Катастрофа шаттла «Колумбия»

Последний полёт «Колумбии», STS-107, состоялся с 16 января по 1 февраля 2003 года. Экипаж корабля: командир Рик Хасбанд, пилот Уильям МакКул, бортинженер Майкл Андерсон, научные специалисты Лорел Кларк, Дэвид Браун, Калпана Чавла и первый израильский астронавт Илан Рамон. Калпана Чавла летела в космос второй раз, она была первой женщиной-астронавтом индийского происхождения. Утром 1 февраля после шестнадцатисуточного полета шаттл возвращался на Землю. НАСА потеряла связь с кораблём примерно в 14:00 дня по Гринвичу, за несколько минут до предполагаемой посадки на ВПП 33 Космического центра имени Кеннеди во Флориде — она должна была состояться в 14:16 GMT. Очевидцами были засняты горящие обломки шаттла, летящие на высоте около 63 км при скорости 5,6 км/с. Все семь членов экипажа погибли.

В течение нескольких месяцев после трагедии учёные НАСА искали причины катастрофы. Они пришли к выводу, что к ней привело разрушение наружного теплозащитного слоя на левой плоскости крыла челнока, вызванное падением на него куска теплоизоляции кислородного бака при старте корабля. Горячие газы, также называемые плазмой в некоторых источниках, проникли внутрь, что привело к перегреву пневматики колеса шасси, его взрыву, дальнейшему разрушению конструкции крыла и гибели шаттла.

Значительную роль в расследовании причин катастрофы сыграли данные, сохранившиеся в дополнительной системе фиксации бортовых параметров (Modular Auxiliary Data System, MADS), установленной только на «Колумбии», как на самом первом лётном экземпляре серии. Система предназначалась для записи показаний бортовых датчиков с целью их детального послеполётного анализа, что было важно в первых испытательных полётах. Блок, фиксирующий показания датчиков на магнитный носитель, не будучи особым образом защищён, чудом уцелел, выполнив роль «чёрного ящика».

Найденные обломки корабля в настоящее время хранятся в Космическом центре имени Кеннеди.

Хронология трагедии

• 2:30 EST, 1 февраля 2003 — Начинает работу посадочная смена центра управления полетами под руководством руководителя полетами Лероя Кейна.

  Центр выполнял стандартные операции для подготовки челнока ко входу в атмосферу. Специфические проблемы, связанные с данной посадкой, не рассматривались. В частности, в ЦУПе не придали значения куску пены, отвалившемуся от кислородного бака во время старта. Вход в атмосферу должен был пройти в штатном режиме. Синоптики исследовали погодные условия в районе Космического центра имени Кеннеди, где должна была приземлиться «Колумбия».

• 8:00 — Руководитель посадочной смены ЦУПа Лерой Кейн проводит опрос операторов смены. Все дают добро на сход с орбиты.

  Прогноз погоды в точке посадки в пределах нормы, и все системы работали нормально.

• 8:10 — Оператор связи (The Capsule Communicator, CapCom) астронавт Чарльз Хобо передает экипажу корабля разрешение на сход с орбиты.
• 8:15:30 (EI-1719) — Командир корабля Хасбэнд и пилот МакКул приступили к отводу корабля с орбиты, произведя запуск двух двигателей орбитальной манёвровой системы Колумбии.

  В момент запуска двигателей корабль находился в положении «вниз головой и хвостом вперёд» над Индийским океаном на высоте около 280 км. Манёвр по уходу с орбиты был произведён на 255-м витке и за 2 минуты 38 секунд замедлил корабль с первой космической скорости (7,8 км/с) до начала входа в плотные слои атмосферы. Во время работы двигателей экипаж испытывал ускорение приблизительно в 1/10 g. Не испытав проблем при выполнении манёвра, Хасбанд перевёл «Колумбию» в положение «на правом боку, носом вперёд».

• 8:44:09 (EI+000) — Условная точка входа в плотные слои атмосферы (Entry Interface, EI). Условно считается, что вход происходит по достижении высоты 120 км (400 000 футов). Вход в атмосферу произошёл над Тихим океаном.

  Когда «Колумбия» входит в плотные слои атмосферы, трение о воздух начинает нагревать переднюю кромку крыла. Температура возрастает постепенно, в типичном случае возрастая до 1400 °C за последующие 6 минут.

• 8:48:39 (EI+270) — Датчик температуры на передней кромке левой плоскости крыла показывает значения, превышающие те, что были зафиксированы во время предыдущих входов «Колумбии» в атмосферу.

  Эта информация не была передана на Землю или показана экипажу, она была лишь зафиксирована бортовым самописцем Modular Auxiliary Data System.

• 8:49:32 (EI+323) — «Колумбия» совершает запланированный разворот направо. Скорость: 24,5 Маха (30013,86906 км/ч).

  Колумбия начинает выполнять манёвры для точного управления подъёмной силой, что требуется для ограничения скорости спуска и регулирования нагрева корпуса.

• 8:50:53 (EI+404) — «Колумбия» входит в десятиминутный период, во время которого корпус корабля подвергается наиболее тяжёлым тепловым нагрузкам. Скорость: 24,1 Маха (29523,846708 км/ч); высота: 74 км.
• 8:52:00 (EI+471) — «Колумбия» примерно в 500 км западнее береговой линии Калифорнии.

  Температура на передней кромке крыла в этот момент обычно достигает 1450 °C.

• 8:53:26 (EI+557) — «Колумбия» пролетает над береговой линией Калифорнии западнее Сакраменто. Скорость: 23 Маха (28176,28524 км/ч); высота: 70,6 км.

  В этот момент передняя кромка крыла челнока обычно нагревается до температуры, превышающей 1540 °C.

• 8:53:46 (EI+597) — Обнаружены следы отваливающихся обломков. Скорость: 22.8 Маха (27931,274064 км/ч); высота: 70,2 км.

  Окружающая корабль плазма внезапно увеличивает яркость своего свечения, в ярком газовом шлейфе корабля происходит сильный электрический разряд. В последующие 23 секунды подобное явление произойдёт ещё четырежды, что отметят наблюдатели.

• 8:54:24 (EI+613) — Оператор по механическим системам и жизнеобеспечению орбитера Джеф Клинг (The Maintenance, Mechanical, and Crew Systems (MMACS) officer) сообщил руководителю полёта, что четыре датчика гидравлической системы в левой плоскости крыла стали показывать значения ниже предела чувствительности (зашкалили за минимум). По данным Центра управления, до этого момента всё проходило совершенно нормально.

  Посадочная смена ЦУПа (The Entry Team) продолжает обсуждать, что именно произошло с четырьмя датчиками.

• 08:54:25 (EI+614) — Пройдя воздушное пространство Калифорнии, «Колумбия» летит над Невадой. Скорость: 22.5 Маха; высота: 69,3 км.

  В этот момент наблюдатели отмечают яркую вспышку. В последующие 4 минуты это явление будет отмечено ещё 18 раз.

• 8:55:00 (EI+651) — Спустя примерно 11 минут после входа корабля в плотные слои атмосферы кромка крыла обычно нагревается до 1650 °C.
• 8:55:32 (EI+683) — «Колумбия» пересекает границу штатов Невада и Юта. Скорость: 21,8 Мах (26706,218184 км/ч); высота: 68 км.
• 8:55:52 (EI+703) — «Колумбия» пересекает границу штатов Юта и Аризона.
• 8:56:30 (EI+741) — Находясь над Аризоной, «Колумбия» начинает левый поворот.
• 8:56:45 (EI+756) — «Колумбия» пересекает границу Аризоны и Нью-Мексико. Скорость: 20,9 Маха (25603,667892 км/ч); высота: 66,8 км.
• 8:57:24 (EI+795) — «Колумбия» прошла чуть севернее города Альбукерке.
• 8:58:00 (EI+831) — К этому моменту времени температура передней кромки крыла обычно составляет 1580 °C.
• 8:58:20 (EI+851) — «Колумбия» пересекает границу штатов Нью-Мексико и Техас. Скорость: 19,5 Маха; высота: 64 км.

  Примерно в это время от корабля отвалилась одна из теплозащитных плиток. Впоследствии, когда шёл поиск обломков, эта плитка стала самой западной из найденных частей корабля. Поисковики обнаружили её в поле в Литлфилде, штат Техас, к северо-западу от Лаббока.

• 8:59:15 (EI+906) — MMACS сообщил руководителю полёта, что телеметрия не показывает значений давления в обеих шинах левой стойки шасси. Оператор связи (CAPCOM) сообщил экипажу, что в Центре управления знают о таком факте и активно разбираются с показаниями датчиков, добавив, что последнее сообщение с борта для группы управления полётом было неразборчивым.
• 8:59:32 (EI+923) — Записан обрывок ответа командира корабля: «Roger, uh, bu — [оборвалось на полуслове] …». Это была последняя связь с бортом. В этот же момент Центр управления полётом получил последние данные телеметрии. Офицер связи (INCO) Лаура Хоппе сообщает руководителю полетом, что данный перерыв связи ожидаем и связан с тем, что хвост шаттла заслонил спутник связи.
• 9:00:18 (EI+969) — Любительская видеосъёмка, сделанная наземными наблюдателями, показывает, что в этот момент корабль разваливается на части. Хотя пропажа сигнала явилась причиной некоторой озабоченности в Центре управления полётом, там не было замечено никаких признаков серьёзных проблем.
• 9:05 — Жители северной части центрального Техаса сообщили о сильном звуке взрыва и слабой ударной волне. Кроме того, они сообщили о дымных следах и летящих обломках в ясном небе над районами, лежащими к юго-востоку от Далласа.
• 9:12:39 (EI+1710) — Информация о том, что один из телеканалов в Хьюстоне демонстрирует в прямом эфире кадры разрушения корабля, доходит до ЦУПа. В зал управления она поступает по телефону и тут же становится известной Лерою Кейну. Он объявляет тревогу (угроза потери корабля) и направляет спасательные команды в район падения обломков. Для сотрудников посадочной смены начинается аварийная процедура — Кейн передал наземному оператору команду «запереть двери», что является кодовой фразой, указывающей на наступление нештатной ситуации. При этом никому не разрешается покидать или входить в помещение пультовой, и операторы обязаны сохранить всю имеющуюся информацию для последующего расследования.
• 9:16 — Расчётное время посадки.

Память

В честь погибшего экипажа шаттла, один из суперкомпьютеров НАСА был назван «Columbia».