挑戰者號事故（1986 年）：低溫使 O 形環的彈性恢復變慢
1986年1月28日，太空梭挑戰者號在發射約 73 秒後解體，7 名機組員全數罹難。總統調查委員會認定，原因是右側固體火箭推進器接頭的壓力密封失效。發射當天早晨是至當時為止最冷的一次，橡膠 O 形環受冷而恢復原形的速度變慢。
發生了什麼
- 日期
- 1986年1月28日 上午11時38分（美國東部標準時間）
- 機體
- 太空梭挑戰者號（任務 51-L）
- 傷亡
- 發射約 73 秒後，在高度約 46,000 ft（約 14 km）機體解體，7 名機組員全數死亡
- 氣溫
- 發射時 36°F（約 2℃）。比之前最冷的一次發射低 15°F
- 接頭
- 右側固體火箭推進器後段的現場接頭。推定接頭 300° 位置的溫度為 28±5°F（約 −2℃）
- 調查
- 太空梭挑戰者號事故總統調查委員會報告（1986 年）
事故經過與調查結論
發射後 0.678 秒，右側固體火箭推進器後段接頭附近已冒出濃烈的灰色煙霧，之後的煙逐漸變黑。58.788 秒時同一推進器上出現晃動的火焰，59.262 秒成為連續的火焰。73.124 秒時外部燃料箱下部出現白色的蒸氣環，一般認為這是氫燃料箱結構破壞的開始。約 73 秒時，機體開始解體。
委員會的結論是：事故的原因是右側固體火箭發動機後段現場接頭的壓力密封失效，而這個失效是由於有缺陷的設計，對溫度、尺寸、材料、重複使用的影響、處理過程、對動態負荷的反應等許多因素敏感到無法接受的程度。
從材料角度看原因的連鎖
推進器的接頭以 2 條斷面直徑 0.280 英寸（約 7.1 mm）的橡膠 O 形環密封。密封的主要機制，是燃燒氣體的壓力從 O 形環的上游側將其壓緊。接頭中的油灰是隔熱用的，目的是讓燃燒氣體不直接接觸 O 形環，一般認為它作為壓力密封的效果變異很大。
點火之後，接頭的縫隙立即張開（接頭旋轉），動態效應使張開量增大。委員會認定：O 形環的彈性與溫度直接相關，被壓縮的 O 形環溫暖時比寒冷時恢復原形快得多；在寒冷的發射溫度下，O 形環恢復圓形非常慢，被認為沒有跟上縫隙的張開。委員會也指出，油灰的溫度、濕度等因素使壓力施加到 O 形環的時間延遲，也可能是最初接頭失效的因素。還提到接頭縫隙中的水可能結冰，妨礙了副 O 形環的作用。
在之前的飛行紀錄中，61°F 以上的發射中 O 形環出現熱損傷的只有 4 次；而在低於 61°F 的發射中，每一次都有 1 條以上的 O 形環出現熱損傷。
關於原因的看法：在大學的教材中，也有說明發射當天的溫度低於橡膠的玻璃轉移溫度、使 O 形環變脆的例子（密西根大學）。總統調查委員會的報告則指出，O 形環的彈性恢復隨溫度降低而變慢，被認為沒有跟上縫隙的張開。
從哪些線索查明了原因
- 發射時的氣溫是至當時為止最低的 使用溫度: 低溫（低於 0℃ 左右）
- 密封件是橡膠（彈性體）O 形環 材料: 橡膠、彈性體（密封件、O 形環等）
- 點火的瞬間接頭突然受壓，縫隙張開 承受的負荷: 衝擊，或突然承受很大的負荷
- O 形環的彈性恢復在低溫下變慢，已在試驗中反覆確認 材料: 橡膠、彈性體（密封件、O 形環等）
- 在低於 61°F 的發射中，每一次 O 形環都有熱損傷 使用溫度: 低溫（低於 0℃ 左右）
以這些線索開啟診斷指引，高分子在低溫下的彈性降低與脆化會排在第一名。
相關的破損形態: 高分子在低溫下的彈性降低與脆化
事後改變的設計、標準與檢查
- 委員會建議必須變更有缺陷的固體火箭發動機接頭與密封。要求接頭的完整性應對尺寸公差、組裝、環境影響等不敏感，並在包含溫度在內的整個使用範圍內，以盡可能接近發射狀態的試驗進行認證。也要求在美國國家研究委員會設置獨立監督設計的委員會。
- 也建議訂定施加與解除發射限制（launch constraint）的方針，並建立讓技術資訊充分傳達到決策者的機制。
- 重新設計的接頭增加了：金屬之間互相干涉以抑制縫隙張開的捕捉（capture）機構、第 3 條 O 形環、使 O 形環始終保持壓縮的形狀（壓縮後的 O 形環不填滿溝槽的 90% 以上）、組裝後確認洩漏的檢查口；內側隔熱材的接縫改以吸收撓曲的襟片取代油灰來密封。
- 現場接頭加裝了與防水密封一體的外部加熱器，使密封的溫度保持在 75°F（約 24℃）以上。
可以學到的事
- 材料的性質會隨溫度大幅改變。零件要在最嚴苛的溫度、接近實際的狀態下試驗確認。
- 對密封而言，重要的不是在靜止狀態，而是能否在縫隙變動的實際條件下發揮作用。
- 發射溫度越低、O 形環熱損傷越多的趨勢，早已出現在之前的飛行紀錄中。
- 對許多條件敏感的設計，只要其中任何一個條件偏離就會失效。要追求對條件不敏感的設計。
- 需要建立機制，讓技術人員掌握的資訊能充分且及時地傳達給負責判斷的人。