Четырехдюймовый полет, перевернутые датчики, перелет на 100 километров: нештатные ситуации в ракетно-космической технике

Заправленная ракета стояла на стартовом столе, в капсуле корабля «Меркурий» никого не было (полёт должен был быть тестовым), в момент запуска случилась забавная нештатная ситуация — последовательность отсоединения кабелей в момент пуска была нарушена.

В нормальных условиях первым от ракеты «Редстоун» в ходе пуска должен отсоединиться кабель контроля (также называемый управляющим, или даже логистическим), и только после него силовой кабель, запитывающий аккумуляторы ракеты. Всё произошло наоборот, из-за чего система управления ракеты недопоняла происходящее. Из-за нехватки электропитания в первые миллисекунды после старта ток прошёл через реле, которое, в свою очередь, выдало команду на отключение двигателей. Ракета поднялась на 10 сантиметров, плюхнувшись обратно на стартовый стол.

Однако система ракеты и не думала останавливать свою циклограмму — выключение двигателей вызвало отстрел башни системы аварийного спасения, штатно подразумевавшийся в ходе полёта, а вслед за башней капсула «Меркурия» выпустила посадочный парашют, так как барометрический датчик зафиксировал, что капсула находится на высоте ниже 3000 метров. Не сработала только система разделения капсулы от ракеты, триггером для которого должна была послужить невесомость.

Полностью заправленная ракета, слегка качающаяся на стартовом столе за счёт парашютов капсулы, могла упасть, что вызвало бы детонацию топлива. Однако погодные условия были хорошими. Персоналу пришлось ждать до следующего утра, когда жидкий кислород испарится через дренажные клапаны и сядут аккумуляторы, чтобы продолжить работать с ракетой.

Персоналом даже выказывались шуточные предложения о том, что неплохо было бы прострелить бак с жидким кислородом с помощью винтовки, для того чтобы побыстрее слить топливо, но, слава богу, до такой крайности не дошли.

Другой показательный случай из истории космонавтики случился с Российской ракетой «Протон-М» 2 июля 2013 года, во время попытки запуска трёх спутников системы «Глонасс».

Спустя несколько секунд после успешного зажигания двигателей, ракету в полёте начало шатать и на 32 секунде она, предварительно развалившись на куски, взорвалась, упав на землю.

В ходе расследования комиссией было обнаружено, что причиной аварии стала неправильная установка трёх датчиков угловой скорости из шести, что запутало систему управления ракеты. Датчики были буквально перевёрнуты относительно нормального положения и представляли из себя небольшие гироскопы, в связи с чем давали показания с перевёрнутым знаком. Ошибка была допущена в 2011 году при сборке ракеты. Сами датчики было крайне тяжело установить неправильно — аварийная комиссия позже выяснила, что такая установка была возможна только с применением силы.

Мораль — сложности в ракетно-космической технике могут быть и антропологического характера.

Авария стоила тогдашнему главе отрасли Владимиру Поповкину жизни. После инцидента он без средств индивидуальной защиты отправился на место падения ракеты и отравился парами гептила (топлива, применяемого в ракете «Протон-М»), что привело к тяжёлой болезни и гибели через год после аварии.

Одна интересная нештатная ситуация случилась на самой заре космонавтики — во время запуска в космос первого космонавта планеты Ю.А. Гагарина. Показательна она тем, во что может вылиться даже малейшая неточность при выведении космических кораблей на орбиту.

Через пять минут после старта, состоявшегося в 9:07 МСК 12 апреля 1961 года, на несколько миллисекунд опоздала отсечка двигателя блока второй ступени ракеты «Восток», что вылилось в приращение скорости на 25 м/с относительно расчётной.

Казалось бы, сравнивая с первой космической (7,9 километров в секунду), столь лёгкая неточность никак не повлияла бы. Однако на низкой околоземной орбите это означает перелёт аж в 100 километров. Вместо орбиты выведения в 180 х 220 километров в перигее и апогее (параметры орбиты, характеризующие самую близкую и удалённую её точки) корабль был выведен на орбиту в 181 х 327 километров, что могло стоить космонавту жизни, в том случае, если бы не сработала тормозная двигательная установка.

Расчетная орбита выбиралась из тех соображений, чтобы корабль за пару дней «зарылся» в атмосферу естественным образом. Но техника сдюжила, «тормоза» сработали, и полёт завершился штатным образом.

При расследовании причин столь поздней отсечки двигателя конструкторы «Востока» выявили причину — радиокоманда на отсечку двигателя с земли не прошла (так как ракета уже улетела за горизонт), а дублирующий таймер внутри самой ракеты был настроен на слегка другую циклограмму. В ходе взвешивания космонавта в скафандре и катапультируемом кресле за пару дней до полёта был обнаружен перевес в 14 килограмм, который устранили путём «облегчения» самого корабля (срезали ненужный кабель, отвечавший за связи между компонентами корабля), поменяли циклограмму на наземном пункте управления, но про дублирующий таймер банально забыли. Таким образом, взвешивание космонавта запустило цепочку событий, приведшую к повышению орбиты и возможности не вернуться из полёта живым.

Три вышеописанных случая являются эталонными примерами того, что ракетно-космическая техника полна вещей, которые необычайно трудно предсказать, в силу её бескомпромиссности и сложности. Однако большая часть систем в ракетах и кораблях дублируется, а в случае с измерительными приборами даже более чем дублируется (от трёх датчиков, замеряющих один параметр), что максимально уменьшает вероятность отказа.

На заре космонавтики тестирование техники производилось методом «отстрела» — буквально, методом проб и ошибок; подобным сейчас занимается компания SpaceX, тестируя свой Starship. Отнюдь не всегда системно-инженерный подход (читайте — с планированием всего сразу) приводит к положительному результату.

Автор: Павел Гайдук

Материал подготовлен совместно с Музеем космонавтики