Катастрофа шаттла «Колумбия

Катастрофа шаттла «Колумбия» — авиационная катастрофа, произошедшая 1 февраля 2003 года, когда американский многоразовый космический корабль «Колумбия» (STS-107) разрушился при входе в плотные слои атмосферы Земли. В результате погибли все семь членов экипажа. Катастрофа стала второй гибелью космического корабля программы «Спейс Шаттл» после гибели «Челленджера» в 1986 году и привела к временному прекращению полётов шаттлов на 2,5 года.

Предыстория и миссия STS-107

Программа «Спейс Шаттл» (Space Shuttle) разрабатывалась Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) с начала 1970-х годов. «Колумбия» была первым орбитальным кораблём этой серии, совершившим свой первый полёт 12 апреля 1981 года. К моменту катастрофы она выполнила 28 миссий.

Миссия STS-107 была 28-м полётом «Колумбии» и 113-м полётом в рамках программы «Спейс Шаттл». Старт состоялся 16 января 2003 года с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США). Основной целью миссии было проведение научных экспериментов в условиях микрогравитации. На борту находился модуль SPACEHAB (Research Double Module), оснащённый оборудованием для исследований в области биологии, физики, материаловедения и медицины. Экипаж состоял из семи астронавтов:

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

Хронология катастрофы

Повреждение при старте

При старте 16 января 2003 года, через 81,7 секунды после запуска, от внешнего топливного бака (ET) оторвался фрагмент пеноизоляции размерами примерно 50 на 40 сантиметров. Этот кусок пенопласта на скорости около 800 км/ч ударился о левую переднюю кромку крыла орбитального корабля. Анализ видеозаписей, сделанных во время старта, показал, что удар пришёлся в район стыковки теплозащитных плиток. Инженеры NASA обратили внимание на этот инцидент, но после анализа пришли к выводу, что повреждения, если они и есть, не являются критическими для безопасности полёта. Руководство миссии не запросило дополнительных снимков орбитального корабля с помощью спутников-шпионов или других средств, что впоследствии было признано ошибкой.

Период полёта

С 16 января по 1 февраля 2003 года экипаж «Колумбии» успешно выполнял программу научных экспериментов. Всего было проведено около 80 экспериментов в различных областях. Полёт проходил в штатном режиме, без каких-либо нештатных ситуаций, связанных с системами корабля. Астронавты не сообщали о необычных явлениях.

Вход в атмосферу и разрушение

1 февраля 2003 года в 08:15 по восточному времени (EST) «Колумбия» начала манёвр схода с орбиты. Вход в атмосферу начался в 08:44. При входе в плотные слои атмосферы температура внешней поверхности корабля достигает 1400–1500 °C. Теплозащита корабля, состоящая из тысяч плиток из углерод-углеродного композита (RCC) и кремнезёмной плитки, должна была выдерживать эти нагрузки.

В 08:53 телеметрия зафиксировала аномальное повышение температуры в левой части фюзеляжа. В 08:56 датчики температуры на левом крыле показали резкое повышение, а затем вышли из строя. В 08:58 с корабля пропала связь с центром управления полётами (ЦУП) в Хьюстоне (штат Техас, США). В 09:00 наземные наблюдатели в Техасе зафиксировали яркую вспышку и падение обломков. «Колумбия» разрушилась на высоте около 63 км над территорией штата Техас. Все семь членов экипажа погибли мгновенно или в течение нескольких секунд от воздействия аэродинамических сил и перегрузок.

Причины катастрофы

Техническая причина

Основной технической причиной катастрофы стало разрушение левой передней кромки крыла орбитального корабля. Удар фрагмента пеноизоляции при старте повредил несколько плиток теплозащиты из углерод-углеродного композита. Образовавшаяся пробоина (диаметром около 15–20 см) позволила раскалённым газам (температура до 2000 °C) проникнуть внутрь крыла во время входа в атмосферу. Это привело к расплавлению алюминиевых конструкций крыла, потере прочности и последующему аэродинамическому разрушению корабля.

Организационные причины

Расследование, проведённое Комиссией по расследованию аварии шаттла «Колумбия» (Columbia Accident Investigation Board, CAIB), выявило не только технические, но и системные организационные проблемы в NASA. Ключевые выводы CAIB:

• Культура безопасности: в NASA сложилась культура, при которой инженерные предупреждения о возможных рисках игнорировались или недооценивались руководством. Повторяющиеся случаи отрыва пеноизоляции (более 30 раз за предыдущие полёты) не рассматривались как критическая угроза.
• Недостаточная проверка: отсутствие процедур для оценки повреждений теплозащиты на орбите. Руководство миссии не запросило дополнительных снимков корабля, хотя такая возможность существовала (например, с помощью спутников Министерства обороны США).
• Давление сроков: программа «Спейс Шаттл» испытывала постоянное давление со стороны бюджета и графика полётов, что способствовало снижению внимания к техническим рискам.

Поиск и восстановление обломков

После катастрофы была организована масштабная поисковая операция на территории штатов Техас, Луизиана и Арканзас. В ней участвовали более 25 000 человек, включая сотрудников NASA, федеральных агентств, Национальной гвардии США, а также добровольцев. Было собрано около 84 000 фрагментов корабля, что составило примерно 38% от общей массы «Колумбии». Обломки были доставлены в Космический центр Кеннеди (штат Флорида, США) для анализа. Останки всех семи астронавтов были найдены и идентифицированы.

Последствия

Приостановка полётов шаттлов

После катастрофы «Колумбии» полёты всех шаттлов были приостановлены на 29 месяцев. Возобновление миссий состоялось 26 июля 2005 года с полётом шаттла «Дискавери» (STS-114). В ходе этого полёта были впервые опробованы новые процедуры инспекции теплозащиты на орбите с помощью роботизированной руки и камер.

Модернизация программы

На основе рекомендаций CAIB NASA провело значительные изменения в программе «Спейс Шаттл»:

• Разработаны новые методы инспекции теплозащиты на орбите (с помощью камер и лазерных сканеров);
• Усовершенствована конструкция внешнего топливного бака для предотвращения отрыва пеноизоляции;
• Введены обязательные процедуры оценки любых повреждений, выявленных при старте;
• Усилен контроль за безопасностью и изменена культура принятия решений.

Завершение программы

Катастрофа «Колумбии» ускорила решение о прекращении программы «Спейс Шаттл». Последний полёт шаттла («Атлантис», STS-135) состоялся в июле 2011 года. После этого NASA переориентировалось на коммерческие программы доставки грузов и экипажей на Международную космическую станцию (МКС).

Память

В память о погибших астронавтах были названы кратеры на Луне, астероиды, школы, улицы и научные центры. 1 февраля 2004 года в Космическом центре Кеннеди был открыт мемориал «Колумбии». В России и других странах также проводятся памятные мероприятия.

Интересные факты

• Катастрофа «Колумбии» произошла за 17 лет до аварии «Челленджера» (1986), но обе катастрофы имели схожие организационные причины: игнорирование инженерных предупреждений и давление сроков.
• Экипаж «Колумбии» состоял из представителей четырёх стран: США, Индии (Калпана Чавла), Израиля (Илан Рамон) и Великобритании (Лорел Кларк имела британское гражданство).
• В ходе расследования CAIB использовала данные с метеорологических радаров, которые зафиксировали обломки корабля во время входа в атмосферу.
• Фрагмент пеноизоляции, вызвавший катастрофу, весил всего около 0,8 кг, но его скорость при ударе была сопоставима со скоростью пули.

Источники

• Columbia Accident Investigation Board (CAIB) Report, Volume I, August 2003.
• NASA. «Columbia Crew Survival Investigation Report», 2008.
• Harland, D. M. «The Space Shuttle: A History of the Program». Springer, 2004.
• Jenkins, D. R. «Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System». Voyageur Press, 2001.
• Vaughan, D. «The Challenger Launch Decision: Risky Technology, Culture, and Deviance at NASA». University of Chicago Press, 1996.