Почти случившиеся космические крушения, часть 3

Новость опубликована: 24.10.2018

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Двадцатилетний эксперимент 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 повергли к тому, что по-прежнему встречаются потенциально смертельно опасные ситуации. Тем интереснее рассказ о том, как и почему эти катастрофы не произошли.

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

С точки зрения подходов к испытаниям сложных технических систем, реализация первого полёта «Спейс-шаттла» сразу в пилотируемом варианте было инженерной наглостью космических масштабов. И повышенный риск подобный миссии закономерно привёл к потенциально катастрофическим ситуациям:

Расчет ударной волны от запуска твердотопливных ускорителей оказался ошибочным. В четыре раза немало мощная, чем предполагалось, ударная волна привела к предельной для конструкции нагрузке: погнулись крепления носовых баков топлива двигателей ориентации, и был выкинут на недопустимый угол фюзеляжный закрылок:

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Недопустимый угол фюзеляжного закрылка означал, во-первых, проблемы с тангажем при посадке, а во-вторых, повреждение или даже разворошив гидравлической системы. Если бы астронавты знали об этом повреждении, они бы катапультировались в процессе посадки, а орбитер «Колумбия» разбился бы. Но вышел анекдот: не зная о проблеме, Янг и Крипен совершили успешную посадку, а расчеты, обещающие разрыв гидравлики и потерю управления тангажем при посадке, также очутились ошибочными.

Отражение звуковых волн двигателей от стартового стола привело к колебаниям хвостового стабилизатора. Если бы ошибка в расчетах очутилась больше, хвост мог бы и отвалиться.

На выведении «Колумбия» потеряла 16 теплозащитных плиток. К счастью, все они были расположены на верхней поверхности шаттла в пунктах 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 нательнее 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 заключительный 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 левая ниша шасси (выступающий заполнитель зазора между плитками направлял внутрь раскаленный воздух).

Несмотря на в целом успешный полёт, риск был весьма серьезным, а обнаруженные неполадки потребовали значительных усилий для исправления. Сильнее всего изменили систему водной амортизации на стартовом столе, что снизило ударную вал 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 астронавты Владимир Титов и Геннадий Стрекалов. Но за 1 минуту 48 секунд до старта (по другим источникам за 48 секунд) на ракете-носителе завязался пожар. Группа управления пуском быстро разобралась в ситуации и приняла единственно верное решение — запуск системы аварийного спасения. Тведотопливные двигатели САС отвлекли спускаемый аппарат с космонавтами от горящей ракеты и унесли на безопасное расстояние. Полёт продлился всего 5 минут 13 секунд, а сквозь 15 минут космонавтов уже извлекали из спускаемого аппарата спасатели, подошедшие к месту посадки на вертолёте.

Схема работы САС:

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

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

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

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Шестой полёт шаттла «Колумбия» закончился успешно 8 декабря 1983 года. На вытекающий 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 бывальщины уничтожены взрывом топлива, а проводка в отсеке повреждена огнём. ВСУ шаттла — это небольшая турбина, работающая на гидразине и создающая необходимое давление для труды гидравлики, которая поворачивает управляющие поверхности — элероны и руль направления. ВСУ и баки с топливом расположены в кормовой части шаттла:

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Если бы пожар ВСУ завязался 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 особой системы спасения для аварий на посадке. Парашюты на шаттлах появились только после гибели «Челленджера» и могли использоваться лишь при покидании управляемого корабля. Падение с кувырканием, неизбежное при потере управления, делало обычные парашюты совершенно бесполезными. Экипажу STS-9 весьма сильно повезло.

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

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 другой датчик того же турбонасоса. Автоматика, опираясь на неверные показания датчиков, аварийно остановила центральный двигатель. Примерно в это же пора стали неадекватно себя вести датчики температуры турбонасоса второго двигателя. ЦУП успел сориентироваться в ситуации и дал команду на запрещение автоматического останова двигателей. «Челленджеру» выпал самый простой аварийный режим — «Abort to Orbit» — аварийный выход на чуть немало 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 порядке «Transatlantic Abort Landing» — трансатлантической аварийной посадки.

Союз ТМ-5

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Советские космонавты Валерий Поляков и Владимир Ляхов и первоначальный 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 визиты, 6 сентября 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 завязались неприятности. Ориентация корабля на торможение происходила на границе дня и ночи, поэтому датчик инфракрасной вертикали работал «неуверенно». Бортовой компьютер (у «Альянса 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 поре перелет точки посадки составил бы 700-800 км и, вместо Казахстана, корабль бы сел в Китае. Ляхов быстро сориентировался в ситуации и, итого через 3 секунды, выключил двигатель. После совещания с ЦУПом посадку перенесли на два витка. С Земли на борт передали новоиспеченную программу посадки, но, наверное из-за спешки, в ней была ошибка. Компьютер вместо программы посадки стал пытаться выполнить коррекцию для стыковки с «Вселенной» — эта программа была написана для полёта предыдущего экипажа и до сих пор хранилась в памяти. В результате, двигатель включился в расчетное пора, 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 сорвалась — двигатель отработал только 33 секунды. К тому же нарушилась ориентация корабля — пытаться «переупрямить» компьютер дальше было открыто нельзя. Ситуация из неприятной стала смертельно опасной — из-за включения/выключения двигателя включились термодатчики разделения спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека, и, что самое ужасное, включился таймер автоматического разделения отсеков. А без приборно-агрегатного отсека, спускаемый аппарат остался бы без кислорода для дыхания (автономного резерва хватало только на посадку) и двигателей для торможения. В условиях нехватки времени на то, чтобы спокойно разобраться в происходящем вместе с ЦУПом, и незнакомой высоты перицентра (а может мы таки входим в атмосферу?) Ляхов вручную выключил термодатчики и заблокировал разделение отсеков. Решение очутилось единственно верным — для посадки был нужен полноценный тормозной импульс. ЦУП проанализировал ситуацию и стал готовить посадку через сутки. А тут уже завязалась ситуация неопасная, но крайне дискомфортная — в спускаемом аппарате очень мало места, и туалет улетел вместе с бытовым отсеком. Вспоминает Владимир Ляхов:

«Самым тяжелым были бытовые неудобства. Скафандры не снимали, чтобы не замерзнуть. Кресло отлито точно по фигуре, повернуться невозможно. Всеобщий объем СА – всего три кубометра, он набит возвращаемыми приборами, оборудованием, кино- и фотоматериалами, документами, даже рыбки были. Затекали ноги, весьма 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 вторичного отказа попробовал вновь включить двигатель, поскольку был вариант – ввести правильную уставку уже в ходе работы двигателя. Весьма хотелось на Землю…»

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

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

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

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

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

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

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

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

ЭО-23 — это двадцать третья основная экспедиция на станцию «Мир», продолжавшаяся с февраля по август 1997 года. Беспрерывным 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 часть 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 случаев космонавты спасли «Мир», действуя вопреки инструкции. Американцы, присутствующие в ЦУПе Москвы, даже назвали её «русским „Аполлоном-13“, распяленным на полгода».

Пожар 23 февраля. Загорелась шашка кислородной регенерации (они используются в дополнение к аппаратуре «Электрон», получающей кислород электролизом воды). Вспоминает Александр Лазуткин:

«Вечерком, 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 весьма хотелось к ним. Вдруг слышу, что на фоне обычных шумов появились новые звуки. Смотрю на ТГК и вижу необычную картину. Беспросветный мешочек – фильтр покрывается красными огоньками. Я вижу, как прогорает этот мешочек. «Он же не должен гореть!» – первая моя дума. 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. Совместно с воем аварийной сирены ко мне подлетел Валера Корзун. Схватил у меня огнетушитель и потребовал еще. Я полетел в ББ. Все ребята как один кинулись врассыпную по всей станции на поиски огнетушителей и противогазов».

Экипаж оперативно надел противогазы, вооружился огнетушителями и достаточно скоро 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 завершения работы комиссии, расследующей причины пожара, экипаж работал в условиях потенциальной нехватки кислорода, аппаратура «Электрон» трудилась 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 сделались использовать снова.

Столкновение «Прогресса» с «Миром» 25 июня. Экипаж ЭО-23 отрабатывал полностью ручной режим стыковки грузовых кораблей «Прогресс» — грузовики выводились в зона «Мира» баллистиками, а затем причаливали на дистанционном управлении (режим телеоператорного управления ТОРУ) вручную экипажем. И оба испытания минули неудачно. В первый раз, в марте, «Прогресс» просто пролетел мимо станции. Вторая попытка с другим «Прогрессом» в июне окончилась гораздо хуже. Траектория грузовика основы отличаться от расчетной («Прогресс» не появился в определенном иллюминаторе, как должен был). Циблиев тормозил корабль, понимая опасность столкновения. Но из-за того, что доводилось поворачивать, удерживая «Мир» в экране визира, поворотные импульсы практически гасили тормозные, и «Прогресс» почти не терял скорость сравнительно 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 ужасное, пробил обшивку модуля. Началась разгерметизация. По инструкции надо эвакуироваться — садиться в «Союз» и отстыковываться. Но «Мир» нельзя будет реанимировать, если покинуть его разгерметизированным. Космонавты бросаются к люку, соединяющему «Спектр» с «Миром» и начинают максимально быстро готовить его к закрытию — разъединяют воздуховоды, кабели. Кабели, какие нельзя разъединить, режут. Падающее давление грозит потерей сознания и верной смертью. Но Лазуткин и Циблиев (Майкл Фоул по руководства 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 исподволь 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 привезён специальный переходник с разъемами для кабелей) и неоднократно пытались заделать пробоину, но тщетно — модуль «Спектр» с тех пор летал разгерметизированным.

Сейчас уже меньше, но порой 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 термическим режимом (экспедиция ЭО-23 ещё чинила протекающие ядовитым этиленгликолем трубы) и уже была опасна для дальнейшей эксплуатации. А то, чем нас пугали противники затопления — утрата 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).

Альянс ТМА-11

19 апреля 2008 года «Союз ТМА-11» с экипажем из космонавта Юрия Маленченко, астронавта Пегги Уитсон и первого астронавта 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 взял неправильную ориентацию — люком вперед. К счастью, ПАО отгорел и отвалился спустя некоторое время, и теплозащита справилась. Но нарушение траектории повергло к тому, что корабль перешёл в баллистический режим спуска и приземлился в 420 км от расчетной точки посадки. Посадка прошла жестче обыкновенного, Ли Со Ён даже была доставлена в больницу по возвращении в Южную Корею (к счастью, ничего страшного не обнаружили).

Журнал «Новости астронавтики» хранит фотогалерею той посадки:

Повреждения обтекателя тангажного двигателя СА:

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Юрий Маленченко, на заднем плане видна закопченая поверхность люка:

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Пегги Уитсон (в кубовом):

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Ли Со Ён даже на носилках не теряет оптимизма:

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Почти случившиеся космические катастрофы, часть 3

Астронавту ЕКА Луке Пармитано не повезло во время его первого выхода в открытый космос — спустя образцово 45 минут после открытия люка он почувствовал, что в заднюю часть шлема вместе с кислородом для дыхания поступает вода. Из-за неглубокого натяжения вода залила переднее стекло шлема, превратив его в «рыбий глаз», и стала обволакивать голову, затекая в очи, уши, ноздри и рот. Пармитано на полном серьезе грозила опасность утонуть на высоте 450 километров над Землей. Выход в открытый космос пришлось спешно прервать, Лука с помощью напарника Криса Кэссиди вернулся в шлюз практически вслепую. К счастью, ситуация не стала портиться дальше, и, после наполнения шлюза воздухом (а это небыстрая операция) Пармитано в скафандре быстро достали из шлюза, открыли шлем и просушили утиральниками. 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 выходило:

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

Список использованных источников

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

Для навигации (после переезда немного барахлят теги):

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

Источник