:“使不可靠性最小化的途径是制造一个坏消息能满天飞的环境,”“在这个环境里,也要充满信任和信心。”

纽约大学的斯塔贝克和马萨诸塞州史密斯学院的哲学教授M. P. 格拉塞(Myron Peretz Glazer)都指出,一次又一次地发生打击坏消息传递者的倾向,而并不去惩罚那些干坏事的人。

当挑战者号的灾难降临之后,R. 波斯乔利发现自己在Thiokol内部受排斥,不许他接触NASA的工作。到7月份时,他完全离职,麦克道纳尔最初与大伙隔离;后来,索可尔发出紧急解放令,让他负责重新设计助推器连接。“他们如此大喊大嚷,似乎麦克道纳尔是主宰一切的头目,但是,那都是一大篇鬼话,”“不久他_依然回到老工作岗位上。”

斯塔贝克说:“那是极为普遍的事,”“持有异议的雇员受到公司的处罚是很有代表性的。”他还指出,对索可尔的发射决定的反对意见被看作“组织的叛逆。”

格拉塞说,就索可尔和NASA来说,“付出的代价超出人之所料,”“如果人们研究一下有关的花费以及所要承担的冒险,就会明白这是损失最为惨重之事,他们还是走之为上。”格拉塞指出,马绍尔空间飞行中心主任W. 鲁卡斯(William Lucas)在挑战者号出事之后不久即告引退,但本人绝非受牵连。在由格拉塞和R. M. 格拉塞合著的一本题为“雇员列传”的书中,格拉塞写道,“坚决留在公司工作的人总是设法要把工作干好。在那儿工作,又不提反面意见的人特别受重视。他们打算留下来,因为他们根本的信念是,公司会保护他们。”

事实上,斯塔贝克说,“索可尔的管理比NASA的管理更为差劲。正是在索可尔,一位管理人员对另一位说,‘别干工程了,去搞管理吧。’他们都是些深知O形环问题的人。”

律师R. 列文说,“既然预见到了对粗心大意和干坏事没有惩罚,那么,应当防止的行为就会实际发生。因此,惩罚必须事先讲清并严格执行”。“我很清楚的一件事是,工程师与管理人员的观点不一致,”。“课题组的工程师们在政治上是不精明的。我非常希望由此(立法或其他方面)而产生出来的结果是,在下一次发生这类争论时,一位工程师会说‘看Thiokol愿花多少。’这时候那些人就能理解你的观点了。”

列文指出,在灾难事件中按合同规定,Thiokol勉强付给NASA1000万美元罚金,但“Thiokol已收到几百万美元作为重新设计的费用。”

对犯有本来可以避免的错误的组织基本上没有惩罚这一事实同样也使波士顿大学的莱平格(Lerbinger)担心:“这几乎是政治法律,公款短缺。这使管理人员采取这种立场,即除非另有补贴经费他们才重视安全问题,这就再次激起了舆论。”

[IEEE spectrum,1937年2月]