Катастрофа шаттла «Челленджер» произошла 28 января 1986 года, когда челнок в самом начале миссии STS-51L разрушился в результате взрыва внешнего топливного бака на 73-й секунде полёта, что привело к гибели всех 7 членов экипажа. Катастрофа произошла в 11:39 EST (16:39 UTC) над Атлантическим океаном близ побережья центральной части полуострова Флорида, США.
Характер катастрофы Разрушение летательного аппарата было вызвано повреждением уплотнительного кольца правого твердотопливного ускорителя при старте. Повреждение кольца стало причиной прогорания отверстия в боку ускорителя, из которого в сторону внешнего топливного бака била раскалённая реактивная струя. Это привело к разрушению хвостового крепления правого твердотопливного ускорителя и несущих структур внешнего топливного бака. Элементы комплекса стали смещаться относительно друг друга. Разрушение внешнего топливного бака привело к возгоранию и взрыву компонентов топлива. Вопреки распространённому заблуждению, сам «шаттл» не взорвался, а разрушился в результате действия нештатных аэродинамических перегрузок. Мгновенного взрыва всего топлива также не произошло: горение компонентов топлива продолжалось ещё некоторое время после полного разрушения бака и самого челнока. Боковые ускорители уцелели и продолжали неуправляемый полёт, пока не были аварийно уничтожены (подорваны) командой с Земли. Кабина экипажа, герметичная и более прочная, чем орбитальный модуль в целом, также осталась целой, но, возможно, разгерметизировалась. Обломки челнока упали в Атлантический океан.
В результате поисково-спасательной операции со дна Атлантики были подняты многие фрагменты челнока, в том числе и кабина экипажа. Хотя точное время гибели экипажа неизвестно, выяснилось, что 3 его члена (Майкл Дж. Смит, Эллисон С. Онидзука и Джудит А. Резник) пережили разрушение «шаттла» и были в сознании — ими были включены персональные приборы подачи воздуха. Так как эти приборы подают воздух не под давлением, то в случае разгерметизации кабины экипаж мог потерять сознание. «Шаттлы» тогда не имели системы аварийного покидания, и шансов на спасение у экипажа не было. Астронавты не смогли бы выжить при ударе жилого отсека о водную поверхность на скорости 333 км/ч, когда перегрузка достигла 200 g. Система аварийного спасения, разработанная и использовавшаяся после этой аварии, всё равно не смогла бы обеспечить выживание экипажа в условиях такой катастрофы — она предусматривала лишь возможность поочерёдного покидания экипажем челнока, находящегося в устойчивом горизонтальном полёте.
Последствия После катастрофы программа «шаттлов» была приостановлена на 32 месяца. Для расследования крушения президентом США Рональдом Рейганом была назначена специальная Комиссия под руководством отставного госсекретаря США Уильяма Пирса Роджерса (). Спустя несколько месяцев расследования Комиссия пришла к выводу, что определяющими факторами, приведшими к катастрофе, послужили недостатки корпоративной культуры и процедуры принятия решений НАСА. Руководителям НАСА с 1977 года было известно о потенциально опасных дефектах твердотопливных ускорителей, поставляемых подрядчиком «Morton Thiokol», однако они не обращали на это должного внимания. Они также пренебрегли предупреждениями конструкторов об опасности запуска корабля в условиях низких температур того утра (минус 1 °C) и не доложили вышестоящему начальству об этих опасениях. Комиссия Роджерса выдала НАСА девять предписаний, которые оно должно было выполнить для возобновления полётов шаттлов. Катастрофа стала предметом множества обсуждений в области безопасности полётов и порядочности на производстве.
Экипаж
Экипаж челнока «Челленджер» состоял из семи человек:
Командир экипажа — 46-летний Фрэнсис «Дик» Р. Скоби (). Военный лётчик США, подполковник ВВС США, астронавт НАСА. Провёл в космосе 6 дней 23 часа 40 минут. Для него это был второй полёт на «Челленджере» — до этого он был в составе экипажа миссии STS-41C в качестве второго пилота. Второй пилот — 40-летний Майкл Дж. Смит (). Лётчик-испытатель, капитан ВМС США, астронавт НАСА. Научный специалист — 39-летний Эллисон С. Онидзука (, ). Лётчик-испытатель, подполковник ВВС США, астронавт НАСА. Провёл в космосе 3 дня 1 час 33 минуты. Для него это был второй полёт в космос — до этого он был в составе экипажа миссии STS-51C челнока «Discovery». Научный специалист — 36-летняя Джудит А. Резник (). Инженер и астронавт НАСА. Провела в космосе 6 дней 00 часов 56 минут. Для неё это был второй полёт в космос — до этого она была в составе экипажа миссии STS-41D челнока «Discovery». Научный специалист — 35-летний Роналд Э. Макнейр (). Физик, астронавт НАСА. Провёл в космосе 7 дней 23 часа 15 минут. Для него это был второй полёт на «Челленджере» — до этого он был в составе экипажа миссии STS-41B. Специалист по полезной нагрузке — 41-летний Грегори Б. Джарвис (). Инженер и астронавт НАСА. Для него это был первый полёт на «Челленджере». Специалист по полезной нагрузке — 37-летняя Шэрон Криста Корриган Маколифф (). Учительница из Бостона, победившая в конкурсе. Для неё это был первый полёт в космос в качестве первого участника .
Хронология событий
Конструкционные недостатки
Для старта каждого челнока использовались два твердотопливных ускорителя, состоящих из семи секций, шесть из которых попарно соединялись ещё на этапе изготовления. Полученные четыре части собирались воедино уже на космодроме Космического центра им. Джона Кеннеди в Здании вертикальной сборки. Заводские соединения секций покрывались асбесто-силикатным покрытием, а соединения, осуществлявшиеся на космодроме, закрывались двумя резиновыми уплотнительными кольцами (по результатам расследования причин катастрофы количество колец увеличили до трёх). Покрытие требовалось для того, чтобы исключить прорыв высокотемпературных газов и обеспечить нормальную работу ускорителя на всём этапе разгона.
На этапе разработки «Спейс шаттлов» в 1971 году в отчёте компании «McDonnell Douglas» обсуждалась безопасность использования твердотопливных ракет. Одним из самых опасных моментов использования данного типа, согласно отчёту, была ситуация прорыва горячих газов через прожог в оболочке ракеты. В отчёте упоминалось, что «если прожог появится рядом с баком [жидкого водорода или кислорода] или челноком, своевременное обнаружение и аварийная остановка запуска будут невозможны».
Контракт на разработку и поставку ускорителей выиграла компания «Morton Thiokol». При разработке корпуса ускорителя, желая сэкономить на времени и стоимости, инженеры заимствовали многие детали и узлы от другой твердотопливной ракеты «Титан III», хорошо зарекомендовавшей себя на службе ВВС США. Однако инженеры Morton Thiokol предложили объединять части секций с помощью соединений, изолируемых с помощью двух уплотнительных колец, которые отличались от применявшихся на «Титане». Гидравлические испытания 1977 года показали, что вода под давлением, использовавшаяся для симуляции работы ускорителя, выгибала наружу металлические стенки секции, из-за чего соединение выгибалось внутрь, при этом уплотнительные кольца переставали обеспечивать герметичность. Данный эффект, названный «вращением соединения» (), мог вызвать резкое падение давления и разрушение уплотнительных колец, а затем — прорыв струи горячих газов и разрушение соединения, что в конечном итоге могло привести к разрушению ускорителя и челнокаMcConnell, Malcolm. Challenger: A Major Malfunction, page 118..
Инженеры Космического центра Маршалла указывали на то, что предложенное «Thiokol» соединение частей ускорителя недопустимо. Один из инженеров предположил, что из-за вращения соединения использование второго уплотнительного кольца вообще бесполезно, однако менеджер проекта твердотопливных ускорителей Джордж Харди не придал этому особого значения и не передал отчёты инженеров подрядчику. В итоге соединение частей с помощью уплотнительных колец было допущено к полётам в 1980 году.
Признаки серьёзного повреждения уплотнительных колец проявлялись уже в ходе второй миссии STS-2 космического челнока «Колумбия». Вопреки требованиям, инженеры Космического центра Маршалла на этот раз не сообщили о проблеме руководству НАСА, решив устранить проблему напрямую с подрядчиком «Thiokol». Даже после того, как проблеме уплотнительных колец был присвоен высший уровень критичности, никто из центра Маршалла не выступил с идеей прекратить эксплуатацию челноков до полного устранения проблемы.
К 1985 году был начат процесс по перепроектированию, предусматривавший наращивание толщины соединений на три дюйма (76 мм), что могло предотвратить изгибание соединений. Однако всё это время челноки эксплуатировались с потенциально опасными ускорителями. «Thiokol» пошёл ещё дальше, сумев убедить руководство НАСА в том, что проблема уплотнительных колец «решена».
Ещё до катастрофы было установлено, что уплотнения стали повреждаться значительно больше после увеличения давления, которым испытывали уплотнительные кольца после сборки (с до , а затем до ). Причиной прожига колец стали появляющиеся при этом отверстия в замазке, через которые после старта проникали концентрированные потоки газа, разрушавшие кольца. Несмотря на то, что известно, что отверстия в замазке вызывают эрозию и что более высокое давление при проверке на утечку вызывает увеличение этих отверстий, Thiokol рекомендовал, и НАСА приняло решение применять повышенное давление, чтобы убедиться, что кольцевое соединение действительно прошло испытания на герметичность.
Thiokol обладала всей полнотой информации по зависимости эффективности уплотнительных колец от начальной температуры узла. Её инженерами было установлено, что при уплотнительное кольцо сохраняло герметичность, при герметичность нарушалась на 2,4 секунды, а при уплотнительное кольцо было совершенно неэффективно. Особенность была в том, что при тепловом расширении работающего ускорителя кольца должны успевать увеличивать диаметр вслед за диаметром соединения, и, будучи достаточно холодными, кольца становились недостаточно эластичными для этого. Однако вследствие давления своего руководства, опасавшегося передачи подряда на поставку ускорителей другой фирме, инженеры не имели возможности довести всю серьёзность проблемы до НАСА.
Предполётная подготовка Первоначально миссия STS-51L должна была стартовать из Космического центра им. Джона Кеннеди 22 января. Однако задержки в графике запуска предыдущей миссии STS-61C привели к тому, что запуск «Челленджера» был отложен сначала на 23, а затем на 24 января. Из-за плохой погоды в Дакаре (там находился аэродром Трансатлантической аварийной посадки в случае вступления в силу режима аварийного прекращения полёта «шаттлов») старт был снова перенесён — уже на 25 января. В НАСА приняли решение использовать аэродром в Касабланке в случае Трансатлантической аварийной посадки, который, однако, не был оборудован для приёма шаттла в условиях ночной посадки, из-за чего старт был передвинут на утро. Из-за плохого прогноза погоды в центре Кеннеди старт был назначен на 27 января в 09:27Здесь и далее указано Североамериканское восточное время — EST..
В процессе проверки систем возникли проблемы с оборудованием внешнего люка челнока. Пока техники занимались её устранением, погода на стартовом столе испортилась настолько, что не позволила воспользоваться стартовым окном в этот день.