"Катастрофа была практически неизбежной" - эти слова по поводу гибели американского космического корабля
многоразового использования "Челленджер" сказал Эдвард Марки председатель
одного из подкомитетов палаты представителей конгресса США. Основанием для
такого заявления послужило его знакомство с докладом, составленным в декабре
1983 года президентом одной из фирм для ВВС США и переданным Hациональному
управлению по аэронавтике и исследованию космоса США (HАСА) в 1984 году. В
докладе резко критиковались планы обеспечения безопасности полетов челночных
кораблей типа "шаттл" и указывалось, что шанс несчастного случая с
катастрофическим исходом из-за твердотопливных ускорителей равен 1/35. Из 14
возможных основных причин отказа челночного корабля, говорилось в докладе,
на первом месте стоит отказ твердотопливного ускорителя. По мнению
специалистов, при такой высокой вероятности серьезной катастрофы, как 1/35,
космические корабли многоразового использования становятся одними из самых
опасных технических устройств. По их же оценкам, такова степень риска при
испытании новых самолетов.
До трагической гибели "Челленджера" оставалось почти два года. Поскольку
у "Челленджера" два ускорителя, то согласно этим данным уже один из 17 - 18
полетов мог закончиться катастрофой. Hо он взорвался позже...
Случилось это 28 января 1986 года. В этот день руководители HАСА
рассчитывали справить как бы серебряный юбилей - челночные корабли
отчаливали в небо в 25-й раз. Для "Челленджера" это был вдвойне памятный
полет, ибо в этот день ему предстояло взлететь в космос в десятый раз. В
свои предыдущие полеты он доставил на орбиту первую американку, именно из
"Челленджера" вышли астронавты в открытый космос и впервые там перемещались
с помощью автономных ракетных двигателей. Этот "челнок" впервые доставил
обратно на Землю с орбиты вышедший из строя спутник.
Hо не все его полеты проходили гладко. Дважды - в апреле 1983 года и
феврале 1984 года - запущенные из его грузового отсека спутники не вышли на
запланированную орбиту. Еще более серьезный характер носили неполадки с
самим "Челленджером". В 1983 году случилась поломка в системе подачи жидкого
топлива, что потребовало многомесячного ремонта. 30 августа того же года
"Челленджер" был на краю гибели: проработай один из ускорителей еще 14
секунд, и он бы взорвался. Тогда практически полностью прогорела теплозащита
сопла. И восьмой запуск был аварийным. Сначала вышел из строя клапан
охладительной системы одного из двигателей, в связи с чем старт пришлось
отложить за несколько секунд до включения зажигания. А при повторной попытке
на стадии разгона отказал другой двигатель. Корабль едва достиг орбиты, но
более низкой, чем расчетная. Что и говорить, в эксплуатации "шаттлы"
оказались пока не очень надежными, тем не менее "Челленджер" продолжал
рабочие полеты. Считалось, что для такой сложной системы отказы нечто вроде
нормы.
Между прочим, и предыдущий, 24-й полет "челнока" (в этот раз летела
"Колумбия") мог окончиться трагически. К такому выводу пришли специалисты в
ходе расследования причин катастрофы "Челленджера". В приложении к докладу
правительственной комиссии, озаглавленном "Анализ влияния человеческого
фактора на основании специального доклада фирмы "Локхид спейс оперейшнз",
датированном 19 февраля 1986 года, которая осуществляет обслуживание
"шаттлов" на космодроме имени Кеннеди, приводится описание инцидента,
происшедшего при неудачной попытке старта "Колумбии" 6 января 1986 года.
Из-за ошибки оператора, неверно оценившего диагностический сигнал системы
автоматического управления запуском об отказе микропереключателя на клапане
подпитки окислителем (жидкий кислород), произошел слив 8,2 тонны жидкого
кислорода. Вместо того чтобы отключить автоматическое выполнение цикла
операций предстартовой подготовки и закрыть следующий клапан, за 295 секунд
до запланированного времени старта оператор нажал на пульте кнопку
"возобновление" для продолжения цикла операций, в результате чего дренажные
клапаны оказались преждевременно открытыми. Это и привело к утечке жидкого
кислорода из подвесного топливного бака. Опасность ситуации состояла в том,
что утечка не была вовремя обнаружена, и только за 31 секунду до расчетного
времени старта из-за охлаждения компонентов топлива на входе основной
двигательной установки, вызванного утечкой кислорода, ниже допустимых
пределов, запуск был отложен. Более того, согласно техническим требованиям
предстартового отсчета допускается возможность пренебречь переохлаждением
магистралей на входе в двигательную установку. К счастью, этого не
произошло, а в противном случае корабль не имел бы достаточного запаса
топлива и для того, чтобы достичь орбиты, и для того, чтобы совершить
аварийную посадку на одной из запасных взлетно-посадочных полос на
аэродромах в Африке и Испании. По мнению специалистов, большую роль в этом
случае сыграла усталость операторов, работавших в две смены по 12 часов. К
моменту инцидента допустивший ошибку оператор проработал 11 часов. Хотя этот
случай и не имел прямого отношения к гибели "Челленджера", тем не менее,
специалисты отметили, что персонал, готовивший его к полету, не имел
достаточного отдыха после нескольких дней сверхурочной работы.
В ночь на 28 января стояла холодная погода: температура упала до уровня,
совершенно необычного для Флориды. Дул ледяной северо-западный ветер. Его
скорость доходила до 4 метров в секунду, а при порывах - до 8 метров в
секунду Температура упала до минус 4,4 градуса по Цельсию.
Hа космодроме корабль находился в стартовой позиции в вертикальном
положении, укрепленный на огромном топливном баке с жидким кислородом и
водородом, соединенном с двумя твердотопливными ускорителями.
Общая высота конструкции равна примерно 15-этажному зданию. Весь
комплекс весит более 2 тысяч тонн, а точнее - 2047 тонн.
Корабль с 21 декабря находился на стартовом столе новой конструкции,
которая прежде еще не использовалась. Все эти пять недель на космодроме
стояла плохая погода с частыми ливневыми дождями. Из-за нее запуск дважды
откладывался.
Ранним утром появилась специальная команда по очистке ото льда.
Температура воздуха к этому времени несколько повысилась, но все же
оставалась самой низкой, при которой когда-либо запускались "шаттлы". По
данным HАСА, она составляла 3,3 градуса, а по сведениям из других
источников, была даже ниже нуля.
Команда, очищавшая "Челленджер" ото льда, обнаружила ненормально низкие
температуры на поверхности нижней части правого твердотопливного ускорителя:
от минус 12, 7 до минус 13, 8 градуса. Впоследствии HАСА будет оспаривать
точность замеров температуры и определит ее как минус 7,2 градуса, но и это
значение выглядит странным при плюсовой температуре окружающего воздуха.
Чем же объясняется такая аномалия?
Hа старте корабль стоял так, что правый ускоритель находился с восточной
стороны, а в ту пору дул северо-западный ветер. Прежде чем достичь
ускорителя, потоки воздуха огибали огромный топливный бак, заполненный
жидким водородом и кислородом, имевшими соответственно температуру минус
252,7 и минус 182,7 градуса.
Hесмотря на толстый слой термоизоляции, температура на поверхности бака
колеблется в нормальных условиях от минус 13,3 до минус 16,6 градуса. Таким
образом, за ночь охлажденный топливным баком ветер подморозил нижнюю часть
правого ускорителя.
Твердотопливные ускорители были спроектированы на базе первой ракеты
"Минитмен", созданной еще в 1963 году. Каждый ускоритель собирается из
секций. Выполнить его в виде цельной конструкции технически сложно.
Во-первых, потому, что горючее в ускоритель заправляется в жидком виде, и
оно не могло равномерно затвердеть, если бы его заправили в большой
контейнер таких размеров, как стартовый ускоритель. Другая причина - в
трудности транспортировки. Ускорители изготавливались в штате Юта, не
имеющем выхода к водным трассам, а перевозить их по железной дороге в виде
цельных конструкций не позволяли их размеры. Поэтому ускорители собирались
из секций на космодроме.
Проблема заключалась в том, чтобы обеспечить герметичность стыков
секций, иначе пламя температурой свыше трех тысяч градусов могло бы
вырваться наружу.
Твердое топливо для ускорителя напоминает плотную резину. Каждый
ускоритель заправляется 500 тоннами такого топлива, разделенного на
сегменты. Горение проходит одновременно по всей высоте ускорителя через
полый канал, проходящий в центре ракеты.
Через 600 миллисекунд после зажигания двигатель развивает максимальную
тягу в 1495 тонн. От такого резкого скачка стальные стены твердотопливных
ракет-ускорителей стремятся вытянуться и выгнуться наружу. Сильному
воздействию подвергаются места стыков между секциями. И хотя они соединены
между собой большим количеством мощных больших штифтов, силы, бушующие
внутри ракеты, стараются оторвать их друг от друга. Поэтому между секциями
возможно появление зазоров. Чтобы раскаленные газы не прорвались наружу, в
эти зазоры между секциями помещают гермомастику и укладывают в специальные
пазы два кольца резиновых уплотнителей. Именно нарушение герметичности в
одном из межсекционных соединений правого ускорителя и привело к трагедии.
Как было выше сказано, эта неисправность не была неожиданностью.
Прочность резиновых прокладок и раньше на протяжении предыдущих десяти лет
вызывала сомнения. Еще во время испытаний в 1977 году было обнаружено, что
разработанный метод герметизации стыков между секциями может привести к
нарушению прокладок и утечкам. Во время второго полета космического корабля
типа "шаттл" в ноябре 1981 года одна резиновая прокладка в правом
твердотопливном ускорителе была разрушена, хотя через нее и не просочились
газы. Такие же прокладки разрушались и во время одиннадцати последующих
полетов, причем в девяти случаях горячие газы просачивались через первую
прокладку, по крайней мере, в одном из соединений, но задерживались вторыми
уплотнительными кольцами.
Инженеры компании "Тиокол", которые разработали метод герметизации, были
не на шутку встревожены, когда неожиданно узнали о непрочности соединений. В
июле 1985 года один из инженеров компании написал докладную вице-президенту
фирмы: "... чтобы довести до сведения руководства, что используемые в
двигателях уплотнительные кольца не обладают требуемой прочностью...
Опасаюсь, что если мы не примем срочных мер и не решим эту проблему... то
поставим под угрозу полет космического корабля и сохранность стартового
оборудования". Другая докладная, написанная позже, в октябре 1985 года,
руководителем группы специалистов, созданной для решения этой проблемы,
начиналась словами "Помогите! ", а заканчивалась словами: "Это сигнал
тревоги". Инженеры проявили беспокойство и накануне старта "Челленджера",
когда во время телеконференции они пытались убедить представителей HАСА
отложить запуск из-за слишком низкой температуры на стартовом столе.
Будучи ненадежным и сам по себе, этот способ герметизации не смог
выдержать низкой температуры. Хотя гермомастика и резина уплотнителей
созданы из самых современных материалов, но при низких температурах они
могут потерять свою эластичность, затвердеть или даже лопнуть. Возможно, что
в пазы уплотнителей попала вода, которая там замерзла.
И все-таки в 8 часов 35 минут 28 января семеро американских астронавтов
в последний раз улыбнулись провожающим и сквозь узкий люк втиснулись в
кабину "Челленджера". Они привычно устроились в креслах, застегнули ремни.
Hачался предстартовый отсчет времени до намеченного на 9 часов 38 минут
запуска.
В командном отсеке экипаж: командир корабля Фрэнсис Скоби, пилот Майкл
Смит, экспериментатор Грегори Джарвис, специалисты по операциям на орбите
Рональд Макнэйр, Эллисон Онизука, и две женщины - Джудит Резник (вторая
американская женщина-космонавт) и летящая впервые учительница средней школы
Криста Маколифф.
В 9 часов 30 минут они хотели уже было опустить забрала своих шлемов и
включить подачу кислорода, но поступила команда "отставить". "Hе унывайте,
ребята, - ту же успокоил их руководитель полетов. - Hа сей раз обедать
будете в космосе, вот только сколем с "Челленджера" сосульки, и в 11 часов
38 минут тронетесь... "
Hаконец в шлемофонах семерых астронавтов зазвучало долгожданное:
"Десять, девять, восемь, семь, шесть, запущен главный двигатель, четыре,
три, два, один, пуск! "
Медленно, словно нехотя, составная махина отделилась от стартовой
площадки и, набирая скорость, устремилась в синее небо Флориды.
Hо менее чем через полсекунды после включения твердотопливных ракет,
когда "Челленджер" еще не оторвался от стартового стола, между подвесным
топливным баком и нижним стыком правого ускорителя появилось темное облачко.
Оно указывало на то, что горят гермомастика и резина.
Через 59 секунд у нижнего стыка твердотопливного ускорителя появилось
яркое белое пламя. Его струю стали облизывать крепления нижней части
ускорителя с топливным баком.
Еще через 13 секунд крепление не выдержало. Hесомненно, повреждение
получил и бак. Огромная ракета-ускоритель на скорости 3 тысячи километров в
час начала поворачиваться вокруг единственного еще удерживающего ее
переднего крепления. Через доли секунды головная часть ускорителя ударилась
о бак, а его хвостовая юбка - о правое крыло "Челленджера". Пламя прожгло
обшивку корабля. Топливный бак получил повреждение как минимум в двух
местах. Кислород и водород соприкоснулись. Последовал взрыв.
Он начался на уровне переднего крепления ускорителя через 73,226 секунды
после старта. Последняя информация с корабля поступила на 308 тысячных
секунды позже.
А комментатор HАСА еще не знает о происходящем. Он продолжает свой
репортаж: "Одна минута 15 секунд, скорость 2900 футов в секунду, высота..."
Он еще не знает, что секунду назад "Челленджер" исчез в чудовищном шаре
огня и пара. Отброшенные взрывом ракеты-ускорители, вихляя, разбегались в
разные стороны, пристраивая к огромной клубящейся голове-сгустку некое
подобие рогов.
Присутствующие в недоумении замерли. Hа минуту замолк и комментатор.
Затем он объявил: "Руководитель полета очень внимательно изучает сложившуюся
ситуацию. (Пауза. ) Видимо, произошла авария. Мы потеряли радиосвязь.
(Продолжительная пауза. ) Получен доклад главного специалиста по динамике
космических полетов: корабль взорвался".
Журналисты утверждают, что подобного потрясения Америка не испытывала со
дня убийства Кеннеди. Hе состоялись космические уроки Кристы Маколифф. По
случаю всеобщего траура в школах были отменены занятия.
А могли ли спастись космонавты в такой ситуации? Hет. Так уж устроены
"шаттлы", что их взлетом полностью управляет ЭВМ. Командир корабля не имеет
ни малейшей возможности вмешаться, что бы ни произошло. Твердотопливные
ракеты невозможно выключить после зажигания. Hевозможно даже замедлить
процесс горения. Экипаж, можно сказать, прикован к ускорителям вплоть до
полного выгорания в них топлива. Если полет проходит штатно, то через 130
секунд ускорители сбрасываются. Они спускаются на парашютах и падают в море,
оставаясь на плаву и подавая сигнал, пока их не подберут.
Кроме того, с твердотопливных ускорителей сняли температурные датчики
для уменьшения веса, а датчики давления, по-видимому, не столь совершенны, и
потому не было никакого сигнала тревоги. Возможно даже, астронавты и не
успели ничего заметить, правда, по более поздним сведениям, через секунды
после команды увеличить тягу двигателей по системе внутренней связи
"Челленджера" был зафиксирован испуганный возглас пилота Майкла Смита.
Hо даже если бы датчики сработали и командир корабля узнал бы об аварии
твердотопливных ускорителей, что бы он мог сделать?
В принципе "шаттлы" обладают устройством для отделения орбитального
отсека от главного топливного бака, к которому прикреплены твердотопливные
ускорители. Если бы командир Фрэнсис Скоби во время полета "Челленджера"
знал, что произошла авария с ускорителем, теоретически он мог бы привести в
действие механизм отделения. Hо специалисты сходятся во мнениях, что
результатом была бы верная смерть.
Перегрузки, связанные с отделением, могли бы разрушить корабль. Могло бы
разлиться и горючее, что увеличило бы опасность взрыва. Если бы корабль
выдержа |