Невивчені уроки. Як NASA втратила шатл Columbia

1 лютого 2003 року шатл Columbia повертався на Землю після 15 днів перебування в космосі. До запланованої посадки на злітно-посадкову смугу Космічного центру імені Кеннеді залишалося менше 20 хвилин. Ніхто з астронавтів не підозрював, що вони приречені.

Руйнування корабля Columbia під час входу в земну атмосферу

У якийсь момент Центр управління польотом (ЦУП) утратив зв’язок із кораблем. Спочатку фахівці сподівалися, що це технічний збій, але незабаром стало зрозуміло, що сталося непоправне. Спостерігачі, які стежили за зниженням шаттла, повідомили про те, що він розпався на безліч фрагментів. За деякий час на землі пролунав гучний вибух, після чого з неба почали падати уламки. Через 17 років після катастрофи Challenger, NASA втратила ще один корабель і весь його екіпаж.

Корабель-першопроходець

Columbia заслужено отримала статус першопроходця. Це був перший екземпляр корабля системи Space Shuttle, що призначався для космічних польотів. Його будівництво почалося 1975 року, у розпорядження NASA його передали в 1979-му, а через два роки він, нарешті, вирушив на навколоземну орбіту. Цей політ увійшов в історію як перша місія шатла і як перший випадок, коли орбітальне випробування нового космічного корабля проводилося не в безпілотному режимі, а відразу з екіпажем. Попри підвищений ризик, експеримент завершився успішно, проклавши шлях для подальшого розвитку програми.

Оскільки Columbia була першим кораблем серії, вона відрізнялася від усіх наступних «човників». Зокрема, на її борту встановили різне експериментальне обладнання. Крім того, вона важила більше за інші шатли. Також у корабля не було власного стикувального вузла, що означало його неспроможність стикування з орбітальною станцією. Тому він не брав участі ані в програмі «Мир-Шаттл», ані у будівництві й постачанні МКС. Columbia використовувалася лише для окремих місій, що передбачали виведення супутників на орбіту, проведення експериментів і наукових досліджень, а також обслуговування телескопа Hubble.

Утім, у майбутньому ситуація мала би змінитися. NASA планувала провести модернізацію шаттла Columbia і все ж оснастити його стикувальним вузлом, що дозволило би йому приєднатися до програми МКС. Перша подібна місія була запланована на кінець 2003 року…

Незроблені висновки Challenger

У 1986 році програма кораблів багаторазового використання пережила серйозний удар, який мало не став для неї фатальним. Загибель шатла Challenger запустила цілу низку подій, що торкнулися практично всіх сфер американської космічної індустрії. Найбільш наочним наслідком катастрофи став перегляд стандартів безпеки та внесення змін у конструкцію космопланів, покликаних зробити їхню експлуатацію безпечнішою.

На жаль, жодні доопрацювання не могли змінити головного: кораблі мали дуже складну конструкцію, що складалася з тисяч різних компонентів. Відмова багатьох із них могла спричинити катастрофу. При цьому в «човників» так і не з’явилося повноцінної системи порятунку екіпажу в разі аварії. До того ж, попри всі зусилля щодо поліпшення організаційної структури та культури ухвалення рішень у NASA, багато правил і норм так і не прижилися. Все це створило передумови для наступної катастрофи. Питання полягало лише в тому, коли вона трапиться.

Пошкодження, отримане кораблем Atlantis під час старту від зіткнення зі шматком теплоізоляційної піни, мало не стало причиною катастрофи, але тоді все обійшлося…

Перший справді небезпечний інцидент стався 1988 року під час лише другого польоту після загибелі корабля Challenger. Шматок, відірваний від бокового прискорювача, врізався у теплозахисне покриття шатла Atlantis. Інцидент був зафіксований наземними камерами. Після виходу на орбіту екіпаж оглянув місце удару, виявивши зірвану плитку. Але, попри повідомлення про пошкодження, у ЦУП не поставилися до цього серйозно, вирішивши, що астронавтів увела в оману гра світла й тіні.

Кораблю пощастило здійснити посадку. Надалі з’ясувалося, що пошкодження й справді було, проте під зірваною плиткою виявилася додаткова алюмінієва пластина, й ця щаслива випадковість врятувала Atlantis. На жаль, NASA не зробила жодних довгострокових висновків і не розробила процедури контролю на випадок повторення подібної ситуації.

Інший інцидент стався 1999 року під час місії STS-93. Тоді на старті у шатла Columbia вийшли з ладу два з трьох блоків управління двигунами. Корабель урятували резервні контролери — якби не вони, довелося би приводнитися в океані.

Columbia вирушає у свою останню місію. Світлий трикутник на паливному баку біля основи верхнього кріплення орбітального апарата — той самий шматок теплоізоляції, що пізніше відірветься та пошкодить крило космоплана

Чотири роки по тому Columbia знову готувалася до космічного польоту. Метою місії STS-107 було проведення серії наукових експериментів. Після численних перенесень запуск призначили на 16 січня 2003 року. Корабель відірвався від стартового майданчика та почав набирати висоту. На 82-й секунді польоту від лівого обтічника кріплення шатла до паливного бака відокремився шматок теплоізоляційної піни, що призначалася для запобігання утворення криги. У цей час Columbia перебувала на висоті 20 км, рухаючись зі швидкістю 3013 км/год. Фрагмент розміром із валізу вдарив по краю лівого крила «човника» і завдав йому смертельного пошкодження.

Нормалізація відхилень

Фахівці NASA, які спостерігали за трансляцією запуску, не помітили удару. Але під час вивчення відеозапису старту наступного дня інженери зрозуміли, що влучення таки було. А далі сталося те, для чого розслідувачі катастрофи шатла Challenger придумали термін «нормалізація відхилень».

Фатальний удар по крилу корабля Columbia

Річ у тім, що це був уже не перший випадок, коли з паливного бака зривалися шматки піни та влучали у корабель. Такі інциденти траплялися як мінімум чотири рази. Й один із них стався буквально за три місяці до останнього польоту Columbia під час місії STS-112. За іронією долі, на паливному баку шатла тоді вперше встановили спеціальну камеру, що призначалася для відстежування стану його теплоізоляційного покриття. Завдяки цьому фахівцям удалося визначити характеристики відірваного фрагмента й місце його удару. Шматок піни розміром приблизно 100×125×300 мм потрапив у сполучне кільце в місці кріплення лівого твердопаливного прискорювача з паливним баком. Подальший огляд показав, що удар призвів до утворення в металі вм’ятини завширшки 100 мм і завглибшки 76 мм.

Інцидент із STS-112 не викликав проблем під час польоту. Тож, як і в інших подібних випадках, керівництво NASA вважало за краще закрити очі на проблему, керуючись уже згаданим принципом «нормалізації відхилень»: якщо все обійшлося — значить, система має достатній ресурс надійності й турбуватися немає про що.

Теплоізоляція зовнішнього паливного бака, сфотографована після його відділення під час старту місії STS-112. Елемент, зазначений стрілкою, відірвався та пробив крило шатла Columbia

Утім, не всі співробітники організації поділяли позицію керівництва. Удар піни об крило корабля Columbia стурбував багатьох фахівців. Вони кілька разів намагалися надіслати запит до Міністерства оборони США з проханням залучити військові супутники для пошуку слідів можливих пошкоджень. Добре, що Пентагон уже мав досвід подібної операції. Під час першого випробувального польоту цього корабля в 1981 році розвідувальні апарати сфотографували теплозахисне покриття, підтвердивши, що воно не постраждало під час запуску. І якби вищі чиновники NASA підтримали запит, швидше за все, військові знову надали би підтримку.

Але цього не сталося. Керівництво аерокосмічної адміністрації не тільки не допомогло, а й виступило проти такої активності. Каменем спотикання стала ступінь оцінки ризику. В розпорядженні фахівців NASA був спеціальний програмний інструмент, призначений для симуляції удару дрібних фрагментів об теплозахисне покриття шатлів. Перша проблема полягала в тому, що він в основному використовувався для оцінки пошкоджень, яких могли завдати шматки льоду, в той час як теплоізоляційна піна мала інші характеристики.

Іншою проблемою була відсутність інформації про точне місце удару. Річ у тім, що на корпусі шатла використовувався теплозахист із різних матеріалів. Більшу частину корабля вкривала силікатна плитка. Однак ніс фюзеляжу та передні краї крил, що найбільше нагрівалися під час входу в атмосферу, захищали панелі з укріпленого вуглепластику, який являв собою багатошарову конструкцію з вуглецевої тканини, просоченої фенольною смолою.

Оцінюючи ризики, фахівці були змушені вдатися до низки припущень. Але під час аналізу вони дійшли тривожного висновку: якщо удар припав на вуглепластикову панель, існує як мінімум 6,7-відсоткова ймовірність того, що піна пробила її наскрізь.

Останнє зображення шатла Columbia з накладеною на нього моделлю космоплана. Два виступи на нижній частині контуру — можливі викиди уламків зі зруйнованого крила

Але через ті ж умовності та припущення керівники польоту вирішили, що інженери надають дуже великого значення інциденту, переоцінюючи його небезпеку. Зрештою, теплоізоляційна піна мала дуже невелику густину та була практично невагомою. Навіть із урахуванням значної швидкості зіткнення було вкрай складно повірити, що вона могла завдати серйозного пошкодження. Тож, з одного боку, вищі чини аерокосмічної адміністрації впевнилися, що подібний сценарій дуже малоймовірний, а з іншого — інженери не змогли відстояти свою точку зору та вважали за краще погодитися з керівництвом. Тому NASA так і не надіслала запит у Пентагон.

Свою роль в оцінці ситуації могли зіграти не лише технічні фактори, а й поширена серед фахівців думка, що навіть якщо шатл і отримає пошкодження під час запуску, то з цим уже нічого не поробиш і простіше про це не знати.

Електронне листування між Центром управління та екіпажем місії STS-107 стосовно пошкоджень шатла

Варто зауважити, що екіпаж корабля Columbia повідомили про інцидент, але 23 січня астронавти отримали електронного листа від керівника польоту з таким змістом: «Експерти вивчили високошвидкісну зйомку та дійшли висновку, що у них немає побоювань з приводу можливого пошкодження теплозахисту. Ми вже спостерігали схожі інциденти під час деяких інших місій і не маємо жодних приводів для занепокоєння щодо входу в атмосферу».

А якщо?

Усі ми знаємо, що сталося потім. Під час входу в атмосферу розпечені гази проникли всередину отвору в лівому краю крила та почали поступово руйнувати його. Зрештою вони спалили гідравліку, і Columbia втратила керування, почавши безладно обертатися, після чого розпалася на безліч фрагментів. Вважається, що сім астронавтів загинули впродовж хвилини після втрати зв’язку з ЦУП. У наступні тижні пошукові групи виявили десятки тисяч уламків. Єдиними, хто вижив у катастрофі, були черви-нематоди. Їх знайшли у герметичному контейнері, знайденому серед залишків шатла.

78 760 уламків шатла Columbia, розкладені на підлозі у спеціальному ангарі NASA відповідно до їхнього місця в конструкції корабля. Загальна кількість його фрагментів, які вдалося знайти, перевищила 84 тис.

Але чи справді екіпаж STS-107 не мав жодних шансів і астронавтам «пощастило» померти раптовою смертю? І чи щось змінило би виявлення пошкодження на початку польоту в процесі супутникової зйомки?

Колективна світлина екіпажу місії STS‑107, зроблена з фотоплівки, яку вдалося знайти серед уламків корабля та проявити. Верхній ряд, зліва направо: Девід Браун, Вільям Маккул, Майкл Андерсон. Нижній ряд: Калпана Чавла, Рік Хазбенд (командир), Лорел Кларк, Ілан Рамон

Оскільки це була поодинока місія, Columbia не могла досягти МКС і використати її як притулок — шатл перебував на орбіті з іншим нахилом і мав недостатньо палива для виконання необхідного маневру. Але існували й інші варіанти. Наприклад, екіпаж міг вийти у відкритий космос і спробувати залагодити пошкодження за допомогою підручних засобів (скажімо, використовуючи металеві пластини з кабіни пілотів). Безумовно, астронавти не готувалися до такої ризикованої операції. Проте на кораблі не була встановлена рука-маніпулятор Canadarm (пристрій не знадобився для потреб місії STS-107), яка могла б доставити ремонтників одразу до пошкодженої ділянки, тож їм довелося би діставатися туди самостійно. Звичайно, навіть якби екіпаж і спробував відремонтувати крило, ефективність цих дій практично неможливо прогнозувати. Але все ж це був імовірний шанс на порятунок.

Загальний вигляд головного залу Центру управління польотами, розташованого в Космічному центрі ім. Джонсона в Г’юстоні (штат Техас). Світлина зроблена невдовзі після того, як був утрачений контакт із місією STS-107

Більш реальною можливістю була організація рятувальної експедиції з використанням іншого шатла. У звичайній ситуації NASA не мала такої опції. За максимальної економії ресурсів Columbia змогла б залишатися на орбіті впродовж 30 днів (до 15 лютого 2003 року). Цього терміну було недостатньо для підготовки з нуля рятувального корабля, тож екіпажу STS-107 довелося б обирати між смертю від задухи й смертю під час входу в атмосферу.

За збігом обставин, у той час інженери NASA вже щосили займалися підготовкою іншої місії за участю шатла Atlantis і вже встигли виконати значну частину необхідної роботи. Запуск був призначений на 1 березня, але проведені пізніше розрахунки показали, що за максимального прискорення процедур «човник» зміг би вирушити в космос 10 лютого. Таким чином, у рятувальників залишилося би п’ять днів на зближення з приреченим кораблем й евакуацію екіпажу STS-107.

Зображення шлейфа гарячих газів, що утворився після прольоту уламків корабля Columbia над Техасом і Луїзіаною, отримане радарами Національної метеослужби США

Після зближення астронавти-рятувальники здійснили би перехід на борт шатла Columbia з метою доставлення капсул із пероксидом літію (щоб знизити концентрацію вуглекислого газу на борту пошкодженого корабля та забезпечення його киснем) і додаткових скафандрів. Також їм необхідно було з’єднати два «човника» розсувним шестом, щоб полегшити процедуру переходу. Після цього екіпаж STS-107 поступово перейшов би на Atlantis і на ньому повернувся би на Землю. Щодо аварійного шатла, то його перевели б у режим дистанційного керування і звели з орбіти над Тихим океаном.

Розпад шатла Columbia 1 лютого 2003 року випадково потрапив у поле зору камери гелікоптера Apache, що брав участь у військових навчаннях над Центральним Техасом

Безумовно, ця місія увійшла би в історію як найскладніша та найсміливіша рятувальна операція всіх часів і народів. Практично напевно її назва стала би загальновідомою, всі причетні отримали б нагороди, написали мемуари, які згодом були б екранізовані… Але, на жаль, історія не знає умовного способу.

Наслідки катастрофи

Як і катастрофа Challenger, загибель шатла Columbia мала низку довгострокових наслідків. Найочевиднішим із них стала тривала перерва у польотах «човників», що призвела до припинення будівництва МКС. Наступна місія за участю крилатого корабля відбулася лише в липні 2005 року.

Одна з понад 20 тисяч теплозахисних плиток корабля Columbia, знайдених на землі після катастрофи

Зрозуміло, NASA знову переглянула стандарти безпеки. Зокрема, аерокосмічна адміністрація вирішила повністю відмовитися від усіх пілотованих місій, не пов’язаних із будівництвом МКС. Це обґрунтовувалося тим, що в разі повторення ситуації з пошкодженням теплозахисту екіпаж зможе використати орбітальний форпост як притулок. Також у програму всіх польотів був доданий обов’язковий пункт: підлетівши до МКС, корабель зупинявся на певній відстані від неї та здійснював розворот на 360°, що дозволяло екіпажу станції перевірити стан його теплозахисту.

Співробітник групи з розслідування катастрофи використовує повномасштабне креслення конструкції шатла для ідентифікації його деталей

Лише завдяки дуже великому тиску з боку наукової спільноти з часом NASA все ж санкціонувала «місію-виняток» — фінальну експедицію для обслуговування телескопа Hubble з використанням шатла Atlantis. При цьому організація вжила підвищених запобіжних заходів: під час запуску на сусідньому стартовому майданчику перебував Endeavour. У разі пошкодження теплозахисту першого корабля його б залучили для рятувальної експедиції.

Ще одним завданням групи розслідування було відтворення окремих вузлів і елементів конструкції шатла з їхніх уламків

Але головним наслідком катастрофи було ухвалення у 2004 році президентом Джорджем Бушем-молодшим принципового рішення про відмову від кораблів багаторазового використання. Після завершення будівництва МКС шатли йшли у відставку. Заміною їм мала стати нова пілотована програма Constellation, декларованими цілями якої були польоти на навколоземну орбіту, Місяць і Марс.

Та Constellation так і не змогла «злетіти». Великий розмах проєкту, помножений на небажання Конгресу виділяти необхідні для його фінансування кошти, призвели до того, що він, по суті, не зрушив із місця. В результаті в 2010 році вже адміністрація Барака Обами закрила програму. На той момент до припинення польотів шатлів лишалося менше року, а США все ще не мали іншого космічного корабля.

Після деяких роздумів було ухвалене рішення змінити підхід і зробити ставку на приватний сектор. У той час як NASA продовжила роботу зі створення пілотованої системи для міжпланетних місій, доставка астронавтів на МКС доручалася приватним компаніям. На час перерви між завершенням польотів шатлів і введенням у дію комерційних кораблів єдиним для американців способом потрапити на орбіту стала купівля місць на російських «Союзах». У підсумку ця перерва розтягнулася на довгих дев’ять років.

Щодо шатлів, то 21 липня 2011 року Atlantis здійснив свою останню посадку на злітно-посадковій смузі на мисі Канаверал, поставивши крапку в 30-річній історії програми. Незабаром усі крилаті кораблі були відправлені до музеїв. Атмосферний прототип Enterprise помістили в Морський і аерокосмічний музей Нью-Йорку, Discovery зайняв місце в музеї Смітсонівського інституту, Endeavour встав на вічну стоянку в Каліфорнійському науковому центрі в Лос-Анджелесі, а Atlantis тепер експонується у Космічному центрі імені Кеннеді.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Popular:

Німецький астронавт: «Шатли могли б продовжувати літати, але…»

У США приземлився шатл Atlantis – це був останній політ човника в космос. Нового корабля поки немає. Інтерв’ю з німецьким астронавтом Гансом Шлегелем про закінчення ери шатлів.

Atlantis, 21 липня 2011Фото: dapd

Ганс Шлегель літав на двох американських шатлах – Columbia (1993) та Atlantis (2008).

Deutsche Welle: Пане Шлегель, на Вашу думку, шатли повинні продовжувати літати?

Ганс Шлегель: Вони могли б продовжувати літати, але є рішення, яке вже давно неможливо було відмінити, і ми повинні з цим змиритись. Ми припиняємо щось, що вже виконало своє завдання і, треба визнати, було дуже небезпечним.

З цієї причини, з’явились гроші для започаткування розробок в приватному секторі, і деякі з них уже проводяться.

У наступному році буде вирішено, на яких двох, або навіть лише одному з можливих варіантів ми сконцентруємося для виведення об’єктів на орбіту, близьку до Землі. До чого це все приведе, і як ми зможемо використати це на практиці – це те, про що ми досі не маємо жодного уявлення. Головне, що ми можемо забезпечити міжнародну космічну станцію експериментальним обладнанням, персоналом і продуктами до 2020 року.

– Чи є комерціалізація космосу найкращим кроком для Америки?

Ганс ШлегельФото: DW/Christina Bergmann

– Поза всяких сумнівів. І це теж величезна можливість для нас, європейців. Ми повинні чітко розуміти, що, врешті-решт, американці і NASA не залишаться на самоті у розвитку та покращенні космічних подорожей. Співпраця вже відбувається за допомогою зв’язків, встановлених через Атлантичний океан, та за підтримки європейських держав, яка була організована Європейським космічним агентством, а також з національними агенціями, такими, як Німецький аерокосмічний центр (DLR).

Під час впровадження цього амбітного проекту ми стали настільки нерозривно пов’язані між собою, що я завжди підкреслюю: ми є зразком для наслідування того, як можна розпочати та реалізувати амбітні проекти по всьому світу.

– Під “ми” Ви маєте на увазі Європейське космічне агентство?

– Я маю на увазі нас як європейців, нас як людей. Ми – сім мільярдів астронавтів на ньому, нашому материнському кораблі «Земля». Я думаю, що кращим досвідом моїх 23 років у якості астронавта була можливість допомогти у розвитку співпраці між Сходом і Заходом та між Північчю і Півднем. Це чудово – бути в змозі бачити, як довіра один до одного та залежність один від одного росте і росте. Це просто фантастика.

– Тобто, для Вас не було б жодних проблем, якби американці втратили свою провідну роль в західних космічних польотах?

– Я думаю, казати «так» було б перебільшенням. Я вважаю, що американці, як зараз, так і раніше, відчувають себе провідною країною, і до якоїсь міри це правда. Однак, із припиненням польотів космічного шатлу є тільки одна нація, яка має доступ до польотів на низькій опорній орбіті, і це Росія. Але, як ми говорили, це не є вирішальним фактором; вирішальним фактором є те, що ми, в партнерстві, можемо йти до досягнення наших цілей. Ця перевага, яка виходить із даного твердження, на мою думку, є найбільш важливою.

– Істотний розвиток міжнародного співробітництва – це спадщина Міжнародної космічної станції та шатлу?

– Так. Міжнародна космічна станція буде продовжувати працювати до 2020 року. Це також спадщина російської космічної станції «Мир». Подумати тільки – 15 років тому у нас була американсько-російська програма «Мир-Шатл». Шатл летів до станції «Мир», стикувався з нею, і постачав на станцію продовольство, як це робилося останнім часом на Міжнародній космічній станції. Це був новий досвід для американців, і це показало їм, що амбітні цілі можуть бути досягнуті за допомогою міжнародного співробітництва.

– І Ви вважаєте, що Європа продовжить долучатись до проектів, не зважаючи на теперішню атмосферу жорсткої економії?

– Жорсткі бюджети завжди умовні. Звичайно, це важлива задача – тримати їх збалансованими, адже від цього залежить стабільність нашого світу. Це перше, що я можу сказати, але, і тут йде велике «але»: економічна міць Європи, разом узятої, значно більша, ніж економічна міць американців, і ми не повинні боятись.

Якщо ми захочемо і якщо ми вирішимо, то зможемо допомогти в формуванні майже будь-якого запропонованого проекту, в тому числі на землі. Це завдання, природно, не входить в обов’язки лише європейського національного уряду, але й залежить від взаємодії між європейськими країнами.

Автор: Крістіна Бергманн / Катерина Каплюк
Редактор: Роман Гончаренко

Їдьмо далі. Як еволюціонували космічні кораблі протягом 60 років

Відтоді, як герої Жюля Верна вирушили на Місяць в гарматному снаряді, космічні подорожі не давали спокою численним фантастам. Авторська фантазія народжувала дедалі хитромудріші кораблі для міжпланетних перельотів: від класичного «Тисячолітнього сокола» («Зоряні війни») до сучаснішого «Сереніті» (серіал «Світлячок»).

Але 60 років тому реальність відняла у фантастики монополію на позаземні польоти. З того часу космічні кораблі вже не є лише плодом уяви. Вони навіть встигли пройти еволюційний шлях, набути більш сучасних технологій і дизайну. А оскільки сьогодні (завтра) світ відзначить 60-річчя польоту Юрія Гагаріна в космос, саме час згадати, які пілотовані кораблі перетинали кордон космічного простору і як змінилися машини, що підняли нас до зірок.

1957-й вважається роком, коли почалася космічна ера в історії людства. Саме тоді Радянський Союз запустив на орбіту перший штучний супутник Землі. Тоді ж СРСР почав виношувати більш грандіозні плани. Навесні 1957-го в тому ж конструкторському бюро, що спроєктувало «Супутник-1», з’явився відділ, перед яким стояло завдання створити пілотований космічний корабель. Через 4 роки досліджень, розробок і випробувань на світ з’явився «Восток».

Перший в історії космічний корабель мав у довжину (або в висоту — залежить від того, де він перебував, на Землі чи на орбіті) 4,4 метра, тобто був коротший за сучасний автомобіль на кшталт Mercedes S-Class. Він складався з приладового відсіку і спускного апарату. У першому розміщувались прилади та датчики, що забезпечували орбітальний політ, апаратура зв’язку, а також гальмівна рухова установка, необхідна для спуску апарату на планету.

Другий призначався для космонавтів, хоча на етапі випробувань в ньому літали тварини (Білка, Стрілка та інші менш відомі собаки) і манекени, всередину яких ховали мишей і морських свинок — таким чином вчені досліджували вплив радіаційного випромінювання на живі організми.

У спускному апараті могла розміститися лише одна людина, і навіть для неї місця було небагато. Вона мала у розпорядженні 1,6 кубічних метра простору — у Toyota Land Cruiser Prado об’єм багажного відділення більше. Космонавт сидів у кріслі-катапульті, яке вистрілювало на етапі посадки. Тобто людина поверталася на Землю окремо від спускного апарата.

Зате, не дивлячись на тісноту кабіни «Востока», інженери знайшли в ній місце для контейнера з їжею, якої б вистачило на десять днів. Такий щедрий запас вони передбачили на випадок, якби у космічного корабля відмовила гальмівна рухова установка, і спускатися на поверхню довелося би без її участі.

Втім, політ Юрія Гагаріна, що відбувся 12 квітня 1961 року, тривав не так довго. Дорога туди і назад у першої людини в космосі відняла лише 108 хвилин. Надалі «Востоки» літали в космос ще п ’ять разів, але не довше, ніж на п ’ять діб. Потім цей космічний корабель поступився місцем іншій моделі.

Однак перенесемося подумки на іншу півкулю і в 1959-й рік. Космічні перегони тільки почалися, і США поки в них програють. Зовсім молоде NASA готує перше покоління астронавтів, що складається з семи чоловік, і паралельно укладає договір з компанією McDonnell Aircraft на створення космічного корабля Mercury.

Через два роки у агентства з’явився готовий продукт. Mercury мав форму усіченого конуса з циліндричною приставкою. У довжину він налічував два метри, але до нього також кріпилася майже 6-метрова вежа системи аварійного порятунку з власним двигуном на верхівці. Цей елемент дозволяв відвести космічний корабель від ракети-носія на безпечну відстань, якби стався якийсь збій.

Як і у випадку з «Востоком», в кабіні Mercury могла розміститись лише одна людина. Вона розташовувалась у кріслі і під час запуску знаходилась в горизонтальному положенні, розвертаючись вертикально вже у космосі. Кабіна була заповнена киснем без домішок інших газів. Крім того, астронавт мав запас кисню у скафандрі, який також був оснащений датчиками для вимірювання серцевого ритму і ректальним термометром. Від цієї незручної деталі інженери NASA позбулися лише в останній місії Mercury, замінивши її оральним термометром.

Сам корабель теж встиг зазнати змін за час використання. Спочатку астронавти мали в розпорядженні лише два круглих ілюмінатора діаметром по 15 см. Але наполягли на тому, що для керування кораблем їм потрібні більші вікна. Тож круглі ілюмінатори розробники замінили більшими трапецієподібними.

Незважаючи на те, що Mercury був готовий практично в той же час, що і «Восток», США все ж поступилися СРСР у відправці людини в космос. Астронавт NASA Алан Шепард попрямував туди 5 травня 1961-го, за три тижні після Гагаріна. На відміну від радянського космонавта, він не зробив оберт навколо планети і повернувся на Землю протягом 15 хвилин.

Слідом за Шепардом на Mercury літали ще п ’ять астронавтів. Після цього корабель замінили сучаснішим апаратом.

Після того, як СРСР і США на практиці переконалися, що людина може літати в космос, настав час для більш амбітних завдань. Обидві наддержави захотіли розширити місткість своїх космічних кораблів, аби відправляти в них більше однієї людини. Так на світ з’явилися «Восход» і Gemini. Ці апарати стали свого роду проміжною ланкою на шляху до створення легендарних «Союзу» і Apollo. Але, незважаючи на спільні цілі, підхід до реалізації проєктів у конкурентів був різним.

В основі нового космічного корабля СРСР лежав його попередник «Восток». Моделі мали однакові габарити і дизайн, але, як ми пам’ятаємо, новинка мусила прийняти більше членів екіпажу. Простір звільнили, відмовившись від крісла-катапульти, на якому космонавти раніше поверталися на Землю. Замість цього у «Восходе» встановили систему м’якої посадки, щоб екіпаж приземлявся на борту корабля.

На цьому оптимізація простору не закінчилася. Перша місія «Восхода» була розрахована на трьох осіб. Аби розмістити їх в тісній кабіні, довелося відмовитися і від скафандрів. Тож у разі розгерметизації на орбіті космонавтів ніщо не рятувало від загибелі, а відсутність катапульти ставила їхнє життя під загрозу при зльоті та посадці.

Однак місія пройшла без проблем, і в другий політ з екіпажем на борту «Восход» попрямував у двомісній конфігурації, а на космонавтах були скафандри. Крім кількості посадочних місць, ця модель корабля відрізнялася від попередньої ще однією важливою особливістю. Вона оснащувалася надувною шлюзовою камерою, призначеною для виходу космонавта у відкритий космос. 12 березня 1965-го року цією можливістю скористався Олексій Леонов. Перша людина, яка побувала у відкритому космосі, провела там 12 хвилин і повернулася. Більше люди на «Восходах» не літали.

NASA, на відміну від суперників з Союзу, з самого початку планувало робити свої кораблі двомісними. Проект і назву отримав відповідну — Gemini, що в перекладі з латини означає «близнюки». При цьому американці зробили новий корабель крупнішим, хоч зовні він і був схожий на свого попередника Mercury. Від аварійної вежі цього разу відмовилися, поклавшись на крісла-катапульти.

Корабель складався зі спускного апарата, в якому, крім кабіни екіпажу, розміщувалися посадочні парашути, і приладово-апаратного відсіку з гальмівною установкою для повернення на Землю і обладнанням для орбітального польоту.

Однак найвизначнішою деталлю Gemini став бортовий комп’ютер, розроблений компанією IBM. Він допомагав астронавтам з навігацією і здійсненням маневрів на орбіті. До того космічні кораблі не оснащувалися такою технікою, а всі обчислення, пов’язані з польотами, проводилися на Землі.

Астронавти NASA літали на Gemini 10 разів у 1965-му і 1966-му роках. За цей час вони встигли вийти в космос, відпрацювати стикування апаратів на орбіті, оцінити вплив тривалих польотів на людину. Все це згодом стало в нагоді американському агентству для здійснення історичної місії — висадки на Місяць. Але для цього NASA знадобився не тільки досвід, але і новий космічний корабель.

Доставка людини на поверхню іншого небесного тіла і його повернення додому було завданням, з яким ніхто не стикався ані до, ані після програми «Аполлон». Тож і корабель, створений для цієї місії, виділявся на тлі інших апаратів, що використовувалися лише для підкорення орбіти.

Apollo складався з трьох основних модулів: командного, сервісного і місячного. На етапі запуску він також оснащувався аварійною вежею і адаптером місячного модуля. По суті, це був захисний контейнер, в якому той зберігався до виходу в космос. Там контейнер розкривався, місячний модуль стикувався з командним і сервісним, після чого це тріо продовжувало шлях до супутника нашої планети.

Серцем «Аполлонів» був командний модуль — єдина частина корабля, яка виживала наприкінці чергової місії. Лише уявіть, загальна висота «Аполлона» і ракети-носія «Сатурн-5», що запускала його в космос, становила 110 метрів — цього достатньо, аби прирівняти конструкцію до хмарочосу. Однак в кінці залишався лише 3,2-метровий модуль.

За формою він нагадував своїх попередників — Gemini і Mercury — проте був більшим. У модулі вистачало місця на трьох астронавтів, яким доводилося тут їсти, пити, спати і справляти нужду під час місій, які тривали близько тижня. З огляду на все це про комфорт не йшлося.

До початку польотів Apollo NASA вже встигло відпрацювати проблему з харчуванням і іншими природними потребами астронавтів під час тривалих польотів Gemini. Але модуль все ж таки був тісною кімнаткою без місця для санвузла. Під час польоту « Apollo -16» астронавт Кен Маттінглі жартома розповідав своїм колегам, яким випробуванням для нього було справити всі свої нужди, після чого одразу ж з’їсти обід.

«Я хотів стати першою людиною на Марсі, але це переконало мене: якщо ми полетимо туди на Apollo , то я пас», — ділився він досвідом.

Але досить про побут астронавтів. Якщо командний модуль був серцем корабля, то сервісний був усім іншим. Він забезпечував астронавтів водою, киснем і електрикою. Він також оснащувався двигуном, що виводив космічні кораблі на орбіту Місяця і відправляв їх назад на Землю. Перед входом в атмосферу по дорозі додому сервісний модуль відокремлювався від командного.

Ці частини корабля були потрібні, аби дістатися до Місяця і повернутися. Та після прибуття на супутник на перший план виходив місячний модуль. Він складався з двох ступенів: посадкового і злітного. Перший призначався для спуску на поверхню супутника, для чого оснащувався руховою установкою, що забезпечувала плавне примісячення. Під час трьох останніх місій «Аполлон» (15, 16 і 17) в ній також зберігалися місячні всюдиходи — двомісні електромобілі для їзди по супутнику.

У другому розташовувалася кабіна екіпажу. Звідси астронавти керували спуском на поверхню. Причому робили вони це стоячи — від крісел інженери NASA відмовилися заради економії ваги. По завершенні місії на Місяці астронавти поверталися на злітний ступінь і покидали супутник. На орбіті вони стикувалися з командним модулем і пересідали в нього. Злітний ступінь просто залишали напризволяще і з часом він гинув на поверхні Місяця.

На Apollo здійснили 11 пілотованих польотів. У липні 1969-го космічний корабель NASA доправив на Місяць Ніла Армстронга і Базза Олдріна. Після них побувати на супутнику нашої планети пощастило ще десятьом астронавтам. З того часу таке досягнення ніхто не повторював.

Chevrolet Suburban — головний старожил світового автопрому. Автомобілі з такою назвою випускаються аж з 1935-го року. Жодна модель не протрималася на конвеєрі довше. Корабель «Союз» — те саме, але в космічній індустрії. Перший пілотований політ він здійснив у 1967 році і з тих пір регулярно перетинає лінію Кармана .

Звичайно, сучасні «Союз ы », які возять космонавтів і астронавтів на МКС, вже не ті, що в 60-х. Як мінімум, вони розраховані на екіпаж з трьох осіб, а не з двох, як їхні пращури. За десятиліття космічний корабель зазнав і інших оновлень обчислювальних, навігаційних, комунікаційних, енергетичних і інших ключових систем.

Не будемо втомлювати вас перерахуванням всіх нововведень, які пережив «Союз» за більш ніж піввікову історію служби. Розповімо лише про найцікавіше. У 90-х, коли космічні перегони, холодна війна і СРСР залишилися позаду, США і Росія співпрацювали у справі підкорення космосу. Космонавти літали на «шатлах», а астронавти гостювали на орбітальній станції «Мир».

І тут з’ясувався важливий нюанс: у «Союзів» були вельми суворі вимоги до зросту пасажирів. Він мав бути не менше 1,63 м і не більше 1,8 м. Норман Тагард, перший астронавт, який побував на «Мире», підходив ідеально, тому проблему не помітили. А от його колеги, які мали летіти туди після нього, виявилися або занадто малими, або занадто високими. Прикре відкриття списали на труднощі комунікації, але російські інженери почали виправляти ситуацію — змінювати компоновку приладів, проєктувати нові крісла і т. д.

Щоправда, роботу вони закінчили тільки у 2002 році, коли єдиними мешканцями «Мира» були тихоокеанські риби — станцію затопили в 2001-му. Але астронавти, які роками продовжували літати на «Союзах», навряд чи залишилися незадоволеними внесеними змінами. Тим паче, що майже 10 років альтернатив російським космічним кораблям не існувало.

Дещо в «Союзах» залишилося незмінним. Весь цей час космічні кораблі складалися з трьох основних частин: приладово-апаратного відсіку і спускного апарату, про які ми розповідали раніше, а також побутового відсіку, призначеного для досліджень, відпочинку і харчування екіпажу.

З огляду на те, що «Союз» довго перебував в експлуатації, він встиг зробити дуже багато пілотованих польотів. 143 рази він піднімав людей за межу космічного простору. Це більше, ніж у Space Shuttle, ще одного довгожителя індустрії, який здійснив 135 польотів.

Після завершення програми «Аполлон» у 1972 році і перемоги в космічних перегонах США взяли невелику перерву в пілотованих польотах на орбіту, але лише для того, щоб ефектно повернутися до них. У 1981 році службу в NASA розпочав Space Shuttle (англ. «космічний човник») — перший у світі багаторазовий космічний корабель, здатний не тільки доправляти на орбіту людей і вантажі, але і повертати їх на Землю.

«Шатл» вражав як своїми можливостями, так і дизайном. Зовні він був схожий на літак, але нагадаємо, що його попередники взагалі нагадували конструктор з циліндрів, сфер і конусів. Це ще не «Тисячолітній сокіл», але вже набагато ближче до того, про що мріяли фантасти.

А ще він був набагато більшим за своїх попередників. «Човник» налічував у довжину 37 метрів (більше 9-поверхового будинку), розмах його крила становив 23 метри. Він складався з трьох частин: відсіку для екіпажу, вантажного і рухового відсіків.

У першому знаходилася польотна палуба — мозок корабля. Тут могло розміститися до чотирьох астронавтів, які керували польотом Space Shuttle. Це було справжнє царство кнопок, рукояток і дисплеїв — в кабіні їх налічувалося понад 2000. Під польотною знаходилася середня палуба, також розрахована на чотирьох астронавтів. Тут екіпаж харчувався і відпочивав під час місій, які зазвичай тривали більше 10 днів. Крім того, в середній палубі розташовувався туалет . Сечоприйомники та індивідуальні пластикові пакети, на які скаржився Кен Маттінглі, залишилися в минулому, тож астронавти епохи Space Shuttle літали з більшим комфортом. І це було недешеве задоволення. Один туалет коштував $30 млн.

Останнім елементом пасажирської частини був шлюзовий відсік, через який астронавти виходили у відкритий космос. У «шатл» могло поміститися до восьми осіб, але з такою кількістю людей він літав лише раз.

Позаду відділення екіпажу знаходився вантажний відсік довжиною 18 метрів. Тут «шатли» перевозили супутники для виведення на орбіту і елементи міжнародної космічної станції, яка будувалася за допомогою цих колосальних машин. Крім того, тут розташовувалася 15-метрова роботизована «рука», за допомогою якої астронавти вивантажували і завантажували ці самі супутники і деталі МКС.

В задній частині фюзеляжу знаходилися двигуни Space Shuttle.

Слід зазначити, що все, про що йшлося вище, — «шатл» в розумінні широкої аудиторії. Насправді це був лише орбітальний ракетоплан — ключова частина системи, яку NASA охрестила Space Shuttle. До неї також входила пара твердопаливних ракетних двигунів і зовнішній паливний бак. Перші забезпечували політ «шатлів» на старті, другий допомагав їм дістатися орбіти. Паливний бак був єдиною частиною системи, яка не використовувалася повторно. Навіть прискорювачі, відпрацювавши своє, спускалися на землю, після чого їх знаходили і знову використовували. Сьогодні в такий саме спосіб повертає свої ракети-носії новозеландська компанія Rocket Lab.

Space Shuttle знаходився в експлуатації з 1981 по 2011 рік. Всього у NASA було 5 таких апаратів. Два з них — шатли Challenger і Columbia — потрапили в аварії, забравши життя 14 астронавтів. Після катастрофи Columbia влада США вирішила закрити програму.

Треба сказати, що у СРСР був аналогічний проєкт — космічний корабель «Буран». Однак він літав в космос лише один раз в 1988 році, та й то без екіпажу. Після цього програму закрили. Корабель довго зберігався в одному з корпусів космодрому «Байконур», поки на нього не завалився дах, знищивши унікальний апарат.

Після запуску «Супутника-1» не тільки США захотіли повторити досягнення СРСР. Китайський лідер Мао Цзедун заявив, що його країна теж робитиме супутники. Цю обіцянку китайці виконали на початку 1970-х і поставили наступну мету: запустити в космос людину. Але тоді втілити задум не вийшло, і країна повернулася до нього лише в 90-х.

За допомогою в роботі над космічним кораблем Китай звернувся до Росії. У 1995-му він отримав доступ до технологій «Союзу» і взявся за створення власного апарату, поки російські фахівці тренували майбутніх тайконавтів.

Чотири роки потому на світ з’явився Shenzhou. Китайський космічний корабель був конструктивно схожий на «Союз» і теж складався з трьох відсіків (спускного, приладово-апаратного і побутового), та деякі зміни інженери КНР все ж внесли. По-перше, вони збільшили його (Shenzhou приблизно на 1,4 метра довший за «Союз»), дозволивши екіпажу з трьох тайконавтів літати з більшим комфортом. По-друге, вони оснастили побутовий відсік власними двигунами, аби він мав можливість автономного польоту після відділення спускного апарату.

Перший пілотований політ Shenzhou здійснив в 2003 році, зробивши Китай третьою країною в світі, що відправила людину в космос. Цю і дві наступні місії космічного корабля можна назвати пробними. Китайці експериментували з розширенням екіпажу і збільшенням тривалості польоту, а також відпрацьовували вихід у відкритий космос. Але в трьох інших Shenzhou вже використовувався як повноцінний транспорт. Космічний корабель доправляв тайконавтів на китайські орбітальні станції Tiangong-1 і Tiangong -2.

Говорити про Ілона Маска можна що завгодно, але своє ім’я в історію підкорення космосу він уже вписав. Підприємець побудував перший в світі комерційний космічний корабель і тепер астронавти державного агентства NASA літають на ньому до МКС.

Crew Dragon складається з двох елементів: капсули і багажника. Перша призначена для екіпажу, який може налічувати до семи осіб. Дизайн інтер’єру виглядає по-футуристичному привабливим і одночасно стриманим. Ймовірно, тому що кабіна не переобтяжена обладнанням. Пам’ятаєте царство кнопок Space Shuttle? Забудьте. У Crew Dragon значну їх частину замінює три великих сенсорних дисплеї.

Що ж, це сучасне рішення. Так само, як і система автономного стикування. Так, на підльоті до МКС астронавти можуть не обтяжувати себе цим завданням. За допомогою численних датчиків, камер і лідара (лазерний далекомір) корабель сам направляє себе і контролює швидкість для стикування зі станцією.

Капсула оснащується системою аварійного порятунку, проте інженери SpaceX обійшлися без вежі, як їх колеги з NASA в минулому. Апарат оснащується вісьмома двигунами, здатними відвести її на безпечну відстань від ракети-носія в разі потреби.

Багажник, як можна здогадатися з назви, призначений для перевезення вантажів. Крім того, його поверхня обшита сонячними панелями, тож він забезпечує «Дракона» електрикою. При поверненні Crew Dragon на Землю цей відсік від’єднується від капсули і згорає в атмосфері. А відділення з екіпажем плавно, на чотирьох парашутах, приводнюється в Атлантичному океані.

Crew Dragon лише почав виконувати свою роль пілотованого космічного корабля. До теперішнього часу він возив людей у космос двічі: влітку і восени минулого року. На кінець квітня запланований ще один запуск, в ході якого він доправить на МКС європейського, японського та двох американських астронавтів.

За минулі 60 років космічні кораблі стали більшими, місткішими, комфортабельнішими і високотехнологічнішими. Але насправді еволюція цих апаратів лише почалася. Нові космічні кораблі вже на підході. Просто зараз Китай працює над заміною Shenzhou, в ангарах NASA чекає відправки на Місяць Orion, а SpaceX набиває ґулі на розробках Starship, який повинен доставити людину на Марс.

Тож попереду на нас чекає ще чимало приголомшливих розробок. 60 років тому ми «Поїхали!», і ця подорож ще дуже далека від завершення. Тож їдьмо далі!