Ошибки мировой космонавтики
В США первый выход в открытый космос оказался гораздо проще. Не было никаких шлюзов. Астронавты «Джемини-4» разгерметизировали весь корабль, и Эдвард Уайт вылетел из кабины. Трудности со сжиманием скафандра также были. Уайт перегрелся от нагрузки, похудел на 3,6 кг. Но благодаря более простой конструкции выйти и зайти обратно в корабль ему труда не составило.
Может показаться, что использование шлюза в советском аппарате было ошибкой, но это не так. Если бы что-то произошло, то американский корабль мог бы и не вернуться на Землю. Например, астронавты «Джемини-4» очень испугались, когда их единственный люк не закрылся с первой попытки. В итоге на современных американских станциях шлюз есть, хотя он и не такой конструкции, какой был на корабле «Восход-2».
Скафандры тоже претерпели изменения. Например, в скафандре «Ястреб», модификации «Беркута», рюкзак с кислородом был не за спиной, а в ногах. Там он занимал меньше места, а ходить, как мы привыкли на Земле, в невесомости все равно не нужно. В еще более современном скафандре «Орлан» используется полужесткая конструкция, которая не дает резине растягиваться, но сохраняет подвижность. Тем не менее космонавты очень устают во время работы в открытом космосе.
Также в скафандрах есть возможность работать с пониженным давлением, если работа требует больших усилий или особой подвижности. Александр Лавейкин во время длительного полета в 1987 году забыл об этом. Когда он выходил в открытый космос с борта станции «Мир», то случайно задел рычаг переключения режимов и не заметил этого. Давление стало падать, и Лавейкин забил тревогу. На Земле все встали на уши, но космонавт сообразил, в чем была проблема, и работа продолжилась.
Космонавты Александр Викторенко и Александр Серебров собирались выходить в открытый космос тоже с борта «Мира». Конструкция этой станции сборная. «Мир» имел специальный переходный отсек, который был предназначен для стыковки четырех целевых модулей и перехода членов экипажа между ними. Он также мог выполнять функции шлюзового отсека при выходе в открытый космос, для чего на нем был установлен клапан сброса давления. Викторенко и Серебров начали откачивать воздух, но давление стало падать и внутри бытового отсека космического корабля «Союз ТМ-8», пристыкованного к переходному отсеку. Люки были закрыты, а причиной этого стало отсутствие прибора измерения давления. После стыковки двух модулей или кораблей космонавтам требуется выровнять давление в двух до того независимых аппаратах. Для контроля этого процесса используется манометр. Стыковка корабля и станции прошла давно, прибор был уже не нужен, и чтобы он не мешался, космонавты его сняли, но не закрыли оставшееся от прибора отверстие.
Давление важно не только для космонавтов внутри корабля, оно важно и для баков ракеты-носителя. Чтобы топливо шло в двигатель, нужна сила, которая будет выталкивать горючее и окислитель.
Первая ошибка, связанная с давлением, имела место еще при попытке запустить первую в СССР ракету ГИРД-09. Последовательность действий для ее запуска была следующей. Сначала инженеры заливали в бак охлажденный жидкий кислород. Затем он начинал нагреваться и испаряться и тем самым создавал необходимое давление. Во время экспериментов на земле инженеры определили, что на этот процесс требовалось 6 минут 5 секунд. По истечении этого времени открывались клапаны подачи кислорода в двигатель, а затем происходило зажигание. И вроде все шло по плану, но вместо оглушительного рокота двигатель ракеты еле-еле журчал. Тонкая струйка пламени из-под ракеты не смогла ее даже приподнять. По плану полет должен был занимать 15 секунд, а пламя выходило из двигателя две минуты. В чем оплошность, было совершенно непонятно, пока инженеры не догадались поставить в бак датчик давления и залить в него кислород еще раз. В тот день была холодная и пасмурная погода. Оказалось, что кислород испарялся в таких условиях гораздо медленнее, чем во время испытаний в теплой лаборатории. На достижение нужного давления требовалось в три раза больше времени, но логика запуска этого не предусматривала.
Макет ракеты «ГИРД-09»
Самая известная авария, которую мы рассмотрим в этой главе, – взрыв модуля американского пилотируемого лунного корабля «Аполлон-13». Космический аппарат состоял из двух частей: командного и лунного модулей. Командный отвечал за движение по орбите от Земли до спутника и обратно, а также за движение по орбите вокруг Луны. На нем стояли более мощные двигатели и большего размера баки с топливом по сравнению с лунным модулем, который отвечал за посадку и взлет только со спутника. Когда астронавты Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт и Фред Хейз удалились от планеты на расстояние в 330 тыс. км, они увидели, что приборы показывают аномально высокое значение уровня жидкого кислорода. В невесомости такое бывает, и чтобы все исправить, нужно только перемешать содержимое бака. Астронавты запустили специальный механизм, и через несколько секунд снаружи модуля произошел взрыв. После этого пошли электрические сбои и падение напряжения в разных системах, а также возникла тряска, вибрация и вращение.
Виновниками взрыва оказались сразу несколько систем. Еще на Земле во время подготовки к старту была заменена полка для крепления кислородного бака. Во время монтажа один болт крепления не был откручен. Когда инженеры попытались достать полку, она не далась. Тогда специалисты приложили силу. Вероятно, при этом возникли повреждения сливного отверстия бака. Это было замечено, но устранять поломку никто не стал. Инженеры решили не сливать, а выпарить топливо. В баках для контроля температуры и давления имелся специальный нагреватель. Он помогал увеличивать давление в баке при необходимости, например, при включении двигателя или с целью отправки кислорода в топливный элемент для генерации электрического тока, или для подачи его дополнительно в кабину для дыхания экипажа. Суть в том, что если кислород из бака уходит на нужды экипажа, а остатки окислителя в баке расширяются, то температура в баке падает (а с ней уменьшается и давление).
Нагреватель запустили не в космосе, а на космодроме. Идея сработала, и топливо выпарилось. Все бы ничего, но последовала еще одна ошибка. Система контроля давления и температуры в баке рассчитана на напряжение 28 В, а на космодроме использовалось напряжение 65 В. Из-за этого автоматический термоконтроль не сработал. Уже после, когда проводился эксперимент в рамках расследования аварии, специалисты отметили, что температура во время «процедуры выпаривания» могла доходить до 538 °C, хотя по инструкции не должна превышать 27 °C. На самом деле из-за перегрева внутри оголились провода электрических датчиков и от стенки бака отслоилась тефлоновая изоляция, которая может гореть в чистом кислороде. Это на Земле никто не заметил.
В итоге в процессе полета Джон Суайгерт после регистрации очередного снижения давления в баке запустил нагреватель, который стал увеличивать температуру и не выключился вовремя. Оголенные провода датчика температуры стали коротить и искрить, а изоляция оторвалась. Когда же астронавты запустили перемешивание, от искры загорелся тефлон и начал медленно и неуправляемо тлеть в чистом кислороде. Температура в баке начала стремительно расти, а с ней и давление. В итоге оно выросло настолько, что корпус бака не выдержал и лопнул, а окислитель отправился в космос. Осколки разорванного корпуса повредили и топливные элементы, и второй бак с кислородом.
И все это случилось из-за проблемы с давлением и сливом топлива на космодроме. В итоге командный модуль лишился топлива для маневров и электричества, на котором была построена вся система жизнеобеспечения. В итоге воздух не вырабатывается, тепло не подается, вода не регенерируется, связи нет, ориентироваться невозможно.
