Мертвые зоны шаттлов
САС на многоразовых крылатых космических кораблях — советском «Буране» или американских шаттлах, принципиально отличаются от вышеописанных систем. Во-первых, сам многоразовый челнок имеет большие габариты и массу. Он не делится подобно одноразовому капсульному кораблю на небольшие отсеки, а представляет собой единую конструкцию. Например, масса шаттла — почти 120 тонн. Даже для простого отстрела корабля от аварийной ракеты нужны очень мощные двигатели. При проектировании шаттлов и «Бурана» инженеры первоначально планировали оснастить их специальными твердотопливными двигателями спасения, но последние оказались чрезмерно тяжелы, и от этой затеи отказались.
Кабинка для экстренной эвакуации астронавтов и обслуживающего персонала со стартового комплекса шаттлов. Фото: NASA
Во-вторых, самолетная схема требует для безопасного полета определенного сочетания скорости и угла атаки. Обеспечить его при спасении челнока в начале полета крайне трудно, если вообще возможно. А при нештатном отделении крылатый аппарат может попросту разрушиться от огромных аэродинамических нагрузок.
Однако говорить о том, что на шаттле нет САС, неверно. Она имеется, причем довольно сложная, но у нее есть «мертвые зоны», в которых она бессильна. Одна из «мертвых зон» для американских челноков — первые две минуты полета, пока работают стартовые твердотопливные ускорители. Их считали практически безотказными, но именно они подвели в роковом полете «Челленджера» 26 января 1986 года.
В случае аварии на стартовой позиции, случившейся до запуска основных двигателей, астронавты могут экстренно покинуть корабль и в кабинке-корзине, подвешенной к тросу, скатиться с башни обслуживания в защитный бункер. С той же целью на стартовом комплексе «Бурана» был предусмотрен специальный спасательный желоб.
В полете экипаж шаттла теоретически может выпрыгнуть с парашютами. Но это возможно лишь при управляемом планировании на высоте не более шести километров и скорости не свыше 370 км/ч. При этом, чтобы не удариться о крыло, членам экипажа необходимо покидать аппарат с помощью затейливо изогнутой телескопической направляющей, выдвинутой на несколько метров через боковой люк.
Условия для спасения таким способом могут возникнуть лишь на обратном пути к Земле. Поэтому при выведении на орбиту задача аварийного спасения в основном возлагается на носитель и сам космический челнок. Везде, где возможно, их подсистемы, задействованные «на выживание», дублируются, подчас неоднократно. Даже при отказе одного из трех маршевых двигателей шаттл может выйти на низкую аварийную орбиту.
При более серьезных неприятностях по командам экипажа или из центра управления полетом запускается специальная программа, формирующая аварийную траекторию, которая приводит шаттл на один из многочисленных (более десятка) запасных аэродромов, расположенных в Европе, Северной Америке и Азии . Теоретически челнок может совершить посадку на любую подходящую взлетно-посадочную полосу длиной не менее трех километров.
Нерешенные проблемы
При создании советского челнока — корабля «Буран» — анализировалось не менее 500 возможных нештатных ситуаций. Подобно шаттлу при серьезных отказах ракета переключалась на аварийную программу, которая в зависимости от этапа полета и тяжести ситуации выводила корабль в тот или иной район возможной посадки. Начиная с определенной высоты «Буран» мог выйти на орбиту даже при отказе одного из двигателей ракетыносителя «Энергия». На случай аварийной посадки, кроме основного аэродрома, расположенного на космодроме Байконур, предполагалось ввести в строй два запасных — в Симферополе и на Дальнем Востоке в Хороле, близ Уссурийска. Интересно, что при посадке в Хороле «Буран», а с ним и самолеты сопровождения часть маневров выполняли бы в воздушном пространстве Китая.
В первых испытательных полетах и шаттлы, и «Буран» снабжались катапультными креслами. Однако при регулярных полетах такое решение оказалось неприемлемым, поскольку семь астронавтов в шаттле и до 10 космонавтов в «Буране» размещались на двух палубах, что исключало спасение всего экипажа.
Переплет фонаря пилотской кабины шат тла «Колумбия» — один из самых крупных фрагментов, найденных пос ле катастрофы челнока. Фото: REUTERS
Возможность спасения отделяемой кабины американцы отвергли еще на стадии проектирования, как чрезмерно дорогое и тяжелое решение. По аналогичному пути шли советские разработчики. В результате отсутствие средств спасения при «быстрых» авариях остается ахиллесовой пятой крылатых челноков. После катастроф «Челленджера» и «Колумбии» вновь были сделаны попытки вернуться к идее «спасаемой кабины». И снова они были отвергнуты из-за недостаточной надежности. Подобное решение применялось на самолетах F-111 и показало свою низкую эффективность. По той же причине оно не прижилось и на бомбардировщике B-1: в большинстве случаев при спасении в отделяемой кабине экипаж получал серьезные травмы.
И все же кадры взрыва «Челленджера», запечатленные беспристрастными видеокамерами, показывают, что кабина с экипажем хоть и оторвалась от челнока, но была практически целой! Есть даже данные, что некоторые астронавты погибли не при взрыве, а при ударе о воду. Возможно, будь кабина «спасаемой», астронавты имели бы шанс выжить. Трудно сказать. Обеспечить для плохообтекаемой кабины устойчивый полет, да еще и мягкую посадку очень сложно. Так что приходится признать, что эта идея не решает проблему спасения экипажа, и задача создания САС крупных крылатых кораблей еще ждет своего решения. О том, насколько она важна, говорит тот факт, что после двух катастроф США решили вовсе отказаться от тяжелых космических челноков, как недостаточно безопасных кораблей.
На небольших многоразовых крылатых аппаратах спасти экипаж несколько проще. Во-первых, «маленький» аппарат массой 10—20 тонн все же можно увести от ракеты при помощи традиционной ДУ САС. Такое решение предлагалось в российском проекте «Клипер». Немногочисленный экипаж — из двух-трех космонавтов — можно попытаться спасти с помощью катапультных кресел. Этот способ был основным в проекте французского многоразового корабля «Гермес». Наконец, можно спасти экипаж в компактной отделяемой капсуле, как в советском проекте «Спираль». Разработчики считали, что даже при аварии на орбите единственный пилот боевого космоплана мог вернуться на Землю в небольшой сфере, похожей на спускаемый аппарат «Востока».
Говоря о перспективах развития САС, нельзя не отметить стремление конструкторов интегрировать ее в корабль. Например, при штатном полете, вместо того чтобы отстреливать ДУ САС, ее можно использовать в качестве блока довыведения корабля на рабочую орбиту — топлива в ней для этого достаточно. Подобная идея легла, например, в основу концепции двигательного отсека корабля «Клипер». По проекту отсек может выполнять три функции: аварийное спасение, довыведение корабля на рабочую орбиту и торможение для входа в атмосферу.