Трудный компромисс

Технические предпосылки катастрофы «Челленджера» появились еще в самом начале 1970-х, когда конструкторы только-только приступили к разработке дизайна второго космического корабля программы Space Shuttle. Изначально предполагалось, что система станет полностью многоразовой. Проектировщики хотели использовать для запуска шаттлов возвращаемую первую ступень, которая бы садилась потом на аэродром подобно самолету. Идея элегантная, но для той эпохи слишком сложная в реализации. Конструкторам пришлось от нее отказаться и начать рассматривать вариант с одноразовой ступенью. В дальнейшем они и вовсе решили установить три ракетных двигателя на сам шаттл, а топливо размещать в одноразовом внешнем баке.Кроме того, после победы в дорогостоящей лунной гонке американский Конгресс крайне неохотно выделял деньги на космос. Это коснулось и Space Shuttle. В какой-то момент судьба программы буквально повисла на волоске. Чтобы переубедить Конгресс, NASA отчаянно искало любую возможную поддержку — и нашло ее в лице ВВС. Военные согласились выступить за проект, но взамен выдвинули ряд требований к грузовому отсеку и орбитальным возможностям крылатого корабля. Космическому агентству было не из чего выбирать, так что конструкторам пришлось серьезно переработать проект. Шаттл заметно увеличился в размерах и потяжелел. А это означало, что теперь он не сможет взлететь на собственных двигателях.

К системе пришлось добавить два боковых ракетных ускорителя. Важно было решить, каких именно — жидкостных или твердотопливных. Использовать первые было безопаснее, а вторые — дешевле. Победили соображения экономии. Даже с поддержкой ВВС проект все равно не мог похвастаться избытком финансирования, поэтому NASA приходилось беречь деньги.Созданные для Space Shuttle твердотопливные ускорители получили мощнейший двигатель из всех, когда-либо применявшихся в истории космонавтики. Они обеспечивали основную часть тяги, начиная с момента отрыва от стартового стола и заканчивая отметкой в 46 километров. После сгорания топлива ускорители отделялись от шаттла, спускались на парашютах в океан, после чего могли использоваться повторно.В силу больших размеров каждый ускоритель состоял из четырех отдельных стальных сегментов. Места их соединения были закрыты уплотнительными кольцами, которые теоретически выдерживали воздействие раскаленных газов и не допускали их прорыва. Теоретически...

Быстрее, выше, опаснее

Первый шаттл впервые полетел в космос в 1981 году. Несмотря на все компромиссы, проект открыл перед NASA ряд невиданных доселе возможностей. Например, челноки могли выполнять функцию космических монтажников и собирать крупные сооружения (так и получилось во время создания МКС), их экипажи — заниматься ремонтом спутников прямо на орбите, а при необходимости — снимать неисправные аппараты и возвращать их на Землю. В некоторых миссиях астронавты использовали установки MMU (Manned Maneuvering Unit), предназначенные для перемещения в открытом космосе. Даже сейчас архивные фотографии, демонстрирующие, как астронавты с ракетными ранцами «ловят» неисправные спутники, воспринимаются как кадры из фантастических фильмов вроде той же «Гравитации». А ведь всё это происходило на самом деле. Неудивительно, что в те годы многим казалось, что шаттлы действительно откроют человечеству дорогу в то самое светлое будущее с движущимися под классическую музыку орбитальными станциями.

Благодаря большой вместимости и кратковременности полетов шаттлы позволили NASA отправлять на орбиту «совместителей» — людей, чьи навыки не требовались для успеха самой миссии, но чье участие было необходимо по политическим соображениям или для укрепления отношений с другими странами. В результате в первые годы программы на шаттлах полетали и пара американских сенаторов, и первый западногерманский астронавт, и саудовский принц. Из-за этого у широкой публики сложилось впечатление, что путешествие на челноке мало чем отличается от полета на самолете — что практически любой здоровый человек может спокойно отправиться в космос после небольшой тренировки. NASA старательно его поддерживало. В 1984 году космическое агентство объявило конкурс «Учитель в космосе» (Teacher in Space Program), победитель которого должен был полететь на шаттле и провести несколько уроков для детей по телесвязи. В следующем году объявили победителя. Им стала 37-летняя Криста Маколифф.Не стоит забывать, что в те годы Space Shuttle позиционировался как коммерческая программа, способная выйти на самоокупаемость. Уже к середине 1980-х NASA собрала внушительный список заказов от частных компаний. Ходили серьезные разговоры о том, что в будущем шаттлы полностью заменят чуть ли не все одноразовые носители. А потому NASA стремилось максимально нарастить частоту запусков — как путем строительства новых кораблей, так и путем уменьшения времени их послеполетного обслуживания. Если в 1981 году шаттлы совершили два космических рейса, то в 1985-м — уже девять. В 1986 году NASA хотело выйти на новый рекорд и осуществить не меньше 15 запусков.Но в тени этих успехов зрели фундаментальные проблемы, которые в итоге и привели к трагедии, постигшей «Челленджер». Уже после второго полета (миссии STS-2) были обнаружены следы серьезного повреждения одного из уплотнительных колец бокового ускорителя, вызванного воздействием горячих газов. Открытие шокировало инженеров, поскольку во время наземных испытаний и предыдущего полета с уплотнителями не возникало проблем. NASA не стало приостанавливать полеты; вместо этого был проведен еще один эксперимент. Инженеры намеренно повредили уплотнительное кольцо, после чего подвергли его воздействию более высокого давления, чем во время запуска шаттла. Оно выдержало нагрузку. Поэтому NASA как ни в чем ни бывало продолжило эксплуатацию системы. А повреждения, полученные во время миссии STS-2, использовались как своеобразный контрольный образец — с ними сравнивались повреждения других ускорителей.

Позже инженеры неоднократно находили следы повреждения уплотнительных колец. Но в каждом случае степень разрушения была меньшей, чем во время миссии STS-2. Поэтому полеты челноков продолжались в штатном режиме, и считалось, что всё вроде как в полном порядке. Позже такой подход назвали нормализацией отклонений.Проблемы с ускорителями перемежались с другими опасными инцидентами. Так, при посадке миссии STS-9 в двигательном отсеке шаттла «Колумбия» произошла утечка гидразина, вызвавшая пожар. Если бы это случилось на пару минут раньше, корабль бы потерял управление и разбился. Такая же судьба могла постигнуть и шаттл «Дискавери» (миссия STS-51D): при посадке его стойка шасси получила серьезное повреждение, из-за чего корабль чуть не вылетел за пределы ВПП. Во время миссии STS-51F у шаттла «Челленджер» отказал один из трех двигателей — если бы он отказал на 20 секунд раньше, то экипажу пришлось бы совершать аварийную трансатлантическую посадку в Испании. А если бы отказал и второй двигатель, корабль не смог бы даже перелететь Атлантический океан. При подготовке к запуску миссии STS-61C произошла утечка из внешнего бака. По техническим причинам ЦУП не узнало о ней вовремя — всё вскрылось уже после переноса запуска, вызванного совершенно другой причиной. Если бы запуск не был отменен, шаттл «Колумбия» стартовал бы с недостаточным количеством топлива и, скорее всего, погиб бы в океане во время вынужденного приводнения.Руководство NASA последовательно закрывало глаза на все опасные инциденты. Это оправдывалось следующими соображениями: раз всё разрешилось благополучно и обошлось без аварии — значит, корабль имеет достаточный ресурс надежности, беспокоиться не о чем.Логично, что с увеличением частоты полетов шаттлов нагрузка на инженеров, занимавшихся подготовкой крылатых кораблей, сильно выросла. В какой-то момент стало очевидно, что NASA попросту не хватает персонала. Но бюджет организации не позволял нанимать новых работников. А запросив дополнительное финансирование, космическое агентство фактически признало бы, что программа шаттлов никогда не выйдет на заявленную самоокупаемость. Поэтому NASA ничего не оставалось, кроме как пытаться выжать всё возможное из имеющихся человеческих ресурсов. По свидетельствам очевидцев, к концу 1985 года обслуживающий персонал был до предела вымотан. Многие инженеры работали неделями без выходных, чтобы выдержать установленный агентством график полетов.Вот и полный рецепт катастрофы. Неизвестно оставалось лишь, когда она произойдет. В итоге печальная судьба постигла миссию STS-51L.

Миссия STS-51L должна была стать 25-й для кораблей многоразового использования и 10-й для шаттла «Челленджер». Она считалась примечательной не только благодаря красивым числам. Во-первых, «Челленджер» стартовал всего через 16 дней после предыдущего космического челнока, что означало новый рекорд. NASA вплотную подобралась к заявленной цели запускать шаттлы в космос с интервалом всего в две недели. А во-вторых, одной из участниц экипажа была уже упомянутая учительница Криста Маколифф, что обеспечило повышенное внимание к миссии со стороны как СМИ, так и обычной публики.Изначально планировалось, что запуск «Челленджера» состоится 22 января, но в итоге его перенесли на 28 января. Ночь перед стартом выдалась необычайно холодной по меркам тропической Флориды. Температура в районе мыса Канаверал опустилась до −2 °С. Пусковая площадка в буквальном смысле покрылась льдом. Сотрудники фирмы Thiokol, построившей твердотопливные ускорители, забили тревогу. Дело в том, что в условиях низких температур уменьшалась гибкость вулканизированного уплотнительного материала — он становился более хрупким и уязвимым для нагрузок. Утром 28 января несколько инженеров потребовали от руководства полета отменить предстоящий запуск из соображений безопасности. Было проведено закрытое совещание. Представители NASA встретили предложение в штыки. Один из чиновников заявил, что «потрясен рекомендацией». Другой и вовсе сказал: «Боже мой... вы что, хотите, чтобы мы запустили его в следующем апреле?». В итоге было решено ничего не менять. Экипаж «Челленджера» и вовсе не поставили в известность о существовании каких-то проблем с ускорителями.В 11:38 по местному времени шаттл оторвался от стартовой площадки и устремился в небо. Поначалу все шло как обычно. Никто не подозревал, что семь находившихся на борту корабля астронавтов уже обречены. На 60-й секунде струя раскаленного газа прорвалась через уплотнительное кольцо, потерявшее эластичность из-за холода, проникла в топливный бак и, пробив в нем дыру, пережгла соединение с ускорителем. Ускоритель оторвался и ударил в топливный бак, из-за чего бак полностью разрушился. Это произошло на 73-й секунде полета. Запуск транслировался в прямом эфире американскими телекомпаниями, так что о катастрофе моментально узнал весь мир.

По воспоминаниям астронавтов, многие утешали себя мыслью, что всё произошло практически мгновенно и их друзья и коллеги даже не осознали случившегося. Они ошибались. Достаточно быстро выяснилось, что кабина экипажа уцелела после разрушения топливного бака. Она продолжила полет по баллистической траектории, достигла высоты в 18 км, после чего упала в Атлантический океан. Водолазам удалось найти и поднять обломки кабины, а также останки погибших астронавтов. Расследование показало, что как минимум несколько членов экипажа «Челленджера» оставались в сознании после катастрофы. Они активировали персональные приборы подачи воздуха и переключали тумблеры, пытаясь восстановить энергоснабжение. Но в сложившейся ситуации астронавты уже не могли ни на что повлиять.У шаттлов не было системы спасения экипажа на случай разрушения корабля. На ранней стадии проектирования конструкторы рассматривали вариант челнока с отделяемой кабиной, но когда свои требования предъявили ВВС, шаттлы значительно выросли в размерах, и от этой идеи пришлось отказаться. Из-за системы аварийного спасения вес корабля увеличился бы настолько, что он попросту не смог бы взять на орбиту никакой полезный груз.Так что у экипажа «Челленджера» не было шансов на спасение. Через две минуты свободного падения кабина ударилась о поверхность Атлантического океана на скорости около 333 км/ч и с перегрузкой свыше 200 g, мгновенно убив всех находившихся на борту.

Расследование катастрофы и её последствия

Для расследования причин гибели «Челленджер» президент Рейган создал независимую комиссию. В ее состав вошли представители научных кругов, космической и авиапромышленности и военных ведомств, включая астронавта Нила Армстронга, прославленного летчика Чарльза Йегера и нобелевского лауреата по физике Ричарда Фейнмана. Через несколько месяцев она предоставила отчет, из которого следовало, что прямой причиной катастрофы стало разрушение под действием горячих газов уплотнительного кольца твердотопливного ускорителя, вызванное конструкторским просчетом.Комиссия также подвергла жесткой критике культуру принятия решений внутри NASA и практику нормализации отклонений, обрекшую «Челленджер» на гибель. В процессе расследования вскрылось множество недоработок в конструкции шаттлов и многочисленные случаи замалчивания фактов, которые могли повредить публичному имиджу NASA. В своем докладе Ричард Фейнман подвел итог случившемуся фразой, быстро ставшей знаменитой: «Для успешного развития технологий реальность должна ставиться выше пиара, ибо природу не одурачишь». После катастрофы шаттлы не летали почти три года. За это время инженеры переделали конструкцию твердотопливного ускорителя, решив наконец проблему с уплотнителем. На замену погибшему «Челленджеру» построили новый челнок, получивший название «Индевор». Его собрали из запасных частей, оставшихся от других кораблей.Последствия катастрофы заключались далеко не только в трехлетнем простое. Она запустила цепочку событий, оказавших огромное влияния практически на все аспекты американской космической программы. Во-первых, после гибели «Челленджера» было решено больше не выводить с шаттлами на орбиту коммерческие грузы. Вместе с этим окончательно растаяли надежды на то, что челноки когда-нибудь смогут приносить прибыль, не говоря уже о планах по замене ими одноразовых ракет.

Во-вторых, серьезно ужесточились стандарты безопасности. NASA отказалась от дальнейшего использования установок MMU, миссий по съему с орбиты неисправных спутников и полетов «совместителей». В результате шаттлы больше никогда не летали с прежней интенсивностью. Девять запусков, осуществленных в 1985 году, так и остались не побитым рекордом.В-третьих, было решено отказаться от запусков шаттлов на полярные орбиты, что требовалось для вывода некоторых военных спутников. Для этой цели на базе ВВС Ванденберг возвели новейший пусковой комплекс стоимостью в четыре миллиарда долларов. Первый полярный запуск шаттла был запланирован на 15 октября 1986 года, но после катастрофы «Челленджера» американские ВВС быстро пересмотрели планы и свернули программу, решив вернуться к использованию обычных ракет.Гибель «Челленджера» косвенно стала причиной другой крупной катастрофы. В качестве топлива для ускорителей использовался перхлорат аммония, производившийся на заводе PEPCON в штате Невада. Из-за длительного перерыва в полетах шаттлов на его складах скопились большие запасы топлива. 4 мая 1988 года на заводе начался сильный пожар, приведший к серии взрывов суммарной мощностью в одну килотонну — они в буквальном смысле сравняли с землей все производство. В результате два человека погибли, еще 372 человека получили ранения, а сумма ущерба составила около 100 миллионов долларов.Потеря «Челленджера» сказалась и на ряде научных проектов. Мало кто это помнит, но знаменитый телескоп Hubble изначально должен был отправиться на орбиту еще в сентябре 1986 года. Из-за приостановки полетов шаттлов обсерваторию пришлось поместить на долговременное хранение в специальное помещение с очищенной атмосферой. Каждый месяц ее содержания обходился в 6 миллионов долларов. В итоге Hubble запустили лишь в 1990 году.Пострадали и межпланетные миссии. Из-за ужесточения мер безопасности NASA пересмотрела решение по запуску на борту шаттлов мощных разгонных блоков Centaur G, которые могли значительно сократить продолжительность космических перелетов. Это сыграло важную роль в истории миссий «Галилео» и «Улисс» (их целями были Юпитер и Солнце) — запуски аппаратов тоже должны были состояться в 1986 году. В итоге они отправились в космос лишь в 1989-м и 1990-м соответственно. Из-за отказа от Centaur G NASA пришлось оснастить аппараты менее мощными разгонными блоками, из-за чего время их перелета значительно увеличилось.

Для «Галилео» это обстоятельство чуть не стало роковым. Специалистам пришлось разработать новый маршрут полета, включавший выполнение дополнительного гравитационного маневра у Венеры. Поскольку основная антенна аппарата не выдерживала воздействия высоких температур, было решено не разворачивать ее, пока он не удалится на безопасное расстояние от Солнца. До этого момента «Галилео» использовал маломощную вспомогательную антенну. В итоге, когда аппарат наконец приступил к развертыванию основной антенны, ее заклинило — она так и не раскрылась. На протяжении всей миссии ему приходилось поддерживать связь исключительно через вспомогательную антенну. Из-за ее малой мощности «Галилео» передал намного меньше данных, чем если бы его основная антенна сохранила работоспособность.Еще одной невольной жертвой катастрофы стал фильм «Пикник в космосе». По замыслу создателей, легкое приключенческое кино про случайно полетевших в космос подростков должна была стать одни из главных хитов 1986 года. У фильма был весьма солидный для тех лет 25-миллионный бюджет, который превышал бюджет, скажем, тех же «Чужих». Гибель «Челленджера» превратила ленту в настоящий кошмар для маркетологов. Премьеру картины спешно перенесли, но это не слишком ей помогло, и в итоге она полностью провалилась в прокате.

Грустный эпилог

К сожалению, хоть инженеры и доработали твердотопливные ускорители, сделав их более безопасными, в конструкции шаттлов оставалось слишком много уязвимых мест. А поскольку челноки так и не получили полноценной системы спасения экипажа, любая серьезная авария по-прежнему оборачивалась смертным приговором для астронавтов. К тому же, несмотря на улучшение организационной структуры и культуры принятия решений в NASA, многие нормы так и не закрепились. Все это создало предпосылки для следующей трагедии.16 января 2003 года во время запуска шаттла «Колумбия» от его топливного бака отвалился кусок теплоизоляции и ударил по крылу корабля. После изучения видеозаписи старта инженеры обратили внимание на этот инцидент. Некоторые специалисты решили отправить запрос в Пентагон, чтобы военные с помощью одного из своих разведывательных спутников проверили, не получило ли теплозащитное покрытие «Колумбии» повреждений. Конечно, в обычной ситуации эта информации бы уже ничего не изменила. При максимальной экономии ресурсов «Колумбия» смогла бы оставаться на орбите в течение 30 дней (то есть до 15 февраля). Этого срока было бы недостаточно для подготовки спасательной миссии, так что экипажу шаттла пришлось бы выбирать между смертью от удушья и смертью при входе в атмосферу.

Но благодаря стечению обстоятельств NASA в то время как раз готовило другой шаттл, «Атлантис», успев проделать значительную часть необходимой работы. Его запуск был намечен на 1 марта, но проведенные позднее расчеты показали, что при ускорении процедур челнок вполне мог бы отправиться в космос уже 10 февраля. Таким образом у него осталось бы пять дней на сближение с «Колумбией» и эвакуацию астронавтов с обреченного корабля. Эта миссия вошла бы в историю как самая сложная и смелая спасательная операция всех времен и народов. Практически наверняка ее название стало бы нарицательным, все причастные получили бы награды, написали мемуары, которые бы впоследствии неоднократно экранизировались...Но если все это и случилось, то лишь в каком-то из альтернативных миров. В нашей же реальности должностные лица NASA попросту отмахнулись от опасений специалистов, решив, что «Колумбии» ничего не угрожает. Отказали они и в отправке запроса на съемку корабля при помощи разведывательных спутников.23 января командир экипажа и второй пилот «Колумбии» получили электронное письмо от директора полета, в котором сообщалось: «Эксперты изучили высокоскоростную съемку и пришли к выводу, что у них нет опасений по поводу возможного повреждения теплозащиты. Мы уже наблюдали схожие инциденты во время некоторых других миссий и у нас нет абсолютно никаких поводов для беспокойства по поводу входа в атмосферу». Через восемь дней «Колумбия» разрушилась при входе в атмосферу.Уроки «Челленджера» оказались позабыты, и это стоило жизни ещё семи астронавтам.