Шаттл Challenger взорвался при старте 40 лет назад
Взрыв шаттла Challenger стал крупнейшей катастрофой в истории космонавтики, унеся жизни сразу семерых человек. Челнок превратился в огненный шар в прямом эфире на глазах у миллионов зрителей. Как показало расследование, этого легко можно было избежать. Твердотопливные ускорители шаттла не выдержали суровых флоридских морозов, и через щели в одном из них вырвалось пламя, прожегшее центральный топливный бак. Предвидя это, инженеры отказывались подписывать бумаги перед запуском, но высокое начальство сделало это за них.
Взрыв в небе
Морозным и ясным утром 28 января шаттл Challenger готовился ко взлету с космодрома на мысе Канаверал. Погода по меркам Флориды была аномальной: на улице было -6, что близко к абсолютному январскому минимуму для региона. Несмотря на это, на трибунах космического центра, как обычно, собрались сотни зрителей, ждущих момента, чтобы начать обратный отсчет до запуска вместе с диктором и понаблюдать за стартом.
В рамках этой миссии, обозначенной STS-51-L, челнок должен был доставить на орбиту спутник связи серии TDRS (Tracking and Data Relay Satellite — спутник сопровождения объектов и передачи данных), а также понаблюдать за проходящей вблизи Солнца кометой Галлея. Для этого астронавты планировали запустить с шаттла снабженный ультрафиолетовой камерой спутник Spartan Halley, дать ему поработать и поймать на орбите спустя двое суток. Вдобавок, на борту находилась школьная учительница Криста Маколифф, готовая отправиться на орбиту в рамках рейгановской программы по популяризации науки "Учителя в космосе".
В назначенный момент Challenger запустил главные двигатели, зажег боковые ускорители и в 11:38:00 оторвался от земли под взглядами десятков телекамер. В прямом эфире CNN ведущий, комментировавший полет, объяснял зрителям его контекст.
"Итак, 25-я миссия космического шаттла наконец началась, спустя столько переносов, что NASA уже перестало их считать. Этим утром, когда еще казалось, что взлета не будет...", - на этих словах, когда аппарат достиг уже 14-километровой высоты, диктор осекся и замолчал, глядя на происходящее на экране.
На 73-й секунде полета все поле зрения камеры, в которое до этого едва помещался шаттл, заполнил огонь. Режиссер переключил трансляцию на камеру с менее сильным увеличением - и на ней было видно, что челнок превратился в огненный шар, из которого разлетаются обломки.
Помолчав секунд десять, диктор, наблюдая летящие вдаль самые крупные и светящиеся обломки, продолжил: "Похоже, пару твердотопливных ракетных ускорителей сорвало с шаттла". Эта фраза, нелепая, но безупречно верная с технической точки зрения, не была мрачной шуткой, - телеведущий, как его и учили, сохранил хладнокровие.
Уже отстранившись от микрофона и сбиваясь, он продолжил: "Мы ждем... задержав дыхание, как, я уверен, и все остальные... в центре пожара, в дыму, не видно ничего, напоминающего шаттл".
Как показало потом расследование, на самом деле кабина экипажа, сделанная из толстого алюминия, уцелела во взрыве и продолжила лететь вверх по баллистической траектории. Экипаж оставался жив и в сознании, активировал аварийные кислородные баллоны и пытался вернуть к жизни обесточенную приборную панель, - видимо, астронавты думали, что еще находятся в шаттле и надеялись посадить его по-самолетному. Спустя две с половиной минуты кабина рухнула в океан на скорости около 330 км/ч, убив всех семерых человек внутри.
Все полеты шаттлов были приостановлены на неопределенный срок, а для расследования катастрофы Рейган назначил специальную президентскую комиссию. Результат ее работы навсегда изменил космическую отрасль.
Задубел на морозе
Техническая сторона расследования была несложной. Специалисты могли бы увидеть ранние признаки катастрофы еще при отрыве от земли, а за секунды до взрыва внимательные телезрители могли бы заметить неожиданно появившийся язык пламени, бьющий вбок из твердотопливного ускорителя.
Space Shuttle в стартовой конфигурации состоял из трех частей: самого космического самолета, огромного внешнего топливного бака и двух боковых ускорителей, сидящих на баке по другую сторону от челнока. Тяги трех водородных главных двигателей на шаттле было недостаточно, чтобы оторвать его и бак от земли, поэтому большую часть тяги на старте создавали ускорители, использующие твердое ракетное топливо. Они, как и сам космический самолет, были многоразовыми, - на высоте 45 км они отделялись и спускались на парашютах в океан, откуда NASA их вылавливало и готовило к следующим полетам.
45-метровый ускоритель нельзя было изготовить в виде единой стальной трубы: слишком трудно было бы правильно залить в него незатвердевшее топливо, да и 600-тонную махину не выдержали бы железнодорожные мосты по пути с завода в Алабаме на космодром во Флориде. Поэтому ускоритель состоял из семи стальных цилиндров, каждый из которых заправляли по отдельности и шесть из них соединяли между собой попарно.
Четыре оставшихся сегмента отправляли поездом во Флориду, где их дособирали при подготовке шаттла к полету. Стыковали их примерно как канализационные трубы, только тип соединения был другим - на верхнем ребре каждого цилиндра шел глубокий паз, в который вставляли гребень верхнего и фиксировали стержнями-стопорами, чтобы сегменты не разошлись под нагрузкой.
Чтобы раскаленные газы изнутри ускорителя не прорывались наружу, в каждое соединение вставляли по два уплотнительных кольца из фторуглеродной резины. Эти кольца смущали инженеров еще до первого полета, поскольку при сильной сгибательной нагрузке уплотнитель начинал пропускать газы, что приводило к эрозии резины. С учетом наличия резервного кольца это было опасно, но не критично, поэтому шаттлы начали летать с этим конструктивным дефектом ускорителя.
Однако во время последнего полета Challenger резина не выдержала. Сразу на старте было заметно, что из нижнего стыка сегментов правого ускорителя вырвалось облачко дыма и вмиг исчезло. Расплавленные оксиды алюминия из выхлопа застыли и запечатали дыру. Но во время полета, когда шаттл достиг пика аэродинамического сопротивления, ускоритель слегка изогнулся и сломал хрупкий слой случайно образовавшегося герметика.
Факел из щели ударил прямо в топливный бак, за несколько мгновений прожег его, - и челнок взорвался.
Полетели на авось
Президентская комиссия назвала двух виновных в трагедии - само NASA и, в меньшей степени, компанию Morton Thiokol, изготовителя ускорителей. Что хуже всего, катастрофа была предотвратимой. Еще за несколько дней до запуска NASA провело удаленное совещание с производителем, и инженеры Thiokol отказались гарантировать надежность уплотнительных колец при температуре ниже +12 градусов.
Два вице-президента компании рекомендовали снова отложить старт, пока температура не поднимется до приемлемых значений, благо Флорида не Аляска и долгих морозов там не бывает. Но Лоуренс Маллой, руководитель проекта твердотопливных ускорителей со стороны NASA, просто отмел эти соображения как необоснованные и язвительно спросил у инженеров, не предлагают ли они ждать погоды до самого апреля.
Телеконференцию поставили на паузу для обсуждения проблемы внутри компании. Когда звонок возобновили, что-то изменилось: теперь руководство Thiokol не возражало против запуска и утверждало, что у системы есть огромный запас прочности. Услышав это, Аллан Макдональд, директор программы ускорителей в Thiokol, присутствовавший на космодроме, наотрез отказался подписывать заключение, рекомендующее старт.
Он своими глазами видел, какая на улице погода, а как руководитель и инженер знал, что фторуглеродная резина при отрицательных температурах становится жесткой. С учетом того, что за открытый демарш сотрудников из частных компаний обычно увольняют или понижают в должности, можно представить, насколько реальной Макдональду казалась опасность.
Маллой в ответ пожаловался его начальству и потребовал от компании, чтобы они предоставили нужное заключение. Джо Килминстер, вице-президент Thiokol по космическим ускорителям, сказал, что подпишет бумагу прямо сейчас и направит ее во Флориду факсом.
Причин, почему руководство NASA и его подрядчика приняли такое решение, множество, от культурологических до политических и когнитивных. Например, американцы в целом как народ ненавидят выслушивать объяснения, почему что-то сделать нельзя, презирают избыточную осторожность и скорее уважают тех, кто не боится пробовать и ошибаться. Применительно к космосу об этом однажды прямо говорил президент Кеннеди в знаменитой хьюстонской речи о полете на Луну, отвергая страхи тех, кто опасался прогресса космических технологий:
"Город Хьюстон, штат Техас и страна Соединенные Штаты были построены не теми, кто выжидал, сидел в покое и оглядывался назад. Эта земля была завоевана теми, кто шел вперед — и так же будет и с космосом".
Куда сильнее национальной культуры на NASA давил тот факт, что вся программа Space Shuttle была связана с грандиозным обманом.
На этапе выделения финансирования челнок продавали как космический авиалайнер, который может летать на орбиту раз в неделю примерно по цене потраченного топлива и других расходников. Это был классический случай недобросовестной рекламы: когда товар доставили, то выяснилось, что его основные агрегаты требуется полностью разбирать-собирать после каждого полета, старты возможны не чаще, чем дважды в год, а финансовой выгоды от многоразовости нет никакой. С учетом постоянных эксплуатационных проблем и требований дополнительного финансирования каждый новый перенос миссии приближал тот день, когда президент или Сенат поставили бы вопрос об эффективности программы ребром.
В свою защиту менеджеры шаттла и их защитники заявляли, якобы они не поняли сложных и слишком "технических" объяснений инженеров, и не осознали опасность. Лауреат Нобелевской премии по физике Ричард Фейнман, привлеченный к комиссии в качестве эксперта, считал это направление аргументации идиотским и требовал более жесткой критики NASA. Для наглядности он даже принес на слушания кусок резины и стакан холодной воды, показав, насколько зримо она твердеет в нем.
В итоге президентская комиссия была вынуждена назвать NASA и Thiokol виновниками катастрофы, используя для этого, правда, очень аккуратные формулировки. Из-за американских традиций государственного управления и особенностей правовой системы ни один руководитель, виновный в трагедии Challenger, не понес уголовной ответственности. NASA перепроектировало стыки сегментов ускорителей, слегка модифицировало конструкцию челноков и добавило в них возможность выйти через люк в полете, - катапультные кресла на семерых установить в кабину было слишком сложно.
Агентство также создало "Управление по безопасности, надежности и обеспечению качества". Его эффективность, как показала следующая катастрофа Columbia в 2003 году, была сомнительной, зато такой шаг прекрасно смотрелся в отчетах.
Взрыв Challenger прервал полеты челноков на два года, заставив США разрабатывать альтернативные способы доставки грузов на орбиту, и поставил под сомнение целесообразность всей программы.