23 года назад, 16 января 2003 года, с космодрома на мысе Канаверал в свой очередной полёт отправился первый американский многоразовый корабль «Колумбия». Это был 28-й его полёт в космос. И он стал последним. И для космического корабля, и для семи членов его экипажа...
Шаттл «Колумбия» был первенцем в американской программе Space Transportation System. Его строительство началось в 1975 году. В 1979 году корабль был доставлен на космодром Космического центра имени Кеннеди, где вплоть до апреля 1981 года продолжалась его подготовка к полёту, назначенному на 10 апреля. Но старт был перенесен еще на 2 дня, так что свой первый космический полет шаттл совершил в 12 апреля 1981 года.
28‑й полёт «Колумбии» тоже сильно задержался – в течение 2-х лет старт корабля многократно откладывался из‑за различных проблем. По плану он должен был полететь еще 11 января 2001 года, но взлетел только 16 января 2003 года, с семью астронавтами на борту. Перед стартом «Колумбия» находилась на стартовой площадке 39 дней, на две недели дольше обычного, из которых в течение 23 дней шли обильные дожди. И если вода просочилась в изоляцию или трещины вокруг нее, то это могло привести к образованию значительного количества льда, после того как за день до запуска бак заполнили сверххолодным водородом и жидким кислородом.
- Командир экипажа – Ричард «Рик» Д. Хасбанд. Полковник ВВС США, астронавт NASA.
- Второй пилот – Уильям «Уилли» К. МакКул. Лётчик-испытатель, астронавт NASA.
- Бортинженер – Калпана Чавла. Научный сотрудник, первая женщина-астронавт NASA индийского происхождения.
- Специалист по полезной нагрузке – Майкл Ф. Андерсон. Учёный, астронавт NASA.
- Специалист по зоологии – Лорел Б. С. Кларк. Капитан ВМС США, астронавт NASA.
- Научный специалист (врач) – Дэвид Макдауэлл Браун. Лётчик-испытатель, астронавт NASA.
- Научный специалист – Илан Рамон. Первый израильский астронавт NASA.
Судьба корабля и его экипажа была предрешена уже на старте! На 82-й секунде полета от внешнего топливного бака корабля отделились несколько кусков теплоизоляционной пены, возможно, покрытых льдом, и на огромной скорости ударили по левому крылу шаттла.
В момент старта этого никто не видел. Даже при просмотре видеозаписи запуска через два часа сотрудники наземных технических служб не заметили никаких признаков проблемы. Только на следующий день, при изучении записи более высокого качества, специалистам Центра управления полётами удалось увидеть, что произошло на старте. И увиденное им не понравилось… Похоже, что этот мимолетный удар повредил термостойкие плитки на передней кромке левого крыла «Колумбии», защищающие конструкцию корабля от перегрева.
Утром 1 февраля 2003 года экипаж «Колумбии», благополучно завершив свою 16-дневную миссию на орбите, получил команду на возвращение и приступил к приземлению.
Спустя 10 минут с того момента, как корабль вошёл в земную атмосферу, на высоте 71 километр и на скорости в 23 раза превышающей скорость звука появились первые признаки стремительно надвигающейся беды – по каналам телеметрии прошел сигнал о резком падении давления в колесах левого шасси.
Примерно в 200-х километрах к западу от Далласа с кораблем пропала связь. За несколько минут до расчетного времени приземления, «Колумбия» развалилась на куски на высоте 61 км в небе над Техасом. С момента потери управления кораблем до его разрушения прошло чуть более 40 секунд.
Позже Следственная комиссия по аварии «Колумбии» выяснила, что причиной гибели корабля стали те злополучные куски пены, которые оторвались от бака и ударили по крылу. В результате удара с передней кромки крыла отлетели термостойкие плитки, образовав пробоину в теплозащите размером не менее 15х20 см. Через неё разогретый при спуске до гигантской температуры воздух проник внутрь левого крыла, затем в среднюю часть фюзеляжа и к левому колесу основной стойки шасси. Колесо взорвалось, а горячий газ стал буквально прожигать алюминиевую конструкцию крыла...
Удары изоляционной пены по корпусу шаттлов во время старта не были чем‑то необычным. Подобное уже случалось не раз. Разработчики «челноков» знали, что отколовшиеся куски пены могут повредить хрупкие термостойкие плитки. Поэтому изначально требования к конструкции предусматривали, что с бака не должны отделяться крупные фрагменты пены, хотя и допускалось отделение мелких частиц, которые не могли нанести вред термостойким панелям корабля. Но реальные полёты показали иное.
После первого же старта шаттла в 1981 году выяснилось, что корабль во время подъёма подвергся «бомбардировке» кусками пены с топливного бака. Тогда пришлось заменить более 300 плиток, и инженеры отметили, что если бы они знали, что бак будет выбрасывать столько пены, то вряд ли бы дали разрешение на старт.
«Колумбия» незадолго до запуска. Красным отмечено место на баке, откуда оторвались куски пены, и место на крыле, куда пришелся удар. Фото: NASA, Public domain, via Wikimedia Commons.
Как позднее было указано в отчёте Следственной комиссии, удары отвалившимися кусками пены по кораблю происходили при большинстве запусков шаттлов. Но эта проблема, судя по всему, не очень беспокоила инженеров и руководителей программы. В NASA хоть и рассматривали возможность разработки ударопрочных термоплиток, но пришли к выводу, что вероятность потери шаттла из‑за отделения фрагментов пены крайне низка.
В 1990 году были опубликованы результаты исследования, в котором предупреждалось, что защитные плитки вокруг колесных ниш шаттла особенно уязвимы для повреждений. Именно в нише левого шасси во время спуска «Колумбии» и было зафиксировано первое повышение температуры.
17 января 2003 года, на следующий день после запуска «Колумбии», фотогруппа NASA (IPWG) изучила видеозапись запуска в высоком разрешении и обнаружила, что исключительно крупный кусок пены ударил по левому крылу шаттла.
Обеспокоенный возможным серьёзным повреждением термостойких плиток, Боб Пейдж, руководитель группы, сразу обратился к руководству с просьбой связаться с Министерством обороны для получения дополнительных снимков «Колумбии». Тем временем IPWG сообщила об ударе руководителям программы, после чего была создана группа по оценке повреждений (DAT).
Момент удара куска теплоизоляционой пены по поверхности крыла корабля.
Через три дня после первого официального заседания DAT член группы Роберт Уайт и сопредседатель DAT Родни Роч самостоятельно запросили у NASA снимки левого крыла «Колумбии». Однако эти запросы были заблокированы другим сотрудником агентства – Линдой Хэм. Она узнала о запросах, но на основании консультаций с членами группы управления полётом пришла к выводу, что дополнительные фотографии поврежденного крыла не требуются.
Также она выразила опасения по поводу дополнительного времени, которое потребовалось бы для перемещения «Колумбии» в положение, благоприятное для съёмки её левого крыла. Ещё одним фактором в её решении не делать фотографии поврежденного крыла было распространённое среди высшего руководства NASA мнение, что все равно уже ничего нельзя сделать, даже если повреждения серьёзные.
Без снимков левого крыла «Колумбии» у специалистов группы по оценке повреждений было мало данных для анализа. Тем не менее они попытались с помощью компьютерной программы Crater оценить возможный ущерб от удара пеной, хотя она и не была предназначена для прогнозирования повреждений термозащитных плиток.
На основании полученного анализа команда пришла к выводу, что при входе в атмосферу шаттл получит «некоторые тепловые повреждения», но не смогла оценить степень этих возможных повреждений, и смогут ли они привести к нарушению структуры орбитального корабля.
Последствия повреждения системы термозащиты крыла. Фото: Иллюстрация из отчета Следственной комиссии по аварии «Колумбии».
Через неделю после начала миссии «Колумбии», NASA все же уведомило её командира Рика Хасбанда и пилота Уильяма Маккула о том, что при старте произошел удар пеной. Однако, этот инцидент был представлен как несущественная проблема. После описания произошедшего в уведомлении говорилось, что «нет опасений по поводу повреждений плиток», и уточнялось, что подобные инциденты уже происходили в «нескольких других полётах». Что характерно, этот вывод экипажу сообщили за два дня до того, как группа по оценке повреждений завершила попытку спрогнозировать ущерб с помощью программы Crater.
Экипажу корабля сообщили, что удар пеной даже не стоит упоминания, и их информируют об этом только для того, чтобы они не удивлялись, если репортёры спросят их об этом после возвращения на Землю.
На следующий день командир «Колумбии» Хасбанд ответил руководителю полётов Стивену Стичу: «Огромное спасибо, Стив!»
1 февраля 2003 года «Колумбии» предстояло вернуться на Землю. Когда шаттл пролетал над Калифорнией в 8:53 по восточному стандартному времени, очевидцы сообщили о нескольких ярких вспышках света, которые осветили его след.
В 8:59 с орбитального корабля поступило последнее неразборчивое сообщение. В 9:00 многочисленные наблюдатели на Земле увидели, что «Колумбия» буквально разваливается на части. Дымящиеся обломки корабля и останки членов экипажа падали с неба, вызывая панику и хаос на Земле.
В отчёте NASA, опубликованном в 2008 году, указано, что первый сигнал тревоги внутри шаттла прозвучал лишь за четыре секунды до того, как «Колумбия» вышла из‑под контроля. Однако либо Рик Хасбанд, либо Уильям Маккул оставались в сознании ещё 26 секунд, отчаянно пытаясь спасти экипаж.
Сразу после разрушения шаттла «Колумбия» тысячи обломков орбитального корабля упали на территории Техаса и Луизианы. Несмотря на попытки местной полиции не подпускать людей к местам их падения, фрагменты, заявленные как части «Колумбии», уже через несколько часов после происшествия появились на eBay. Спустя два дня там уже было размещено более 1 500 подобных объявлений, что вызвало крайнее недовольство NASA.
Космическое агентство заявило, что любые части погибшего корабля являются собственностью правительства США, а лица, уличённые в хранении обломков, могут быть обвинены как в краже, так и в препятствовании правительственному расследованию.
Памятный плакат в честь экипажа погибшего корабля. Фото: NASA. Эми Ломбардо, Public domain, via Wikimedia Commons.
В итоге eBay начал удалять все аукционы, связанные с обломками «Колумбии», и ещё раз подтвердил, что подобные продажи запрещены. Однако это не помешало появлению новых аукционов по продаже памятных вещей, связанных с последней миссией шаттла – нашивок и фотографий экипажа и тп.
Чтобы собрать как можно больше фрагментов «Колумбии», правительство США 5 февраля объявило трёхдневный период амнистии, в течение которого любой человек мог сдать обломки без последствий.
Обширная территория, на которой были разбросаны обломки «Колумбии», потребовала масштабных поисковых работ с привлечением как воздушных, так и наземных групп.
Зона разброса обломков «Колумбии» над Техасом и Луизианой. Фото: Офис Национальной метеорологической службы, Шривпорт, Луизиана., Public domain, via Wikimedia Commons.
В ходе поиска и сбора обломков в Техасе потерпел катастрофу вертолет. В результате этой аварии погибли еще два человека – пилот вертолета Жюль Фрэнсис «Базз» Миер и специалист по авиации Лесной службы Техаса Чарльз Кренек. Три сотрудника Космического центра Кеннеди Ричард Ланге, Ронни Дейл и Мэтт Чачер получили тяжелые ранения.
Поиск фрагментов корабля продолжался несколько месяцев. К концу марта удалось собрать около 84 тысяч фрагментов, что составляло порядка 38% всей массы корабля.
После трагического происшествия многие исследователи неизбежно задавались вопросом на «миллион долларов»: а можно ли было спасти корабль или хотя бы его экипаж?
Некоторые эксперты придерживались мнения, что если бы повреждения левого крыла были своевременно обнаружены и грамотно оценены, то спасение экипажа могло оказаться возможным.
Обсуждалось три гипотетических сценария спасения экипажа:
Облегчить корабль и снизить траекторию снижения корабля. Расчёты показывали, что это может уменьшить его скорость при входе в плотные слои атмосферы и тем самым снизить тепловую нагрузку на конструктивные элементы корабля. Для снижения массы предлагалось слить до минимума топливо, «избавиться» от лаборатории «Спейсхаб» и части другого оборудования – это бы позволило уменьшить массу корабля примерно на 14 тонн.
Астронавты «Колумбии» самостоятельно устраняют повреждение корабля. Но этот вариант был совсем утопическим. На борту не было ни оборудования, ни материалов для такого ремонта. Да к тому же, по некоторым данным, не было и скафандров, в которых можно было бы проводить такие работы в открытом космосе. Предлагали даже совсем экзотический вариант – пробоину в теплозащите заткнуть пакетом с водой и закрепить его на крыле тефлоновой лентой.
Эвакуация экипажа с помощью шаттла «Атлантис». Для этого он должен был бы стартовать на 20 дней раньше запланированной даты. Были расчеты, которые показывали, что если бы экипаж аварийного корабля с первых дней полёта экономно использовал расходные материалы (включая поглотители углекислого газа), он мог бы оставаться на орбите на 2 недели дольше, чем было запланировано – вплоть до 15 февраля – до того момента, пока не прилетит спасательный шаттл «Атлантис».
Старт «Атлантиса» изначально планировался на 1 марта, но если бы работы по его подготовке к старту начались 16-17 января и велись более интенсивно, то он мог бы быть безопасно запущен уже 10 февраля – за пять дней до крайнего срока, отведенного экипажу «Колумбии». И погодные условия с 10 по 15 февраля позволяли осуществить такой запуск. В этом случае после встречи на орбите двух шаттлов экипаж «Колумбии» должен был бы перейти на «Атлантис» с переходом через открытый космос... Этот вариант тоже не гарантировал успеха, но Шон О’Киф, руководитель NASA, заявил, что разрешил бы экстренный старт спасательного корабля, если бы знал, что экипаж «Колумбии» обречён.
Но история не терпит сослагательного наклонения, поэтому все случилось так, как случилось.
Гибель «Колумбии» стала одним из самых трагических событий в истории NASA и имела серьёзные последствия для агентства. Эта катастрофа была сопоставима с катастрофой шаттла «Челленджер», произошедшей 17 лет до этого, и стала катализатором процесса завершения программы многоразовых космических кораблей.
После этой трагедии в распоряжении NASA оставались еще три «челнока» – «Дискавери», «Атлантис» и «Эндевор», но их полёты были приостановлены до результатов расследования и доработки систем безопасности. А в 2011 году программа Space shuttle и вовсе была закрыта.
Катастрофа «Колумбии» нанесла серьезный удар по репутации NASA. Агентство подверглось жесткой критике за халатность и неэффективное управление. Комиссия по расследованию катастрофы выявила серьёзные проблемы в его организационной культуре и управлении. В отчёте комиссии отмечалось, что космическое агентство игнорировало проблемы с теплозащитой, о которых было давно известно – случаи отрыва теплоизоляции при запуске шаттлов происходили и раньше (в 1983, 1990, 1992 и 2002 годах), но им не придавали должного значения.
Комиссия подчеркнула, что в NASA существовала корпоративная культура, при которой те или иные опасения специалистов часто не воспринимались всерьёз, а каналы связи между подразделениями были фактически заблокированы. Также критике подверглась система принятия решений – в частности руководство не отреагировало на запросы инженеров о дополнительном осмотре повреждений и не содействовало получению изображений «Колумбии» для качественной оценки ущерба.
Трагедия побудила NASA пересмотреть подходы к безопасности полётов. Шаттлы стали оснащаться необходимыми инструментами и материалами, позволяющими произвести ремонт аналогичных повреждений прямо на орбите. А также при последующих стартах «челноков» стали держать наготове запасной корабль с сокращенным экипажем – для выполнения «спасательной» миссии в случае возникновения аварийных ситуаций.
В рамках реформ были созданы независимые структуры по надзору за безопасностью, как того рекомендовала комиссия по расследованию. Были пересмотрены подходы к обучению астронавтов и подготовке к миссиям.
Несколько руководителей агентства, отвечавших за программу Space Shuttle, были отстранены от работы или переведены на другие должности. А США в последующие два года для доставки своих экипажей на МКС были вынуждены полагаться исключительно на российские космические корабли.
ПС
После двухлетнего перерыва в полетной программе Space shuttle в июле 2005 года на орбиту отправился шаттл «Дискавери». И этот полёт тоже мог закончиться трагедией. После того как от корабля отделились твердотопливные ускорители, с внешнего бака опять оторвался большой кусок теплоизоляционной пены... Но в этот раз повезло – потоком воздуха его отнесло от корабля и удара по его корпусу не произошло. Получается, что миллиардные инвестиции в разработку и внедрение новых подходов к обеспечению безопасности полётов, новые регламенты, новые требования и тп – всё это было впустую?
