Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Двадцатилетний опыт пилотируемых космических полётов не привел к исчезновению смертельно опасных ситуаций. Несмотря на то, что космонавтика стала достаточно привычным делом, сложность техники и враждебность условий космического полёта для живых организмов привели к тому, что по-прежнему встречаются потенциально смертельно опасные ситуации. Тем интереснее рассказ о том, как и почему эти катастрофы не произошли.

STS-1

С точки зрения подходов к испытаниям сложных технических систем, осуществление первого полёта «Спейс-шаттла» сразу в пилотируемом варианте было инженерной наглостью космических масштабов. И повышенный риск такой миссии закономерно привёл к потенциально катастрофическим ситуациям:
Расчет ударной волны от запуска твердотопливных ускорителей оказался ошибочным. В четыре раза более мощная, чем предполагалось, ударная волна привела к предельной для конструкции нагрузке: погнулись крепления носовых баков топлива двигателей ориентации, и был выброшен на недопустимый угол фюзеляжный закрылок:

Недопустимый угол фюзеляжного закрылка означал, во-первых, проблемы с тангажем при посадке, а во-вторых, повреждение или даже разрыв гидравлической системы. Если бы астронавты знали об этом повреждении, они бы катапультировались в процессе посадки, а орбитер «Колумбия» разбился бы. Но получился анекдот: не зная о проблеме, Янг и Крипен совершили успешную посадку, а расчеты, обещающие разрыв гидравлики и потерю управления тангажем при посадке, также оказались ошибочными.
Отражение звуковых волн двигателей от стартового стола привело к колебаниям хвостового стабилизатора. Если бы ошибка в расчетах оказалась больше, хвост мог бы и отвалиться.
На выведении «Колумбия» потеряла 16 теплозащитных плиток. К счастью, все они были расположены на верхней поверхности шаттла в местах с низкой температурной нагрузкой, и их потеря не оказалась опасной. Но на «Колумбии» в этом полёте не было манипулятора «Канадарм» с камерой, и для осмотра нижней поверхности шаттла пришлось привлекать наземную военную станцию слежения за спутниками и новейший спутник оптической разведки KH-11 (печально, что ничего подобного не было сделано в последний полёт «Колумбии»).
Термические повреждения нижней поверхности при торможении в плотных слоях атмосферы. Были повреждены: запорная планка переднего люка крепления внешнего топливного бака (неверная установка соседней теплозащитной плитки) и правая ниша шасси (выступающий заполнитель зазора между плитками направлял внутрь раскаленный воздух).

Несмотря на в целом успешный полёт, риск был очень серьезным, а обнаруженные неполадки потребовали значительных усилий для исправления. Сильнее всего изменили систему водной амортизации на стартовом столе, что снизило ударную волну в десять раз.

Союз Т-10-1, он же Союз Т-10А

26 сентября 1983 года. К старту готовится корабль «Союз Т-10». К станции «Салют-7» должны отправиться космонавты Владимир Титов и Геннадий Стрекалов. Но за 1 минуту 48 секунд до старта (по другим источникам за 48 секунд) на ракете-носителе начался пожар. Группа управления пуском быстро разобралась в ситуации и приняла единственно верное решение — запуск системы аварийного спасения. Тведотопливные двигатели САС оторвали спускаемый аппарат с космонавтами от горящей ракеты и унесли на безопасное расстояние. Полёт продлился всего 5 минут 13 секунд, а через 15 минут космонавтов уже извлекали из спускаемого аппарата спасатели, подошедшие к месту посадки на вертолёте.
Схема работы САС:

Сохранилось документальные кадры аварии (с 2:40) и кадры испытаний САС (с 3:55):



Авария «Союза Т-10-1» — единственный на сегодня случай «боевого» применения системы аварийного спасения. САС стоит на всех «Союзах», несмотря на её довольно большой вес, возможность спасения космонавтов в случае аварии на первых секундах полёта и стартовом столе — бесценна.

STS-9

Шестой полёт шаттла «Колумбия» закончился успешно 8 декабря 1983 года. На следующий день техники приступили к обслуживанию и с огромным удивлением обнаружили, что отсек вспомогательных силовых установок (ВСУ) был черным от произошедшего в нём пожара, клапаны двух из трёх ВСУ были уничтожены взрывом топлива, а проводка в отсеке повреждена огнём. ВСУ шаттла — это небольшая турбина, работающая на гидразине и создающая необходимое давление для работы гидравлики, которая поворачивает управляющие поверхности — элероны и руль направления. ВСУ и баки с топливом расположены в кормовой части шаттла:

Если бы пожар ВСУ начался на несколько минут раньше или проходил бы активнее, «Колумбия» потеряла бы управление за несколько минут до посадки и разбилась со всем экипажем. У «Спейс-шаттла» не было специальной системы спасения для аварий на посадке. Парашюты на шаттлах появились только после гибели «Челленджера» и могли использоваться только при покидании управляемого корабля. Падение с кувырканием, неизбежное при потере управления, делало обычные парашюты совершенно бесполезными. Экипажу STS-9 очень сильно повезло.

STS-51-F

Единственным шаттлом, который в реальности перешёл на аварийный режим полёта (т.н. Abort Mode) стал «Челленджер» в миссии STS-51-F 29 июля 1985 года. На четвертой минуте полёта отказал температурный датчик турбонасоса центрального двигателя. Спустя две минуты отказал второй датчик того же турбонасоса. Автоматика, опираясь на неверные показания датчиков, аварийно остановила центральный двигатель. Примерно в это же время стали неадекватно себя вести датчики температуры турбонасоса второго двигателя. ЦУП успел сориентироваться в ситуации и дал команду на запрет автоматического останова двигателей. «Челленджеру» выпал самый простой аварийный режим — «Abort to Orbit» — аварийный выход на чуть более низкую орбиту. Если бы ЦУП не успел среагировать, автоматика выключила бы второй здоровый двигатель (все двигатели были в порядке, врали датчики) и пришлось бы садиться в Европе в режиме «Transatlantic Abort Landing» — трансатлантической аварийной посадки.

Союз ТМ-5

Советские космонавты Валерий Поляков и Владимир Ляхов и первый космонавт Афганистана Абдул Моманд стартовали к станции «Мир» на «Союзе ТМ-6» 29 августа 1988 года. Валерий Поляков остался на станции в составе основной экспедиции, а Ляхов и Моманд, входящие в кратковременную экспедицию посещения, 6 августа отстыковались от «Мира» на «Союзе ТМ-5». Процедура посадки была модернизирована — для того, чтобы не тратить зря топливо на торможение ненужной массы бытового отсека, его отстрелили не после торможения, а до. Но с самой процедурой торможения начались неприятности. Ориентация корабля на торможение происходила на границе дня и ночи, поэтому датчик инфракрасной вертикали работал «неуверенно». Бортовой компьютер (у «Союза ТМ» была полноценная цифровая машина) воспринял это как отказ датчика и заблокировал торможение. Спустя 7 минут ориентация восстановилась, и компьютер включил двигатели. Но к этому времени перелет точки посадки составил бы 700-800 км и, вместо Казахстана, корабль бы сел в Китае. Ляхов быстро сориентировался в ситуации и, всего через 3 секунды, выключил двигатель. После совещания с ЦУПом посадку перенесли на два витка. С Земли на борт передали новую программу посадки, но, наверное из-за спешки, в ней была ошибка. Компьютер вместо программы посадки стал пытаться выполнить коррекцию для стыковки с «Миром» — эта программа была написана для полёта предыдущего экипажа и до сих пор хранилась в памяти. В результате, двигатель включился в расчетное время, но вместо 230 секунд, отработал только 7. Ляхов дал команду на включение двигателя вручную, но он снова отключился спустя 14 секунд. Вторая попытка ручного включения двигателя также провалилась — двигатель отработал только 33 секунды. К тому же нарушилась ориентация корабля — пытаться «переупрямить» компьютер дальше было явно нельзя. Ситуация из неприятной стала смертельно опасной — из-за включения/выключения двигателя включились термодатчики разделения спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека, и, что самое страшное, включился таймер автоматического разделения отсеков. А без приборно-агрегатного отсека, спускаемый аппарат остался бы без кислорода для дыхания (автономного запаса хватало только на посадку) и двигателей для торможения. В условиях нехватки времени на то, чтобы спокойно разобраться в происходящем вместе с ЦУПом, и неизвестной высоты перицентра (а может мы таки входим в атмосферу?) Ляхов вручную выключил термодатчики и заблокировал разделение отсеков. Решение оказалось единственно верным — для посадки был нужен полноценный тормозной импульс. ЦУП проанализировал ситуацию и стал готовить посадку через сутки. А тут уже началась ситуация неопасная, но крайне дискомфортная — в спускаемом аппарате очень мало места, и туалет улетел вместе с бытовым отсеком. Вспоминает Владимир Ляхов:

«Самым трудным были бытовые неудобства. Скафандры не снимали, чтобы не замерзнуть. Кресло отлито точно по фигуре, повернуться невозможно. Общий объем СА – всего три кубометра, он набит возвращаемыми приборами, оборудованием, кино- и фотоматериалами, документами, даже рыбки были. Затекали ноги, очень хотелось есть и пить, но аварийный запас не трогали. К трудностям прибавилось и то, что ассенизационное устройство осталось в отстреленном бытовом отсеке… Я не снимаю с себя вины, что после повторного отказа попробовал вновь включить двигатель, поскольку был вариант – ввести правильную уставку уже в ходе работы двигателя. Очень хотелось на Землю...»

Посадка 7 сентября прошла в автоматическом режиме совершенно нормально. Но после этого происшествия разделение отсеков «Союза» производится только после торможения. Лучше потратить немного топлива зря, чем терпеть такие неудобства.

STS-27

Миссия STS-27 шаттла «Атлантис» была второй после возобновления полётов, прерванных катастрофой «Челленджера». Это была военная миссия, во время которой на орбиту должен был быть доставлен спутник-шпион (предположительно, спутник радарной разведки «Лакросс»). На твердотопливных ускорителях стояли новые, более легкие, носовые обтекатели. И на 85 секунде полёта носовой обтекатель правого ТТУ стал разрушаться, и его осколки ударили по теплозащитному покрытию шаттла. Происходящее фиксировалось на наземные камеры и не осталось незамеченным. После выведения экипаж развернул манипулятор «Канадарм» с камерой и стал осматривать нижнюю поверхность «Атлантиса». Зрелище было неважным — плитки теплозащиты словно обстреляли из зенитного орудия (а командир Роберт Гибсон воевал во Вьетнаме и видел результат работы зениток). Но, странное дело, ЦУП Хьюстона не видел проблемы. Изображение с камеры передавалось по шифрованному каналу связи (напомним, это военная миссия), шифрование сильно снизило качество изображения, и инженеры на Земле решили, что повреждения являются всего лишь игрой света и тени. И, по совершенно непонятной причине, астронавтам, устно описывающим проблему, не поверили! Хуже того, ЦУП Хьюстона не предпринял никаких мер для получения дополнительной информации. За STS-27 не следили с Земли, не использовали спутники-шпионы, проблему посчитали незначительной. Посадка прошла нормально, но инженеров ждал неприятный сюрприз — при личном осмотре повреждения теплозащитного покрытия выглядели ещё хуже. «Атлантис» получил 707 ударов, пришлось менять от 125 до 175 плиток теплозащиты, а одна плитка с нижней поверхности вообще была сорвана, и алюминий под ней стал плавиться при торможении о плотные слои атмосферы:

Астронавтам STS-27 повезло — именно на этом месте крепилась антенна, и корпус был толще обычного. Но пофигизм ЦУПа практически гарантировал, что подобная проблема превратится в катастрофу. Именно так и случилось с «Колумбией» — мы уже никогда не узнаем степень повреждения её крыла в 2003 году, и можно ли было спасти шаттл и семь человек экипажа.

STS-37

Одна из самых страшных опасностей, грозящая человеку, вышедшему в открытый космос в скафандре, произошла в этом полёте. Небольшой штырь в перчатке скафандра Джерома Эпта сдвинулся со своего места и пробил ткань скафандра. Но получился анекдот — отверстие получилось маленьким, кожа астронавта быстро прилипла к нему, и утечка воздуха даже не была замечена автоматикой. Только после возвращения на борт Эпт заметил небольшую потертость под костяшкой правого указательного пальца. Легко отделался!

ЭО-23

ЭО-23 — это двадцать третья основная экспедиция на станцию «Мир», продолжавшаяся с февраля по август 1997 года. Постоянным составом этой экспедиции были Василий Циблиев и Александр Лазуткин, также в неё на время входили: немецкий астронавт Райнхольд Эвальд и астронавты NASA Джерри Линенджер и Майкл Фоул. На долю этой экспедиции выпало множество происшествий, из них два были настолько серьезными, что ЦУПом рассматривался вопрос об экстренном возвращении экипажа на Землю, и в одном из этих происшествий космонавты спасли «Мир», действуя вопреки инструкции. Американцы, присутствующие в ЦУПе Москвы, даже назвали её «русским „Аполлоном-13“, растянутым на полгода».
Пожар 23 февраля. Загорелась шашка кислородной регенерации (они используются в дополнение к аппаратуре «Электрон», получающей кислород электролизом воды). Вспоминает Александр Лазуткин:

«Вечером, в 22:30 я полетел жечь шашку. Все сделал как обычно. Запустилась шашка не сразу. Я проверил, что она работает. Уже собрался уходить. Ребята сидели за столом в ББ, и мне очень хотелось к ним. Вдруг слышу, что на фоне обычных шумов появились новые звуки. Смотрю на ТГК и вижу необычную картину. Темный мешочек – фильтр покрывается красными огоньками. Я вижу, как прогорает этот мешочек. «Он же не должен гореть!» – первая моя мысль. Огоньки появляются все чаще и чаще. Усиливается треск работающей шашки… Передо мной начинает работать маленький вулканчик. Ощущаю его горячее дыхание. С трудом отрываюсь от этого зрелища, отключаю вентилятор ТГК. Шок начинает отпускать меня. Хватаю огнетушитель. Дым уже пошел в ББ. Вместе с воем аварийной сирены ко мне подлетел Валера Корзун. Схватил у меня огнетушитель и потребовал еще. Я полетел в ББ. Все ребята как один бросились врассыпную по всей станции на поиски огнетушителей и противогазов».

Экипаж оперативно надел противогазы, вооружился огнетушителями и достаточно быстро погасил пожар. Но был риск того, что пожар станет неуправляемым, а один из кораблей «Союз» мог быть отрезан огнём.
Даже после пожара проблемы не кончились — до окончания работы комиссии, расследующей причины пожара, экипаж работал в условиях потенциальной нехватки кислорода, аппаратура «Электрон» работала ненадежно, и приходилось использовать баллоны с кислородом, хранящиеся для выхода в открытый космос. Комиссия на Земле успешно сожгла несколько шашек, дефект был признан единичным, и шашки регенерации стали использовать снова.
Столкновение «Прогресса» с «Миром» 25 июня. Экипаж ЭО-23 отрабатывал полностью ручной режим стыковки грузовых кораблей «Прогресс» — грузовики выводились в район «Мира» баллистиками, а затем причаливали на дистанционном управлении (режим телеоператорного управления ТОРУ) вручную экипажем. И оба испытания прошли неудачно. В первый раз, в марте, «Прогресс» просто пролетел мимо станции. Вторая попытка с другим «Прогрессом» в июне окончилась гораздо хуже. Траектория грузовика начала отличаться от расчетной («Прогресс» не появился в определенном иллюминаторе, как должен был). Циблиев тормозил корабль, понимая опасность столкновения. Но из-за того, что приходилось поворачивать, удерживая «Мир» в экране визира, поворотные импульсы практически гасили тормозные, и «Прогресс» почти не терял скорость относительно станции. В результате, в 12:09:51 декретного московского времени «Прогресс» на скорости ~3 м/с врезался в модуль «Спектр», повредил его солнечные батареи и, что самое страшное, пробил обшивку модуля. Началась разгерметизация. По инструкции надо эвакуироваться — садиться в «Союз» и отстыковываться. Но «Мир» нельзя будет реанимировать, если оставить его разгерметизированным. Космонавты бросаются к люку, соединяющему «Спектр» с «Миром» и начинают максимально быстро готовить его к закрытию — разъединяют воздуховоды, кабели. Кабели, которые нельзя разъединить, режут. Падающее давление грозит потерей сознания и верной смертью. Но Лазуткин и Циблиев (Майкл Фоул по инструкции занимал место в «Союзе») успели. При давлении 670 мм. рт. ст. люк был закрыт и загерметизирован. Пришлось снова распечатывать баллоны для скафандров — поднимать давление. В модуле «Спектр» оно постепенно упало до нуля, по скорости падения рассчитали площадь пробоины, оказалась не очень большая — 3-4 см². Последующие экспедиции восстановили электроснабжение с солнечных батарей модуля (был доставлен специальный переходник с разъемами для кабелей) и неоднократно пытались заделать пробоину, но тщетно — модуль «Спектр» с тех пор летал разгерметизированным.

Рекомендую посмотреть хороший фильм об этих событиях:



Сейчас уже меньше, но иногда всё ещё возникает вопрос — нужно ли было топить станцию «Мир»? Моё мнение — это сделали вовремя. Станция в три раза превысила срок эксплуатации (5 лет вместо 15), пережила пожар, частичную разгерметизацию, проблемы с тепловым режимом (экспедиция ЭО-23 ещё чинила протекающие ядовитым этиленгликолем трубы) и уже была опасна для дальнейшей эксплуатации. А то, чем нас пугали противники затопления — потеря доступа в космос — не случилось. На МКС в количественном отношении до сих пор больше всего россиян (сейчас обычно 3 наших, 2 американца и японец/европеец/канадец).

Союз ТМА-11

19 апреля 2008 года «Союз ТМА-11» с экипажем из космонавта Юрия Маленченко, астронавта Пегги Уитсон и первого космонавта Южной Кореи Ли Со Ён попал в ситуацию, похожую на проблему «Союза-5». Один из пироболтов, соединяющих приборно-агрегатный отсек и спускаемый аппарат, отказал, и СА занял неправильную ориентацию — люком вперед. К счастью, ПАО отгорел и отвалился спустя некоторое время, и теплозащита справилась. Но нарушение траектории привело к тому, что корабль перешёл в баллистический режим спуска и приземлился в 420 км от расчетной точки посадки. Посадка прошла жестче обычного, Ли Со Ён даже была доставлена в больницу по возвращении в Южную Корею (к счастью, ничего страшного не обнаружили).

Журнал «Новости космонавтики» хранит фотогалерею той посадки:

Повреждения обтекателя тангажного двигателя СА:

Юрий Маленченко, на заднем плане видна закопченая поверхность люка:

Пегги Уитсон (в синем):

Ли Со Ён даже на носилках не теряет оптимизма:

EVA-23

Астронавту ЕКА Луке Пармитано не повезло во время его первого выхода в открытый космос — спустя примерно 45 минут после открытия люка он почувствовал, что в заднюю часть шлема вместе с кислородом для дыхания поступает вода. Из-за поверхностного натяжения вода залила переднее стекло шлема, превратив его в «рыбий глаз», и стала обволакивать голову, затекая в глаза, уши, ноздри и рот. Пармитано на полном серьезе грозила опасность утонуть на высоте 450 километров над Землей. Выход в открытый космос пришлось срочно прервать, Лука с помощью напарника Криса Кэссиди вернулся в шлюз практически вслепую. К счастью, ситуация не стала ухудшаться дальше, и, после наполнения шлюза воздухом (а это небыстрая операция) Пармитано в скафандре быстро достали из шлюза, открыли шлем и просушили полотенцами. В общем, все обошлось хорошо. Как выяснилось уже позже, самой страшной опасностью оказалась невозможность нормально видеть, риск захлебнуться был мал. Но воды Лука наглотался.

ЕКА выпустило видео с кадрами с ВКД и объяснением, что и как происходило:

Заключение

Вот и подошёл к концу длинный рассказ о тех катастрофах, которые могли случиться, но были предотвращены. С одной стороны, космос враждебен для жизни. С другой стороны, человечество с помощью техники умеет покорять враждебные стихии — люди погружаются под воду и летают в воздухе. Враждебность среды означает, что потенциально опасные ситуации обязательно будут возникать, и некоторые, к сожалению, закончатся катастрофами. Но старания конструкторов, труд рабочих и инженеров и высокая квалификация космонавтов вполне могут сделать риски космического полёта сравнимыми, например, с авиацией, когда полёт между городами на самолёте статистически безопаснее поездки на автомобиле.

Список использованных источников

Кроме Википедии использовалась энциклопедия «Мировая пилотируемая космонавтика: История. Техника. Люди» под ред. Ю.М. Батурина.

Для навигации (после переезда немного барахлят теги):

• Серия «космические катастрофы и происшествия».
• Произошедшие катастрофы.
• Поражение и триумф «Аполлона-13».

Источник: geektimes.ru/post/240428/