Катастрофа «Колумбии

Катастрофа «Колумбии» — крушение американского многоразового транспортного космического корабля «Колумбия» (STS-107), произошедшее 1 февраля 2003 года в 8:59 по времени восточного побережья США (13:59 UTC) при возвращении на Землю. В результате разрушения шаттла в атмосфере над территорией штата Техас погибли все семь членов экипажа. Катастрофа стала второй крупной гибелью экипажа в истории программы Space Shuttle после гибели «Челленджера» в 1986 году и привела к длительной приостановке полётов шаттлов и последующему закрытию программы.

История полёта

Запуск и миссия STS-107

Миссия STS-107 стартовала 16 января 2003 года с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида). Это был 28-й полёт шаттла «Колумбия» (первый полёт — в 1981 году). В отличие от большинства последующих миссий, STS-107 была посвящена исключительно научным исследованиям, а не сборке или обслуживанию Международной космической станции (МКС). На борту находился модуль SPACEHAB — герметичный лабораторный отсек, в котором проводились эксперименты в области биологии, физики, материаловедения и медицины.

Экипаж состоял из семи человек:

• Рик Хасбанд (командир);
• Уильям Маккул (пилот);
• Майкл Андерсон (специалист по полезной нагрузке);
• Калпана Чавла (специалист полёта);
• Дэвид Браун (специалист полёта);
• Лорел Кларк (специалист полёта);
• Илан Рамон (специалист по полезной нагрузке, первый израильский астронавт).

Повреждение теплозащиты при старте

При запуске, через 81,7 секунды после старта, от внешнего топливного бака оторвался кусок пенополиуретановой теплоизоляции размером примерно 51×41×20 см и массой около 0,8 кг. На скорости около 700 м/с этот фрагмент ударил по левому крылу шаттла, в область передней кромки, где находились плитки теплозащиты из углерод-углеродного композита (RCC). Удар привёл к образованию пробоины в теплозащитном слое размером от 15 до 25 см. Инженеры НАСА заметили этот инцидент на видеозаписи старта, но после анализа, проведённого в первые дни полёта, пришли к выводу, что повреждение не представляет угрозы для безопасности экипажа. Запросы на дополнительное фотографирование повреждённого участка с помощью спутников-шпионов или орбитального телескопа были отклонены руководством.

Причины катастрофы

Разрушение при входе в атмосферу

1 февраля 2003 года, после 16-дневного полёта, «Колумбия» начала плановый спуск. В 8:44 по восточному времени корабль вошёл в плотные слои атмосферы над Тихим океаном. В 8:52, при пролёте над Калифорнией, датчики левого крыла начали фиксировать аномальное повышение температуры и аэродинамического сопротивления. В 8:54 над штатом Юта произошёл отрыв нескольких плиток теплозащиты. В 8:58, на высоте около 63 км, при скорости около 18 000 км/ч, горячие газы (температура плазмы достигала 1400 °C) проникли через пробоину в крыло, разрушив алюминиевую конструкцию внутри. Это привело к потере гидравлики и электрических систем левого крыла, а затем к его отрыву. В 8:59 шаттл полностью разрушился, обломки упали на территории штатов Техас и Луизиана.

Техническая причина

Основной причиной катастрофы было признано повреждение теплозащиты левого крыла, вызванное ударом фрагмента теплоизоляции внешнего топливного бака. НАСА ранее неоднократно сталкивалось с подобными инцидентами (отслоение изоляции при старте), но они не приводили к катастрофическим последствиям. Система оценки рисков в агентстве была признана несовершенной: инженеры не смогли точно предсказать степень повреждения, а руководство не приняло мер для дополнительной проверки.

Организационные причины

Комиссия по расследованию (CAIB, Columbia Accident Investigation Board) в своём докладе от 26 августа 2003 года указала на системные проблемы в культуре безопасности НАСА. Ключевые выводы:

• Руководство агентства игнорировало предупреждения инженеров о возможных повреждениях теплозащиты.
• Отсутствие процедуры ремонта теплозащиты на орбите (хотя технически такая возможность была предусмотрена для других шаттлов).
• Давление на программу со стороны политических и бюджетных ограничений, что привело к снижению приоритетов безопасности.
• Недостаточная диагностика состояния корабля на орбите (отказ от фотографирования повреждённого участка).

Экипаж и гибель

Все семь членов экипажа погибли в момент разрушения шаттла или вскоре после него, в результате воздействия вакуума, низких температур и аэродинамических сил. Тела астронавтов были обнаружены в течение нескольких дней среди обломков в Техасе. Посмертно все члены экипажа были награждены Космической медалью почёта Конгресса США.

Последствия

Приостановка полётов шаттлов

Программа Space Shuttle была приостановлена на 2,5 года. Следующий полёт шаттла (Discovery, миссия STS-114) состоялся только 26 июля 2005 года. В ходе этой миссии были впервые опробованы процедуры инспекции теплозащиты на орбите с помощью роботизированной руки и камер, а также отработаны методы ремонта плиток в открытом космосе.

Модернизация шаттлов

После катастрофы были внесены изменения в конструкцию шаттлов и процедуры полётов:

• Усиление теплозащиты передней кромки крыла.
• Установка дополнительных датчиков температуры и ударов на крыльях.
• Разработка и внедрение процедур орбитального ремонта теплозащиты.
• Обязательное фотографирование внешнего бака при старте и корабля на орбите с помощью камер на МКС и спутников.

Закрытие программы Space Shuttle

Катастрофа «Колумбии» ускорила принятие решения о завершении программы Space Shuttle. В 2004 году президент Джордж Буш-младший объявил о планах возвращения на Луну и полёта на Марс (программа «Созвездие»), что предполагало вывод шаттлов из эксплуатации к 2010 году. Последний полёт шаттла (Atlantis, STS-135) состоялся в июле 2011 года.

Влияние на космическую политику

Катастрофа привела к пересмотру подходов к безопасности пилотируемых космических полётов в США. НАСА было подвергнуто критике за бюрократизацию и недостаточную открытость. Впоследствии агентство перешло к модели коммерческих полётов (программа Commercial Crew), что привело к созданию кораблей Dragon компании SpaceX и Starliner компании Boeing.

Поиск обломков и расследование

Обломки «Колумбии» были разбросаны на площади более 2000 км² в Техасе и Луизиане. В ходе поисковых работ, в которых участвовали более 25 000 человек, было собрано около 84 000 фрагментов корабля (примерно 38 % от общей массы). Наиболее значимые находки — бортовые самописцы и фрагменты левого крыла с пробоиной. Расследование проводилось независимой комиссией CAIB, которая опубликовала 248-страничный доклад. В докладе были подробно описаны технические и организационные причины катастрофы, а также даны 29 рекомендаций по повышению безопасности будущих полётов.

Интересные факты

• «Колумбия» была первым шаттлом, совершившим орбитальный полёт (12 апреля 1981 года, миссия STS-1). Она также была самым тяжёлым из шаттлов (на 1000 кг тяжелее других).
• Экипаж STS-107 был многонациональным: в него входили граждане США, Индии (Калпана Чавла) и Израиля (Илан Рамон).
• Илан Рамон стал первым израильским астронавтом. Его гибель вызвала широкий резонанс в Израиле.
• В 2008 году на месте падения обломков в Техасе был установлен мемориал «Колумбии» в виде гранитной стелы с именами погибших.
• Катастрофа «Колумбии» стала первым случаем гибели астронавтов при возвращении на Землю (все предыдущие катастрофы происходили при старте или на орбите).

Источники

• Columbia Accident Investigation Board (CAIB) Report, Volume I, August 2003.
• NASA, "STS-107 Mission Summary", 2003.
• "The Columbia Disaster: A Technical Analysis", AIAA Journal, 2004.
• "Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System" by Dennis R. Jenkins.
• "The Challenger and Columbia Accidents: A Comparative Analysis", Journal of Space Safety Engineering, 2015.