Приключения на орбитах

Гибель «Челленджера»

Трудности, связанные с разработкой двигателя для «Спэйс Шаттла», затянули сроки его изготовления. Первый испытательный полет этого аппарата состоялся с 12 по 14 апреля 1981 года и потребовал большого мужества от астронавтов, несмотря на то, что серьезных отказов в работе его систем не наблюдалось.

Все созданные до этого транспортные космические системы проходили серию беспилотных летных испытаний, в ходе которых проверялась их работоспособность в реальных условиях полета. И вот эта традиция была впервые нарушена. Первый экземпляр «Шаттла», получивший название «Колумбия», был запущен сразу с экипажем на борту. Следует ли особо подчеркивать, какую большую нервную нагрузку испытывали астронавты, согласившиеся на этот беспрецедентный эксперимент. В состав экипажа входили Джон Янг, для которого это был пятый полет (позже он и в шестой раз слетал в космос), и новичок Роберт Криппен.

Полет окончился благополучно и положил начало систематическим запускам аппаратов этого типа в космос. Всего было сделано четыре экземпляра таких аппаратов: «Колумбия», «Атлантис», «Дискавери» и «Челленджер».

22 декабря 1985 года на стартовую позицию был выведен корабль «Челленджер», который готовился для десятого запуска (двадцать пятый – по программе «Спэйс Шаттл»). Старт предполагалось осуществить 24 января 1986 года, но за двое суток его пришлось отложить, поскольку в месте возможной аварийной посадки корабля, в аэропорту Дакара в Сенегале, ожидалась пыльная буря. Руководители НАСА обратились к правительству Марокко с просьбой разрешить использовать в случае аварийной посадки аэропорт в Касабланке и, получив такое разрешение, назначили запуск на 26 января. Однако синоптики предсказали, что в этот день над штатом Флорида пройдет мощный грозовой фронт. Старт перенесли на следующий день.

27 января семь астронавтов поднялись на борт «Челленджера» и заняли свои кресла. После того как был задраен входной люк, оказалось, что не обеспечена герметичность. Начали искать и устранять неполадку. Когда эта работа была закончена, над космодромом сгустились тучи, а в месте аварийной посадки в Касабланке поднялся сильный ветер. Астронавты вынуждены были покинуть кабину корабля, старт перенесли еще на сутки.

В ночь с 27 на 28 января температура воздуха резко упала за нулевую отметку. Это вызвало серьезное беспокойство у руководителей фирмы «Мортон Тиокол», занимавшейся разработкой твердотопливных ускорителей для «Шаттла». Дело в том, что при низких температурах материал межсекционных уплотнителей этих ускорителей терял свою эластичность и мог не обеспечить герметичность в местах стыка секций. Руководители фирмы доложили о своих опасениях в НАСА. Однако у него были собственные соображения на этот счет. Неполадки в ускорителях возникли давно, еще при первом полете «Колумбии». При втором полете появилась небольшая утечка газов через уплотнители. В НАСА поступали докладные записки от различного рода специалистов, предупреждавших о возможной катастрофе корабля из-за этой неполадки.

Казалось бы, простая управленческая задача. Формулируется она так: «Запускать ли «Челленджер», если на борту возникла неполадка, способная стать причиной катастрофы дорогостоящего технического объекта и гибели семи членов экипажа».

Любой нормальный человек, не задумываясь ответил бы отрицательно. Другое дело – чиновник. Он постарается решить эту задачу, исходя не из существа дела, а из личной выгоды, даже если последняя носит иллюзорный характер.

Эту задачу чиновники из НАСА дополнили таким образом: «Если запуск отложить, то будет сорван план запусков по программе «Спэйс Шаттл», поскольку доработка твердотопливных ускорителей потребует около девяти месяцев». И, конечно, решили ее в пользу плана. Вспомним, аналогичная ситуация возникла и при запуске на Луну «Аполлона-12», когда руководители НАСА запустили ракету в грозовое облако, чтобы не работать на Рождественские праздники. Тогда астронавтам «Аполлона» повезло. А вот с экипажем «Челленджера» случилась беда.

В технике существует жесткая обратная связь между управленческим решением и его результатом. Проектно-конструкторские ошибки рано или поздно проявляются в своей конкретной форме. Но и в технику проникли бюрократизм, безответственность, показуха. А что происходит в тех областях, где критерии размыты, где ошибки не приводят к аварии, а любой просчет легко представить как мудрость? Не случайно поэтому наукой и искусством готов руководить кто угодно. Здесь ошибки проявляются лет так через десять-двадцать, когда уже и спрашивать за них не с кого.

Под давлением руководства НАСА представители фирмы согласились на запуск «Челленджера» в надежде на то, что и на этот раз пронесет.

28 января в 11 часов 38 минут по местному времени «Челленджер» стартовал. На его борту находились военные летчики Франсис Скоби и Михаел Смитт, майор ВВС США инженер Эллисон Онизука, представитель аэрокосмической корпорации «Хьюз Аэркрафт» инженер Грегори Джарвис, физик-лазерщик Рональд Макнейр, женщина-космонавт Юдита Резник и учительница Криста Маколифф.

Командир экипажа Франсис Скоби воевал во Вьетнаме, а потом более двадцати лет служил в ВВС США. В апреле 1984 года он летал в космос на «Шаттле». Его возраст был уже достаточно зрелым – ему исполнилось 46 лет.

Михаел Смитт также воевал во Вьетнаме. В космос отправлялся впервые. Ему исполнилось 40 лет, жена и трое детей тепло проводили его в космический полет, не подозревая, что это проводы в последний путь.

Эллисон Онизука – по национальности японец, имевший гражданство США. Он родился и вырос на Гавайских островах и с детства мечтал о полете на Луну. Он был женат и имел троих детей. Его возраст – 39 лет.

Рональд Макнейр совершил свой первый полет в космос в феврале 1984 года. В отряд астронавтов вступил в 1978 году. Защитил диссертацию и получил степень доктора наук. Занимался применением лазеров в космосе, т.е. работал по программе звездных войн. Ему было 36 лет.

Грегори Джарвис – возраст 41 год. Выполнял на борту функции специалиста по полезной нагрузке. По образованию – инженер-электротехник, занимался на фирме «Хьюз Аэркрафт» спутниками связи.

Тридцатишестилетняя Юдита Резник была уже опытным астронавтом. В феврале 1984 года она летала в космос на «Спэйс Шаттле», став после С. Райд второй американкой, побывавшей на орбите. Доктор наук по электрическим системам. Не замужем. Увлекалась музыкой – хорошо играла на пианино.

Тридцатисемилетняя Криста Маколифф имела хорошую теоретическую подготовку. Она была учительницей английского языка, американской истории и экономики. Муж ее – адвокат. Двое ее детей учились в высших учебных заведениях США.

Вечером этого дня должно было состояться телевизионное выступление президента Рейгана о положении страны, в которое он включил и несколько слов о Кристе Маколифф. Ее полет имел довольно большую предысторию и занимал важное место в планах президента.

Между Белым домом и профсоюзом работников просвещения давно существовали трения, и в период предвыборной кампании Рейгану посоветовали запустить в космос школьного учителя. Это был хороший пропагандистский ход, создававший предпосылки для урегулирования отношений с этим профсоюзом. Был объявлен конкурс, в котором приняло участие свыше 10 тысяч кандидатов. Криста Маколифф оказалась его победительницей.

Сразу же после старта кинокамеры, снимавшие запуск, зафиксировали белый дымок, выходивший из стыка нижней и средней секций правого ускорителя. Специалисты позже, анализируя кинокадры, высказали предположение, что это выходил водяной пар. Потом появился черный дым, а на 59-й секунде вырвалась струя пламени. Вообще говоря, и у астронавтов, и у руководителей полета было время, чтобы аварийно прекратить полет. Но Скоби, выполнявший роль командира, со своего места не мог заметить возникшей опасности, а руководители полета не смогли своевременно оценить ситуацию, а возможно, и побоялись ответственного решения.

На 73-й секунде, на высоте чуть более четырнадцати километров, на глазах миллионов телезрителей «Челленджер» взорвался.

В этот момент, когда в ужасе замерла вся Америка, информатор бесстрастным голосом продолжал вести свой репортаж: «Контроль полета показывает, что все идет нормально. Очевидно, имеются некоторые неполадки. Мы не имеем связи. Мы получили сообщение … что ракета взорвалась. Руководитель полета подтверждает это. Мы пытаемся выяснить причины случившегося».

В огне взрыва, казалось, не могло сохраниться ничего живого. Однако, как показал последующий анализ, взрыв оторвал носовую часть «Челленджера», где находился экипаж, и она продолжала свой полет до высоты двадцать километров. Перед самым взрывом Скоби и Смитт успели заметить опасность, один из них что-то воскликнул, но было уже поздно принимать какие-либо меры для спасения. Кабина экипажа продолжала свой полет-падение с четырьмя оставшимися живыми после взрыва астронавтами. Они сразу же воспользовались дыхательными аппаратами, и только страшный удар кабины о воду привел к их гибели.

Это была большая трагедия и для Америки, и для всего мира.

Правительство США организовало поиски обломков «Челленджера» на дне океана. В этих работах участвовало шесть тысяч человек. Были тщательно исследованы 240 тысяч квадратных километров водной поверхности и свыше тысячи километров морского дна. В поиске принимала участие атомная подводная лодка. Общие убытки, связанные с этой катастрофой, составили восемь миллиардов долларов, из которых около трех миллиардов приходились на стоимость «Челленджера».

Ну а как же поступили с теми, кто принимал решение о запуске, посылая астронавтов на верную гибель, кто должен был нести ответственность за их жизнь? Исполняющего обязанности директора НАСА У. Грэма перевели на должность научного советника США, а на его место назначили Джеймса Флетчера, занимавшего этот пост в первой половине семидесятых годов. Сделали еще ряд перестановок в руководстве НАСА.

Впрочем, «стрелочников» нашли. Ими стали самые принципиальные сотрудники фирмы «Мортон Тиокол» – А. Макдональд и Р. Бойсджоли, которые были против запуска и дали правдивые показания Комиссии по расследованию обстоятельств катастрофы. Их уволили со службы. Руководителю Комиссии пришлось приложить немало усилий, чтобы справедливость хоть здесь восторжествовала, и их, в конце концов, восстановили.

После катастрофы «Челленджера» ряд астронавтов, выражая свое недоверие руководству НАСА, покинули отряд.

Как здоровье, космонавт?

Когда по радио или телевидению передают, что самочувствие космонавтов в полете нормальное – это означает, что чувствуют они себя плохо.

Как только прекращают работу двигатели ракеты-носителя и космонавты оказываются на орбите, тотчас их организм начинает испытывать коварство невесомости. Сначала у всех космонавтов появляются иллюзии. Им кажется, что их тело наклонено вперед или назад или что они находятся в положении «вниз головой». Самочувствие всегда индивидуально. Поэтому и продолжительность всех явлений, связанных с невесомостью, степень их проявления у каждого космонавта имеет свои особенности. У одних иллюзии исчезают через несколько минут, у других они продолжаются часами, а у третьих – периодически исчезают и вновь появляются на протяжении всего полета.

Когда на Земле человек вытягивает свою руку вперед, то его мышцы самопроизвольно компенсируют воздействие на нее силы притяжения. То же самое «проделывают» мышцы и в невесомости, но поскольку там нет силы тяжести, эта работа – лишняя и приводит к тому, что рука оказывается вытянутой вперед и несколько вверх. Другими словами, нарушается координация движения.

Сердце, посылая импульсы крови по организму, имеет своего естественного «помощника» – притяжение Земли, «подтягивающее» кровь к нижним конечностям. В невесомости этого «помощника» нет, и кровь стремится сосредоточиться в верхней части организма космонавта. Происходит изменение в работе сердечнососудистой системы, уменьшается общая масса циркулирующей крови, изменяется минеральный обмен. Космонавты ощущают прилив крови к голове, заложенность носа, их лицо становится одутловатым, глаза краснеют, появляется головная боль.

Наиболее неприятные ощущения возникают при космическом укачивании. Выше уже не раз отмечались его особенности, проявляющиеся в очень острой форме и у Г.С. Титова, и у Швейкарта, и у второго экипажа «Скайлэба», а также в той или иной форме у многих других космонавтов.

В перепонках внутреннего уха имеются твердые частицы – отолиты, сигнализирующие о положении головы по отношению к направлению воздействия силы тяжести. Отолиты выполняют фактически роль чувствительных элементов системы ориентации человеческого тела. У некоторых людей имеется врожденная отолитовая асимметрия, когда вес правых и левых частичек различен. Центральная нервная система компенсирует это отклонение, но в невесомости она оказывается неэффективной, поскольку различия в весе отсутствуют. Это обстоятельство и становится, по мнению многих ученых, причиной космического укачивания. Имеется и другое объяснение этого явления. Некоторые ученые считают, что оно связано с изменением в невесомости взаимодействия анализаторов, служащих для определения свойств пространства и подразделяющихся на вестибулярный, зрительный, обоняния и двигательный. Определяющую роль в возникновении космического укачивания играет при этом вестибулярный аппарат. Вклад остальных анализаторов в это явление носит вторичный характер. Например, укачивание некоторых людей в автобусе усилится при наличии запаха бензина.

Космическое укачивание у космонавтов при втором и последующих полетах в космос обычно меньше выражено или вообще отсутствует.

Начальный период адаптации к условиям невесомости (примерно неделя) чрезвычайно неприятный и требует от космонавта больших волевых усилий.

Наземная подготовка позволяет ослабить воздействие невесомости на организм космонавта в начальный период полета. Например, две-три недели до старта космонавты спят на кровати с опущенным изголовьем. При этом кровь, разумеется, приливает к голове, что вызывает понятное чувство дискомфорта. Много времени космонавты проводят и на вращающемся кресле, делая в ходе тренировки периодические движения головой вверх и вниз.

Со второй недели полета организм космонавта начинает приспосабливаться к невесомости. Проходит, например, космическое укачивание, развиваются реакции, препятствующие прогрессированию некоторых изменений в организме. Этот период продолжается около пяти недель. Затем наступает третья фаза адаптации к невесомости – устанавливается равновесие организма в новых для него условиях невесомости.

В течение второго и третьего периодов космонавты начинают чувствовать себя лучше. Отсутствие силы тяжести некоторым из них теперь начинает нравиться, восстанавливается работоспособность.

Однако внутренние изменения в организме продолжаются. На Земле на человека действует масса сил – сила ее притяжения, давление атмосферного воздуха, человек поднимает тяжести, борется с ветром и т.д. Для того чтобы эти силы его не раздавили, природа снабдила его специальным костно-мышечным силовым аппаратом.

В невесомости этих сил нет, а природа очень умна – она тотчас начинает избавлять человека от того, что ему не нужно. В результате начинает происходить распад костей, из которых выходят соли фосфора и кальция. Кроме того, мышцы космонавта ослабевают, развивается гиподинамия. Из-за малой двигательной активности появляются вялость, апатия, быстрая утомляемость, повышаются нервно-эмоциональное напряжение, беспокойство, иногда возникают невротические состояния и различного рода отклонения психических функций.

Подобного рода симптомы наблюдались и при наземных экспериментах при ограничении подвижности человека, находящегося длительное время на постельном режиме. Недаром в народе говорят, что лентяи долго не живут.

Борьба с этими явлениями в космосе приобрела различные формы. Прежде всего здесь следует отметить интенсивные физические упражнения на бегущей дорожке, велоэргометре, с эспандерами. Летчик-космонавт А.Н. Березовой писал:

«Какую радость приносит на Земле утренняя разминка! А здесь семь потов сойдет… И выходит, что занятия на велоэргометре или беговой дорожке не приятный вид отдыха в спортзале, а изнурительный труд, на который уходит масса рабочего времени».

Специалисты разработали специальные нагрузочные костюмы, создающие постоянное силовое воздействие на опорно-двигательный аппарат и мускулатуру. Космонавты носят эти костюмы ежедневно по 10-16 часов.

Для улучшения кровообмена космонавты используют вакуумный комплект «Чибис». Он имеет форму брюк, только эти «брюки» есть не что иное как герметичный мешок на специальном каркасе. В мешке можно создавать разрежение, что способствует оттоку крови к ногам.

Регулирование солевого обмена осуществляется подбором соответствующего рациона питания. В ней содержатся соли кальция, калия, фосфора, натрия, магния и железа.

Бороться с космическим укачиванием помогает также шейный амортизатор, представляющий своего рода жабо. Он обеспечивает некоторую силовую нагрузку на шейную часть позвоночника и ограничивает движения головы. Его практическое использование принесло в целом положительные результаты. Самочувствие космонавтов стало лучше.

Космический полет достаточно однообразен. На протяжении многих дней космонавты живут в одних и тех же условиях замкнутой кабины, видят один и тот же интерьер, слышат монотонный звук работающих приборов. Вызывающие восторг в начале полета виды Земли и космоса приедаются. В.И. Севастьянов как-то писал, что «привыкая к невесомости, организм перестраивается не только физиологически. Меняется и мироощущение космонавта. Забываются запахи Земли, краски. Пытаешься вспомнить, как шумит море, шепчет листва».

Отсутствие необходимого минимума впечатлений приводит космонавта к состоянию тягостного угнетения, сонливости, утомления, скуки и расстройству сна. Ученые на Земле проводили такие опыты. На глаза испытуемых надевали повязки и темные очки, не пропускающие свет, пальцы покрывали специальными футлярами, чтобы исключить осязание, с помощью заглушек создавали искусственную глухоту. Через некоторое время самочувствие испытуемых резко ухудшалось – возникало беспокойство, иллюзии, галлюцинации и даже расстройство психики.

Человеческий организм функционирует в рамках некоторых сложившихся в результате длительной эволюции биологических ритмов. В космическом полете резко нарушается система геофизических и отчасти социальных датчиков времени. Следствием этого оказываются появляющиеся у космонавтов апатия, сонливость, раздражительность.

Экипаж станции «Салют-4» в составе П.И. Климука и В.И. Севастьянова летал с необычным распорядком дня. П.И. Климук описал его таким образом:

«У нас с Виталием был перевернутый, мигрирующий режим. После выхода на орбиту мы работали ночью, а днем отдыхали. Кроме этого, ежедневно мы ложились спать на 30 минут раньше и на следующие сутки начинали рабочий день на 30 минут раньше, чем предыдущие. Тридцать минут – кажется, мелочь. Но давайте посчитаем. За два месяца полета время сна передвинулось больше, чем на 31 час – почти на полутора суток. Результаты такой миграции мы вскоре почувствовали.

Примерно через две недели полета мы вдруг начали по утрам ощущать сонливость. Спишь вроде нормально, целых восемь или даже девять часов, а все равно после подъема чувствуется какая-то усталость. Это свидетельствовало о десинхронозе…»

В.И. Севастьянов полностью поддержал в этом вопросе своего товарища: «Главный бич для нас – сон! И даже не сон, а режим дня! У нас просто дурацкий режим дня: каждые сутки он смещается на полчаса… Не можем мы привыкнуть к этому распорядку и мучаемся», В тех случаях, когда точка начала сна не изменяется искусственно по времени, все же биоритмы космонавтов могут изменяться. Даже переутомление приводит к изменениям суточных ритмов физиологических процессов. Сама невесомость сопровождается в конечном итоге десинхронозом из-за нарушения биоритмов.

Космонавт живет на орбите в постоянном ожидании опасности. В любую минуту может возникнуть нештатная ситуация на борту. Эмоциональные реакции затрагивают все уровни нервной системы, вызывают нарушения в обмене веществ и энергии. Длительное эмоциональное напряжение сопряжено с серьезными изменениями в психике человека.

Если встреча с крупным метеоритом расценивается специалистами как маловероятная, то опасность радиоактивного облучения космонавтов реальна. Источников космической радиации довольно много. Это – электромагнитное излучение и потоки электронов, позитронов и других заряженных и нейтральных частиц. При больших дозах облучения заряженными частицами могут разрушаться клетки и ткани организма, в том числе и его хромосомный аппарат. В результате возникает мутация генов. В потомстве облученных могут появляться мутанты, отличающиеся от родительских особей.

Ученые доказали, что излучение спокойного Солнца представляет собой постоянное электромагнитное излучение во всех диапазонах спектра и слабые потоки электронов и протонов, называемые обычно солнечным ветром. При возрастании солнечной активности магнитосфера Земли подвергается сильному воздействию, в ней начинают происходить сложные явления. Под влиянием солнечного ветра наблюдаются серьезные изменения в жизнедеятельности живых организмов, вплоть до их гибели. Вся беда состоит в том, что ученые не научились пока надежно прогнозировать вспышки солнечной активности. Обработка статистических данных показывает, что интервалы между максимумами активности составляют 5-6 лет, 7-8 лет, 11-12 лет, 13-15 лет и даже 20 лет. Бывают периоды и более длительные, достигающие 30, 50, 60, 70 лет и даже 169, 180, 300, 600, 900 лет.

Солнечные вспышки, таким образом, всегда неожиданны и ставят космонавта в трудное положение. Так, например, в 1989 году при полете на станции «Мир» А. Викторенко и А. Сереброва появились солнечные вспышки. Экипаж вынужден был прятаться от потока протонов в той части станции, где приборы и оборудование обеспечивали хоть какую-то защиту. Если бы в тот момент период активности Солнца затянулся, космонавтов пришлось бы срочно возвращать на Землю.

Необходимость защиты экипажей от облучения становится принципиально важной при дальних полетах, скажем, на Марс. Тут уже космонавтов на Землю быстро не вернешь. Конструкция корабля должна предусматривать соответствующие устройства для защиты экипажей.

Но вот, наконец, подошел к концу космический полет, и экипаж возвращается на Землю. После длительной невесомости на космонавтов вдруг наваливаются перегрузки. Неприятное ощущение, но главное начинается на Земле. Ведь организм космонавта уже привык к невесомости, а теперь ему нужно приспосабливаться опять к условиям Земли. Снова у некоторых космонавтов появляются симптомы укачивания, возникает тошнота, рвота. Дает себя знать детренированность мышц, несмотря на регулярные физические упражнения на орбите. Во время 18-суточного полета В.И. Севастьянова и А.Н. Николаева в кабине корабля не было возможности разместить средства профилактики, и космонавты не могли заниматься физическими упражнениями. В результате они на Земле не смогли самостоятельно покинуть спускаемый аппарат.

После посадки обычно снижаются функциональные характеристики организма. Кожный покров космонавтов бледный, кожа сухая, лицо одутловатое. Им кажется, что масса их тела и окружающих предметов увеличивается. После принятия небольшого количества легкой пищи возникает чувство, будто проглотил гирю. Врачи наблюдают расширение и увеличение кровенаполнения вен сетчатки глазного дна. Неврологические исследования показывают гиперрефлексию и нарушения координации.

Через несколько дней начинают болеть мышцы спины и голени. Сохраняется плохая реакция сердечно-сосудистой системы на физические нагрузки. Послеполетный анализ фиксирует также и уменьшение общей массы гемоглобина до 25%, количества эритроцитов примерно на 20%, ретикулоцитов – на 35% и тромбоцитов – на 50% и даже больше. Нормальным состав крови становится примерно через полмесяца-месяц.

Период реадаптации зависит от многих факторов, в том числе и от личных особенностей организма космонавтов, от регулярности и интенсивности физических упражнений на орбите, от продолжительности полета.

Следует, вероятно, подчеркнуть, что длительные полеты в невесомости бесперспективны. Для путешествия, скажем, на Марс необходимо обеспечить на корабле искусственную силу тяжести. Другое дело – кратковременные полеты на околоземных орбитах. Здесь уже достигнуты впечатляющие успехи в борьбе с невесомостью, позволяющие надежно прогнозировать самочувствие среднего по здоровью человека при полете продолжительностью 3-5 месяцев. Значит, для сменных экипажей специалистов самых различных профессий путь в космос открыт.