Почему же
это случилось?
И.Лисов. «Новости космонавтики»
За месяц, прошедший после катастрофы «Колумбии» 1 февраля, удалось довольно точно восстановить картину развития аварийной ситуации, но все еще остаются загадкой коренная причина случившегося и сопутствующие факторы. Нет уверенности даже в том, действительно ли удар по левому крылу во время запуска 16 января стал спусковым механизмом развития аварии. И никто не может сказать, когда взлетит следующий шаттл – и взлетит ли вообще.
Спасательные работы
Аварийно-спасательные работы начались
1 февраля непосредственно после разрушения «Колумбии». В самые первые часы усилия спасателей были направлены на поиск останков астронавтов и обломков корабля. Надежды на то, что кто-то из экипажа «Колумбии» остался в живых, не было: кабина не могла не разрушиться при снижении в атмосфере.
Обломки «Колумбии» выпали в полосе шириной до 50 км и длиной 400 км, от южных пригородов Форт-Уэрта и Далласа до Лисвилла в штате Луизиана. Больше всего их было в окрестностях двух маленьких городов на востоке Техаса – Палестайн и Накогдочес. Самые мелкие фрагменты, по существу пыль, висели в воздухе несколько часов и были унесены ветром на восток. Инфразвуковые волны от момента разрушения корабля были зарегистрированы в г.Лахитас на юге Техаса, в 800 км от Далласа, через полчаса после катастрофы.
|
Наша справка
|
|
5 февраля премьер-министр Индии Атал Бехари Ваджпайи объявил, что запущенный 22 сентября 2002 г. метеоспутник MetSat-1 получил новое имя Kalpana-1 в память о Калпане Чауле, родившейся в Индии и погибшей на «Колумбии». |
К счастью, при падении обломков «Колумбии» никто из местных жителей не погиб и обошлось без серьезного ущерба. Нашлись, однако, люди, которые сочли возможным не только присвоить себе найденные обломки, но и выставить их на продажу на электронном аукционе eBay. Для того чтобы справиться с мерзавцами, не хватило ни предупреждения NASA о том, что обломки могут нести на себе следы ядовитого топлива, ни заявления самого eBay о том, что заявки на продажу частей «Колумбии» будут немедленно удаляться. «Черные следопыты» не унимались, и лишь 5 февраля, когда за присвоение обломков в Техасе были арестованы Мерри Хипп и Брэдли Джастин Годет, население осознало: правительство не шутит и действительно собирается применить «всю силу закона».
Штаб аварийно-спасательных работ разместился на авиабазе Барксдейл в Луизиане. Астронавт Джеймс Уэзерби возглавил на первом этапе операцию по обнаружению и эвакуации обломков, а Джерри Росс – по поиску останков погибших. Опознаваемые останки всех семерых были найдены уже 2 февраля, но поиски продолжались еще долго, потому что тела буквально разорвало на части. Похороны Илана Рамона состоялись 10 февраля в Израиле. Останки американских астронавтов были преданы земле уже в марте.
|
Наша справка
|
|
Для расследования катастрофы «Колумбии» вечером 1 февраля администратор NASA Шон О'Киф назначил комиссию во главе с адмиралом ВМС США в отставке Гаролдом Геманом-мл. (Harold W. Gehman, Jr.). В состав комиссии были включены контр-адмирал Стивен Теркотт (Stephen Turcotte), командир Центра безопасности ВМС США, генерал-майор Джон Барри (John L. Barry), директор планов и программ в штабе Командования материально-технического обеспечения ВВС США, генерал-майор Кеннет Хесс (Kenneth W. Hess), руководитель управления безопасности полетов и командир Центра безопасности ВВС США, д-р Джеймс Хэллок (Dr. James N. Hallock), начальник управления авиационной безопасности Министерства транспорта США, Стивен Уоллис (Steven B. Wallace), директор по расследованию авиапроисшествий Федеральной авиационной службы США, бригадный генерал Дьюэйн Дил, командующий 21-м космическим крылом ВВС США. От NASA в комиссию вошли директор Исследовательского центра имени Эймса Скотт Хаббард (G. Scott Hubbard), помощник администратора NASA, руководитель Управления безопасности и бывший астронавт Брайан О'Коннор (Bryan D. O'Connor), а также главный инженер NASA Терон Брэдли-мл., который был назначен исполнительным секретарем комиссии.
Специальной президентской комиссии со специальными полномочиями, подобной комиссии Роджерса после гибели «Челленджера», назначено не было. Хотя группа конгрессменов-демократов 6 февраля поставила под сомнение объективность комиссии, назначенной руководителем NASA, Буш не последовал совету назначить вместо этого специальную комиссию. Комиссия Гемана 15 февраля кооптировала в свой состав Шейлу Видналл (Sheila Widnall), бывшего министра ВВС США, и Роджера Тетро (Roger E. Tetrault), а Шон О'Киф утвердил 18 февраля пересмотренное положение, которым она должна руководствоваться.
Свою работу комиссия Гемана начала 4 февраля с посещения района падения обломков «Колумбии». Предполагается, что она закончит расследование через 60 суток после катастрофы, то есть к первым числам апреля. |
Через несколько дней после катастрофы число участников поисков достигло 1500. Задача осложнялась лесистым характером местности и наличием в зоне падения обломков двух больших водохранилищ – Сэм-Рейберн и Толидо-Бенд, в которых работали водолазы.
Уже к 10 февраля были найдены более 12000 фрагментов шаттла и из них 1600 отождествлено. Среди самых крупных – секция передней части фюзеляжа в районе г.Лафкин, большая секция передней кромки левого крыла между Лафкином и Форт-Уэртом, кусок балансировочного щитка вблизи Накогдочеса, блок электроники системы связи диапазона Ku. Начиная с этого дня найденные и задокументированные обломки отправлялись в Центр Кеннеди, где в большом ангаре специалисты NASA раскладывали их по тем местам, где они стояли на «Колумбии».
К началу марта было найдено 22563 обломка суммарной массой 14560 кг – примерно 13.7% посадочной массы «Колумбии», и 16063 из них опознано, в том числе ТНА одного из основных двигателей (в Луизиане), все шесть шин с трех стоек шасси, 25 из 35 баков для хранения компонентов топлива, а также кислорода и водорода, один из пяти основных компьютеров, отдельные ящики-локеры со средней палубы. И, естественно, плитки – много плиток, и некоторые из них серьезно обожженные.
Самая западная точка, в которой найден фрагмент «Колумбии», лежит в 30 км к западу Форт-Уэрта. Поиск к западу от нее продолжается, так как фрагменты, отвалившиеся от корабля в самые первые минуты развития аварии, представляют огромный интерес для расследования. Один из таких фрагментов, довольно значительного размера, был зафиксирован радиолокатором службы управления воздушным движением, и его ищут в районе г.Калиенте в Неваде.
|
Памяти погибшего экипажа
|
|
В.Лындин, специально для «Новостей космонавтики»
3 февраля в подмосковном Центре управления полетами прошла траурная церемония, посвященная памяти экипажа STS-107, погибшего при катастрофе американского корабля «Колумбия». Зал, где обычно проходят пресс-конференции, заполнили представители посольств США и Израиля, Росавиакосмоса, NASA, специалисты Главной оперативной группы управления, ЦУПа, американской группы поддержки, космонавты и астронавты.
Траурная церемония началась с исполнения государственных гимнов США, Израиля и России. С вступительным словом к собравшимся обратился директор пилотируемых программ NASA в России Джеймс Ньюмен, сам четырежды летавший в космос (его последний полет был в марте прошлого года на «Колумбии»). Минутой молчания все присутствующие почтили память погибших астронавтов: Рика Хазбанда, Уилльяма МакКула, Калпаны Чаулы, Дэвида Брауна, Майкла Андерсона, Лорел Кларк и Илана Рамона.
Затем выступили представитель NASA при посольстве США в России Филипп Клири, Чрезвычайный и Полномочный посол США в России Александр Вершбоу и Временный поверенный в делах Израиля в России Аркадий Милман.
От российской стороны соболезнования в связи с гибелью астронавтов высказали первый заместитель генерального директора Росавиакосмоса Н.Ф.Моисеев, генеральный директор ЦНИИ машиностроения Н.А.Анфимов, генеральный конструктор РКК «Энергия» имени С.П.Королева Ю.П.Семенов.
От имени тех, кто сейчас готовится к новым космическим полетам, выступили руководитель подготовки астронавтов NASA в ЦПК имени Ю.А.Гагарина Кеннет Кокрелл, командир экипажа МКС-8 Майкл Фоул, член этого экипажа российский космонавт Валерий Токарев (в 1999 г. он летал на МКС в одном экипаже с Риком Хазбандом) и командир дублирующего экипажа МКС-8 Лерой Чао.
В траурной церемонии также принимал участие католический священник отец Стивенс.
Выступающие отмечали, что катастрофа корабля «Колумбия» – это трагедия не только американского и израильского народов, а всех участников сложного пути освоения космоса.
Это удар и по строительству МКС. Вместе с тем каждый из выступающих выражал уверенность, что последствия трагедии будут преодолены и полеты шаттлов возобновятся.
Совместные программы, в т.ч. и по МКС, будут продолжены, и лучшей памятью погибшим астронавтам будет продолжение их дела. |
Версии
Предположения о причинах гибели «Колумбии» были высказаны в первые же часы, даже в первые минуты после катастрофы. Время изменилось: если в январе 1986-го свежие новости появлялись в очередном выпуске газет, то теперь их сетевые версии, специализированные интернет-издания, «космические» рассылки, форумы и новостные группы получали и обрабатывали информацию немедленно.
Сайт www.spaceflightnow.com вел, как обычно, прямой репортаж о посадке шаттла. В 14:01 корреспондент Джастин Рей продублировал сообщение Джеймса Хартсфилда, официального комментатора Центра Джонсона, об отсутствии связи с «Колумбией». Три минуты спустя он сообщил: «Мы получаем из Техаса сообщения об обломках в плазменном хвосте за шаттлом во время полета в атмосфере» – и еще через минуту заглавными буквами, по правилам Интернета это означает крик: «С ШАТТЛОМ НЕТ СВЯЗИ». Иначе говоря, важнейшая информация о наблюдаемом разрушении «Колумбии» вышла в эфир за девять минут до того, как она стала известна руководителю посадочной смены в ЦУП-Х!
На основании той информации, которая была доступна в ходе полета и которая выдавалась по мере расследования, было выдвинуто несколько версий – от вполне правдоподобных до нереальных и даже бредовых.
Акт терроризма. Самая первая, импульсивно возникшая версия. Немногие знали о возможности повреждения левого крыла «Колумбии» при запуске, но все понимали, что космический корабль с первым израильским астронавтом – лакомая мишень для террористов из исламского мира. Поэтому первая реакция была – «Сбили!». Это, конечно, невозможно. Ни одна террористическая организация, более того, ни одно близлежащее государство не располагает оружием, способным поразить планирующую орбитальную ступень на высоте 60 км при скорости 5 км/с.
К этому примыкает несколько более реальный вариант –
диверсия, к примеру, закладка на борт завербованным или внедренным агентом взрывного устройства во время предполетной подготовки. С шаттлом работает довольно много людей из NASA и из фирм-подрядчиков, причем уровень доходов в космической отрасли по американским меркам не особенно велик, и среди сотрудников достаточно высок процент американцев неанглосаксонского происхождения. Однако меры безопасности и режима в Центре Кеннеди достаточно суровые, специалисты осуществляют взаимный контроль, и вероятность успешного совершения диверсии очень невелика. Данные расследования показывают постепенное, медленное поначалу развитие аварии, что никак не стыкуется с версией подрыва. В общем, первый месяц расследования не дал никаких указаний на возможность диверсии.
Повреждение крыла или других важных элементов корабля. Версия, связывающая аварию «Колумбии» с ударом по ее левому крылу при запуске, сразу получила наибольшее количество сторонников и находилась в центре внимания расследователей. Существуют серьезные доводы и в пользу этой версии, и против нее.
Серьезный отказ бортовых систем. Орбитальная ступень возвращается из полета в весьма жестких условиях по аэродинамическим и тепловым нагрузкам.
Существует очень узкий диапазон по высотам, скоростям, ориентации шаттла, выход из которого влечет катастрофу. Аппарат полностью зависит от системы бортовых управляющих компьютеров и многочисленных исполнительных органов. Многие системы корабля относятся к 1-му уровню критичности, то есть отказ любой из них приводит к гибели: отказ или ложная команда бортового вычислительного комплекса, серьезный сбой в электросистеме, отказ гидросистемы, приводящей в движение элевоны и руль направления, отказ системы охлаждения… Однако принятые с борта данные не указывают на отказ какой-либо из систем, который бы предшествовал аварии.
Усталость металла. Не исключено, что за 24 года, прошедших после выпуска «Колумбии», в самой ее конструкции произошли такие изменения, которые либо стали причиной разрушения, либо усугубили ход аварии и приблизили катастрофу. Следует напомнить, что «Колумбия» была старейшим из пяти шаттлов – именно на ней Джон Янг и Роберт Криппен выполнили 12– 14 апреля 1981 г. самый первый полет по этой программе. А 16 января «Колумбия» была выведена на орбиту уже в 28-й раз.
Хотя орбитальные ступени были построены с расчетом на 100 полетов каждая, эти 100 полетов планировалось выполнить за 12 лет, с 1980 по 1991 год. И хотя по количеству пусков корабли выработали свой ресурс всего на 25–35%, их возраст уже сегодня вдвое превышает расчетный. Последние же планы предусматривали эксплуатацию шаттлов по крайней мере до 2015 г., а возможно, и дольше.
Конечно, орбитальные ступени проходили капремонт и модернизацию, и не по одному разу – в том числе и «Колумбия» всего два полета назад. Но металл конструкции – полностью ли он сохранил свои первоначальные свойства? Недаром в последние годы при межполетной подготовке кораблей было отмечено большое количество неисправностей, связанных с усталостными явлениями. Проводились ли вообще необходимые исследования?
Коррозия металла. В версии, которую высказал бывший инженер программы Space Shuttle Рей Эриксон на основе своего личного опыта работы на стартовом комплексе, говорится о неудовлетворительном креплении U-образных панелей углерод-углеродного материала RCC передней кромки крыла. Панели крепятся болтами к алюминиевому силовому набору крыла, причем материал болтов – инконель-718 в сочетании с нержавеющей сталью A286 – и алюминий конструкции образуют электрохимическую пару, в которой алюминий корродирует. Условия для этого на стартовом комплексе, стоящем на берегу океана, – лучше не придумаешь. И если алюминиевая конструкция была ослаблена коррозией, удар по ней даже сравнительно легкого куска теплозащиты внешнего бака мог привести к отрыву панели RCC. Важно отметить, что такие условия имели место только в конструкции «Колумбии» – на трех оставшихся орбитальных ступенях инконель и алюминий разделены титановым фитингом.
Специфические особенности «Колумбии». В истории полетов первого американского шаттла были случаи «нестандартного» поведения во время возвращения с орбиты, и некоторые из них – на грани аварии.
Неблагоприятное сочетание допустимых отклонений. В технике широко используется понятие допуска: если параметр X находится в пределах от X1 до X2, то
изготовитель гарантирует надежную работу системы. Что будет, однако, если таких систем сотни, а параметров тысячи? Ведь рассчитать результат их одновременного отклонения в разные стороны с учетом многочисленных связей и зависимостей не может ни один компьютер! В авиации случаи гибели самолетов из-за неблагоприятного сочетания отклонений, каждое из которых в отдельности находилось в пределах нормы, известны. Не могло ли это произойти и с «Колумбией»?
Человеческий фактор. Опять-таки по опыту авиационных расследований известно, что многие аварии вызваны неправильными действиями экипажа. В случае «Колумбии» речь идет, естественно, не о том, что командир неправильно работал штурвалом или закрылками – на том этапе, когда случилась катастрофа, управление идет в автомате. Однако напрочь исключить какую-нибудь ошибку при подготовке к спуску нельзя – особенно учитывая то, что из трех членов «корабельной команды» (командир, пилот и бортинженер) двое, командир Рик Хазбанд и бортинженер Калпана Чаула, были в космосе только во второй раз, а пилот Уилльям МакКул – в первый.
Удар метеорита или космического объекта искусственного происхождения. Эта версия впервые возникла 8 февраля как слух о том, что Стратегическое командование США якобы наблюдало отделение некоего объекта от «Колумбии» через сутки после старта. Как выяснилось затем, никакого «отделения» не наблюдалось. Уже после катастрофы военным был сделан запрос: нет ли у них данных о возможности столкновения «Колумбии» с космическим мусором. Для примерно 9000 зарегистрированных объектов опасных сближений с «Колумбией» найдено не было. В каталоге неидентифицированных объектов, однако, нашелся один «кандидат» размером 30x40 см, который сошел с орбиты 20 января. Моделирование его движения якобы показало, что 17 января он мог находиться в окрестности «Колумбии» и даже отделиться от нее со скоростью порядка 5 м/с. В принципе таким объектом мог, например, быть кусок льда, выпавший из отверстия для сброса отработанной воды, а вовсе не кусок корабля, отбитый микрометеоритом. Но настораживает вот какой факт: если объект не попал в общий каталог, значит его орбита была определена крайне ненадежно. Можно ли строить серьезные предположения на такой основе?
Предположение о «прицельном» ударе метеорита или космического мусора в переднюю кромку левого крыла плохо тем, что на такую случайность можно списать все что угодно. Во всяком случае, работая круглосуточно, астронавты никакого удара не почувствовали. Не сообщалось также и о том, был ли удар зарегистрирован специализированными датчиками ускорений и штатными средствами навигационной системы корабля. Тем не менее в истории программы уже был случай удара микрометеорита в верхнюю часть панели 10R передней кромки правого крыла «Атлантиса» в полете STS-45, так что версия имеет право на существование.
Солнечная активность. Версия, которую сообщили редакции К.А.Боярчук, Г.С.Иванов-Холодный и О.П.Коломийцев (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН), связана с магнитной бурей 30 января, характеризуемой высокоширотным индексом геомагнитной активности Ah = 45 нТ и планетарным индексом активности Ap = 26 нТ. Измерениями с борта спутника GOES-8 установлено, что в дни посадки интегральные потоки протонов с энергией > 100 МэВ были повышенными, а интегральные потоки электронов с энергией > 0.5 МэВ были выше в десять раз, чем в предыдущие дни. Отсюда следует, что выбранный период обладал высоким фактором риска. Как показывает опыт эксплуатации отечественных и зарубежных спутников, основной причиной выхода из строя электронных систем КА является эффект электризации, возникающий после магнитных бурь. Указанные внешние факторы могли бы повлиять на жизненно важные системы КА, особенно те, что обеспечивают штатное выполнение команд по ориентации, стабилизации и маневрированию при возвращении в атмосферу.
|
Наша справка
|
|
В ИЗМИРАН разработана численная модель верхней атмосферы, позволяющая воспроизводить и прогнозировать ситуацию в приземном космическом пространстве, в атмосфере и ионосфере Земли, вдоль орбиты полета КА в различные периоды солнечно-геофизической активности (Ораевский В.Н., Иванов-Холодный Г.С., Канониди Х.Д., Коломийцев О.П., Суроткин В.А. Отклик верхней атмосферы на вариации солнечно-геофизической активности на заключительном этапе полета ОПК «Мир» // Acta Astronautica, 2003, 10 c. (в печати)). Например, решая проблему затопления ОПК «Мир», специалисты ЦУП-М (г.Королев, Московская область) промоделировали возможные нештатные ситуации на орбите и на траектории спуска комплекса, включая влияние солнечно-геофизической активности на верхнюю атмосферу Земли, что позволило минимизировать фактор риска – «Мир» был затоплен в расчетном районе акватории Тихого океана. |
«Сами сбили». Есть категория умственно или нравственно ущербных людей – и в США, и в России, – которые верят, что американцы не высаживались на Луну, верят в летающие тарелки, верят в разную прочую чушь. Из этой же серии и опубликованная в ряде российских изданий («Дуэль», «Советская Россия» за 20 февраля и др. и, по-видимому, позаимствованная с такого «достоверного» источника, как http://www.angelfire.com) версия, связывающая гибель «Колумбии» с испытаниями перспективного оружия системы ПРО, а именно – с работой нагревного стенда HAARP на Аляске. Укажем только на два принципиальных «прокола» автора. Во-первых, миссия «Колумбии» не была секретной («засекречивающий блок», о котором было так много разговоров, мог входить, например, в канал передачи информации через спутник-ретранслятор TDRS, который создавался 25 лет назад как аппарат двойного назначения) и не предназначалась для наблюдений работы HAARP. С высоты 280 км при наклонении орбиты 39° «Колумбия» вообще не могла наблюдать установку HAARP на широте 65°. Во-вторых, утверждения о том, что ракета, «попадая на границу между нормальным давлением и вакуумом, разрушается», как автомобиль при столкновении с бетонной стеной, и рядом – о «замедлении движения» при попадании в вакуум выглядят по меньшей мере странно.
«Атака инопланетян». Тоже версия, ничуть не хуже, чем «сами сбили», и тоже не требует никаких доработок корабля.
«Компьютерный вирус». Ничего не понимая в том, как организовано управление шаттлом, некоторые СМИ прочли, что один из каналов передачи информации между «Колумбией» и Хьюстоном был в порядке эксперимента организован с использованием интернет-технологии. И сделали «железный» вывод: занесли вирус! Попробовали бы они занести вирус в бортовую машину типа AP-101S!
|
Наша справка
|
|
Вообще следует отметить грамотное и честное поведение NASA в части информирования общественности о ходе расследования. После вполне понятной паузы в день катастрофы – объявление о гибели экипажа не должно было прозвучать до того, как об этом сообщат родственникам астронавтов, – ставшие известными данные выдавались весьма оперативно. В первые дни менеджер программы Space Shuttle Рон Диттмор выходил на брифинги дважды в день и сыграл в информировании общественности выдающуюся роль. (Напротив, генерал-майор в отставке Майкл Костелник*
(Michael C. Kostelnik), заместитель руководителя Управления космических полетов по МКС и шаттлу, на своих пресс-конференциях показал полную неспособность ответить ни на один технический вопрос.)
С 10 февраля полномочия по освещению хода расследования перешли к комиссии Гемана, но и после этого факты, раскапываемые газетчиками и не всегда приятные для NASA, получали официальную оценку, а запрашиваемая внутриведомственная переписка выдавалась в общий доступ.
* Назначен на эту должность 14 мая 2002 г. Последняя должность в ВВС США – командир Центра испытаний и разработок и Центра вооружений ВВС на авиабазе Эглин. |
Хроника катастрофы и судьба экипажа
Итак, что именно произошло с «Колумбией» и почему это произошло – вот два разных, но тесно связанных вопроса, ответы на которые ищет и комиссия Гемана, и персонал NASA. Какие факты есть в их распоряжении? Это обломки «Колумбии», поиск которых не прекращается уже второй месяц – каждый новый кусочек металла, каждая новая плитка может дать ценную информацию. Это данные телеметрии, поступавшие с борта до момента потери голосовой связи и полученные (с большим трудом) за следующие 32 секунды. Наконец, это результаты съемок «Колумбии» различными организациями и частными лицами.
Помните злосчастный прогноз Лероя Кейна (НК №3, 2002, с.18)? Количество активных любителей-астрономов и наблюдателей ИСЗ в США достаточно велико, а их техническое оснащение позволяет, например, получать неплохие изображения МКС в полете. Уже вечером 1 февраля NASA опубликовало адреса и правила для желающих представить свои фото- и видеодокументы, и именно любительские наблюдения дали очень важную информацию.
Естественно, нужно было установить, какие отклонения от штатного режима полета наблюдались на «Колумбии». Последовательность развития событий, итогом которых стала потеря связи с кораблем и его разрушение, раскрывалась и уточнялась постепенно. В первые сутки после катастрофы стало ясно, что разные датчики левого крыла давали ненормальные показания или выходили из строя в течение семи последних минут. Достоверная сводка отказа датчиков левого крыла была составлена к 4 февраля, но предана гласности лишь тремя днями позже. Затем полет «Колумбии» и наиболее существенные события были «привязаны» к карте – благо бортовой приемник системы GPS выдавал текущие координаты с периодом 0.96 сек с относительно малыми участками сбоев. К ней же привязали данные видеосъемок и других наблюдений. Очередные версии этого документа также регулярно публиковались.
Приводимая здесь хроника развития аварии основана на 13-й, и на сегодня последней, версии хроники полета «Колумбии», которая была опубликована 18 февраля. Она также «впитала» некоторые детали из материалов Уилльяма Харвуда – «космического» корреспондента CBS, который первым «состыковал» данные об отказах датчиков с официальным репортажем о посадке «Колумбии», с записью переговоров в контуре управления полетом (опубликованы 11 февраля) и с видеозаписью, сделанной Лорел Кларк во время входа в атмосферу (опубликована 28 февраля). Значительная часть событий пропущена, так как они не добавляют принципиально новой информации.
Итак, «Колумбия» вошла в атмосферу 1 февраля в 13:44:09 UTC. Космодром был более чем в 8000 км от района схода с орбиты и почти точно на трассе полета: расчетное боковое смещение составляло всего 22.5 км влево. Снижаясь и отдавая свою энергию на нагрев атмосферы, корабль должен был пройти над Сакраменто, Санта-Фе, Далласом и Новым Орлеаном. Приземление должно было состояться в 14:15:50 плюс-минус несколько секунд; почти весь путь через атмосферу «Колумбия» должна была пройти в автомате, и лишь минуты за три до касания, на высоте 15 км и уже на дозвуковой скорости, Рик Хазбанд должен был взять управление на себя, сделать на цилиндре выверки курса правый разворот на 213° и подвести корабль к посадочной полосе 33 Космического центра имени Кеннеди.
13:44:09. Над точкой 30.83°с.ш., 167.55°з.д. «Колумбия» достигает условной границы атмосферы на высоте 395010 футов (120.4 км), имея скорость 7475 м/с, что соответствует числу Маха M=24.56*.
|
* Очевидно, уже относительно земной поверхности, за вычетом скорости вращения Земли. Число Маха – отношение скорости КА к скорости звука на данной высоте.
|
В ЦУП-Х ждут данные от резервного метеозонда, чтобы передать Хазбанду инструкцию: садиться ли на 33-ю полосу, как планировалось, или заходить с севера на 15-ю. Первый метеозонд был потерян на высоте 1800 м. Данные от второго придут как раз к моменту разрушения корабля.
13:47:52. Скоростной напор достигает 2.0 фунтов на кв.фут (около 0.001 кг/см2) при высоте 88.1 км. Начинают работать элевоны и хвостовой балансировочный щиток. За бортом ярко светится плазма.
13:49:07. На высоте 79.2 км при скорости 6936 м/с начинается управление «Колумбией» в замкнутом контуре – компьютеры более не полагаются на информацию с Земли.
13:49:26. Компьютеры вводят «Колумбию» в запланированный правый крен. Стандартный профиль посадки шаттла предусматривает четыре таких крена – попеременно два правых и два левых. Они служат для правильного гашения скорости, обеспечения заданной дальности полета и бокового смещения. Крены эти достигают 60°, а в переходных режимах и больше, но измеряются относительно вектора скорости, а не продольной оси. Поэтому впечатление, что накрененный корабль идет «крылом вперед», обманчиво: характер обтекания изменяется не сильно, и лишь направление подъемной силы меняется на почти боковое.
13:50:56. Правый крен «Колумбии» близок к 80°. Высота около 74 км, начинается зона сильного нагрева.
13:52:17. Первый – оставшийся незамеченным – сигнал беды. Датчик температуры D (V58T1703) в тормозной магистрали левой стойки шасси, расположенный в задней части ниши этой стойки внутри крыла, показывает ненормальную скорость роста температуры – 1.1°C/мин.
13:52:41. Соседние датчики A (V58T1700) и C (V58T1702) показывают скорость роста температуры 3.3°/мин и 2.8°/мин соответственно. В 13:54:10 к ним присоединится и датчик B (V58T1701; 3.3°/мин). Измерения с них приходили еще более 5 минут, и за это время датчики левого крыла показали рост всего на 17–22°C и в одной точке на 33°C. Аналогичные датчики правого крыла показали повышение не более чем на 8°. Температуры внутри фюзеляжа оставались нормальными.
13:52:59. Высота – 71.2 км, скорость – 6825 м/с. Прекращается получение информации с датчика V09T1006 температуры нижней поверхности левого внутреннего элевона – прекращается так, как будто оторвались или отгорели идущие к нему провода. Кабельный жгут проходит внутри крыла с наружной стороны от ниши левой стойки шасси.
13:53:10 и 13:53:11. Выходят из строя датчики температуры V58T0394 и V58T0157 в выходных трубопроводах приводов обоих элевонов левого крыла. Первый привод обслуживает левый внешний элевон и питается от гидромагистрали №3. Второй – в приводе левого внутреннего элевона, который работает от гидромагистрали №1. Оба в течение 8–9 секунд перед прекращением работы показывают ненормальное падение температуры. В обоих случаях датчики находятся перед соответствующим элевоном, но кабельный жгут все тот же. Еще два подобных датчика прекращают работать в 13:53:34 и 13:53:36.
13:53:27. «Колумбия» пересекает береговую линию Калифорнии над городком Гуалала, в 150 км северо-западнее Сан-Франциско.
13:53:44. Высота – 70.2 км, скорость – 6696 м/с, в 50 км западнее Сакраменто. На пленке, которую снял Рик Болдридж с горы Гамильтон, вблизи Ликской обсерватории, зафиксирован первый отделившийся от «Колумбии» объект. В течение следующих 21 сек отделяются еще четыре объекта и в 13:54:34 – шестой, наиболее крупный. (Его засняли как минимум шесть наблюдателей, и именно его рассчитывают найти в Неваде.)
13:53:46. Датчик A температуры тормозной магистрали левой стойки (расположен на стороне, обращенной к крышке ниши шасси) показывает увеличение скорости роста температуры с 0.8 до 3.0°C/мин. Рост температуры ускоряется и далее до момента потери связи. В 13:54:10 аналогичное изменение отмечает датчик B.
13:54:22. Регистрируют скачки производной температуры (с 0.5 до 4.2 и с 1.5 до 3.0°C/мин) два датчика, расположенных на левой стороне фюзеляжа над крылом. В течение следующей минуты последовательно отмечают рост температуры с близкой скоростью три датчика, связанные с приводами и тормозами левой стойки.
13:54:24. Джефф Клинг, оператор ЦУП-Х, отвечающий за механические системы и СЖО корабля, докладывает руководителю посадочной смены Лерою Кейну о потере информации с четырех датчиков давления на левом крыле, связанных со всеми тремя гидросистемами. Кейн просит уточнить, могут ли они пропасть по общей причине. Ответ – не могут. (Клинг был в курсе всех противоречивых оценок последствий удара по левому крылу, включая «неофициальное» обсуждение, в котором он сам участвовал. Но, как он сам говорил впоследствии, даже в этот момент испытал беспокойство, и не более.)
13:54:31.8. На пленке отмечена первая вспышка продолжительностью 0.3 сек, от которой остается люминесцирующий след.
13:55:34. Высота – 69 км, компьютер уменьшил правый крен до 43°.
13:55:35. Отказывает датчик температуры V51T0574 внешнего колеса левой стойки.
13:55:49. Корабль выходит из тени – восход Солнца.
13:56:02. Скоростной напор достигает 40 фунтов на кв.фут (около 0.02 кгс/см2). В соответствии с программой отключаются хвостовые ЖРД управления по тангажу. Высота – 67.6 км, скорость – 6440 м/с.
13:56:16. В течение 6 сек четыре разных датчика в магистралях левой стойки показывают рост скорости до 5.1–5.5°/мин.
13:56:24. Одновременно выходят из строя датчики температуры внешней поверхности левого крыла V09T1024 и V09T1002, расположенные почти точно в его середине.
13:56:30. В соответствии с циклограммой спуска компьютер выводит корабль из правого крена и к 13:56:55 закладывает левый. Высота – 67.0 км, скорость – 6366 м/с, левый крен 70°. «Колумбия» пересекает границу Аризоны и Нью-Мексико.
13:56:53. Датчик привода левой стойки шасси дает скачок производной температуры до 7.2°/мин.
13:57:25. Кейн просит оператора навигационной стойки Майка Сарафина оценить работу системы управления. У Сарафина пока все в норме – средства управления полетом работают. Значит, датчики показывают не нарушение работы гидросистем, а отказали сами по себе. Клинг докладывает, что остальные термодатчики в норме – ведь допустимые пределы нигде не превышены, а оценить «на глаз» производные по сотням измерений невозможно.
13:57:28 и 13:57:43. Отказывают датчики температуры нижней и верхней поверхности левого крыла.
13:57:35. Высота – 65.9 км, скорость – 6133 м/с. Начинается изменение балансировки элевонов – аэродинамических органов продольного и бокового управления. Бортовой управляющий компьютер видит, что корабль пытается рыскнуть влево, и компенсирует отклонением элевонов на разные углы. Такое поведение свидетельствует о нарушении аэродинамики «Колумбии»: левое крыло оказывает потоку более сильное сопротивление, чем правое.
13:58:03. Начинается резкое изменение балансировки элеронов. (Настоящих элеронов, отклоняемых в противоположные стороны для разворотов по крену, на «Колумбии» нет. Подразумевается определенный режим использования элевонов. Время определено с погрешностью 30 сек.)
13:58:18. «Колумбия» пересекает западную границу Техаса.
 |
|
Карта мест падения обломков «Колумбии» к юго-востоку
от Далласа.
|
13:58:32. Начинается выход из строя датчиков давления во внешней и внутренней шинах левой стойки шасси. В 13:58:38 и 13:58:40 прекращают работать датчики 1-го комплекта V51P0570A и V51P0571A. Датчик 2-го комплекта V51P0573A показывает увеличение давления в шине внутреннего колеса с 13:58:41 до 13:58:43 (2 секунды) на 0.25 атм, затем прекращает работу. Высота – 63.1 км, скорость – 5887 м/с, левый крен 57°.
К 13:58:54 датчики 2-го комплекта V51P0572A и V51P0573A также прекращают работать. Показания исчезают не одновременно, и это говорит против прогара или разрыва шин – иначе все измерения остановились бы в одну секунду.
Каждый из четырех отказов датчиков давления в шинах вызывает срабатывание аварийной сигнализации в кабине «Колумбии» (по сигналу от бортового резервного компьютера BFS).
13:59:06. Срабатывает датчик фиксации левой стойки шасси в нижнем (выпущенном) положении. Вряд ли это указывает на действительный выпуск шасси, потому что датчик фиксации стойки в верхнем положении продолжает показывать стойку на своем месте. Высота – 62.3 км, скорость – 5790 м/с.
13:59:18. Клинг докладывает, что пропало давление в шинах левой стойки.
13:59:21. Начинается последний радиообмен с «Колумбией». Капком Чарлз Хобо: «Да, «Колумбия», Хьюстон, мы видим ваши данные о давлении в шинах, но не приняли предыдущий [доклад]». Командир Рик Хазбанд: «Принял, э…» (13:59:32).
13:59:22. Термодатчик в тормозной магистрали левой стойки регистрирует максимальную скорость роста температуры 22°C/мин, затем «отваливается».
13:59:30.66 и 13:59:30.68. «Колумбию» все сильнее тянет влево. Чтобы у элевонов остался запас рабочего хода, компьютер включает два двигателя канала рысканья системы реактивного управления (R2R и R3R), которые работают до момента потери связи по 1.5 сек. Это гораздо дольше обычных для этого участка полета включений, и это значит, что асимметрия обтекания становится угрожающей. Компьютер пытается вывести корабль из левого крена и заложить правый.
Высота – 61194 м, скорость – 5665 м/с, число Маха M=18.16.
13:59:31. Максимальные зарегистрированные углы отклонения элевонов вверх: левого –8.11°, правого –1.15°. Максимальная балансировка элеронов: –2.3°. Один за другим прекращают работать датчики температуры в гидромагистралях, но ни один из них не показывает выше +77.9°C.
13:59:32.136. Теряется голосовая связь с кораблем и прекращается поступление телеметрии в ЦУП-Х. «Колумбия» находится в 150 км западнее Форт-Уэрта, над городком Кристал-Фоллз.
Еще 32 секунды сбойных телеметрических данных были записаны на приемной станции Уайт-Сэндз и не были выданы операторам в реальном времени. Результаты их расшифровки, которая продолжалась весь месяц, дали следующее.
Включаются оставшиеся два ЖРД канала рысканья справа. Но даже все четыре двигателя тягой по 870 фунтов (395 кгс) каждый не могут удержать «Колумбию» на курсе.
13:59:37. Прекращается на 25 сек поступление телеметрии на Уайт-Сэндз, предположительно из-за ухода по курсу и экранирования антенны вертикальным стабилизатором «Колумбии».
14:00:02. Телеметрия появляется вновь, хотя и со сбоями. На этот момент работают бортовые компьютеры, навигационная аппаратура, топливные элементы и вспомогательные силовые установки. Данные собираются со всего корпуса «Колумбии», за исключением левого крыла. Давление во всех трех гидросистемах отсутствует – они разгерметизировались. Датчики бортовой ДУ OMS/RCS показывают сильную утечку топлива. Датчики угловой скорости показывают скорость разворота по рысканью не менее 20°. Вероятно, к этому моменту левое крыло либо оторвалось, либо было отогнуто наверх с разрывом магистралей гидросистем, а корабль вошел в плоский штопор.
Все остальное было цело, и астронавты, скорее всего, были еще живы и в сознании.
14:00:04. Телеметрия пропадает окончательно.
14:00:30. Огромное количество людей видит, как высоко в небе над Техасом инверсионный след дробится и ветвится, идут вспышки, появляются отдельные фрагменты. Все так похоже на последние минуты «Мира», но в этом аду – семь человек…
|
Наша справка
|
|
К моменту потери связи корабль успел погасить около 43% кинетической энергии, с которой вошел в атмосферу. До пика тепловых нагрузок оставалась всего минута. Еще бы 3–4 минуты – и скорость и нагрузки снизились бы до терпимых величин. Появился бы шанс если не приземлиться, то выброситься с парашютами. Сделать же что-либо на высоте 60 км и скорости 5 км/с невозможно.
Вряд ли мы когда-нибудь узнаем, сколько еще секунд или минут прожили астронавты «Колумбии» после потери связи. Вряд ли мы узнаем наверняка причину смерти каждого из них. Быть может, разгерметизация кабины. Быть может, ее разрушение по мере падения во все более плотном воздухе. Быть может, сильнейший нагрев.
Вечная им память… |
14:01:16. Джеймс Хартсфилд, официальный комментатор Центра Джонсона, объявляет: «”Колумбия” в настоящий момент вне связи с ЦУПом и продолжает движение в направлении Флориды». Операторы понимают, что такой длительной потери связи быть не должно, они догадываются, что могло случиться непоправимое, но у них нет пока никаких новых данных, и капком Чарлз Хобо раз за разом пытается вызвать «Колумбию».
14:03. В районе городка Лисвилл на западе Луизианы радиолокаторы теряют последний крупный фрагмент «Колумбии».
14:05. Джеймс Хартсфилд объявляет, что операторы ЦУП-Х ждут входа «Колумбии» в зону радиовидимости станции на о-ве Мерритт (MILA, рядом с Центром Кеннеди) и данных радиолокатора этой станции. Данных нет.
14:12:55. Никаких признаков приближения «Колумбии» к Флориде. Фил Энгелауф, старший руководитель в зале управления ЦУП-Х, узнает о том, что телевидение уже показывает многочисленные летящие обломки «Колумбии», и сообщает об этом руководителю посадочной смены. Лерой Кейн отдает распоряжение работать по аварийному плану – собирать и документировать данные ЦУП-Х.
Родственников астронавтов увозят с посадочной полосы; руководитель Управления пилотируемых полетов Уилльям Редди объявляет аварийную ситуацию и вместе с администратором NASA спешит в Центр управления запусками, чтобы взять управление на себя. К 15:00 материальная часть, документация и ПО в центрах NASA и у подрядчиков будут арестованы для проведения расследования.
14:36. NASA выпускает официальное сообщение о потере связи с «Колумбией» и о поиске возможных обломков в районе Даллас – Форт-Уэрт. Жителям рекомендовано не приближаться к обломкам, если такие будут обнаружены, и немедленно информировать местные власти.
16:30. Администратор NASA Шон О'Киф встречается с родственниками астронавтов, выражает им соболезнование и обещает помощь. Президент США Джордж Буш говорит с ними по телефону.
19:04. Джордж Буш объявляет, что «Колумбия» и ее экипаж погибли.
|
Наша справка
|
|
6 февраля журнал Aviation Week & Space Technology объявил о существовании снимка, показывающего «неровность» на передней кромке левого крыла «Колумбии». Журнал заявил, что снимок был сделан за минуту до разрушения корабля оптическими средствами контроля космического пространства Космического командования ВВС США на полигоне Старфайр в штате Нью-Мексико. 7 февраля этот очень нечеткий снимок был опубликован NASA, но, как оказалось через несколько дней, в действительности его сделали три техника ВВС США в свободное время с помощью домашнего телескопа и старого компьютера!
На этой по существу любительской «картинке» видна не только ненормальная передняя кромка, но и угадывается след уносимого материала позади крыла. Более качественный снимок, сделанный штатными средствами (телескопы с апертурой 1.5 и 3.5 м с адаптивной оптикой), безусловно, помог бы расследованию гораздо больше.
Снимки, сделанные в ходе полета оптическими телескопами на станции Космического командования ВВС на о-ве Мауи, были опубликованы 25 февраля. Они весьма детальны но, к сожалению, все показывают верхнюю сторону «Колумбии». |
Попытки понять причину
Итак, объективные данные показывают картину постепенного разрушения левого крыла «Колумбии», причем события тяготеют к нише левой стойки шасси: отказывают те датчики, которые находятся или у которых кабели проходят рядом с ней. Первые фрагменты отделяются от корабля уже через 1.5 минуты после первых ненормальных показаний датчиков. Нарушение аэродинамики левого крыла нарастает, и к моменту последнего радиообмена оказываются исчерпаны возможности системы управления: элевоны уже не могут удержать корабль в заданной ориентации, и даже включение всех наличных двигателей ориентации не помогает.
Возможно (хотя указаний на это нет), что посадочная программа бортовых компьютеров, столкнувшись с нерасчетными условиями и входными данными, выдала неадекватные команды, при исполнении которых ориентация была утеряна окончательно. А может быть, просто наступил момент, когда деградация левого крыла резко ускорилась и приобрела обвальный характер.
Причина окончательного разрушения «Колумбии» также ясна. Гибель корабля пришлась на тот участок траектории спуска, где действующие на него нагрузки максимальны, где обращенные вперед и вниз элементы конструкции разогреваются до 1600–1700°C. Когда «Колумбию» развернуло и стало «крутить», разрушение корабля скоростным напором стало делом нескольких секунд.
Измерения датчиков левого крыла содержали в себе внутреннее противоречие: сами температуры и темп их роста были слишком малы, чтобы считать причиной, к примеру, прогар крышки левой ниши шасси, но слишком велики для обычного радиационного нагрева. Более того, сами по себе такие температуры не могли вызвать разрушения крыла. Нужно было что-то еще, какой-то неизвестный пока процесс.
13 февраля комиссия Гемана объявила, что объяснить собранные факты невозможно без того допущения, что образовавшаяся вокруг «Колумбии» плазма попала тем или иным способом внутрь левого крыла. Скорее всего – через переднюю кромку крыла или вблизи нее. Не исключено, хотя и менее вероятно – через уплотнение крышки ниши левой стойки. Но связано ли это со злополучным ударом по крылу при запуске 16 января?
Прогноз, который не сбылся
Обстоятельства инцидента 16 января и его расследования выяснились постепенно: 3 февраля была опубликована видеозапись удара, затем – три последовательных отчета специалистов The Boeing Co. о возможном объеме повреждений и последствиях, и начиная с 12 февраля – обширная переписка по электронной почте. Картина выявилась довольно несимпатичная.
Всего боинговских отчетов было три. В первом, 21 января, группа специалистов во главе с Карлосом Ортисом проанализировала возможные последствия падения кусков теплоизоляции внешнего бака размером 20x10x6 и 20x16x6 дюймов (соответственно 51x25x15 и 51x40x15 см) и плотностью 0.04 г/см3. Скорость, с которой первый кусок мог ударить по передней кромке крыла, составляла 213–219 м/с, по крышке левой ниши шасси – 198–222 м/с. Угол падения мог достигать 22° при попадании в переднюю кромку и 10° при попадании в крышку.
23 января группа П.Паркера выпустила отчет о возможных последствиях удара по плиткам теплозащиты «Колумбии» при указанных выше допущениях куска теплоизоляции массой 1.2 кг. Программа Crater – используемое в таких случаях для оценки «официальное» ПО – показала, что в большинстве возможных точек будет «пропахана» полоса длиной 65–82 см и шириной 18 см,
глубина которой будет примерно в полтора раза больше, чем толщина плиток теплозащиты. Иначе говоря, программа предсказывала почти неизбежный снос нескольких плиток. Исследователи затем попытались сравнить повреждения, найденные после соударения в полете STS-50, с условиями нынешнего удара, и также получили глубины более толщины плитки.
Однако они подняли результаты натурных испытаний, проведенных после полета STS-87 (1997), и нашли, что программа существенно переоценила размер повреждений. Специалисты Boeing отметили в отчете, что при испытаниях использовался кусочек объемом 49 см3, а им предложен для анализа «кирпич» объемом 31500 см3, но не стали обсуждать вопрос о сопоставимости этих событий. Оставив без оценки сценарии сноса нескольких плиток на нижней поверхности крыла и на крышке ниши шасси (как требующие дополнительного анализа), они заключили, что прогар крыла, даже точечный, невозможен, и безопасная посадка «Колумбии» гарантируется.
Что касается U-образных углерод-углеродных (RCC) панелей передней кромки, то анализ проводился для удара куска льда и также показал глубину повреждения, близкую к толщине панелей или превышающих ее. Для легкого пеноматериала, заключили исследователи, такой угрозы нет.
Третий, заключительный отчет был выпущен 28 января, и в нем был сделан уже известный нам (НК №3, 2003, с.16) окончательный вывод: самое большее, что может ждать «Колумбию» даже в случае повреждения плиток на площади 18x76 см, – это «местное повреждение конструкции, но не прогар».
Задним числом хорошо видны многочисленные «натяжки», сделанные в ходе анализа, и допущения весьма произвольного сорта. Неудивительно, что итоги расследования обсуждались инженерами различных центров NASA в неофициальном порядке, лично и по электронной почте, вплоть до 31 января. Не вдаваясь в детали этой переписки, к настоящему времени опубликованной, скажу только, что инженер Центра Джонсона Кевин МакКлуни (Kevin McCluney) как раз 31 января описал в своем e-mail’е сценарий развития аварии – вплоть до перечисления порядка и характера отказов датчиков, – который «Колумбия» повторила почти в точности.
Одно из направлений работы аварийной комиссии – повторное исследование инцидента при выведении и проверка выводов боинговских специалистов. О результатах этого повторного исследования пока ничего неизвестно.
Что дальше?
Проводимое расследование должно установить и характер развития аварии, и ее причины, и сопутствующие факторы. Но, как признал еще 11 февраля адмирал Геман, коренная причина случившегося может так и остаться неизвестной.
В худшем случае может оказаться, что безопасная эксплуатация шаттлов невозможна. Тогда NASA останется только поставить «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор» в музей и экстренными темпами разрабатывать новую пилотируемую космическую систему.
|
