С начала космической эры, несмотря на кажущуюся опасность и несовершенство (особенно, если говорить о XX веке) техники и технологий космических полетов, настоящих катастроф было не так уж много. Статистика говорит, что шанс погибнуть о время полета в космическое пространство ниже, чем шанс не вернуться с восхождения на любой из восьмитысячников планеты — 2,96%. Развитие космонавтики принесло несколько больших трагедий, но их можно пересчитать по пальцам. И только три человека из 19 погибших в ходе космических миссий считаются погибшими непосредственно в космосе (иными словами, выше линии Кармана, маркирующей границу между атмосферой Земли и космическим пространством, — 100 км над уровнем моря).
«Союз 1» — ненужная спешка
Первой катастрофой стала гибель советского космонавта Владимира Комарова. После ликования и оптимизма, которые внушили полет Юрия Гагарина и несколько последующих — в том числе и первый полет Владимира Комарова — катастрофа аппарата «Союз-1» стала шоком.
Запуск «Союза-1» произошел с космодрома «Байконур» 23 апреля 1967 года в 0:35 по Гринвичу. Полет имел политическое значение и был приурочен ко дню рождения Владимира Ленина. После трех неудачных беспилотных запусков «Союзов» было решено совершить пилотируемый полет, первый после смерти Сергея Королева, главного конструктора советской космической программы. Этот полет делал Комарова первым советским космонавтом, совершившим два полета.
План миссии был амбициозен: на следующий день должен был состояться пуск «Союза-2» с тремя космонавтами на борту, смена экипажей прямо в космосе и возвращение домой. После того как стало известно о неполадках с раскрытием второй солнечной батареи «Союза-1» миссия была скорректирована — «Союз-2» должен был помочь отремонтировать батарею. Но из-за грозы на космодроме миссию «Союза-2» пришлось отменить.
На 13 витке Комаров доложил о неудачных попытках сориентировать корабль с помощью ионных датчиков и было принято решение о досрочном завершении миссии. После 18 витка аппарат благополучно сошел с орбиты. Роковым стал заключительный этап посадки: малый вытяжной парашют не смог вытянуть основной и сам после этого не был отстрелен. И поэтому, когда на высоте 1,5 тыс. м Комаров вручную раскрыл запасной парашют, тот не смог раскрыться и наполниться: его стропы обмотались вокруг вытяжного. Аппарат с Владимиром Комаровым на борту ударился о землю со скоростью примерно 180 км/ч. Космонавт погиб мгновенно. После удара начался пожар, практически полностью уничтоживший аппарат.
После гибели «Союза-1» последующие запуски были отложены на полтора года, в течение которых устранялись неполадки. Затем было проведено еще шесть беспилотных запусков и отработка автоматической стыковки двух «Союзов». Миссию по стыковке выполнили в 1969 году «Союз-4» и «Союз-5». Катастрофа «Союза-1» определила сворачивание советской лунной программы.
Комиссия по расследованию не пришла к единому и бесспорному заключению о причинах неудавшегося выпуска основного парашюта. Основная версия состоит в том, что он прилип к стенкам лотка, но поскольку аппарат был практически уничтожен, сложно назвать причину — либо лоток был по небрежности покрашен вместе с кораблем и краска загорелась при входе в атмосферу и парашют прилип к ней, либо парашют прилип к теплозащитному полимеру, который наносился также с нарушением технологии.
«Союз 11» — ненадежный клапан
Экспедиция корабля «Союз-11» началась 6 июня 1971 года. Экипаж Георгия Добровольского должен был расконсервировать выведенную ранее на орбиту станцию «Салют-1», провести ряд запланированных работ и вернуться на Землю.
На первой в мире орбитальной станции трое космонавтов (кроме командира Добровольского это Владислав Волков и Виктор Пацаев) пробыли до 29 июня 1971 года. На одиннадцатый день пребывания космонавтов на станции произошло возгорание, поэтому некоторые планы были пересмотрены, в частности наблюдение за запуском ракеты N1 — запуск отложили.
В конце миссии, вечером по московскому времени 29 июня экипаж загрузил на «Союз-11» научные образцы, пленки, кассеты и прочее оборудование, передал ручное управление от станции спускаемому аппарату. «Союз-11» отделился от «Салюта-1». Было совершено три витка вокруг Земли, после чего двигатель сработал на торможение. Через 12 минут произошло разделение отсеков корабля — рабочий отсек и служебный модуль были сброшены. В этот момент связь с экипажем прервалась. Как бы то ни было, автоматика благополучно посадила спускаемый аппарат на землю, в степях Казахской ССР.
Поисковая группа нашла всех троих членов экипажа без сознания, попытки реанимации ничего не дали. Космонавты были мертвы, а из видимых повреждений — только струйки крови из ушей и носа. Выводы правительственной комиссии по расследованию причин катастрофы были однозначны: все трое погибли из-за декомпрессионной болезни.
После разделения отсеков, которое произошло на высоте около 150 км, давление в спускаемом аппарате, в котором находились космонавты, стало резко падать и достигло 50 мм ртутного столба (для сравнения, нормальное атмосферное давление — 760 мм ртутного столба). Это произошло из-за того, что клапан, который должен выравнивать атмосферное давление с давлением внутри аппарата при его спуске в плотных слоях атмосферы, сработал раньше.
Но причина его несвоевременного срабатывания осталась невыясненной. После ряда экспериментов посчитали, что всему виной трудно воспроизводимое стечение обстоятельств. Судя по всему космонавты пытались ликвидировать утечку воздуха, но в условиях быстрой разгерметизации и стремительного развития декомпрессионной болезни сделать им это не удалось. Бортовой самописец зафиксировал данные с биомедицинских датчиков — они показали, что остановка сердца у каждого из космонавтов произошла в течение 40 секунд после падения давления.
«Челленджер» — все дело в резине
Катастрофа «Челленджера» стала первой смертельной катастрофой в ходе пилотируемого запуска в американской космонавтике. Шаттл «Челленджер» разрушился на 73 секунде полета на высоте около 14 км над Атлантическим океаном близ мыса Канаверал во Флориде.
Экспедиция должна была вывести на орбиту и развернуть спутник связи, а также во время нахождения на орбите изучить комету Галлея. В составе экспедиции была школьная учительница Криста Маколифф — по замыслу NASA ее запуск на околоземную орбиту должен был вернуть интерес публики к космическим исследованиям. Она стала одной из 11 тыс. подавших заявку. Всего в состав миссии вошли семь человек, кроме Маколифф это командир Фрэнсис Ричард Скоби, Майкл Дж. Смит, Эллисон С. Онидзука, Джудит А. Резник, Роналд Э. Макнейр, Грегори Б. Джарвис.
Утро 28 января 1986 года выдалось необычно холодным: -1 ºC. Это была предельно допустимая температура для запуска. Но инженеры компании-подрядчика, поставщика ускорителей Morton Thiokol не проводили испытания при температуре ниже 12 ºC и рекомендовали отложить старт. Видимо, из-за падения температуры уплотнительные кольца на правом твердотопливном ускорителе не смогли создать должное уплотнение и горячий газ стал проходить мимо колец и разрушать их.
Многоразовый шаттл, напоминающий по форме самолет, уносится в космическое пространство с помощью конструкции из большого бака с жидким топливом и двух ускорителей. Бак — сама крупная и заметная часть конструкции, по бокам от него — меньшие по размеру ускорители. В ходе расследования инцидента было установлено, что клубы темно-серого дыма, вырывающиеся из правого твердотопливного ускорителя, были видны уже на старте.
Через 58 секунд после старта камера слежения зафиксировала в том же месте четкий шлейф вырывающихся газов, который со временем увеличивался. Это говорит о том, что отверстие постепенно разрасталось. Постепенно в топливном баке с жидким водородом стало падать давление. На основании этого комиссия сделала вывод, что пламя перешло из бокового ускорителя в бак. На 73-й секунде полета правый ускоритель оторвался от задней стойки, крепившей его к баку. Это создало боковое ускорение. Водород начал неконтролируемо сгорать. Это придало ускорение резервуару с водородом, который с усилием в 1400 т двинулся вперед к баку с жидким кислородом, а сбоку в топливный бак врезался оторвавшийся ускоритель.
Резкий выход топлива создал ускорение в 20g, хотя «Челленджер» был рассчитан всего на 5g. В результате он развалился на несколько частей, одна из них — кабина экипажа. Судя по всему, кабина испытала перегрузки от 12 до 20g и двигалась по инерции до высоты примерно 20 км. После этого она перешла в свободное падение. Персональные приборы подачи воздуха были включены у трех астронавтов, а значит, после разрушения шаттла они еще какое-то время находились в сознании.
Если кабина осталась герметичной или имела незначительные пробоины, астронавты могли находиться в сознании вплоть до самого удара о воду. Если же кабина была разгерметизирована, как в случае с «Союзом-11», то из-за декомпрессии экипаж мог потерять сознание через несколько секунд. Во время удара о воду кабина развила скорость 333 км/ч с ускорением 200g, что не оставило ни единого шанса на выживание.
«Колумбия» — просто пена
Запуск «Колумбии» изначально был запланирован на 11 января 2001 года, но по разным причинам его откладывали 13 раз, и в итоге он состоялся почти два года спустя — 16 января 2003 года.
При запуске, во время набора высоты, на 82 секунде полета от внешнего топливного бака оторвался кусок изоляционной пены и ударился о крыло шаттла. Он попал в плиты системы теплозащиты и, как показали позже эксперименты, мог оставить после себя пробоину от 15 до 25 см. Тогда, в начале полета, ни наземные службы, ни экипаж не заметили столкновения шаттла с куском пены. «Колумбия» удачно стартовала и весь дальнейший полет прошел в штатном режиме.
Экипаж шаттла состоял из семи человек, в их числе был первый израильский астронавт Илан Рамон и первая женщина-астронавт индийского происхождения Калпана Чавла. Командиром экипажа был Ричард Д. Хасбенд, вторым пилотом Уильям К. Маккул, также в экипаж вошли Майкл Ф. Андерсон, Лорел Б. С. Кларк и Дэвид Макдауэлл Браун.
Удар по крылу «Колумбии» был замечен только на второй день полета при повторном просмотре записи старта. Была сформирована рабочая группа по оценке урона. Инженеры компании Boeing смоделировали ситуацию и предсказали глубокие повреждения теплозащитной обшивки — это означало, что алюминиевые детали крыла летательного аппарата будут не защищены при входе в плотные слои атмосферы. Результаты моделирования были отклонены на том основании, что более ранние предсказания, сделанные по той же методике, всегда завышали урон по сравнению с фактическим.
Ситуацию смоделировали для кусков падающего льда и только один сценарий из пятнадцати предсказал ущерб. Так что группа по оценке пришла к выводу, что раз пена менее плотный материал, она наверняка нанесет еще меньший ущерб. У Министерства Обороны были запрошены снимки шаттла для оценки состояния левого крыла, но позже запрос был отозван вышестоящей инстанцией и отклонен. После первой попытки получить снимки группа по оценке ущерба не повторяла попыток.
26 января группа пришла к выводу, что удар куском пены не вызывает опасений по поводу безопасности летательного аппарата и экипажа.
«Колумбия» должна была вернуться домой 1 февраля. На высоте около 120 км шаттл вошел в атмосферу. Повреждение теплоизоляционных пластин позволило горячему воздуху проникнуть внутрь крыла и начать плавить алюминиевую конструкцию. Спустя 4,5 минуты после входа в атмосферу датчик зарегистрировал более высокое, чем считалось нормальным, напряжение на левом крыле. Однако эти данные не передавались экипажу или наземным службам. Из-за повышенного сопротивления на левом крыле аппарат начал поворачиваться влево, что заметили и экипаж, и Центр управления полетом. Аппарат начал терять небольшие части и сгорать в атмосфере — с Земли это было видно как облако света вокруг корабля.
Наблюдатели на Земле позже сообщали, что видели падения обломков начиная с пролета «Колумбии» над Калифорнией (шаттл двигался с запада на восток) и затем над Ютой, Аризоной, Нью-Мексико и Техасом. Однако эти обломки, по всей видимости, небольшого размера, сгорели в атмосфере, потому что самая западная точка, где были найдены части «Колумбии» — Литтлфилд, штат Техас.
Вскоре орбитальный аппарат потерял управление и его начало закручивать со скоростью 30°–40° в секунду. Это увеличило нагрузку на экипаж, но либо командир Хасбенд, либо второй пилот Маккул смог перевести автопилот в ручное управление. Положение переключателей на момент гибели судна говорит о том, что Маккул пытался восстановить системы управления шаттлом, но безуспешно.
Несколько секунд спустя этой последней попытки взять под контроль орбитальный аппарат бортовые системы потеряли питание, бортовой самописец прекратил запись, а наблюдатели с Земли отметили увеличение количества обломков.
Через 15 минут после входа в атмосферу связь с «Колумбией» была потеряна. Меньше чем через минуту после этого аппарат распался на две части и в течение нескольких секунд развалился на множество мелких обломков. Примерно 50 минут спустя после входа в атмосферу все обломки и останки членов экипажа достигли Земли.
Экспертиза, проведенная над останками членов экипажа, дала понять, что все они испытали последствия разгерметизации не позднее чем через минуту после того как аппарат начало закручивать и автопилот был переведен в ручное управление. Во время разрушения судна на тела членов экипажа воздействовали раскаленные газы, низкие температуры среды, крайне низкое атмосферное давление и почти полное отсутствие кислорода, расплавленный металл. Они испытали вращение с перегрузками по трем осям, и скафандры, не рассчитанные на такие условия, могли вызвать механические травмы шеи и позвоночника.
После аварии стали поступать предложения о продаже обломков. NASA напомнило, что обломки принадлежат агентству и нужны для расследования. Была объявлена трехдневная амнистия для предоставления найденного. За это время около двадцати человек связались с NASA и вернули обломки не только «Колумбии», но и «Челленджера». После окончания трех дней амнистии несколько человек были арестованы за мародерство.
Утонуть в космосе
Случай с итальянским астронавтом Лукой Пармитано окончился не так трагически, как предыдущие, хотя и к такому развитию событий были предпосылки. Он прибыл на Международную космическую станцию 29 мая 2013 года на корабле «Союз TMA-9M».
В ходе этой миссии Пармитано стал первым итальянским астронавтом, совершившим выход в открытый космос — это было 9 июля 2013 года.
Проблемы возникли во время второго выхода 16 июля. Шлем его костюма для выхода в открытый космос стал наполняться водой. Надо помнить, что это происходило в космическом пространстве, поэтому вода не постепенно заполняла шлем снизу вверх, а свободно плавала вокруг. Возник риск того, что Пармитано просто захлебнется этой водой. Кроме того, плавающая вокруг головы вода создавала сложности при ориентации, что делало затруднительным возвращение на МКС. В итоге Пармитано пробыл в открытом космосе всего 1 час 32 минуты — меньше запланированного — но вернулся на МКС невредимым.
Позже инженеры обнаружили, что один из фильтров скафандра был забит грязью и поэтому вода из системы охлаждения начала скапливаться и в итоге произошла течь. Через два с половиной года, 15 января 2016 года с астронавтом Тимоти Копра в том же скафандре случилась та же ситуация. Поскольку вода, которая вытекала в скафандр, была технической и использовалась для охлаждения скафандра, Пармитано и Копра не могли просто выпить ее. Впрочем, пить свободно парящую в невесомости воду тоже задача не из простых.
Пармитано благополучно вернулся на Землю и 20 июля 2019 года отправился во вторую миссию — сначала бортинженером, а после возвращения на Землю российского космонавта Алексея Овчинина — командиром экспедиции.