Колумбий

Колумбий — это американский космический корабль многоразового использования, построенный в рамках программы «Спейс Шаттл» (Space Shuttle) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Являлся первым орбитальным аппаратом (OV-102) в серии из пяти построенных шаттлов. Совершил 28 полётов в космос, последний из которых закончился катастрофой 1 февраля 2003 года, приведшей к гибели экипажа из семи человек.

История создания

Разработка космического корабля «Колумбия» началась в 1972 году, когда NASA получило одобрение Конгресса США на создание программы многоразовых транспортных космических систем (Space Transportation System, STS). Основной целью программы было создание экономически эффективного средства доставки грузов и экипажей на низкую околоземную орбиту, способного совершать до 100 полётов.

Строительство орбитального аппарата OV-102 (Orbiter Vehicle-102) началось в 1975 году на заводе компании Rockwell International в Палмдейле, штат Калифорния. Первоначально кораблю было присвоено обозначение OV-101, но впоследствии его изменили на OV-102. Название «Колумбия» было выбрано в честь первого американского корабля, совершившего кругосветное плавание в 1790 году, и капсулы командного модуля «Аполлон-11», который доставил первых людей на Луну.

Сборка аппарата была завершена в 1979 году. 25 марта 1979 года «Колумбия» была доставлена на мыс Канаверал во Флориду для подготовки к первому полёту. Из-за значительных технических сложностей, включая проблемы с теплозащитным покрытием и двигателями, первый запуск неоднократно переносился.

Конструкция и технические характеристики

«Колумбия» представляла собой многоразовый пилотируемый космический аппарат, состоящий из трёх основных элементов: орбитального аппарата (самого корабля), двух твердотопливных ускорителей (SRB) и внешнего топливного бака (ET).

Орбитальный аппарат

Орбитальный аппарат «Колумбия» имел длину 37,24 метра, размах крыльев 23,79 метра и высоту 17,25 метра. Сухая масса корабля составляла около 68,6 тонн, а максимальная взлётная масса — около 109 тонн. Кабина экипажа была рассчитана на семь человек, хотя в некоторых миссиях могла размещать до восьми астронавтов.

Ключевым элементом конструкции была теплозащитная система (TPS), состоящая из более чем 30 000 плиток из кремнезёмного волокна, покрытых стеклообразным материалом. Эти плитки защищали корабль от температур, достигающих 1650 °C при входе в атмосферу. Из-за своей конструкции «Колумбия» была на 2,7 тонны тяжелее последующих шаттлов (например, «Атлантиса»), что объяснялось использованием более старых технологий и материалов.

Силовая установка

На орбитальном аппарате были установлены три маршевых жидкостных ракетных двигателя RS-25 (SSME) компании Rocketdyne, работавших на жидком водороде и жидком кислороде. Каждый двигатель развивал тягу около 1860 кН в вакууме. Топливо подавалось из внешнего топливного бака, который сбрасывался после выхода на орбиту.

Два твердотопливных ускорителя (SRB) обеспечивали дополнительную тягу на старте, вырабатывая около 80% общей тяги. После отделения они спускались на парашютах в Атлантический океан и могли быть повторно использованы.

Отличия от других шаттлов

«Колумбия» была первым и самым тяжёлым орбитальным аппаратом. Она не имела стыковочного узла для модуля «Спейсхэб» (Spacehab) в стандартной комплектации, хотя позже он был установлен. Также у неё отсутствовала система дистанционного манипулятора (роботизированная рука) в первых полётах; она была установлена только после STS-2.

Полёты

Первый полёт (STS-1)

Первый полёт шаттла «Колумбия» (миссия STS-1) состоялся 12 апреля 1981 года. Это был первый полёт пилотируемого космического корабля многоразового использования в истории. Экипаж состоял из двух человек: командира Джона Янга и пилота Роберта Криппена. Запуск был произведён с космодрома на мысе Канаверал. Продолжительность полёта составила 54 часа 20 минут, за которые корабль совершил 36 витков вокруг Земли. Посадка была выполнена на базе ВВС Эдвардс в Калифорнии.

Основные миссии

За свою историю «Колумбия» выполнила 28 полётов, включая:

• STS-2 (ноябрь 1981) — первый полёт с повторным использованием космического корабля.
• STS-9 (ноябрь 1983) — первый полёт с модулем «Спейслэб» (Spacelab), европейской научной лабораторией.
• STS-61-C (январь 1986) — последний полёт перед катастрофой «Челленджера».
• STS-93 (июль 1999) — запуск рентгеновской обсерватории «Чандра» (Chandra X-ray Observatory).
• STS-109 (март 2002) — последняя успешная миссия по обслуживанию космического телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope).

Катастрофа (STS-107)

Последний полёт «Колумбии» (миссия STS-107) начался 16 января 2003 года. Экипаж состоял из семи человек: командира Рика Хасбанда, пилота Уильяма Маккула, специалистов миссии Майкла Андерсона, Калпаны Чавлы, Дэвида Брауна, Лорел Кларк и Илана Рамона.

Во время старта, через 81,7 секунды после запуска, кусок пенопластовой изоляции с внешнего топливного бака оторвался и ударил по левому крылу орбитального аппарата. Удар привёл к образованию пробоины в теплозащитном покрытии крыла. При возвращении в атмосферу 1 февраля 2003 года, горячие газы проникли через пробоину, разрушив конструкцию крыла. Корабль потерял управление и разрушился на высоте около 60 километров над территорией Техаса. Все семь членов экипажа погибли.

Расследование, проведённое комиссией под руководством адмирала Гарольда Гемана, установило, что причиной катастрофы стали как технические недостатки (несовершенство теплозащиты), так и организационные проблемы в NASA (игнорирование предупреждений инженеров). После катастрофы программа «Спейс Шаттл» была приостановлена на два с половиной года.

Значение и наследие

«Колумбия» сыграла ключевую роль в развитии космической программы США. Она стала первым многоразовым космическим кораблём, доказавшим возможность повторного использования пилотируемых аппаратов. В ходе её полётов были проведены сотни научных экспериментов, запущены спутники и выполнены миссии по обслуживанию космического телескопа «Хаббл».

Катастрофа «Колумбии» привела к серьёзным изменениям в программе «Спейс Шаттл»: были усилены процедуры контроля теплозащиты, введены обязательные инспекции на орбите с помощью роботизированной руки, а также разработаны планы спасения экипажа в аварийных ситуациях. После катастрофы программа «Спейс Шаттл» была окончательно свёрнута в 2011 году.

Интересные факты

• «Колумбия» была названа в честь корабля, который совершил первое кругосветное плавание под американским флагом, и капсулы «Аполлон-11».
• Первый полёт шаттла состоялся ровно через 20 лет после первого полёта человека в космос (12 апреля 1961 года).
• «Колумбия» была единственным шаттлом, который не оборудовался системой дозаправки на орбите.
• При посадке «Колумбии» в 1981 году на базе Эдвардс присутствовало более 200 000 зрителей.
• В ходе миссии STS-93 на борту «Колумбии» впервые в истории командиром шаттла была женщина — астронавт Айлин Коллинз.

Источники

• NASA. «Space Shuttle Columbia: The First Flight» (1981).
• NASA. «Columbia Accident Investigation Board Report» (2003).
• Jenkins, Dennis R. «Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System» (2001).
• Harland, David M. «The Space Shuttle: Developing an Icon 1972–2013» (2013).
• «Columbia: The Final Flight» — документальный фильм, 2023.