— Lock the doors!
Эта короткая фраза имеет жуткий смысл, и двадцать один год назад она была произнесена в этом контексте второй раз в мировой истории.
Конечно, о второй катастрофе «Шаттла» написано многое, и более-менее все читатели знают и ход аварии, и причины, а кто-то, как автор, видели своими глазами первые телерепортажи с печальной россыпью ярких «метеоров» в небе. Но спустя столько времени интересно не просто поговорить о сухих фактах, а проиграть в голове всю историю катастрофы от начала и до конца, прочувствовать все то, что окружало ее с самого старта миссии: голоса неуверенные и голоса заверяющие, тревожное ожидание и самообман ложной надеждой, беспечную халатность исполнителей и преступные директивы начальства.
Итак, во время старта международной космической миссии NASA STS-107 космический корабль «Колумбия» получил повреждения теплоизоляции крыла от попадания фрагмента другой теплоизоляции, оторвавшейся со стойки крепления топливного бака. Подобные случаи были нередкими, а потому инциденту не придали значения, и на этапе возвращения корабль неожиданно и трагически сгорел в атмосфере, унеся жизни 7 человек экипажа. Такую картину рисуют большинство заметок, коротких статей и репортажей об инциденте. Но было ли это все так просто на самом деле?
12 апреля 1981 года, через почти десятилетие разработки концепции, еще двух лет переносов старта по техническим причинам, а по совпадению – и спустя ровно двадцать лет после первого в мире пилотируемого орбитального полета, в космос полетел революционный космический корабль. Вышедший невероятно дорогим в разработке и производстве – и при этом невероятно многообещающим. В отличие от предыдущего поколения космических аппаратов, от которых по завершении полета остается одна только тесная обгоревшая посадочная капсула, здесь на орбиту отправлялся красивый многоразовый «самолет», на котором сохранялись нетронутыми все сложные полетные системы и имелся вместительный возвращаемый грузовой отсек. На этой машине можно было летать в космос десятки раз, приземляться не в руральной местности, а на домашний аэродром, снаряжать в полеты еще невиданный по численности экипаж в 8 человек и вывозить с орбиты самый различный груз. Советский Союз, поняв возможности этого корабля, включился в новый виток космической гонки и в самые сжатые сроки разработал свою собственную версию этой космической системы многоразового использования. Ничего подобного в космонавтике еще не случалось.
Название, кажется, начиналось на «К». «Космонавт»? Нет. «Кондор»? Нет. Что-то подлиннее, какая-то драма, герой или рыцарь…
— Станислав Лем. «Терминус»
«Колумбия», строго говоря, не была самым первым «Шаттлом». До нее был построен идентичный по конструкции планер, на котором отрабатывались атмосферные маневры – планирующий спуск с орбиты был до того времени фантастикой. Планер должен был получить имя «Конституция» и быть сдан к 1 мая 4 июля, но вмешались фанаты классического сериала «Стар трек», требовавшие ни больше ни меньше, чем у президента Форда, назвать новейший корабль по имени киношного – «Энтерпрайз». Форд, не признав этого напрямую, все же пошел навстречу избирателям – так получил свое ироничное имя прототип космического челнока, который единственный из «Шаттлов» в принципе не предназначался для полетов в космос. «Колумбия» же стала первым космическим кораблем в серии.
Следует понимать, что «Колумбия» была названа не в честь соседней латиноамериканской страны или первооткрывателя континента. Колумбия в североамериканской традиции – очень старый образ, олицетворяющий Америку времен Войны за независимость. Колумбия изображается в виде женщины, ведущей вперед народ страны сквозь трудности обретения национальной идентичности и освоения Фронтира; не будет преувеличением назвать ее американской Родиной-Матерью – тот же архетип по внешности, пафосу и культурной значимости. Статуя Свободы, правда, за ХХ век стала гораздо более узнаваемым и международным символом США, и тем сильнее подчеркивается дань более старой традиции выбором этого имени для космического корабля. А у «Колумбии» были прямые аналогии с Фронтиром: ей досталась первая миссия «Шаттлов» с официальной нумерацией STS-01 – освоение космоса совершенно новым типом космических кораблей.
Тем трагичнее было утратить именно ее – корабль, бывший первым и одновременно ставший закатом себе подобных; бывший олицетворением страны и ее технологической мощи и одновременно ставший второй подряд жертвой космической бюрократии, победившей технику безопасности.
Если промотать историю на двадцать с лишним лет вперед, то мы увидим в «Space Shuttle» дорогостоящую, но успешную программу, прошедшую через трудности, тяжелую потерю, но вместе с тем незаменимую: без этих кораблей не было бы ни фотографий с «Хаббла», ни сменившей еле живую станцию «Мир» амбициозной МКС, ни многих важных научных экспериментов.
Последнему и был посвящен 28-й по счету полет «Колумбии» – двухнедельная научная программа по изучению некоторых физических и химических явлений в невесомости, физиологические исследования влияния космического полета на людей, а также снисходительно воспринимаемые специалистами, но любимые публикой студенческие проекты по биологии с участием растений и животных. На борту – экипаж из семи человек: Командир Ричард «Рик» Д. Хасбанд; второй пилот Уильям «Уилли» К. МакКул; бортинженер Калпана Чавла (первая женщина-астронавт NASA индийского происхождения); специалист по полезной нагрузке, ученый Майкл Ф. Андерсон; зоолог Лорел Б. С. Кларк; ученый, врач Дэвид Макдауэлл Браун; специалист по полезной нагрузке, ученый Илан Рамон (первый израильский астронавт NASA).
Итак, 16 января 2003 года «Колумбия» поднялась со стартового стола. Выход на орбиту проходил нормально, за исключением одного события: на 81-й секунде полета от V-образной стойки, соединявшей носовую часть корабля с топливным баком, отделился внушительных размеров фрагмент теплоизоляции из вспененного полиуретана. Мгновение он двигался со скоростью «Шаттла», но обладая нулевым аэродинамическим качеством и сравнительно небольшой массой, он немедленно остановился в воздушном потоке, и крыло «Колумбии» догнало его на скорости более 500 км/ч, разбив в облако пыли.
В качестве небольшого отступления следует сказать о необходимости теплоизоляции топливного бака вообще. Дело в том, что огромный топливный бак «Шаттла» наполнен водородом и кислородом, и будучи металлическим, остывает до сверхнизких температур. Даже будь он нагрет на сто градусов выше, он все равно моментально конденсировал бы на своей поверхности «шубу» снега из окружающего влажного океанского воздуха. Затем эти льдины откололись бы при стартовых вибрациях корабля, нанося уже очевидно непоправимый урон и конструкциям корабля, и всему на земле. Кроме того, сами баки тоже следовало защищать от нагрева, чтобы не тратить зря криогенные компоненты под палящим флоридским солнцем. А алюминиевые стойки и носовую часть бака нужно было дополнительно защищать от трения об атмосферу на старте. Поэтому вспененные термоизоляционные материалы, которыми в буквальном смысле обливали бак, были необходимым злом – это были энергоэффективные составы, всего 2,5 см толщины держали сверхнизкие температуры топливных компонентов. За счет тонкого слоя и пористости изоляция добавляла к массе бака «всего» 2 тонны.
Как уже сказано выше, распространенным мнением является, что на инциденты с отрывом изоляции не обращали внимания, и просто в какой-то момент очередному кораблю очень сильно не повезло. Но это, к сожалению, неправда. В случае миссии STS-107 были люди, которые не только усмотрели в этом столкновении потенциальную угрозу безопасности, но провели расчеты, забили тревогу и приложили усилия, чтобы к этому отнеслись серьезно. Вообще история «Колумбии» до боли напоминает историю «Челленджера» – там тоже были свои герои и антигерои по обе стороны бюрократических баррикад и теннисной сетки ответственности. Рассмотрим же последующие события немного подробнее.
Злополучный удар не заметили до следующего утра, когда Боб Пейдж и другие инженеры в центре Кеннеди не отсмотрели кадры с кинокамер высокого разрешения. Одна оказалась в расфокусе, но на кадрах с другой увидели жутковатую картину:
Комнату инженеров наполнили выражения разной степени печатности. Другой инженер, Армандо Олиу, рассказал, что в комнате были коллеги, работавшие еще 20 с лишним лет назад на миссии STS-01. Они заявили, что никогда не видели такого большого фрагмента, ни просто отрывающегося, ни тем более врезающегося в корабль.
Однако Пэйджу больше всего не понравилось почти полное совпадение с другим недавним серьезным инцидентом. В миссии STS-112 корабля «Атлантис» в октябре 2002 года точно так же на старте отвалилась изоляция от того же V-образного крепления, которая попала в место соединения корабля с твердотопливным ускорителем. Тогда фрагмент вспененного материала оставил заметную вмятину на металле и прошел в сантиметрах от важной электроники. Но если там существенное повреждение обнаружили, выловив отработанные ускорители из океана, то в этой миссии сам «Шаттл» получил удар и остался на орбите.
Пэйдж решил сообщить о произошедшем Уэйну Хейлу, ветерану отрасли, работавшему полетным директором. На этой должности Хейл имел секретные допуски, и мог посодействовать в решении важной задачи. Необходимо было сфотографировать текущее состояние корабля, и тут идеальным было бы задействовать спутники При этом сам Отте знал, что именно это место на баке со сложными креплениями и магистральными трубопроводами является головной болью. На него было сложно равномерно нанести специальный силиконовый состав Теперь, в январе 2003-го, информация об инциденте с изоляцией на «Колумбии» понемногу распространилась по космическим центрам Кеннеди и Джонсона. И нашлись люди, которые посчитали своим долгом остановить это. Технический менеджер по теплозащите компании United Space Alliance (партнерство Boeing и Lockheed Martin, специально созданное для разработки «Шаттлов») Билл Стоунер проконсультировался с экспертами Кальвином Шомбургом и Майклом Гордоном, работавшими над термоплитками и усиленными углеродными панелями теплозащиты кораблей соответственно. Затем Стоунер разослал электронное письмо, в котором развеивал все опасения. Пеноизоляция не может в силу своих свойств разрушить усиленные углеродные панели на кромке крыла. Но даже сквозная дыра не угрожает «Колумбии», поскольку слой плиточной теплоизоляции в этом месте толще. Слой теплозащиты перегреется, но все будет в целом ОК. Но сложилась и другая команда, «группа по оценке обломков». В нее вошел Родни Роча, инженер‑конструктор «Шаттла» из космического центра Джонсона, ветеран отрасли и упрямый техасец по натуре. Узнав, что что-то попало в крыло «Колумбии», он тем же вечером пятницы уже отсматривал дома кадры запуска. Увиденное поразило его – он сразу же задался вопросом – а что за облако осколков он видит? Это все разбившийся в труху пенополиуретан, или же там вперемешку с ним крошки от термоизоляционных плиток крыла? Инженеры Boeing Карлос Ортиз и Деннис Чао смогли по кадрам восстановить размер фрагмента изоляции (примерно 50х40х15 см) и оценить место его попадания. Получалось, что удар приходился недалеко от люка левого шасси и в опасной близости от карбоновых панелей кромки крыла. Не имея больше никаких данных, группа попробовала рассчитать возможные повреждения. Ими была применена компьютерная программа «Кратер», которая хоть и была разработана еще под «Аполлоны», но обновлялась и адаптировалась под «Шаттлы». Расчеты брались из реальных испытаний, когда в НАСА стреляли небольшими (с сигаретный окурок) кусочками пеноизоляции по термоплиткам. Когда в программы загрузили траекторию и почти в 400 раз больший вес куска пеноизоляции, оказалось, что по расчетам он пробивает плитки насквозь, обнажая алюминиевые конструкции крыла. Но помимо плиток были еще панели усиленные углеродные панели, которые «Кратер» обсчитать не мог. Были найдены другие алгоритмы и формулы, полученные эмпирически, когда по панелям выстреливали ледяными сосульками. По ним также был произведен расчет попадания большого фрагмента теплоизоляции. Получалось, что панель выдерживает попадание, если ее толщина составляет 62 мм. Толщина реальных панелей на кромке крыла «Колумбии» составляла 59 мм… Стало понятно, что медлить нельзя, и нужно понять, есть ли в самом деле повреждения крыла. Уже в воскресенье Роча сделал рассылку менеджеру инженерии «Шаттла» и другим о необходимости срочной Группа по обломкам также провела совещание, и в конце концов, они поняли, что теряют время на обсуждении математической модели. Им нужны были снимки, и Ламберт Остин, менеджер НАСА по системной интеграции, составил запрос в ВВС США. Тем временем из отпуска вернулся Уэйн Хейл и тоже занялся вопросом снимков по просьбе Пэйджа, озвученной до выходных. Получив аж два запроса, Воздушные силы были уже готовы помочь и получили согласие от соответствующих структур, но они попросили сделать официальный запрос от центра Джонсона, чем занялся Хейл, а Остин позвонил предупредить Хэм. И тут Хэм сказала, что Остин не имеет права составлять такие запросы, и стала узнавать, кому нужны снимки. Позвонив в «United Space Alliance», она наткнулась на эксперта-скептика Кельвина Шомбурга, сказавшего, что анализ группы по обломкам проведен на наихудшем возможном сценарии и необоснован, а из его подразделения никто не запрашивал снимков за ненадобностью. Пока выяснилось, что снимки заказывал Пэйдж, Хэм с Диттермором отменили запрос в ВВС. Хейл потом вспоминал свой разговор с Хэм. «Понимаешь, никому из наших не нужны эти снимки. Да, мы раньше делали такие снимки, они для нас были бесполезны. Это очень загруженная научными данными миссия, которую нужно провести тщательно. В конце концов, даже если «Колумбия» повреждена, что мы можем с этим поделать? У нас на орбите нет материалов и инструментов для ремонта плитки. Если понадобится возвращать корабль в таком состоянии – все эти разговоры о смене траекторий полета – чушь. Нам останется только надеяться, что он не развалится. Поэтому давай все это прекратим. И мне пришлось покивать и сказать – ОК». Последующие дни не принесли никаких плодов. Группа по обломкам сделала еще две попытки добыть снимки, которые пресекла Хэм. Было больше дебатов, пререкательств, к ним добавлялись новые и новые должности и фамилии… в какой-то момент фокус обсуждений сместился на люк шасси, его целостность и опасность проникновения раскаленной плазмы в отсек с огромными покрышками под давлением. Карлайл Кэмпбэлл, 73-летний ветеран-конструктор, передал материалы от Роча Бобу Доэрти, эксперту по шасси шаттла из исследовательского центра НАСА в Лэнгли. Доэрти был не в курсе про инцидент с изоляцией. Узнав о деталях происшествия и возможном повреждении термоизоляции в районе шасси, Доэрти был изумлен. «Я бы даже не думал нажимать кнопку выпуска шасси, если бы был шанс, что колеса повреждены» — сказал он. Для тележки из всего двух колес, на которые приходилась нагрузка вдвое большая, чем у «Боинга-747», любые повреждения были смертельно опасными. У экипажа «Колумбии» была возможность покинуть корабль перед посадкой. В «Шаттлах» была штатная система эвакуации, позволявшая выброситься из корабля через специальный ход, заканчивавшийся люком на его нижней поверхности. Естественно, это было бы возможно только на стадии подлета к космодрому, когда скорости были бы погашены заметно ниже скорости звука. То есть, фактически, окно возможностей для использования такого способа существовало, если бы корабль сохранил управление, а его повреждения ограничились бы прогаром шин или проблемами с фиксацией шасси. В таком случае приземляться «Колумбии», тяжело нагруженной двойным модулем Spacehab, было бы самоубийственно. 31 января, накануне посадки, инженер Кевин МакКлуни представил свой сценарий, по которому бы развивались события при самом худшем исходе. Он описал коллегам характерные признаки, возникавшие бы в ходе посадочного полета, если бы (хотя сейчас странно говорить об этом в сослагательном наклонении) пеноизоляция все же повредила крыло корабля в районе шасси. «Что бы происходило на атмосферной стадии спуска с орбиты, если бы в промежутке первых 10-15 минут внутрь колодца шасси через дыру в карбоновых панелях проникла струя плазмы снаружи? Для начала произошло бы повышение температуры шин, тормозов, привода стойки шасси и привода замка верхнего положения. Давление в шинах и тормозах бы повысилось. Потом данные бы перестали поступать из-за обрывов проводки. Это я о данных давления и температуры тормозов и покрышек…». Исходя из этого МакКлуни предложил варианты действий: не делать ничего, покинуть корабль, пробовать посадку с поднятыми шасси. Наиболее предпочтительным был вариант ранней готовности с выбором между покиданием корабля и попыткой посадки. Тем более, Доэрти провел симуляции на симуляторе «Шаттла», и из них выходило, что корабль все-таки возможно посадить с двумя спущенными покрышками. Однако всеми этими расчетами занималась небольшая группа энтузиастов. Впереди был напряженный день работы по протоколу сведения корабля с орбиты и его приземлению. Естественно, не все в ЦУПе были осведомлены о такой скрупулезной проработке вариантов. Да и опытнейший конструктор Кэмпбелл, по его признанию, думал о небольшом прогаре плиток как худшем варианте. Сконцентрировавшись на узкой проблеме повреждения шасси, он не верил в возможность полномасштабной катастрофы. По некоторым данным, о происшествии и возможных проблемах даже не собирались сообщать экипажу. Однако позже было решено сообщить заранее, на случай, если что-то разузнавшие про столкновение с изоляцией журналисты спросят об этом астронавтов во время эфира. Им передали сухие факты, заверив, что опасности для корабля инцидент не представляет. Но никто из журналистов так ни о чем и не спросил. На «Колумбии» не было ни Canadarm, ни EMU, чтобы астронавты могли осмотреть повреждения самостоятельно. Настал день возвращения. Странной ухмылкой судьбы было обстоятельство, позволившее провести детальный разбор катастрофы «Колумбии» – на ее борту так и осталась ее самая первая полезная нагрузка со времен миссии STS-01 – система регистрации полетных данных MADS. Чудом уцелевшая при падении, она сыграла роль своего рода «черного ящика» – бортового параметрического самописца, которыми оснащают гражданские воздушные суда, но которых не было больше ни на одном «Шаттле». Но основные данные все же были получены телеметрией через центр управления полетом. Примечание 1. Это неполный перевод транскрипции событий. Из него убраны реплики комментатора трансляции и часть других переговоров, второстепенные события с датчиками корабля, пересечения им географических границ и некоторые другие отметки. Оригинал находится тут. Примечание 2. В расшифровке часто повторяется фраза «[sensor] goes off-scale low». Согласно контексту это явление не тождественно нулевым показаниям, и является следствием обрыва проводки (питания или линии данных — неясно). Для однозначности оставлен перевод-калька «зашкаливает вниз и отключается». ДП — полетный директор (MCC-FLIGHT, Entry flight director) — Лерой Каин ТСЖ — офицер техобслуживания и систем жизнеобеспечения (MCC-MMACS, Maintenance, Mechanical, Arm and Crew Systems Officer) — Джефф Клинг УН — офицер управления и навигации (MCC-GNC, Guidance, Navigation and Control Officer) — Майк Сарафин СК — связь с кораблем (MCC-CAPCOM, Capsule communicator) — Чарльз Хобо КК — командир «Шаттла» (STS-A/G Shuttle Commander, air-to-ground audio) — Рик Хасбанд 08:52:19 температурный датчик 9910, расположенный в изолированном пространстве за панелью 9, фиксирует повышение температуры на 30°С, после чего отключается (первое зафиксированное отклонение от нормы). 08:52:41 температурные датчики А и С тормозной магистрали левого шасси, расположенные на стойке напротив люка шасси, фиксируют превышение номинальной температуры. 08:52:49 температурный датчик 9895, расположенный за панелью 9, отказывает после регистрации 230°С. 08:52:56-59 в течение трех секунд температурный датчик левого внутреннего 08:54:24 ТСЖ: «Полетный, ТСЖ» ДП: «Говорите, ТСЖ» ТСЖ: «К сведению, я только что потерял четыре температурных датчика по левой стороне корабля, температуры обратных линий гидравлики. Два на первой системе и по одному на системах два и три» 08:54:33,3-33,9 плазма вокруг корабля внезапно вспыхивает, оставляя светящийся след в плазменном хвосте за «Колумбией». Два маневровых бустера выдают по два импульса длиной в несколько миллисекунд. 08:54:35 наблюдается отделение шестого фрагмента от челнока, визуально очень яркого. Плазма вокруг корабля вспыхивает на 0,3 секунды. 08:54:46 ДП: «Четыре температуры обратки гидросистем?» ТСЖ: «Левого внешнего и левого внутреннего элевонов» ДП: «ОК, между ними есть что-то общее? АЦП, мультиплексоры, что угодно? В смысле, вы потеряли их все одновременно?» ТСЖ: «Нет, не совсем. С разницей в четыре-пять секунд от одного до следующего» ДП: «ОК, где они, где расположены?» 08:54:46 наблюдается отделение седьмого фрагмента. 08:54:46 ТСЖ: «Все четыре расположены в задней части левого крыла, прямо перед элевонами, приводами элевонов. И между ними нет ничего объединяющего» ДП: « 2 декабря 1988 на 85-й секунде после старта по кораблю ударила часть изоляции верхнего обтекателя твердотопливного ускорителя. Астронавты на орбите обследовали повреждения, пытаясь достать камерой до места столкновения манипулятором Canadarm. Но из-за секретного статуса миссии им пришлось передавать фото на Землю по медленному зашифрованному каналу, что вызвало низкое качество изображений, на которых инженеры ничего не могли разобрать. Однако то, что показалось черными и светлыми пятнами наземным службам, очень хорошо рассмотрел на оригинальных изображениях капитан корабля Роберт Гибсон. Экипаж всерьез решил, что корабль не переживет спуск с орбиты. Гибсон, с изрядной долей здорового цинизма посоветовал экипажу расслабиться, так как «не дело умирать напряженным», но в то же время планировал в случае появления на приборах признаков, что корабль разрушается, посвятить последние секунды жизни высказыванию всех проклятий наземной команде. Посадка прошла успешно, но поврежденными оказались ошеломляющие 700 плиток по правой стороне, а одна полностью отсутствовала. Вероятно, только наличие там массивного алюминиевого крепления посадочной антенны (фото), которая оплавилась, но не сгорела, предотвратило катастрофу, подобную гибели «Колумбии» и стопроцентное сворачивание программы «Space Shuttle» – ведь это был всего второй полет после катастрофы «Челленджера» и длительного перерыва. И очень печально, что люди вроде Роберта Гибсона, морально готовые сгореть со своим кораблем, рисковали и приносили высшую жертву не космическому пространству, а земному политическому волюнтаризму.
