Небо - не предел
Уроки космических катастроф
Конец января — траурное время для NASA. Их катастрофы очень «кучно» пришлись на конец января-начало февраля. За всю историю освоения космоса произошло пять космических катастроф, в них погиб двадцать один человек. И самое печальное в этих катастрофах то, что их всех могло бы и не быть. Ни одна из них не произошла из-за действия непреодолимой внешней силы, случайности или вины экипажа.
Введение
Во избежание споров о том, что такое «космическая катастрофа», в этой статье я буду понимать под ней инцидент с гибелью космонавтов/астронавтов, произошедший при эксплуатации космической техники в космическом полёте или при подготовке к нему. Таких инцидентов в истории пять: «Аполлон-1», «Союз-1», «Союз-11», «Челленджер STS-51-L», «Колумбия STS-107».
читать дальшеАполлон-1
Слева направо: Эд Уайт, Гас Гриссом, Роджер Чаффи
Лунная гонка между СССР и США была в самом разгаре. США, благодаря спутникам-шпионам, знали, что в СССР строится новая большая ракета, которая, возможно, доставит на Луну советских космонавтов. Активные полёты автоматов спокойствия тоже не добавляли. Поэтому разработка кораблей «Аполлон» велась в большой спешке. Командный модуль «Аполлона» делался в двух версиях — Block I для тестирования в беспилотном виде и полётов на орбите Земли, и Block II, который должен был быть доработан с учетом замечаний по Block I, и был бы пригоден для полётов к Луне. Два беспилотных полёта (AS-201 и AS-202) были успешно проведены в 1966 году, и первая пилотируемая миссия планировалась на конец февраля 1967 года. Начались тренировки экипажа. Модуль приехал на космодром не полностью готовым, инженерные изменения вносились сотнями уже в процессе подготовки к полёту на космодроме. На 27 января было запланировано первое испытание с симуляцией работы командного модуля на бортовом питании. Оно состояло в проверке работоспособности приборов корабля и наборе стартовой готовности до момента пуска, но без реального запуска. Баки на сервисном модуле были не заправлены, пиротехнические устройства отключены, поэтому испытание считалось безопасным. Тест начался в час дня. Он проходил достаточно трудно, было много проблем со связью, набор готовности шёл очень медленно. В 18:31 по интеркому раздался вскрик «Пожар в кабине!». Спустя пятнадцать секунд модуль лопнул, не выдержав повышения давления. Астронавты Гас Гриссом, Эд Уайт и Роджер Чаффи не смогли выбраться из горящего модуля и погибли.
Последовательность событий
18:30:54: По телеметрии фиксируются скачки напряжения.
18:31:04: Слышно восклицание «Эй!» Чаффи и скребущие звуки.
18:31:06: Доклад Уайта: «Пожар в кабине!» По ТВ видно быстро движущееся слева направо пламя, дым застилает ТВ экраны.
18:31:12: Крик, предположительно, Чаффи: «У нас сильный пожар!» Звук лопающегося командного модуля, крик: «Я горю!»
18:31:21: Обрыв аудиосвязи.
~18:36: Обслуживающий персонал только к этому моменту смог добраться до модуля, пробиться сквозь дым и открыть люки модуля. Модуль был заполнен дымом, пожар в целом прекратился. Тела Гриссома и Уайта были обнаружены у люка, тело Чаффи находилось в ложементе. Согласно инструкции по аварийной эвакуации, он должен был ждать открытия люка и вести связь. Вскрытие показало, что астронавты умерли от остановки сердца, вызванной вдыханием угарного газа. Ожоги тел были посмертными.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии стала искра или короткое замыкание в электропроводке. Точное место возникновения искры известно лишь примерно, есть различные версии, от износа изоляции на проводах (от открывания/закрывания технического лючка) до статического электричества. Однако, как и в большинстве технических систем, факторов, которые повлияли на катастрофу, было несколько:
Главной причиной гибели астронавтов явилась невозможность быстро покинуть командный модуль. Люк командного модуля состоял из двух частей. Верхняя часть открывалась наружу, нижняя — внутрь. Повышение давления от нагрева при пожаре сделало открытие внутреннего люка невозможным. Причина выбора такого инженерного решения однозначно неизвестна. На следующей версии, Block II, люк должен был открываться наружу, это хотели сделать для упрощения выхода наружу при внекорабельной деятельности и в конце полёта, вопрос аварийного покидания капсулы не рассматривался. Отсутствие систем аварийного сброса люка было связано с опасениями их несанкционированного срабатывания, как это случилось в 1961 году с Гасом Гриссомом, который чуть не утонул после приводнения капсулы из-за самопроизвольного отстрела люка.
На силу пожара повлияло то, что в кабине была атмосфера из чистого кислорода при давлении выше атмосферного (16 psi или 1,1 атм). В этих условиях горели даже те материалы, которые в обычных условиях являются практически негорючими. Горел даже алюминий. Насколько по-другому горят материалы в чистом кислороде можно посмотреть здесь SaveFrom.net. NASA успешно использовало атмосферу из чистого кислорода на предыдущих кораблях — «Меркурии» и «Джемини», это позволяло сэкономить вес конструкции и упрощало систему жизнеобеспечения. Привычность такой атмосферы и отсутствие особых проблем привело к тому, что разработчиками она перестала восприниматься как опасная. Наоборот, в 1960 году испытатель чуть не погиб при испытаниях смешанной кислородно-азотной атмосферы.
Принятые меры
Для того, чтобы повторение катастрофы было невозможно, были приняты следующие меры:
- Атмосфера в кабине на старте была изменена на 60% кислорода и 40% азота.
- Люк был заменен на открывающийся наружу.
- Все горючие материалы были заменены на негорючие. Нейлон заменили на «Бета-ткань» из стеклопластика.
- Провода были покрыты негорючей изоляцией (тефлон).
- Были исправлены 1407 проблем с проводкой.
Последствия
Программа «Аполлон» была задержана на двадцать месяцев для исправления различных проблем. После доработок корабли показали себя как весьма надежные, очень серьезная авария на «Аполлоне-13» не привела к человеческим жертвам.
Союз-1
День 23 апреля 1967 года был тяжелым для сотрудников ЦУПа и разработчиков кораблей «Союз». Амбициозная миссия «Союзов» -1 и -2 была сорвана. По плану, первым на орбиту запускался «Союз-1» с Владимиром Комаровым. Затем должен был быть запущен «Союз-2» с космонавтами Быковским, Елисеевым, Хруновым. Корабли должны были состыковаться, и Елисеев с Хруновым должны были перейти в «Союз-1» через открытый космос. Однако сразу же после пуска «Союза-1» возникли серьезные проблемы: не открылась одна из солнечных батарей, неустойчиво работала система ионной ориентации, и отказал солнечно-звездный датчик ориентации. Несимметрично открывшиеся солнечные батареи сместили центр масс, не получалась закрутка на Солнце для заряда аккумуляторов, были проблемы с работой системы ориентации. Миссию нужно было досрочно прекращать. С возвращением на Землю тоже возникли проблемы — отказы систем и асимметрия центра масс не позволили сориентировать корабль на торможение. ЦУП в авральном порядке выработал новую инструкцию по ориентации корабля. Комаров успешно сориентировал корабль вручную. Тормозной импульс был выдан корректно, корабль сошёл с орбиты, прошло разделение отсеков и торможение спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы. Однако на месте посадки был обнаружен разбившийся и горящий спускаемый аппарат. Космонавт Владимир Комаров погиб.
Последовательность событий
На высоте 9,5 км был сброшен люк отсека основного парашюта, и был введен тормозной парашют, который должен был вытянуть основной парашют из отсека. Однако он не смог этого сделать, основной парашют остался в контейнере. На высоте 5,5 км автоматика запасного парашюта оценила скорость снижения как неприемлемую и задействовала запасной парашют. Однако он оказался затененным тормозным парашютом и не раскрылся. Со скоростью примерно 140 км/ч «Союз-1» ударился о землю. Остававшаяся в баках концентрированная перекись водорода, которая использовалась в системе управляемого спуска, вызвала очень сильный пожар, что затруднило расследование.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии стал отказ основного парашюта. Тормозному парашюту не хватило усилия для вытягивания основного парашюта. Выдвигаются две возможные причины:
1. Нарушение технологии изготовления спускаемого аппарата. В процессе изготовления спускаемый аппарат помещался в автоклав для полимеризации смол теплозащитного слоя. Однако из-за спешки крышки парашютных контейнеров были присланы в цех позже, и их автоклавировали отдельно. Люки парашютов чем-то прикрывали, но, судя по всему, неплотно, и летучие фракции обмазки попали на стенки парашютных контейнеров, сделав их шероховатыми, бугристыми и клейкими. Повышенное трение сделало недостаточным усилие тормозного парашюта.
2. Ошибка в проектировании — из-за спешки «Союз» ни разу до полёта Комарова не совершал нормальной посадки: беспилотный «Космос-133» был подорван при спуске из-за риска посадки не на территории СССР, корабль 7К-ОК №1 приземлился на запасном парашюте из-за некорректного срабатывания системы аварийного спасения на старте, «Космос-140» садился разгерметизированный из-за прогара днища. При нормальной посадке повышенное давление в спускаемом аппарате сдавило контейнер и сделало усилие тормозного парашюта недостаточным.
Причиной гибели космонавта стал отказ запасного парашюта. Из-за аэродинамического затенения куполом тормозного парашюта он не смог наполниться. Расследование выяснило, что при тестировании парашютной системы такой отказ не проверялся.
По иронии судьбы отказ раскрытия солнечной батареи (зацепилась за экранно-вакуумную теплоизоляцию), сорвавший программу полёта, спас жизнь Быковскому, Елисееву и Хрунову. Они должны были лететь на таком же корабле с той же фатальной недоработкой.
Принятые меры
Конструкция контейнера основного парашюта была изменена. Контейнер сделали более жестким, увеличили его объем, изменили форму и стали полировать изнутри. В процессе укладки парашютной системы каждую операцию стали фотографировать.
Последствия
Программа «Союз» была задержана на восемнадцать месяцев. До следующего пилотируемого полёта было произведено шесть отработочных беспилотных пусков. Проблем с парашютной системой больше не возникало
Союз-11
Слева направо: Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев.
1971 год. СССР проиграл лунную гонку, но асимметрично ответил созданием орбитальных станций, на которых можно было находиться неделями, в перспективе месяцами, и заниматься наукой. Подошла к концу первая экспедиция на первую в мире орбитальную станцию. Экипаж в составе Георгия Добровольского, Владислава Волкова и Виктора Пацаева успешно отработал на орбите двадцать три дня и готовился к посадке. Экипаж перешёл в корабль «Союз-11» и отстыковался от станции. Торможение и посадка проходили вроде бы штатно, однако после разделения отсеков пропала связь с экипажем. Спускаемый аппарат совершил успешную посадку, однако экипаж был обнаружен без признаков жизни. Реанимационные мероприятия не увенчались успехом, космонавты погибли.
Последовательность событий
В 01:47:28 МСК на высоте 150 км произошло разделение отсеков корабля. В это же время самопроизвольно открылся вентиляционный клапан, который должен открываться только на высоте 2-3 км. Кабина стала заполняться туманом — воздушный пар конденсировался из-за падения давления. Был слышен свист уходящего воздуха. Космонавты выключили радиоаппаратуру, чтобы посторонний шум не мешал искать место утечки. Скорее всего, они поняли, что воздух уходит из вентиляционного клапана. Добровольский (по другим данным, Пацаев) расстегнул ремни и, по некоторым источникам, сумел закрыть клапан, но не тот. Дело в том, что клапанов было два, и у каждого был свой вентиль для ручного открытия/закрытия. Спустя примерно двадцать секунд космонавты потеряли сознание. За 115 секунд давление в кабине упало до 50 мм. рт. ст. Космонавты погибли от удушья.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии стало самопроизвольное открытие вентиляционного клапана в момент разделения отсеков. Отсеки разделяются подрывом пироболтов, и процесс сопровождается достаточно серьезной встряской. Причина самопроизвольного открытия клапана достоверно не установлена. Есть несколько версий:
- Нарушение технологии сборки. В интернете без ссылок рассказывается про рабочего, который якобы недотянул гайку, рассказываются истории про вообще не затянутые и вываливающиеся гайки. Это, конечно, слухи, достоверной информации нет, но лично мне эта версия кажется наиболее вероятной. Проблема качества — это бич любой технически сложной отрасли.
- Ударная волна от срабатывания пироболтов. Это была версия, выдвинутая комиссией по расследованию, однако многочисленные эксперименты в барокамере не позволили достоверно воспроизвести тот эффект.
Причиной гибели космонавтов стала разгерметизация. Анализ катастрофы также показывает системные ошибки проектирования:
- При проектировании кораблей «Союз» использовался принцип «Любой один отказ в любой системе не должен приводить к невыполнению программы, любой второй отказ не должен приводить к опасности для жизни экипажа». Однако в случае с вентиляционным клапаном этот принцип был нарушен. У экипажа не было скафандров, и один отказ клапана стал фатальным.
- Неоднократные просьбы в течение семи лет космонавтов и представителей ВВС о необходимости скафандров не были услышаны разработчиками. Отсутствие случаев разгерметизации использовалось проектировщиками как аргумент о надежности систем. Вынужденное исключение скафандров на корабле «Восход-1» (иначе трое космонавтов никак не помещались) было воспринято как норма, и на кораблях «Союз» изначально было заложено отсутствие скафандров.
- Необходимость вентиляционных клапанов и логика их работы сомнительна. Клапаны были введены для случая переворота спускаемого аппарата при посадке, при котором невозможно открыть люк. Они открываются автоматически на высоте 2 км, однако, в случае посадки на воду, их можно закрыть вручную. Идея сделать вручную открываемый при необходимости клапан без всякой автоматики почему-то никому не пришла в голову.
- Органы управления были неэргономичны. Для того, чтобы добраться до вентилей управления клапанами, надо было отстегнуться от кресла. Это требовало времени и делало невозможным доступ к вентилям при перегрузке.
Обвинения погибших космонавтов в том, что «дырку можно было заткнуть пальцем» безосновательны. Клапан находился под панелью, прямой доступ к нему был невозможен.
Принятые меры
На «Союзы» вернули скафандры и поставили устройство с кислородом для них. Это стоило третьего члена экипажа, некоторое время летали вдвоём, но доработка ракеты-носителя со временем позволила снова вернуться к экипажу из трех человек. Были переработаны органы управления, они стали более эргономичными.
Последствия
Программа полётов была остановлена на двадцать семь месяцев. С тех пор «Союз» эксплуатируется уже больше сорока лет и заслуженно имеет репутацию очень надежного аппарата.
Челленджер STS-51-L
Слева направо. Верхний ряд: Эл Онизука, Криста Маколифф, Грег Джарвис, Джуди Резник. Нижний ряд: Майк Смит, Дик Скоби, Рон Макнейр.
Период 1984-1986 был настоящим «золотым веком» для программы «Спейс Шаттл». Первые полёты на реактивном ранце, первая починка спутника на орбите, первый возврат сломавшегося спутника на Землю в грузовом отсеке, двадцать три спутника и сто сорок две тонны полезной нагрузки за два года! В апреле 1985 года шаттлы были запущены с интервалом всего в семнадцать дней. Миссия «Челленджера» STS-51-L должна была побить этот рекорд, запуск планировался всего через шестнадцать дней после миссии STS-61-C. Шаттлы готовились к старту на обоих стартовых комплексах одновременно, и космический центр им. Кеннеди был по-настоящему похож на космопорт из научной фантастики. Миссия «Челленждера» была несколько необычной, в составе экипажа была школьная учительница. Её задачей было провести урок с орбиты. Пресса и общественность утратили интерес к космической программе NASA, и программа «учитель в космосе» должна была его оживить. Идея не удалась — 28 января 1986 года основные телеканалы показали только первые секунды пуска и переключились на стандартную сетку вещания. Но спустя несколько минут им пришлось выйти в эфир с экстренными выпусками — «Челленджер» погиб вместе с экипажем.
Последовательность событий
Небольшой канал вел трансляцию, и с точки зрения телезрителя выглядело это вот так:
T+0.678: Замечены клубы черного дыма, выходящие из правого твердотопливного ускорителя недалеко от нижнего узла крепления. Боковые ускорители собирались из частей, и дым шёл из места соединения частей.
T+3.375: Дым прекратился
T+58.788: Телекамера фиксирует факел огня, исходящий из нижней части правого ускорителя
T+64.660: Пламя прожгло стенку внешнего топливного бака, началась утечка жидкого водорода, факел стал больше за счет сгорающего жидкого водорода.
T+72.284: Разрушилось нижнее крепление правого ускорителя.
T+73.124: Разрушилось нижнее дно нижнего (водородного) бака. Возникшее ускорение бросило нижний бак вверх, ударив его о верхний (кислородный) бак. Одновременно правый ускоритель, поворачиваясь вокруг верхнего крепления, ударил по внешнему топливному баку. Началось разрушение внешнего топливного бака, усиленное самовоспламенением разливающихся компонентов топлива.
T+73.162: Началось разрушение орбитера.
T+75.237: Кабина орбитера покинула облако газов и обломков. Астронавты были живы и в сознании. Известно, что три из четырех персональных приборов подачи воздуха были включены. В кабине были переключены некоторые тумблеры, что говорит о попытках вернуть подачу электричества и восстановить контроль над аппаратом.
T+240: Кабина орбитера ударяется о воду со скоростью 330 км/ч. Астронавты погибают.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии является утечка газов через соединение элементов твердотопливного ускорителя. Проблемы с герметичностью стыков были известны со второго полета «Спейс Шаттла» (миссия STS-51-L была двадцать пятым полётом). После первого случая инженеры компании Thiokol, которая производила боковые ускорители, провели следующий тест: уплотнительное кольцо было намеренно повреждено сильнее, чем это случилось на STS-2, затем было подвергнуто в три раза большему давлению, чем давление в камере работающего ТТУ. Кольцо держало давление. Однако тест оказался некорректным. С 1984 года из восемнадцати миссий только у трех не было проблем с уплотнительными кольцами. Хуже того, в девяти из пятнадцати проблемных миссий был зафиксирован прорыв газов через уплотнительные кольца. Инженеры понимали серьезность проблемы, но им не хватало ресурсов для её более подробного изучения и устранения. Блестящий видимый успех NASA скрывал катастрофическую перегрузку исполнителей. В мемуарах астронавта Майка Маллейна рассказывается о целых коллективах, перерабатывающих месяцами без единого выходного, рабочих, которых выдергивали вечером из дома по срочному вызову, и они работали даже в пьяном виде. Документооборот NASA переполнялся требованиями «Мне нужны люди! Запасные части! Оборудование!», которые оставались без ответа, потому что не на что было приобрести требуемое. Экономический расчет программы «Спейс Шаттл» был опасно ошибочен, самоокупаемостью и не пахло, а выделяемых денег не хватало. Ситуация ухудшалась искажениями информации при движении вверх по административной лестнице. Менеджеры необоснованно занижали вероятность аварии на том основании, что шаттлы были пилотируемыми, и игнорировали доходящие до них предупреждения снизу. Вечером перед стартом «Челленджера» состоялась конференция представителей Thiokol и NASA. Инженеры чувствовали, что низкие температуры могут ещё ухудшить проблему герметичности уплотнительных колец, и поднимали вопрос о переносе даты старта на более теплую погоду. Но от менеджеров NASA прозвучало в ответ: «Боже, Thiokol, куда вы хотите перенести пуск, на апрель?»
Причиной гибели астронавтов стал удар о воду. Кабина уцелела при разрушении орбитера и падала целиком, с ещё живыми астронавтами. По неизвестной причине при разработке программы «Спейс Шаттл» не было создано никакой системы спасения в случае аварии в первые две минуты полёта (до отделения твердотопливных ускорителей). В первых полётах, когда экипаж состоял из двух человек, были установлены катапультируемые кресла, но после того как шаттлы были объявлены введенными в эксплуатацию, экипаж был увеличен до семи человек, а два кресла были сняты. В целом, программа «Спейс Шаттл» отличалась некоторой инженерной самоуверенностью, чего стоит первый полёт сразу с экипажем.
Принятые меры
После катастрофы конструкция боковых ускорителей была изменена. Были добавлены третье уплотнительное кольцо и элементы, увеличивающие жесткость соединения. На шаттлах появилась система спасения, архаичная и пригодная только для аварийного покидания целого и управляемого шаттла, которому некуда приземлиться. Конструктивно она напоминала о временах Второй мировой войны — обычный парашют и направляющая штанга, чтобы астронавтов не ударило о крыло орбитера.
Последствия
Полёты по программе «Спейс Шаттл» были приостановлены на тридцать два месяца. Был построен пятый орбитер «Индевор» для замены погибшему «Челленджеру». На катастрофу «Челленджера» наложились серия космических аварий с беспилотными ракетами-носителями и ошибка при проектировании телескопа «Хаббл», что в сумме привело к серьезному кризису в NASA. Появлялись даже мнения о необходимости расформирования агентства.
Колумбия STS-107
Слева направо. Верхний ряд: Дэвид Браун, Лорел Кларк, Майкл Андерсон, Илан Рамон. Нижний ряд: Рик Хасбэнд, Калпана Чавла, Уильям МакКул
2003 год. Кризис конца 80-х годов вроде бы преодолён. Шаттлы больше не рассматриваются как единственное средство вывода груза на орбиту. Лихие полёты на реактивном ранце отменены как слишком опасные. Но «Хаббл» был успешно починен на орбите. Вовсю строится МКС. Шаттл «Колумбия» не может принимать участие в этой «стройке века» — она построена первой и слишком тяжелая для этого. «Колумбия» летает с научными миссиями, доставляя на орбиту модуль «СпейсХаб» и проводя различные эксперименты. Старт 16 января прошёл внешне успешно. Было замечено, что в очередной раз отвалился кусок теплоизоляции. Достаточно рутинная миссия на орбите прошла успешно и подошла к концу. К пропаданию данных с датчиков давления в шинах левого крыла отнеслись как к обычным мелким проблемам, которые бывают в каждой миссии. И даже пропадание связи не стало причиной особо серьезного беспокойства. ЦУП Хьюстона все ещё пытался восстановить связь с шаттлом, когда один из сотрудников увидел по ТВ в комнате отдыха трансляцию распадающегося в атмосфере корабля.
Последовательность событий
16 января 2003 года, 83 секунда полёта. Кусок изоляционной пены с внешнего топливного бака размером с чемодан ударил по левому крылу.
1 февраля 2003 года, 8:44:09 EST, EI+000: Условная точка начала вхождения в атмосферу, высота 120 км.
EI+404: Начинается десятиминутный период наибольших тепловых нагрузок. Скорость: 24,1 Маха; высота: 74 км.
EI+597: Наблюдатели видят первые следы отваливающихся обломков. Скорость: 22.8 Маха; высота: 70,2 км.
EI+613: По телеметрии приходит информация о том, что у четырех датчиков температуры в левом крыле значения зашкалили за минимум. Фактически, датчики или провода, ведущие к ним, сгорели.
EI+906: По телеметрии пропадают данные о давлении в левом шасси.
EI+923: Пропадает связь и телеметрия.
EI+969: Любительская съемка показывает разрушение шаттла.
EI+1710: До ЦУПа доходит информация о том, что телеканалы транслируют разрушение корабля.
Комбинация из видео с земли, телеметрии, видео из ЦУПа. Лучше развернуть на полный экран:
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии является повреждение передней кромки крыла на участке выведения ударом теплоизолирующей пены внешнего топливного бака. Размер и степень повреждений достоверно неизвестны, поскольку никто из инженеров не обеспокоился всерьез этой проблемой, и, несмотря на возможность осмотра повреждений, используя наземные телескопы или спутники-шпионы, это не было сделано. Проблема ударов теплоизолирующей пеной считалась привычной и неопасной. Модельные эксперименты показывают достаточно большую дыру, которая однозначно обрекала орбитер на гибель:
Причиной гибели астронавтов стало разрушение орбитера на гиперзвуковой скорости. В книге Мэри Роуч «Обратная сторона космонавтики» достаточно глухо говорится о необычных повреждениях тел из-за воздействия ударной волны на гиперзвуке. Систем спасения в таких условиях на текущем уровне технологии нет.
Можно ли было спасти экипаж «Колумбии»? Были возможны два сценария:
- По случайности шаттл «Атлантис» был на высоком уровне готовности к пуску. «Колумбия» могла ждать на орбите до 15 февраля, запасов хватало. А «Атлантис» без пропуска тестов систем мог быть запущен уже 10 февраля. Был запас в целых пять дней для спасения людей и, возможно, орбитера!
- В случае невозможности первого варианта экипаж мог совершить выход в открытый космос для оценки и попытки исправления повреждений. Это более опасный вариант, на «Колумбии» не было манипулятора Canadarm, который используется при выходе в космос, но скафандры были в каждом полёте шаттлов, именно для возможности исправления аварийных ситуаций. Мы не можем уверенно сказать, что орбитер можно было починить, но любая попытка была бы лучше верной гибели.
Фактически, выводы комиссии, расследовавшей катастрофу «Челленджера», были проигнорированы. В случае «Колумбии» было то же самое: возникает потенциально опасное явление, которое, однако, повторяется и не приводит к катастрофе. К нему привыкают, принимаемые меры, если они есть, недостаточны, и в итоге катастрофа таки происходит.
Принятые меры
Проблема отваливающихся кусков теплоизолирующей пены была решена только спустя три года после гибели «Колумбии». В это время состоялось несколько полётов шаттлов, в которых пена продолжала отваливаться. Только рентгенография заправляемого бака выявила появление трещин, которые и приводили к отпадению кусков пены. И даже в 2006 году на миссии STS-121 отдельные куски пены всё ещё отваливались. Для миссий шаттлов к МКС был добавлен специальный маневр: шаттл зависал у МКС и переворачивался. Экипаж МКС в это время фотографировал плитки теплозащиты.
Последствия
Полёты шаттлов были остановлены на двадцать девять месяцев. Фактически, катастрофа «Колумбии» поставила крест на программе «Спейс Шаттл». После этой катастрофы шаттлы выполнили только категорически необходимые миссии по сборке МКС и тех. обслуживанию «Хаббла», и их полёты были прекращены.
Заключение
Я добавил хабы «управление проектами» и «тестирование», потому что считаю, что космическая отрасль не так уж сильно отличается от ИТ. «Ракеты и люди» Чертока читаются так же легко, как и «Цель» Элияху Голдратта, и в ней вполне узнаются баги, факапы и дедлайны в их «космическом» виде. Мне хочется, чтобы люди, которые погибли в космосе, погибли не зря, и горький опыт использовался не только в космонавтике, но и в сфере ИТ.
Горькие уроки космических катастроф
Знакомая опасность не становится безопасней. Та опасность, которую мы хорошо знаем, требует такого же внимательного отношения, как и непривычная.
Исправляя одну проблему, думай о том, чтобы не попасть в противоположную. Меры по устранению одной проблемы могут привести к возникновению риска противоположной проблемы.
Если вы требуете от людей работать быстрее, не удивляйтесь, что они нарушат технологию тайком от вас. Спешка — это очень большая нагрузка на качество.
Стремление успеть может привести к очень большой потере времени на устранение последствий катастрофы. Это очень серьезный аргумент, чтобы «поспешать медленно».
Лень при менеджменте рисков или составлении тест-кейсов может привести к очень неприятным потерям. Пропущенный риск или кейс может очень больно аукнуться при эксплуатации системы.
Мышление, очень похожее на «это не баг, это фича», убило в космосе четырнадцать человек. Если система ведет себя не так, как спроектировано, но не случилось катастрофы, это не дает никакой гарантии, что катастрофа не случится позже.
Не учиться на своих ошибках значит повторять их снова и снова.
Список использованных источников:
Википедия и указанные в её статьях источники.
Черток Борис Евсеевич, «Ракеты и люди» в 4 книгах — материалы по катастрофам «Союз-1», «Союз-11»
Каманин Николай Петрович, «Скрытый космос», дневники в 4 книгах — материалы по катастрофам «Союз-1», «Союз-11»
Фейнман Ричард, «Какое тебе дело до того, что думают другие?» — расследование катастрофы «Челленджера»
Mullane Mike, «Riding Rockets: The Outrageous Tales of a Space Shuttle Astronaut» — взгляд астронавта на катастрофу «Челленджера»
Lovell Jim and Kluger Jeffrey, «Lost Moon: The Perilous Voyage of Apollo 13» — взгляд астронавта на катастрофу «Аполлона-1»
Роуч Мэри, «Обратная сторона космонавтики» — катастрофа «Колумбии»
«Moon Machines», Science Channel, сериал, 2008 — катастрофа «Аполлона-1»
«When We Left Earth», Discovery Channel, сериал, 2008 — катастрофы «Аполлона-1», «Челленджера», «Колумбии»
«From the Earth to the Moon», HBO, сериал, 1998 — катастрофа «Аполлона-1»
(c)
URL записиКонец января — траурное время для NASA. Их катастрофы очень «кучно» пришлись на конец января-начало февраля. За всю историю освоения космоса произошло пять космических катастроф, в них погиб двадцать один человек. И самое печальное в этих катастрофах то, что их всех могло бы и не быть. Ни одна из них не произошла из-за действия непреодолимой внешней силы, случайности или вины экипажа.
Введение
Во избежание споров о том, что такое «космическая катастрофа», в этой статье я буду понимать под ней инцидент с гибелью космонавтов/астронавтов, произошедший при эксплуатации космической техники в космическом полёте или при подготовке к нему. Таких инцидентов в истории пять: «Аполлон-1», «Союз-1», «Союз-11», «Челленджер STS-51-L», «Колумбия STS-107».
читать дальшеАполлон-1
Слева направо: Эд Уайт, Гас Гриссом, Роджер Чаффи
Лунная гонка между СССР и США была в самом разгаре. США, благодаря спутникам-шпионам, знали, что в СССР строится новая большая ракета, которая, возможно, доставит на Луну советских космонавтов. Активные полёты автоматов спокойствия тоже не добавляли. Поэтому разработка кораблей «Аполлон» велась в большой спешке. Командный модуль «Аполлона» делался в двух версиях — Block I для тестирования в беспилотном виде и полётов на орбите Земли, и Block II, который должен был быть доработан с учетом замечаний по Block I, и был бы пригоден для полётов к Луне. Два беспилотных полёта (AS-201 и AS-202) были успешно проведены в 1966 году, и первая пилотируемая миссия планировалась на конец февраля 1967 года. Начались тренировки экипажа. Модуль приехал на космодром не полностью готовым, инженерные изменения вносились сотнями уже в процессе подготовки к полёту на космодроме. На 27 января было запланировано первое испытание с симуляцией работы командного модуля на бортовом питании. Оно состояло в проверке работоспособности приборов корабля и наборе стартовой готовности до момента пуска, но без реального запуска. Баки на сервисном модуле были не заправлены, пиротехнические устройства отключены, поэтому испытание считалось безопасным. Тест начался в час дня. Он проходил достаточно трудно, было много проблем со связью, набор готовности шёл очень медленно. В 18:31 по интеркому раздался вскрик «Пожар в кабине!». Спустя пятнадцать секунд модуль лопнул, не выдержав повышения давления. Астронавты Гас Гриссом, Эд Уайт и Роджер Чаффи не смогли выбраться из горящего модуля и погибли.
Последовательность событий
18:30:54: По телеметрии фиксируются скачки напряжения.
18:31:04: Слышно восклицание «Эй!» Чаффи и скребущие звуки.
18:31:06: Доклад Уайта: «Пожар в кабине!» По ТВ видно быстро движущееся слева направо пламя, дым застилает ТВ экраны.
18:31:12: Крик, предположительно, Чаффи: «У нас сильный пожар!» Звук лопающегося командного модуля, крик: «Я горю!»
18:31:21: Обрыв аудиосвязи.
~18:36: Обслуживающий персонал только к этому моменту смог добраться до модуля, пробиться сквозь дым и открыть люки модуля. Модуль был заполнен дымом, пожар в целом прекратился. Тела Гриссома и Уайта были обнаружены у люка, тело Чаффи находилось в ложементе. Согласно инструкции по аварийной эвакуации, он должен был ждать открытия люка и вести связь. Вскрытие показало, что астронавты умерли от остановки сердца, вызванной вдыханием угарного газа. Ожоги тел были посмертными.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии стала искра или короткое замыкание в электропроводке. Точное место возникновения искры известно лишь примерно, есть различные версии, от износа изоляции на проводах (от открывания/закрывания технического лючка) до статического электричества. Однако, как и в большинстве технических систем, факторов, которые повлияли на катастрофу, было несколько:
Главной причиной гибели астронавтов явилась невозможность быстро покинуть командный модуль. Люк командного модуля состоял из двух частей. Верхняя часть открывалась наружу, нижняя — внутрь. Повышение давления от нагрева при пожаре сделало открытие внутреннего люка невозможным. Причина выбора такого инженерного решения однозначно неизвестна. На следующей версии, Block II, люк должен был открываться наружу, это хотели сделать для упрощения выхода наружу при внекорабельной деятельности и в конце полёта, вопрос аварийного покидания капсулы не рассматривался. Отсутствие систем аварийного сброса люка было связано с опасениями их несанкционированного срабатывания, как это случилось в 1961 году с Гасом Гриссомом, который чуть не утонул после приводнения капсулы из-за самопроизвольного отстрела люка.
На силу пожара повлияло то, что в кабине была атмосфера из чистого кислорода при давлении выше атмосферного (16 psi или 1,1 атм). В этих условиях горели даже те материалы, которые в обычных условиях являются практически негорючими. Горел даже алюминий. Насколько по-другому горят материалы в чистом кислороде можно посмотреть здесь SaveFrom.net. NASA успешно использовало атмосферу из чистого кислорода на предыдущих кораблях — «Меркурии» и «Джемини», это позволяло сэкономить вес конструкции и упрощало систему жизнеобеспечения. Привычность такой атмосферы и отсутствие особых проблем привело к тому, что разработчиками она перестала восприниматься как опасная. Наоборот, в 1960 году испытатель чуть не погиб при испытаниях смешанной кислородно-азотной атмосферы.
Принятые меры
Для того, чтобы повторение катастрофы было невозможно, были приняты следующие меры:
- Атмосфера в кабине на старте была изменена на 60% кислорода и 40% азота.
- Люк был заменен на открывающийся наружу.
- Все горючие материалы были заменены на негорючие. Нейлон заменили на «Бета-ткань» из стеклопластика.
- Провода были покрыты негорючей изоляцией (тефлон).
- Были исправлены 1407 проблем с проводкой.
Последствия
Программа «Аполлон» была задержана на двадцать месяцев для исправления различных проблем. После доработок корабли показали себя как весьма надежные, очень серьезная авария на «Аполлоне-13» не привела к человеческим жертвам.
Союз-1
День 23 апреля 1967 года был тяжелым для сотрудников ЦУПа и разработчиков кораблей «Союз». Амбициозная миссия «Союзов» -1 и -2 была сорвана. По плану, первым на орбиту запускался «Союз-1» с Владимиром Комаровым. Затем должен был быть запущен «Союз-2» с космонавтами Быковским, Елисеевым, Хруновым. Корабли должны были состыковаться, и Елисеев с Хруновым должны были перейти в «Союз-1» через открытый космос. Однако сразу же после пуска «Союза-1» возникли серьезные проблемы: не открылась одна из солнечных батарей, неустойчиво работала система ионной ориентации, и отказал солнечно-звездный датчик ориентации. Несимметрично открывшиеся солнечные батареи сместили центр масс, не получалась закрутка на Солнце для заряда аккумуляторов, были проблемы с работой системы ориентации. Миссию нужно было досрочно прекращать. С возвращением на Землю тоже возникли проблемы — отказы систем и асимметрия центра масс не позволили сориентировать корабль на торможение. ЦУП в авральном порядке выработал новую инструкцию по ориентации корабля. Комаров успешно сориентировал корабль вручную. Тормозной импульс был выдан корректно, корабль сошёл с орбиты, прошло разделение отсеков и торможение спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы. Однако на месте посадки был обнаружен разбившийся и горящий спускаемый аппарат. Космонавт Владимир Комаров погиб.
Последовательность событий
На высоте 9,5 км был сброшен люк отсека основного парашюта, и был введен тормозной парашют, который должен был вытянуть основной парашют из отсека. Однако он не смог этого сделать, основной парашют остался в контейнере. На высоте 5,5 км автоматика запасного парашюта оценила скорость снижения как неприемлемую и задействовала запасной парашют. Однако он оказался затененным тормозным парашютом и не раскрылся. Со скоростью примерно 140 км/ч «Союз-1» ударился о землю. Остававшаяся в баках концентрированная перекись водорода, которая использовалась в системе управляемого спуска, вызвала очень сильный пожар, что затруднило расследование.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии стал отказ основного парашюта. Тормозному парашюту не хватило усилия для вытягивания основного парашюта. Выдвигаются две возможные причины:
1. Нарушение технологии изготовления спускаемого аппарата. В процессе изготовления спускаемый аппарат помещался в автоклав для полимеризации смол теплозащитного слоя. Однако из-за спешки крышки парашютных контейнеров были присланы в цех позже, и их автоклавировали отдельно. Люки парашютов чем-то прикрывали, но, судя по всему, неплотно, и летучие фракции обмазки попали на стенки парашютных контейнеров, сделав их шероховатыми, бугристыми и клейкими. Повышенное трение сделало недостаточным усилие тормозного парашюта.
2. Ошибка в проектировании — из-за спешки «Союз» ни разу до полёта Комарова не совершал нормальной посадки: беспилотный «Космос-133» был подорван при спуске из-за риска посадки не на территории СССР, корабль 7К-ОК №1 приземлился на запасном парашюте из-за некорректного срабатывания системы аварийного спасения на старте, «Космос-140» садился разгерметизированный из-за прогара днища. При нормальной посадке повышенное давление в спускаемом аппарате сдавило контейнер и сделало усилие тормозного парашюта недостаточным.
Причиной гибели космонавта стал отказ запасного парашюта. Из-за аэродинамического затенения куполом тормозного парашюта он не смог наполниться. Расследование выяснило, что при тестировании парашютной системы такой отказ не проверялся.
По иронии судьбы отказ раскрытия солнечной батареи (зацепилась за экранно-вакуумную теплоизоляцию), сорвавший программу полёта, спас жизнь Быковскому, Елисееву и Хрунову. Они должны были лететь на таком же корабле с той же фатальной недоработкой.
Принятые меры
Конструкция контейнера основного парашюта была изменена. Контейнер сделали более жестким, увеличили его объем, изменили форму и стали полировать изнутри. В процессе укладки парашютной системы каждую операцию стали фотографировать.
Последствия
Программа «Союз» была задержана на восемнадцать месяцев. До следующего пилотируемого полёта было произведено шесть отработочных беспилотных пусков. Проблем с парашютной системой больше не возникало
Союз-11
Слева направо: Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев.
1971 год. СССР проиграл лунную гонку, но асимметрично ответил созданием орбитальных станций, на которых можно было находиться неделями, в перспективе месяцами, и заниматься наукой. Подошла к концу первая экспедиция на первую в мире орбитальную станцию. Экипаж в составе Георгия Добровольского, Владислава Волкова и Виктора Пацаева успешно отработал на орбите двадцать три дня и готовился к посадке. Экипаж перешёл в корабль «Союз-11» и отстыковался от станции. Торможение и посадка проходили вроде бы штатно, однако после разделения отсеков пропала связь с экипажем. Спускаемый аппарат совершил успешную посадку, однако экипаж был обнаружен без признаков жизни. Реанимационные мероприятия не увенчались успехом, космонавты погибли.
Последовательность событий
В 01:47:28 МСК на высоте 150 км произошло разделение отсеков корабля. В это же время самопроизвольно открылся вентиляционный клапан, который должен открываться только на высоте 2-3 км. Кабина стала заполняться туманом — воздушный пар конденсировался из-за падения давления. Был слышен свист уходящего воздуха. Космонавты выключили радиоаппаратуру, чтобы посторонний шум не мешал искать место утечки. Скорее всего, они поняли, что воздух уходит из вентиляционного клапана. Добровольский (по другим данным, Пацаев) расстегнул ремни и, по некоторым источникам, сумел закрыть клапан, но не тот. Дело в том, что клапанов было два, и у каждого был свой вентиль для ручного открытия/закрытия. Спустя примерно двадцать секунд космонавты потеряли сознание. За 115 секунд давление в кабине упало до 50 мм. рт. ст. Космонавты погибли от удушья.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии стало самопроизвольное открытие вентиляционного клапана в момент разделения отсеков. Отсеки разделяются подрывом пироболтов, и процесс сопровождается достаточно серьезной встряской. Причина самопроизвольного открытия клапана достоверно не установлена. Есть несколько версий:
- Нарушение технологии сборки. В интернете без ссылок рассказывается про рабочего, который якобы недотянул гайку, рассказываются истории про вообще не затянутые и вываливающиеся гайки. Это, конечно, слухи, достоверной информации нет, но лично мне эта версия кажется наиболее вероятной. Проблема качества — это бич любой технически сложной отрасли.
- Ударная волна от срабатывания пироболтов. Это была версия, выдвинутая комиссией по расследованию, однако многочисленные эксперименты в барокамере не позволили достоверно воспроизвести тот эффект.
Причиной гибели космонавтов стала разгерметизация. Анализ катастрофы также показывает системные ошибки проектирования:
- При проектировании кораблей «Союз» использовался принцип «Любой один отказ в любой системе не должен приводить к невыполнению программы, любой второй отказ не должен приводить к опасности для жизни экипажа». Однако в случае с вентиляционным клапаном этот принцип был нарушен. У экипажа не было скафандров, и один отказ клапана стал фатальным.
- Неоднократные просьбы в течение семи лет космонавтов и представителей ВВС о необходимости скафандров не были услышаны разработчиками. Отсутствие случаев разгерметизации использовалось проектировщиками как аргумент о надежности систем. Вынужденное исключение скафандров на корабле «Восход-1» (иначе трое космонавтов никак не помещались) было воспринято как норма, и на кораблях «Союз» изначально было заложено отсутствие скафандров.
- Необходимость вентиляционных клапанов и логика их работы сомнительна. Клапаны были введены для случая переворота спускаемого аппарата при посадке, при котором невозможно открыть люк. Они открываются автоматически на высоте 2 км, однако, в случае посадки на воду, их можно закрыть вручную. Идея сделать вручную открываемый при необходимости клапан без всякой автоматики почему-то никому не пришла в голову.
- Органы управления были неэргономичны. Для того, чтобы добраться до вентилей управления клапанами, надо было отстегнуться от кресла. Это требовало времени и делало невозможным доступ к вентилям при перегрузке.
Обвинения погибших космонавтов в том, что «дырку можно было заткнуть пальцем» безосновательны. Клапан находился под панелью, прямой доступ к нему был невозможен.
Принятые меры
На «Союзы» вернули скафандры и поставили устройство с кислородом для них. Это стоило третьего члена экипажа, некоторое время летали вдвоём, но доработка ракеты-носителя со временем позволила снова вернуться к экипажу из трех человек. Были переработаны органы управления, они стали более эргономичными.
Последствия
Программа полётов была остановлена на двадцать семь месяцев. С тех пор «Союз» эксплуатируется уже больше сорока лет и заслуженно имеет репутацию очень надежного аппарата.
Челленджер STS-51-L
Слева направо. Верхний ряд: Эл Онизука, Криста Маколифф, Грег Джарвис, Джуди Резник. Нижний ряд: Майк Смит, Дик Скоби, Рон Макнейр.
Период 1984-1986 был настоящим «золотым веком» для программы «Спейс Шаттл». Первые полёты на реактивном ранце, первая починка спутника на орбите, первый возврат сломавшегося спутника на Землю в грузовом отсеке, двадцать три спутника и сто сорок две тонны полезной нагрузки за два года! В апреле 1985 года шаттлы были запущены с интервалом всего в семнадцать дней. Миссия «Челленджера» STS-51-L должна была побить этот рекорд, запуск планировался всего через шестнадцать дней после миссии STS-61-C. Шаттлы готовились к старту на обоих стартовых комплексах одновременно, и космический центр им. Кеннеди был по-настоящему похож на космопорт из научной фантастики. Миссия «Челленждера» была несколько необычной, в составе экипажа была школьная учительница. Её задачей было провести урок с орбиты. Пресса и общественность утратили интерес к космической программе NASA, и программа «учитель в космосе» должна была его оживить. Идея не удалась — 28 января 1986 года основные телеканалы показали только первые секунды пуска и переключились на стандартную сетку вещания. Но спустя несколько минут им пришлось выйти в эфир с экстренными выпусками — «Челленджер» погиб вместе с экипажем.
Последовательность событий
Небольшой канал вел трансляцию, и с точки зрения телезрителя выглядело это вот так:
T+0.678: Замечены клубы черного дыма, выходящие из правого твердотопливного ускорителя недалеко от нижнего узла крепления. Боковые ускорители собирались из частей, и дым шёл из места соединения частей.
T+3.375: Дым прекратился
T+58.788: Телекамера фиксирует факел огня, исходящий из нижней части правого ускорителя
T+64.660: Пламя прожгло стенку внешнего топливного бака, началась утечка жидкого водорода, факел стал больше за счет сгорающего жидкого водорода.
T+72.284: Разрушилось нижнее крепление правого ускорителя.
T+73.124: Разрушилось нижнее дно нижнего (водородного) бака. Возникшее ускорение бросило нижний бак вверх, ударив его о верхний (кислородный) бак. Одновременно правый ускоритель, поворачиваясь вокруг верхнего крепления, ударил по внешнему топливному баку. Началось разрушение внешнего топливного бака, усиленное самовоспламенением разливающихся компонентов топлива.
T+73.162: Началось разрушение орбитера.
T+75.237: Кабина орбитера покинула облако газов и обломков. Астронавты были живы и в сознании. Известно, что три из четырех персональных приборов подачи воздуха были включены. В кабине были переключены некоторые тумблеры, что говорит о попытках вернуть подачу электричества и восстановить контроль над аппаратом.
T+240: Кабина орбитера ударяется о воду со скоростью 330 км/ч. Астронавты погибают.
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии является утечка газов через соединение элементов твердотопливного ускорителя. Проблемы с герметичностью стыков были известны со второго полета «Спейс Шаттла» (миссия STS-51-L была двадцать пятым полётом). После первого случая инженеры компании Thiokol, которая производила боковые ускорители, провели следующий тест: уплотнительное кольцо было намеренно повреждено сильнее, чем это случилось на STS-2, затем было подвергнуто в три раза большему давлению, чем давление в камере работающего ТТУ. Кольцо держало давление. Однако тест оказался некорректным. С 1984 года из восемнадцати миссий только у трех не было проблем с уплотнительными кольцами. Хуже того, в девяти из пятнадцати проблемных миссий был зафиксирован прорыв газов через уплотнительные кольца. Инженеры понимали серьезность проблемы, но им не хватало ресурсов для её более подробного изучения и устранения. Блестящий видимый успех NASA скрывал катастрофическую перегрузку исполнителей. В мемуарах астронавта Майка Маллейна рассказывается о целых коллективах, перерабатывающих месяцами без единого выходного, рабочих, которых выдергивали вечером из дома по срочному вызову, и они работали даже в пьяном виде. Документооборот NASA переполнялся требованиями «Мне нужны люди! Запасные части! Оборудование!», которые оставались без ответа, потому что не на что было приобрести требуемое. Экономический расчет программы «Спейс Шаттл» был опасно ошибочен, самоокупаемостью и не пахло, а выделяемых денег не хватало. Ситуация ухудшалась искажениями информации при движении вверх по административной лестнице. Менеджеры необоснованно занижали вероятность аварии на том основании, что шаттлы были пилотируемыми, и игнорировали доходящие до них предупреждения снизу. Вечером перед стартом «Челленджера» состоялась конференция представителей Thiokol и NASA. Инженеры чувствовали, что низкие температуры могут ещё ухудшить проблему герметичности уплотнительных колец, и поднимали вопрос о переносе даты старта на более теплую погоду. Но от менеджеров NASA прозвучало в ответ: «Боже, Thiokol, куда вы хотите перенести пуск, на апрель?»
Причиной гибели астронавтов стал удар о воду. Кабина уцелела при разрушении орбитера и падала целиком, с ещё живыми астронавтами. По неизвестной причине при разработке программы «Спейс Шаттл» не было создано никакой системы спасения в случае аварии в первые две минуты полёта (до отделения твердотопливных ускорителей). В первых полётах, когда экипаж состоял из двух человек, были установлены катапультируемые кресла, но после того как шаттлы были объявлены введенными в эксплуатацию, экипаж был увеличен до семи человек, а два кресла были сняты. В целом, программа «Спейс Шаттл» отличалась некоторой инженерной самоуверенностью, чего стоит первый полёт сразу с экипажем.
Принятые меры
После катастрофы конструкция боковых ускорителей была изменена. Были добавлены третье уплотнительное кольцо и элементы, увеличивающие жесткость соединения. На шаттлах появилась система спасения, архаичная и пригодная только для аварийного покидания целого и управляемого шаттла, которому некуда приземлиться. Конструктивно она напоминала о временах Второй мировой войны — обычный парашют и направляющая штанга, чтобы астронавтов не ударило о крыло орбитера.
Последствия
Полёты по программе «Спейс Шаттл» были приостановлены на тридцать два месяца. Был построен пятый орбитер «Индевор» для замены погибшему «Челленджеру». На катастрофу «Челленджера» наложились серия космических аварий с беспилотными ракетами-носителями и ошибка при проектировании телескопа «Хаббл», что в сумме привело к серьезному кризису в NASA. Появлялись даже мнения о необходимости расформирования агентства.
Колумбия STS-107
Слева направо. Верхний ряд: Дэвид Браун, Лорел Кларк, Майкл Андерсон, Илан Рамон. Нижний ряд: Рик Хасбэнд, Калпана Чавла, Уильям МакКул
2003 год. Кризис конца 80-х годов вроде бы преодолён. Шаттлы больше не рассматриваются как единственное средство вывода груза на орбиту. Лихие полёты на реактивном ранце отменены как слишком опасные. Но «Хаббл» был успешно починен на орбите. Вовсю строится МКС. Шаттл «Колумбия» не может принимать участие в этой «стройке века» — она построена первой и слишком тяжелая для этого. «Колумбия» летает с научными миссиями, доставляя на орбиту модуль «СпейсХаб» и проводя различные эксперименты. Старт 16 января прошёл внешне успешно. Было замечено, что в очередной раз отвалился кусок теплоизоляции. Достаточно рутинная миссия на орбите прошла успешно и подошла к концу. К пропаданию данных с датчиков давления в шинах левого крыла отнеслись как к обычным мелким проблемам, которые бывают в каждой миссии. И даже пропадание связи не стало причиной особо серьезного беспокойства. ЦУП Хьюстона все ещё пытался восстановить связь с шаттлом, когда один из сотрудников увидел по ТВ в комнате отдыха трансляцию распадающегося в атмосфере корабля.
Последовательность событий
16 января 2003 года, 83 секунда полёта. Кусок изоляционной пены с внешнего топливного бака размером с чемодан ударил по левому крылу.
1 февраля 2003 года, 8:44:09 EST, EI+000: Условная точка начала вхождения в атмосферу, высота 120 км.
EI+404: Начинается десятиминутный период наибольших тепловых нагрузок. Скорость: 24,1 Маха; высота: 74 км.
EI+597: Наблюдатели видят первые следы отваливающихся обломков. Скорость: 22.8 Маха; высота: 70,2 км.
EI+613: По телеметрии приходит информация о том, что у четырех датчиков температуры в левом крыле значения зашкалили за минимум. Фактически, датчики или провода, ведущие к ним, сгорели.
EI+906: По телеметрии пропадают данные о давлении в левом шасси.
EI+923: Пропадает связь и телеметрия.
EI+969: Любительская съемка показывает разрушение шаттла.
EI+1710: До ЦУПа доходит информация о том, что телеканалы транслируют разрушение корабля.
Комбинация из видео с земли, телеметрии, видео из ЦУПа. Лучше развернуть на полный экран:
Причины катастрофы
Непосредственной причиной аварии является повреждение передней кромки крыла на участке выведения ударом теплоизолирующей пены внешнего топливного бака. Размер и степень повреждений достоверно неизвестны, поскольку никто из инженеров не обеспокоился всерьез этой проблемой, и, несмотря на возможность осмотра повреждений, используя наземные телескопы или спутники-шпионы, это не было сделано. Проблема ударов теплоизолирующей пеной считалась привычной и неопасной. Модельные эксперименты показывают достаточно большую дыру, которая однозначно обрекала орбитер на гибель:
Причиной гибели астронавтов стало разрушение орбитера на гиперзвуковой скорости. В книге Мэри Роуч «Обратная сторона космонавтики» достаточно глухо говорится о необычных повреждениях тел из-за воздействия ударной волны на гиперзвуке. Систем спасения в таких условиях на текущем уровне технологии нет.
Можно ли было спасти экипаж «Колумбии»? Были возможны два сценария:
- По случайности шаттл «Атлантис» был на высоком уровне готовности к пуску. «Колумбия» могла ждать на орбите до 15 февраля, запасов хватало. А «Атлантис» без пропуска тестов систем мог быть запущен уже 10 февраля. Был запас в целых пять дней для спасения людей и, возможно, орбитера!
- В случае невозможности первого варианта экипаж мог совершить выход в открытый космос для оценки и попытки исправления повреждений. Это более опасный вариант, на «Колумбии» не было манипулятора Canadarm, который используется при выходе в космос, но скафандры были в каждом полёте шаттлов, именно для возможности исправления аварийных ситуаций. Мы не можем уверенно сказать, что орбитер можно было починить, но любая попытка была бы лучше верной гибели.
Фактически, выводы комиссии, расследовавшей катастрофу «Челленджера», были проигнорированы. В случае «Колумбии» было то же самое: возникает потенциально опасное явление, которое, однако, повторяется и не приводит к катастрофе. К нему привыкают, принимаемые меры, если они есть, недостаточны, и в итоге катастрофа таки происходит.
Принятые меры
Проблема отваливающихся кусков теплоизолирующей пены была решена только спустя три года после гибели «Колумбии». В это время состоялось несколько полётов шаттлов, в которых пена продолжала отваливаться. Только рентгенография заправляемого бака выявила появление трещин, которые и приводили к отпадению кусков пены. И даже в 2006 году на миссии STS-121 отдельные куски пены всё ещё отваливались. Для миссий шаттлов к МКС был добавлен специальный маневр: шаттл зависал у МКС и переворачивался. Экипаж МКС в это время фотографировал плитки теплозащиты.
Последствия
Полёты шаттлов были остановлены на двадцать девять месяцев. Фактически, катастрофа «Колумбии» поставила крест на программе «Спейс Шаттл». После этой катастрофы шаттлы выполнили только категорически необходимые миссии по сборке МКС и тех. обслуживанию «Хаббла», и их полёты были прекращены.
Заключение
Я добавил хабы «управление проектами» и «тестирование», потому что считаю, что космическая отрасль не так уж сильно отличается от ИТ. «Ракеты и люди» Чертока читаются так же легко, как и «Цель» Элияху Голдратта, и в ней вполне узнаются баги, факапы и дедлайны в их «космическом» виде. Мне хочется, чтобы люди, которые погибли в космосе, погибли не зря, и горький опыт использовался не только в космонавтике, но и в сфере ИТ.
Горькие уроки космических катастроф
Знакомая опасность не становится безопасней. Та опасность, которую мы хорошо знаем, требует такого же внимательного отношения, как и непривычная.
Исправляя одну проблему, думай о том, чтобы не попасть в противоположную. Меры по устранению одной проблемы могут привести к возникновению риска противоположной проблемы.
Если вы требуете от людей работать быстрее, не удивляйтесь, что они нарушат технологию тайком от вас. Спешка — это очень большая нагрузка на качество.
Стремление успеть может привести к очень большой потере времени на устранение последствий катастрофы. Это очень серьезный аргумент, чтобы «поспешать медленно».
Лень при менеджменте рисков или составлении тест-кейсов может привести к очень неприятным потерям. Пропущенный риск или кейс может очень больно аукнуться при эксплуатации системы.
Мышление, очень похожее на «это не баг, это фича», убило в космосе четырнадцать человек. Если система ведет себя не так, как спроектировано, но не случилось катастрофы, это не дает никакой гарантии, что катастрофа не случится позже.
Не учиться на своих ошибках значит повторять их снова и снова.
Список использованных источников:
Википедия и указанные в её статьях источники.
Черток Борис Евсеевич, «Ракеты и люди» в 4 книгах — материалы по катастрофам «Союз-1», «Союз-11»
Каманин Николай Петрович, «Скрытый космос», дневники в 4 книгах — материалы по катастрофам «Союз-1», «Союз-11»
Фейнман Ричард, «Какое тебе дело до того, что думают другие?» — расследование катастрофы «Челленджера»
Mullane Mike, «Riding Rockets: The Outrageous Tales of a Space Shuttle Astronaut» — взгляд астронавта на катастрофу «Челленджера»
Lovell Jim and Kluger Jeffrey, «Lost Moon: The Perilous Voyage of Apollo 13» — взгляд астронавта на катастрофу «Аполлона-1»
Роуч Мэри, «Обратная сторона космонавтики» — катастрофа «Колумбии»
«Moon Machines», Science Channel, сериал, 2008 — катастрофа «Аполлона-1»
«When We Left Earth», Discovery Channel, сериал, 2008 — катастрофы «Аполлона-1», «Челленджера», «Колумбии»
«From the Earth to the Moon», HBO, сериал, 1998 — катастрофа «Аполлона-1»
(c)
@темы: уже история, знаменитости
