Первый полет «Спейс шаттла»

После высадки на Луну

В июле 1969 года американские астронавты впервые высадились на Луне. Программа «Аполлон» показала возможности ракетно-космической техники, но ее стоимость была огромной. Каждая лунная экспедиция требовала отдельной тяжелой ракеты «Сатурн-5», большая часть которой уничтожалась во время полета. После достижения главной политической цели США начали искать более дешевый способ регулярно доставлять людей и грузы на околоземную орбиту.

Еще в 1960-е инженеры обсуждали идею космического самолета: аппарат должен был стартовать вертикально, выходить на орбиту, возвращаться в атмосферу и садиться на полосу. Считалось, что повторное использование дорогостоящего корабля и ускорителей позволит резко увеличить частоту запусков. Впрочем, идея многоразовости не означала, что весь комплекс можно сохранить: внешние топливные баки впоследствии решено было сбрасывать.

В 1972 году президент Ричард Никсон официально одобрил программу Space Shuttle. Ее развитие происходило уже в другой политической обстановке. На фоне войны во Вьетнаме, инфляции и сокращения расходов на космонавтику NASA пришлось отказаться от части ранних проектов. Космическая станция, для обслуживания которой первоначально мыслился шаттл, тогда так и не была построена. Новый аппарат должен был обслуживать научные, коммерческие и военные потребности одновременно.

Почему шаттл отличался от ракет

Вместо капсулы, приземлявшейся в океан на парашютах, программа использовала большой крылатый орбитальный корабль с кабиной, грузовым отсеком и тремя маршевыми двигателями. При запуске он крепился сбоку к огромному внешнему баку с жидкими водородом и кислородом. Два твердотопливных ускорителя давали основную тягу на начальном участке полета. После отделения их предполагалось извлекать из океана, ремонтировать и запускать снова.

После выхода на орбиту основной корабль мог маневрировать с помощью собственных двигателей, открывать грузовой отсек и выполнять различные операции с полезной нагрузкой. При возвращении он входил в атмосферу без включения маршевых двигателей, снижался подобно планеру и садился на обычную длинную полосу. Повторить заход при ошибке было невозможно: топлива для второго круга у него не было.

Особую трудность представляла теплозащита. Входящий в атмосферу аппарат разогревался до температур, при которых обычные материалы разрушались бы. Инженеры покрыли поверхность корабля тысячами специальных плиток, различавшихся по составу и назначению. Их приходилось тщательно закреплять и проверять. Именно проблемы с плитками, а также доводка главных двигателей существенно задержали первый запуск.

У программы была и экономическая уязвимость: стремление объединить свойства самолета и ракеты делало корабль технически сложным. Надежды на частые и дешевые старты впоследствии не оправдались. Но в 1981 году эти ограничения еще нельзя было оценить по опыту эксплуатации.

Путь «Колумбии» к старту

Первым шаттлом, показанным публике, был «Энтерпрайз». Его вывели из сборочного цеха в 1976 году, а в 1977-м использовали для испытаний в атмосфере. Специальный самолет Boeing 747 поднимал его на высоту, после чего экипаж отделял аппарат и проверял управление при планировании и посадке. «Энтерпрайз» не имел необходимого оборудования для орбитального полета и в космос так и не отправился.

Первым космическим орбитальным кораблем стала «Колумбия», названная в честь исторических кораблей, носивших это имя. Ее доставили во Флориду в 1979 году. На подготовку ушло гораздо больше времени, чем предполагалось изначально: необходимо было устранять технические проблемы, испытывать системы управления и проверять теплозащитное покрытие. Первый полет неоднократно переносили.

В отличие от «Аполлона», проходившего беспилотные испытания перед полетами экипажей, первую полную орбитальную проверку шаттла решили провести сразу с двумя людьми на борту. Это повышало риск: на старте отсутствовала возможность обычного для многих ракет аварийного отделения пилотируемой капсулы. Руководители NASA полагались на длительные наземные испытания и опыт экипажа.

Два астронавта

Командиром STS-1 назначили Джона Янга. К апрелю 1981 года он был одним из самых опытных астронавтов Соединенных Штатов. Еще в 1965 году Янг летал на корабле «Джемини-3», позднее участвовал в «Джемини-10» и «Аполлоне-10», а в 1972 году командовал экспедицией «Аполлон-16» и высадился на Луну. Первый полет шаттла стал для него пятой космической миссией.

Пилотом был Роберт Криппен, бывший летчик-испытатель ВМС США. Он входил в отряд астронавтов с 1969 года, но ни разу не летал в космос. До STS-1 Криппен участвовал в длительной подготовке и работах по испытанию космических систем. Для него полет «Колумбии» стал дебютом.

Двухместный состав экипажа отличался от последующих полетов шаттлов, в которых обычно участвовало больше людей. Первостепенной задачей было не проведение исследований с пассажирами, а проверка работоспособности самого корабля. Запасным экипажем стали Джо Энгл и Ричард Трули.

Сорванный старт и 12 апреля

Первая попытка запуска была назначена на 10 апреля 1981 года. Экипаж уже находился в корабле, но старт отменили из-за проблемы синхронизации основных и резервной бортовых компьютерных систем. Инженеры внесли необходимые изменения, и новую попытку назначили через два дня.

12 апреля в 7 часов утра по времени восточного побережья США «Колумбия» поднялась со стартового комплекса 39A Космического центра имени Кеннеди. За запуском следили многочисленные зрители и телевизионные аудитории. Вначале работали три главных двигателя корабля, а затем включились два твердотопливных ускорителя. Через несколько минут ускорители отделились и опустились в Атлантический океан на парашютах.

Дата запуска оказалась символичной: ровно двадцать лет ранее, 12 апреля 1961 года, Юрий Гагарин совершил первый полет человека в космос. Такое совпадение возникло из-за переноса старта с 10 апреля, а не было исходной целью миссии.

После выработки топлива отделился внешний бак. Орбитальный корабль продолжил полет самостоятельно. В отличие от предшествовавших американских пилотируемых кораблей, он должен был вернуться целиком и затем готовиться к следующему запуску.

Проверка на орбите

STS-1 была прежде всего испытательной экспедицией. В грузовом отсеке не находилось спутника, который следовало вывести на орбиту. Вместо этого «Колумбия» несла измерительное оборудование для регистрации нагрузок, температуры, ускорений и других параметров. Инженерам нужны были реальные данные о поведении сложной системы в космосе.

Янг и Криппен испытывали управление ориентацией, работу двигателей орбитального маневрирования, связь и внутренние системы. Они открывали и закрывали створки грузового отсека. Это было важно не только для будущих грузовых операций: на внутренних поверхностях створок располагались радиаторы системы охлаждения.

Из иллюминаторов астронавты наблюдали Землю и фотографировали ее поверхность. Полет продолжался чуть более двух суток. Экипаж периодически связывался с Центром управления полетами в Хьюстоне. Не все происходило без замечаний: наблюдались различные небольшие неполадки, но ни одна не помешала выполнению основных задач.

Позднейший осмотр показал, что при старте пострадала часть теплозащитных плиток. Из-за ударной волны и других нагрузок «Колумбия» потеряла 16 плиток, еще 148 получили повреждения. Наиболее опасная область днища сохранила работоспособность, но масштаб этих дефектов подтвердил, что теплозащита требовала постоянного внимания.

Возвращение на Землю

14 апреля шаттл начал возвращение. Экипаж закрыл створки грузового отсека, подготовил систему управления и выполнил тормозной импульс. После входа в атмосферу корабль проходил через плотные слои воздуха на огромной скорости, теряя орбитальную энергию за счет аэродинамического сопротивления.

В отличие от посадки капсул «Аполлона», здесь не применялись парашюты для основного снижения. «Колумбия» должна была точно выйти к назначенному месту посадки, выполнив последовательность маневров. На заключительном участке Джон Янг взял управление и посадил аппарат на сухое озеро Роджерс на авиабазе Эдвардс в Калифорнии.

Посадка состоялась 14 апреля в 10:20 по тихоокеанскому времени. Общая продолжительность миссии составила 2 дня 6 часов 20 минут 53 секунды. NASA указало 37-й виток как виток посадки; при этом в других подсчетах часто говорится о 36 полностью завершенных оборотах вокруг Земли.

После приземления корабль проверили и закрепили на модифицированном Boeing 747, на котором 28 апреля его перевезли обратно во Флориду. Это продемонстрировало новую логистику космонавтики: космический аппарат возвращался не в виде капсулы, а как крупная техника, нуждавшаяся в обслуживании, проверке и повторной подготовке.

Почему успех оказался важен

Первый полет подтвердил, что крылатый орбитальный корабль способен выйти в космос вместе с экипажем и вернуться на посадочную полосу. До этого отдельные элементы концепции проходили испытания, но единый комплекс из корабля, ускорителей и внешнего бака еще не совершал орбитальный полет.

В ноябре 1981 года «Колумбия» снова стартовала в миссии STS-2. Впервые один и тот же орбитальный пилотируемый корабль был использован для второго полета. В последующие годы шаттлы выводили спутники, отправляли научные лаборатории, ремонтировали телескоп «Хаббл» и сыграли значительную роль в строительстве Международной космической станции.

При этом шаттл не превратил космические запуски в повседневное транспортное сообщение. Сложная проверка аппаратуры и тысяч элементов теплозащиты между миссиями требовала времени и больших затрат. Показатели стоимости и интенсивности запусков существенно отличались от оптимистичных расчетов 1970-х годов.

Риски проявились в двух катастрофах. В 1986 году «Челленджер» разрушился вскоре после старта, погибли семь человек. В 2003 году «Колумбия» разрушилась при возвращении в атмосферу после повреждения теплозащиты во время запуска, также погибли семь астронавтов. Эти трагедии изменили представления о допустимом риске и организации программы.

Последняя миссия шаттла состоялась в 2011 году. За тридцать лет NASA провело 135 полетов по программе. Она не оправдала всех первоначальных экономических надежд, но существенно расширила опыт пилотируемой работы на околоземной орбите.

Историческое значение

Первый полет «Спейс шаттла» обозначил переход от одноразовых кораблей эпохи лунной гонки к использованию возвращаемых орбитальных аппаратов. В 1981 году это воспринималось как начало новой транспортной системы для космоса, где полеты должны были стать более регулярными и доступными.

Проверка STS-1 была успешной: «Колумбия» выполнила основные задачи и вернулась с экипажем. Но последующая история показала, что многоразовость сама по себе не гарантирует дешевизны, безопасности или быстрого повторного запуска. Главным наследием программы стали накопленные технологии, опыт строительства и эксплуатации больших орбитальных систем и участие в международных космических проектах.