Хюстън, имаме проблеми

Две катастрофи на НАСА, които едва не лишиха САЩ от статута на космическа държава.

Съперничеството между САЩ и Русия в Космоса е на толкова години, на колкото са и космическите програми на двете страни.

И макар да е прието да се смята, че Щатите се явяват лидер в този отрасъл, пътят към успеха не е бил гладък: няколко сериозни катастрофи на летателни апарати на НАСА изхвърлили САЩ години назад в космическата гонка.

За двете най-сериозни от тях разказва „Российская газета“.

„Чалънджър“. Дефект в конструкцията

Гибелта на совалката „Чалънджър“ на 28 януари 1986 година е най-голямата до този момент катастрофа в историята на пилотираните космически кораби и нанася осезаем удар по репутацията на САЩ.

Космическата совалка стартира в ясен ден. Хиляди хора се стичат на космодрума, за да наблюдават излитането на кораба, стотици камери снимат. Когато „Чалънджър“ се издига, никой не подозира, че след няколко минути ще се случи катастрофа, която ще постави под въпрос програмата Space Shuttle.

Първият полет на „Чалънджър“ се състои на 4 април 1983 г. и до фаталната 1986-а апаратът извършва девет успешни полета без проблеми и се слави за най-сигурния сред себеподобните.

На последния старт не му е писано от самото начало. Повече от седмица стартът се задържа от лошото време. Сутринта на старта метеорологичните сонди показват, че всичко е наред, с изключение на един проблем: необичайно студеното време довело дотам стартовата площадка да се покрие със слой лед с дебелина 7,5 сантиметра.

Никога до този момент совалка не била стартирала при такава температура: сутринта било минус 2 градуса, докато се препоръчвало совалките да стартират поне при плюс 11. Централното управление за полети отлага началото с няколко часа, за да може по-голямата част от леда да се разтопи.

Катастрофата се случва на 73-тата секунда от старта, на височина 14 километра – част от совалката се откъсва и пробива горивния резервоар. „Чалънджър“ се взривява в небето пред очите на изумените зрители.

Гибелта на „Чалънджър“.

Отломки от космическия кораб падат в Атлантическия океан. Целият екип – седем души – загива. Мнозина са в ужас, но повечето не разбират какво се е случило. Някои дори започват да аплодират, мислейки си, че такова трябва да бъде отделянето на ускорителя.

„Тогава си мислехме: това е НАСА, при тях не може нещо да не е наред“, спомня си майката на учителката Криста Маколиф, първия непрофесионален астронавт, намиращ се на борда на злополучния апарат.

„Чалънджър“ започва да прави завой почти веднага, след като се откъсва от земята. След излизане на необходимата траектория скоростта е била равна на 1600 км в час. Когато совалката се повдига над 10 километра, силен страничен вятър я удря внезапно. Във фазата на максимално ускорение аеродинамичните сили достигат своя пик.

Ако скоростта се превиши, совалката ще се разкъса на части. Централното управление за полети нарежда на „Чалънджър“ да намали мощността на двигателите. На 66-ата секунда совалката влиза в разредените горни слоеве на атмосферата…

Екипажът, загинал при катастрофата на „Чалънджър“.
На първия ред от ляво на дясно: Майкъл Смит, Франсис Скуби, Роналд Макнеър.
На втория ред от ляво на дясно: Елисън Онизука, Криста Маколиф, Грегъри Джарвис, Джудит Резник.

В този момент пред очите на събралите се хора и на екраните на мониторите „Чалънджър“ се взривява и се превръща в облак дим. От кораба остава само ракетата носител, която унищожават дистанционно от съображения за безопасност.

Кабината на екипажа след взрива оцелява, но след това пада от височина 19 километра и със скорост над 320 километра в час се удря във водата. Членовете на екипажа нямат шанс за оцеляване.

Комисия в продължение на пет месеца разследва причините за катастрофата, събирайки парче по парче оцелелите данни.

Неизправен се оказва първият твърдогоривен ускорител. Той се състои от четири съединени сегмента. Мястото на съединяването им е запечатано с два гумени пръстена. Процесът на запалване отнема една стотна от секундата и поради претоварването, което възниква при това, между стоманените сегменти се образува процеп. Гуменият пръстен моментално се разширява и предотвратява изтичането на гориво и газ от ускорителя.

Комисията установява, че поради ниските температури в деня на старта пръстените на най-ниското ниво не се разширили както трябва, нагорещеният газ се е издигнал нагоре и това е станало причина за трагедията. Когато совалката достига зоната на максимален скоростен напор, пламъкът унищожава връзката между ускорителя и външния горивен резервоар. Долната част на ускорителя се освобождава, носът ѝ се врязва в горната част на резервоара, което води до силния взрив.

Изследователят Джеймс Чайлс смята, че проблемът е бил не само в температурата и гумените пръстени. Той изказва идеята, че ако неизправността е била само в пръстените, „Чалънджър“ е щяла да се взриви още на старта.

Подкрепя го инженер, служител на компанията строител на ускорителите: „Ако имаше изтичане във връзката по време на запалването, то взривът, разрушил совалката и убил астронавтите, щеше да се случи на стартовата площадка.“

Отломка от „Чалънджър“.

Инженерите, разбира се, в един глас се опитват да убедят мениджърите на компанията производител, че стартът е трябвало да бъде отложен не с няколко часа, а с година: прословутите гумени детайли се представили зле при полетите на други кораби и изисквали доработка. Гласът на науката не бил чут: бизнесът разрешил старта.

Джеймс Чайлс допуска, че совалката не се е взривила веднага, тъй като отворите са били блокирани, вероятно от самото твърдо ракетно гориво. През 50-те години в него започнали да добавят алуминий – той покачва температурата на горене и увеличава тягата с 50%, но оставя след себе си отпадъци – шлака, която се изхвърля през соплото.

58,8 секунди след излитането камерата фиксира огън отстрани на десния ускорител. След това датчиците на корпуса на кораба отчитат спадане на налягането в ускорителя. Това означава само едно: отворът отново се е открил и през него изтича газ.

На 60-ата секунда совалката изпитва колосално претоварване и това може да е отстранило струпалите се шлаки, толкова добре покрили процепа. Причината за усилващите се сътресения, откъснали блокиращите пукнатината шлаки, може да е бил силният страничен вятър.

В подкрепа на тази теория са два факта. Първо, няколко часа преди старта над совалката прелита пътнически самолет, който фиксира зона на силна турбулентност. Второ, излитането на „Чалънджър“ има зигзагообразна форма, а на височина 10 километра се наклонява настрани, което може да свидетелства за мощен хоризонтален поток въздух, идващ в източна посока.

Принудителното прекъсване в стартовете на совалки след катастрофата продължава две години и половина. Преразгледана е цялата програма Space Shuttle, доработени са системите на корабите, извършени са многобройни проверки на работата на възлите и системите.

За модификация на совалките са похарчени милиард и половина долара. Инженерите внасят 120 изменения в конструкцията на орбиталния кораб и 100 – в компютрите. Основно внимание се отделя на най-опасните съединения.

Но дори след това НАСА не си научава урока.

„Колумбия“. Последната мисия

Кариерата на многоцелевия транспортен космически кораб на НАСА безспорно е успешна. Но финала – за жалост – безславен. На 1 февруари 2003 година, по време на кацане, останки от кораба се разлитат над Тексас и Луизиана.

„Стоях недалеч от мястото на кацане, очаквайки връщането на совалката. Там има часовник и когато на него се появи цифрата нула, орбиталният модул трябва да кацне. Никога няма да забравя това: цифрите се отброиха до нула, а „Колумбия“ я нямаше. Значи тя беше някъде между орбита и космическия център „Кенеди“, спомня си ръководителят на стартовите операции Майк Лайнбак.

Совалката „Колумбия“ на стартовата площадка.

Мисия STS-107, при която САЩ загубват  „Колумбия“, стартира нормално. А след това от външния резервоар се откъсва голямо парче изолация и удря предния край на лявото крило. Този незначителен на пръв поглед инцидент погубва апарата.

Цялата програма на совалките е преустановена до приключване на следствието по делото за катастрофата на „Колумбия“. Разследването на НАСА започва буквално няколко часа след инцидента. В търсене на останки от модула тръгва екип.

Орбиталният модул тежи около 104 тона, издирването събира 37, останалото просто изчезва – или напълно се изпарява при влизане в атмосферата, или се намира на дъното на езерото. Разказват, че предприемчиви американци, открили отломки от апарата, ги продавали после в интернет.

Екипажът на „Колумбия“.
От ляво на дясно: Дейвид Браун, командирът Рик Хъсбенд, Лоръл Кларк, Калпана Чаула, Майкъл Андерсън, Уилям Маккул и Илан Рамон.

Инженер от компанията „Боинг“ разказва за експеримент, проведен след катастрофата на апарата. „Проведохме изпитание, обстрелвайки крило на модул с парче изолация. Бях шокиран: то проби дупка в крилото. Мислех, че просто ще направи пукнатина!“

През пробитата дупка в крилото на „Колумбия“ при влизане в земната атмосфера прониква топлина. Тя разкъсва модула на части. Макар совалките и до днес да се смятат за едни от най-съвършените машини, следствието стига до извода, че те имат тотален дефект и е дошло време да се строят други космически кораби.

Техническото заснемане на старта на „Колумбия“, както обикновено, се извършва от няколко тв камери, разположени непосредствено на стартовия комплекс и близо до него.

В хода на старта на STS-107 операторите не виждат нищо необичайно. Но по-късно, при детайлно разглеждане на лентата, е забелязан светъл обект. Той се появява на 81-вата секунда и се врязва в лявото крило на „Колумбия“. От удара обектът се разлита на дребни парчета. Това било прословутото парче от изолацията.

При навлизане в атмосферата совалката се движи със скорост 8 км в секунда, затова незащитените повърхности могат да се нагреят до температури, при които се топи стоманата – 1450-1600 градуса по Целзий. Всяка пукнатина по бронята може да вещае катастрофа.

Отломки на „Колумбия“ (отбелязани в червено, оранжево и жълто), открити от радара на National Weather Service над Техас и Луизиана.

„Преди всичко трябва да отбележим, че катастрофата на „Колумбия“ става по време на тази фаза от полета, която, с отчитане на конструкцията на летателния апарат, не е давала на екипа шанс за оцеляване“, се казва в отчета на комисията по разследване на катастрофата на совалката.

Дори ако астронавтите веднага след излитане са разбрали, че парче от обшивката се е откъснало, те не биха могли да възстановят целостта на „Колумбия“. Корабът не е бил снабден с манипулатор, за да изпълнява ремонтни работи. Екипажът не  е разполагал и със специални материали и инструменти за ремонт на плочите.

Обшивките създават проблеми на астронавтите от 1981 г., когато полита първата совалка. Първоначално покритието се нанасяло с прилагане на фреон. След като еколозите изяснили, че фреонът нанася вреда на озоновия слой на Земята, било взето решение да се промени технологията на покритие. Новата „екологично чиста“ технология, въведена през 90-те, се оказала още по-лоша от предишната – покритието се раздувало и се отлепяло.

На брифинг на 31 януари ръководителят на смяната за кацане в центъра „Джонсън“ Лерой Кейн съобщава, че проверката на цялото спускателно оборудване на „Колумбия“ е преминала без забележки. Единственият проблем, казва Кейн, е вероятна малка повреда на лявото крило по време на старта. „Нямаме никакви притеснения“, подчертава той.

Отломка от „Колумбия“.

Започва интензивното навлизане на „Колумбия“ в атмосферата. След две минути температурните датчици в различни точки на лявото крило започват да регистрират необичайно покачване, а част от тях спират да работят.

В Централното управление за полети приемат първите сигнали от датчиците спокойно – случват се такива неща при кацане. Минути след това прекъсва връзката с апарата, спира и постъпването на телеметрия.

До този момент лявото крило на „Колумбия” прогаря и се разрушава. Системата за управление на кораба не успява да се справи с рязко увеличилото се аеродинамично съпротивление, тя се рестартира и също започва да се разпада. Инверсионната следа в небето над Тексас започва да се разкъсва и увива, чуват се взривове, появяват се отделни фрагменти.

След катастрофата на „Колумбия“ ръководството на НАСА преразглежда своето отношение към безопасността. Това се отразява и на разписанието на полетите на совалки, и на процедурите по подготовки за старт.

Така през 2008 година за няколко месеца бил задържан стартът на „Атлантис“: една от четирите тръби, по които постъпва фреонът за системата за охлаждане на совалката, се оказала частично прещипана. Това създавало допълнително налягане в нея. И макар да не било открито изтичане на фреон, то не можело да се изключи напълно.