Верхом на ракете. Возмутительные истории астронавта шаттла - Майк Маллейн

При всей своей мощи три маршевых двигателя шаттла (Space Shuttle Main Engine, SSME) не имели достаточной силы, чтобы самостоятельно поднять машину на орбиту. Требовалась дополнительная стартовая тяга[33]. NASA сначала хотело, чтобы ее давали жидкостные ускорители многократного использования, однако спуск такого изделия в соленую океанскую воду создавал серьезные проблемы с точки зрения многоразового использования. Представьте себе, что вы заехали на автомобиле прямо в море, затем вытянули машину на берег и теперь надеетесь, что при повороте ключа она заведется вновь. Флаг вам в руки, что называется. Поэтому перед инженерами встала задача разработки системы, в которой жидкостные ускорители возвращаются на сушу. Вскоре стало ясно, что невозможно с помощью парашютов посадить на Землю столь массивные объекты со сложным оборудованием, не повредив его и не создав при этом угрозы населенным пунктам. В результате инженеры рассмотрели планирующую посадку на полосу аэродрома, и в один из первых проектных вариантов космического челнока была заложена именно такая концепция. Согласно ей два крылатых аппарата, оба с экипажами, соединенные донными частями, подобно спаривающимся дельфинам, стартуют как единое целое. Один из них представляет собой комбинацию жидкостного ускорителя с огромным топливным баком, а второй, меньший по размеру, и есть собственно орбитальный аппарат. Проделав с последним часть пути до космоса, ускоритель отделяется, и два астронавта уводят его на посадку в Космическом центре имени Кеннеди[34]. Другие астронавты на борту орбитального корабля продолжают полет в космос, используя собственный запас топлива для окончательного набора орбитальной скорости.

Однако разработка и изготовление такого пилотируемого жидкостного самолета-ускорителя были бы очень дороги, а бюджет NASA в то время урезали. Агентство победило в соревновании за полет на Луну, и конгресс теперь был готов найти другое применение миллиардам долларов, которые тратились на NASA в 1960-е годы. В этой новой бюджетной реальности NASA стало искать более дешевые проекты первой ступени и остановилось на двух одинаковых твердотопливных ускорителях (Solid Rocket Booster, SRB) многоразового использования. По существу, это были просто стальные трубы, заполненные топливом из перхлората аммония и алюминиевого порошка. Эти ингредиенты соединялись с химическим «связующим», перемешивались подобно цементу в большой бетономешалке и заливались в ракетные «трубы», как тесто в форму для выпечки хлеба. После вулканизации в печи топливо затвердевало до консистенции твердой резины, откуда и название – твердотопливный ракетный ускоритель{4}.

Очень простые по своей сути, SRB, соответственно, дешевы. К тому же, поскольку после выгорания топлива ускорители превращались в полые трубы, они могли опускаться на парашютах в соленую морскую воду и использоваться повторно. Одна беда: твердотопливные ускорители значительно опаснее жидкостных ракетных двигателей. Последними можно управлять во время работы. Датчики могут отслеживать температуру и давление, и, если обнаруживается проблема, компьютер даст команду перекрыть клапаны, после чего поток компонентов прекратится и двигатель закончит работу, как если бы мы выключили газ в газовой плите. После этого можно перенаправить неиспользованные компоненты топлива в оставшиеся двигатели и продолжать полет. Именно такой сценарий в пилотируемых программах был реализован дважды. При запуске «Аполлона-13» в центральном двигателе второй ступени возникла проблема, и он был выключен. Четыре остальных двигателя проработали дольше запланированного, и носитель выполнил свою задачу. А в одном из стартов шаттла перед «Челленджером» центральный двигатель отключился за три минуты до расчетного момента. Полет продолжался на двух оставшихся двигателях, которые сжигали топливо, предназначавшееся для отказавшего двигателя[35].

У твердотопливного ускорителя этого существенного преимущества в области безопасности нет. После запуска его уже нельзя выключить, а поскольку твердое топливо не обладает текучестью, его невозможно перенаправить в другой двигатель. В некотором смысле современные твердотопливные ускорители ничем не отличаются от первых ракет, которые китайцы запускали тысячи лет назад, – после зажигания они обязаны работать, так как в случае отказа уже ничего не сделаешь. И, как правило, если что-то пошло не так, катастрофа неминуема. У военных была долгая история использования твердотопливных ускорителей на беспилотных носителях[36], и уж если они отказывали, то почти всегда без всякого предупреждения и со взрывом.

Ускоритель SRB, разработанный для шаттла, был даже еще более опасен, чем другие твердотопливные ракеты, так как огромные размеры (длина 46 метров, диаметр 3,7 метра, тяга 1200 тонн) заставили собирать его из четырех заправленных сегментов, изготовленных и привезенных по отдельности. В Космическом центре имени Кеннеди эти сегменты соединялись вместе, образуя целую ракету[37]. Каждый стык сегментов нес риск утечки горячих газов, и на каждом ускорителе было четыре таких стыка. Дублированные резиновые кольцевые уплотнения должны были надежно герметизировать стыки, в противном случае астронавтов ждала смерть.

И еще один аспект конструкции шаттла делал его значительно более опасным, чем любой из предшественников. У него не было системы аварийного спасения в полете. Если бы взорвалась в полете ракета «Атлас», на которой стартовал Джон Гленн, или ракета «Сатурн», несущая Нила Армстронга и его экипаж, эти астронавты, скорее всего, были бы спасены предусмотренными на такой случай системами. Наверху капсул «Меркурия» и «Аполлона» находились аварийные тянущие спасательные ракеты, которые при срабатывании обеспечивают отрыв капсулы от отказавшего носителя{5}. Затем должны автоматически развернуться парашюты, чтобы капсула опустилась в воду. Астронавты, стартовавшие в капсулах «Джемини», имели защиту в виде катапультируемого кресла на малой высоте и системы экстренного отделения капсулы и ввода парашютной системы в случае аварии на больших высотах.