Шаттл «Колумбия

Колумбия (STS-107) — многоразовый транспортный космический корабль (орбитальный самолёт) программы «Спейс Шаттл», построенный компанией Rockwell International (США). Первый полёт совершил 12 апреля 1981 года, став первым в мире пилотируемым космическим аппаратом многоразового использования. Эксплуатировался Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Погиб 1 февраля 2003 года при возвращении на Землю в результате разрушения при входе в плотные слои атмосферы, что привело к гибели экипажа из семи человек.

История создания

Программа «Спейс Шаттл»

В начале 1970-х годов NASA приступило к разработке нового поколения пилотируемых космических аппаратов, способных многократно совершать полёты на орбиту и возвращаться на Землю. Проект получил название «Спейс Шаттл» (Space Shuttle). Основной целью было создание экономически эффективной транспортной системы для доставки грузов и экипажей на орбитальные станции, а также для выполнения научных и военных задач.

Строительство «Колумбии»

Контракт на строительство первого орбитального корабля (OV-102) был заключён с Rockwell International 26 июля 1972 года. Строительство началось в 1975 году на заводе в Палмдейле (Калифорния). Корабль был назван в честь американского парусного судна «Колумбия» (Columbia), на котором в 1792 году была совершена экспедиция к побережью современного штата Орегон. Также название отсылало к историческому кораблю «Колумбия» (Columbia Rediviva), совершавшему кругосветные плавания.

Сборка завершилась в марте 1979 года. 25 марта 1979 года «Колумбия» была доставлена в Космический центр имени Кеннеди (КЦК, штат Флорида) на специально переоборудованном самолёте Boeing 747 (SCA — Shuttle Carrier Aircraft).

Конструкция и особенности

Орбитальный самолёт

«Колумбия» представляла собой пилотируемый космический аппарат с треугольным крылом, предназначенный для полётов на низкой околоземной орбите (высота от 185 до 643 км). Длина корабля составляла 37,24 м, размах крыла — 23,79 м, высота — 17,25 м. Стартовая масса (с полезной нагрузкой) достигала 109 000 кг.

Теплозащита

Ключевой особенностью всех шаттлов была система теплозащиты, предохранявшая конструкцию от перегрева при входе в атмосферу (температура на поверхности достигала 1650 °C). На «Колумбии» использовались плитки из кварцевого волокна, покрытые стекловидной эмалью. Корабль был оснащён более 24 000 плиток, которые крепились к алюминиевому корпусу. В отличие от более поздних шаттлов («Атлантис», «Дискавери»), «Колумбия» была самой тяжёлой и имела несколько иное расположение теплозащитных плиток, что впоследствии сыграло роль в катастрофе.

Силовая установка

Основная двигательная установка включала три жидкостных ракетных двигателя RS-25 (Space Shuttle Main Engine, SSME), работавших на жидком водороде и жидком кислороде. Тяга каждого двигателя составляла около 1,86 МН (190 тонн-сил) в вакууме. Двигатели запускались за несколько секунд до старта и работали в течение первых 8,5 минут полёта, после чего сбрасывались вместе с внешним топливным баком.

Кабина экипажа

Кабина была рассчитана на экипаж до 7 человек. Внутреннее пространство было разделено на три уровня: полётная палуба (управление кораблём), средняя палуба (жилые помещения, туалет, кухня) и нижняя палуба (грузовой отсек, научное оборудование). В кабине поддерживалось нормальное атмосферное давление (101,3 кПа), что позволяло экипажу работать без скафандров.

Полёты «Колумбии»

Первый полёт (STS-1)

12 апреля 1981 года «Колумбия» стартовала с мыса Канаверал (Флорида) с экипажем из двух человек: командир Джон Янг и пилот Роберт Криппен. Полёт длился 54,5 часа, корабль совершил 36 витков вокруг Земли. Посадка была произведена на авиабазе Эдвардс (Калифорния). Этот полёт стал первым в истории пилотируемым космическим стартом с использованием многоразового корабля.

Основные миссии

Всего «Колумбия» совершила 28 полётов (STS-1 — STS-107). Среди наиболее значимых миссий:

• STS-9 (1983) — первый полёт с использованием европейской лаборатории «Спейслэб» (Spacelab).
• STS-61-C (1986) — полёт с участием первого астронавта-афроамериканца (Гай Блуфорд) и будущего сенатора США Билла Нельсона.
• STS-93 (1999) — запуск рентгеновской обсерватории «Чандра» (Chandra X-ray Observatory).
• STS-107 (2003) — последний полёт, посвящённый научным экспериментам в области биологии, физики и материаловедения.

Катастрофа «Колумбии»

Причины

1 февраля 2003 года при возвращении на Землю «Колумбия» разрушилась над территорией штата Техас (США) на высоте около 63 км. Все семь членов экипажа погибли. Расследование, проведённое независимой комиссией (Columbia Accident Investigation Board, CAIB), установило, что причиной катастрофы стало повреждение теплозащитного покрытия левого крыла корабля.

Во время старта (16 января 2003 года) от внешнего топливного бака оторвался кусок пенополиуретановой изоляции массой около 0,8 кг. Он ударил по левому крылу, пробив несколько теплозащитных плиток. При входе в атмосферу через образовавшуюся пробоину ворвались раскалённые газы, что привело к разрушению конструкции крыла и последующему распаду корабля.

Экипаж

В состав экипажа STS-107 входили:

• 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)

Последствия

Катастрофа «Колумбии» привела к приостановке полётов шаттлов на 29 месяцев (до июля 2005 года). NASA внесло значительные изменения в процедуры безопасности: были разработаны методы инспекции теплозащиты на орбите с помощью роботизированной руки, а также разработаны процедуры ремонта плиток в открытом космосе. Программа «Спейс Шаттл» была завершена в 2011 году после завершения строительства МКС.

Наследие

Памятники и мемориалы

В честь экипажа «Колумбии» установлены памятники в Космическом центре имени Кеннеди (Флорида), в Национальном музее авиации и космонавтики (Вашингтон), а также на кладбище Арлингтон (Виргиния). В 2004 году NASA учредило медаль «За космические полёты» (Congressional Space Medal of Honor), посмертно вручённую всем членам экипажа.

Научное значение

Несмотря на трагическую гибель, научные эксперименты, проведённые на борту «Колумбии» в ходе миссии STS-107, были частично сохранены. Данные, полученные с помощью автоматических приборов, позволили провести исследования в области биологии, физики невесомости и материаловедения. В частности, были получены результаты по выращиванию кристаллов белков и изучению поведения пламени в условиях микрогравитации.

Влияние на космонавтику

Катастрофа «Колумбии» стала одним из самых серьёзных уроков в истории пилотируемой космонавтики. Она показала необходимость тщательного контроля состояния теплозащиты, а также важность резервных систем спасения экипажа. Впоследствии эти уроки были учтены при проектировании новых космических кораблей, в том числе российского «Орла» и американского «Ориона» (Orion).

Источники

• Columbia Accident Investigation Board Report (2003). NASA.
• Jenkins, D. R. (2001). Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System. Voyageur Press.
• Harland, D. M. (2004). The Story of the Space Shuttle. Springer Praxis.
• NASA. (2003). STS-107 Mission Summary. Kennedy Space Center.
• «Колумбия» (шаттл) // Большая российская энциклопедия (электронная версия, 2020).