Навигация:
Дистанционно управляемая система манипулирования Canadarm
Первичная авиационная подготовка
Самое главное — это быть большим
Телескоп «Хаббл»
Замена солнечных батарей
Ошибки при ВКД
Задачи экспедиции
Организация тренировок
Вираж вокруг челнока
Невесомость
Питьевая вода на шаттле
Посещение «Хаббла»
Полёт STS-109: работа в открытом космосе
Сила тяжести
История программы «Спейс шаттл»
Космические полёты и нации
«Колумбия» и роковой фрагмент пены
Уроки катастрофы
Конец программы «Спейс шаттл»
Задачи по ремонту «Хаббла»
Кабель электропитания телескопа
Адапатация астроанавта к обычной жизни
... весной 1993 г., примерно в то самое время, когда родилась Габби, я стоял на платформе симулятора, где несколько астронавтов отрабатывали «полет» руки-манипулятора шаттла. Официальное название этого приспособления — дистанционный манипулятор. Поскольку сделали эту штуку в Канаде, мы ее называли «канадской рукой». Она представляла собой огромный кран, который использовался для перемещения объектов вокруг шаттла, например спутников или модулей космической станции. Также он использовался для того, чтобы разместить астронавтов во время выполнения работ в открытом космосе — они прикрепляли ножные захваты к передней части манипулятора. В условиях невесомости такая «рука» может перемещать предметы размером и массой с большой автобус. Манипулятором управляют астронавты, которые находятся внутри шаттла. В грузовой отсек орбитального аппарата они могут заглянуть через иллюминаторы заднего отсека кабины.
Астронавты управляют манипулятором с помощью двух рукоятей: левая служит для перемещения (по осям XYZ), а правая — для вращения, наклона и сгибания. Управление этим приспособлением требует долгой тренировки и твердых навыков. Работа с манипулятором была одним из основных видов работ, который астронавты выполняли на космическом «челноке». Наблюдая занятия на симуляторе, я заметил, что астронавты используют камеры, чтобы отслеживать движения «руки», но камеры не всегда дают четкое изображение, поэтому тем, кто сидит за рукоятями, приходится смотреть на цифровые индикаторы, чтобы узнать координаты манипулятора по осям XYZ или момент вращения, наклона или сгибания. Затем они по этой информации высчитывали, что им нужно сделать.
Это был невообразимо сложный и запутанный способ управления манипулятором. Он был похож на проблему с тактильной обратной связью, которой я занимался в МТИ. В системе управления роботизированной «рукой» нужно было уделить больше внимания человеческому фактору. Я понял, что решением этой проблемы — тем, что очень помогло бы астронавтам, мог стать экран дисплея, на котором в режиме реального времени, как в видеоигре, графически отрисовывались бы данные о положении манипулятора.
В то время в McDonnell Douglas работал инженер Джек Браззел, который нашел способ облегчить шаттлам встречу на орбите, отобразив данные графически на экране ноутбука. В те времена, если тебе хотелось сделать что-то новое для команды шаттла, это должно было оказаться на ноутбуке. Что касается изменения или добавления нового программного обеспечения в бортовые компьютеры самого шаттла, тут НАСА вело себя очень консервативно. Все эти системы были так тонко настроены, что в них не хотели вмешиваться, пока в этом не возникнет крайняя необходимость, а такое случалось очень редко. Ноутбуки изменили все. Они дали астронавтам нововведение, опережающее время, потому что теперь можно было свободно экспериментировать и пробовать новое.
Чтобы подготовить нас к полетам, НАСА отправило свежий набор астронавтов на авиационную базу ВМС в Пенсаколе, штат Флорида. Там у нас проходили тренировки по приземлению и приводнению. Затем мы направились на парашютные тренировки на базу ВВС Вэнс в Энид, штат Оклахома. А потом вернулись на три недели в Хьюстон для изучения бортовых систем, навигации, правил Федерального управления гражданской авиации, поведения при неблагоприятных погодных условиях, планов полетов — всего, что нам нужно было знать, чтобы помогать тому, кто сидит на переднем кресле самолета.
Полеты для Космического центра имени Джонсона проводятся с аэродрома Эллингтон, находящегося в 16 км от Хьюстона. У НАСА там есть собственные сооружения: двухэтажное административное здание, которое пристроено к ангарам для наших самолетов. Среди них разведывательный самолет WB-57, летающий на большой высоте, который служит для тренировок экипажей шаттлов; самолет, обеспечивающий состояние невесомости, KC-135A — знаменитая «Рвотная комета», а также наша эскадра T-38 «Тэлон».
Астронавты готовятся к космическим полетам, тренируясь на Т-38 — двухместных двухмоторных сверхзвуковых самолетах. Эти машины могут лететь быстрее звука и развивать скорость до 1380 км/ч. Только представьте себе, что «Феррари» превратился в истребитель! Это маленькие и изящные самолеты с острыми как бритва крыльями и тонким длинным носом.
На лекции Масгрейва один парень поднял руку и задал вопрос о том, что нужно делать для того, чтобы иметь наилучшую физическую форму для выходов в открытый космос. Стори сказал, что тяжелая атлетика и тренировки на выносливость одинаково важны, но самое главное — это быть большим.
«Необходимо иметь высокий рост, — сказал он, — и по-настоящему длинные руки». Космический скафандр находится под избыточным давлением, и это означает, что каждое твое движение встречает сопротивление. Чем длиннее у тебя руки, тем больше получается рычаг, и тебе не приходится постоянно бороться со скафандром. То же самое происходит и с пальцами в перчатках. Каждый раз, когда ты сжимаешь кулак или рукоятку инструмента, тебе приходится преодолевать сопротивление. Также необходим человек, который может дотянуться подальше.
Передвигаться в скафандре — кропотливый и утомительный труд. Хорошо, когда ты можешь закрепить себя в одном месте и иметь возможность дотянуться как можно дальше, не перемещая все свое тело. И что еще важнее, если у твоего напарника возникла проблема — если его скафандр поврежден и он не может дышать, — ты должен быть достаточно силен, чтобы втащить его обратно на корабль. Если ты невысокого роста, с короткими руками и маленькими пальцами, ты можешь целыми днями торчать в спортивном зале, но ни на шаг не приблизишься к своей цели.
.... 1986-й стал важным годом в космических исследованиях, но совсем в другом смысле. Программа Space Shuttle была приостановлена, и запуск телескопа снова отложили, теперь на 1990 г. К тому времени, когда он наконец был запущен, проект, на который предполагалось потратить $575 млн, стоил уже $1,8 млрд, и только после запуска мы обнаружили, что телескоп не работает. Его главное зеркало диаметром 2,4 м имело дефекты из-за отклонений от правильной формы. По краям оно было слишком плоским, отклонение было совсем крошечным — оно составляло всего 2,2 микрометра, меньше толщины человеческого волоса. Но этого было достаточно для того, чтобы свет отражался неправильно и телескоп не мог сфокусироваться. Все эти изображения в видимом диапазоне спектра, все эти замечательные фотографии далеких галактик и туманностей, которые каждый мечтал увидеть на календаре или экране своего компьютера, — телескоп не выдал ни одного из них! Это была просто катастрофа, огромный конфуз для всей космической программы.
К счастью, «Хаббл» можно было починить. Умные, точные машины очень капризны. Чтобы они работали правильно, им нужна любящая, заботливая рука, и телескоп не был исключением из правила. Именно поэтому его построили так, чтобы астронавты могли его отремонтировать. Когда «Хаббл» запустили, в бюджет НАСА были заложены четыре миссии обслуживания, поскольку астронавты должны были полететь к телескопу, провести ремонт и модифицировать оборудование в соответствии с новейшими техническими достижениями. После того как обнаружилась проблема с зеркалом, первый из этих полетов обслуживания превратился в спасательную операцию. Непосредственно зеркало заменить было нельзя. Его диаметр был слишком большим, и оно не было блочно-модульным, как некоторые другие части телескопа. Но, хотя зеркало и было отполировано неправильно, это было сделано так тщательно, что мы точно знали, как его откорректировать, поэтому можно было добавить корректирующие линзы. Попросту говоря, мы снабдили «Хаббл» очками.
Первая экспедиция обслуживания, STS-61, состоялась в 1993 г. Экипаж установил Систему оптической коррекции аберрации космического телескопа (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement, COSTAR) — приспособление, состоящее из зеркал размером с монету, которые ставились на пути лучей света так, чтобы изображение оказывалось в правильном фокусе. Экспедиция STS-61, возможно, и по сей день остается самым важным полетом шаттла за всю историю программы.
Вторая миссия обслуживания состоялась в феврале 1997 г. Как и планировалось, в основном эта экспедиция провела рутинное обслуживание телескопа, технический осмотр на 50 млн км пройденного «по спидометру» расстояния. Астронавты заменили часть износившегося оборудования и установили два новых важных прибора: регистрирующий спектрограф (Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS) и камеру и мультиобъектный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, NICMOS).
В третьем полете первоначально также планировалось провести обслуживание и установку новых приборов, так сказать, технический осмотр (уже на отметке 100 млн км). Но в 1998 г. гироскопы «Хаббла» начали выходить из строя один за другим, и это произошло гораздо раньше, чем ожидалось. Тончайшие электрические провода толщиной с волос, погруженные в жидкость внутри гироскопов, подвергались коррозии, чего инженеры никак не ожидали. Из шести гироскопов, имеющихся на борту космического аппарата, для того чтобы телескоп мог выполнять свои функции, должны были работать хотя бы три. Так как гироскопы продолжали ломаться, мы перевели «Хаббл» в режим энергосбережения — что-то вроде того, когда ноутбук переходит в спящий режим. Телескоп работал, он и не думал падать вниз, но не делал никаких фотографий или других научных исследований.
Третья экспедиция обслуживания превратилась в спасательную миссию, которая должна была заменить все шесть гироскопов. Некоторые запланированные усовершенствования оборудования пришлось отложить, так как надо было снова спасать телескоп.
Меня больше тревожила другая часть моей работы — и под словом «тревожила» я скорее имею в виду «пугала до дрожи» — замена солнечной батареи. В солнечных батареях «Хаббла» используются фотоэлектрические элементы. Солнечная энергия проходит через диодные блоки, превращающие ее в электрический заряд, который накапливается в батареях телескопа. Из батарей электричество распределяется через блок управления электропитанием, который действует как электроподстанция, распределяющая энергию в различные дома и строения городского квартала. Чем больше солнечная батарея, тем больше энергии она может аккумулировать.
Корень проблемы, которая возникла у НАСА при запуске «Хаббла», был в несовершенстве фотоэлектрической техники. Для телескопа нужны батареи с большой площадью поверхности, но для вывода на орбиту батареи должны были быть маленькими и легкими. Солнечные батареи, которые использовались в то время, делались из тонкого хрупкого металла, который можно было компактно хранить и сворачивать, как оконные шторы.
Проблема с этой конструкцией заключалась в том, что, когда телескоп обращается по орбите, пересекая границу дня и ночи, колебания температуры доходили до 400 °C. Этот переход от дня к ночи, от жары к холоду называется циклическим изменением температуры. При таких перепадах температуры хрупкие панели солнечных батарей то расширяются, то сжимаются. Они вызывали вибрацию телескопа, теряли свою форму и работали все менее эффективно.
Ко времени полета экспедиции обслуживания 3В фотоэлектрическая техника была значительно усовершенствована, солнечные батареи были теперь гораздо меньше, чем их предшественницы: новая батарея размером в одну треть старой производила на 20 % больше энергии. Они делались из прочного алюминиево-литиевого сплава и стали жесткими. Теперь батареи не разворачивались, как шторы, они открывались, как книга: к центральной стойке — «корешку книги» — крепились две панели. На «корешке» находились соединительные кабели, которыми солнечная батарея соединялась с диодным блоком телескопа. Для запуска солнечные батареи в сложенном виде складывались в контейнер в грузовом отсеке шаттла.
Одной из моих задач было извлечь батареи из контейнера, после чего я должен был развернуть их на 180° вокруг длинной оси так, чтобы стойка оказалась в правильном положении для подключения к телескопу. Я не должен был вынимать их из контейнера, я держал батарею, пока Нэнси из кабины шаттла с помощью руки-манипулятора поднимала меня вместе с батареей из грузового отсека. Когда вокруг не было ничего, обо что я мог бы удариться, я разворачивал батарею с таким расчетом, чтобы стойка оказалась в правильном положении.
Линнехан выполнял ту же задачу с батареями правого борта во время первого выхода. В этом-то и заключалась проблема: эта солнечная батарея весит 290 кг, и даже несмотря на то, что в космосе нет веса, масса сохраняется, а это означает, что сохраняется и инерция. Поскольку на одном конце батареи находится тяжелая стойка, центр масс не совпадает с центром батареи. Я не мог вращать ее вокруг центральной оси. И хотя новая солнечная батарея меньше старой, она все равно громадная. Даже сложенная пополам, как в том виде, в котором я должен был ее вращать, она имеет размер 2,5 м на 3,8 м — в полтора раза больше, чем матрас размера кинг-сайз. Центр масс будет далеко от меня, и батарею будет сложно контролировать. Вдобавок ко всему я не мог привязать себя к ней. Эта штука достаточно велика и массивна, чтобы НАСА беспокоилось: если она от меня улетит, то может порвать мой страховочный фал и утащить меня за собой или проделать дыру в скафандре. Они предпочитали потерять солнечную батарею, а не астронавта.
У меня был единственный шанс сделать все идеально. В космосе нет маленьких ошибок. Любая ошибка большая, и я видел астронавтов, которые их делали.
Один оператор руки-манипулятора, пытаясь зацепить спутник, вместо этого неожиданно его ударил и вытолкнул на другую орбиту. Командиру шаттла пришлось «ринуться в бой» и маневрировать кораблем так, чтобы вновь поймать спутник.
Другой астронавт — и это совершенно правдивая история, — выходя в открытый космос, случайно надел левый ботинок на правую ногу, а правый — на левую. Оказавшись снаружи, он не смог пристегнуться к фиксатору стоп.
Еще один астронавт случайно поставил в свой скафандр отработанный поглотитель углекислого газа. Через несколько минут началась тревога из-за высокого уровня CO2, и всю ВКД пришлось отменить. Ошибки стоят времени, а время в космосе очень дорого. Полная стоимость 11-дневной экспедиции STS-109 составляла $172 млн — примерно $650 000 за час.
Грунсфелд всегда говорил, что «Хаббл» знает, когда его собираются ремонтировать, и устраивает себе еще какую-нибудь поломку, чтобы те, кто прилетит к нему, могли ее заодно устранить. И в самом деле, 10 ноября, за три месяца до нашего старта, сломался один из маховиков.
Было решено, что мы с Ньюманом заменим старый маховик на новый после замены солнечной батареи. Дата нашего старта сдвинулась на неделю, с 21 февраля на 28-е, чтобы дать нам время подготовиться к выполнению новой задачи. С каждым днем сложность и масштаб миссии увеличивались.
Две команды по ВКД тренировались вместе несколько месяцев. Затем к нам присоединилась Нэнси с рукой-манипулятором, чтобы потренировать наши полеты в бассейне. Потом с нами стали работать Скутер и Диггер, и у нас был полный экипаж, чтобы проводить автономные тренировки взлета, посадки и полета на орбите. Мы отрабатывали различные случаи аварийного прекращения полета, неисправности и непредвиденные ситуации.
Вначале во время тренировок с нами обычно был инструктор, который сидел на стуле с папкой и изображал работу центра управления полетами. Затем через несколько месяцев нам назначили руководителя полета и группы управления полетом. Они состояли из отдельных команд для запуска и возвращения на Землю и трех орбитальных команд, которые несли три восьмичасовые вахты, то есть контролировали нас все 24 часа в сутки.
Мы выбрали сопровождающих для своих семей. Нам назначили операторов связи, которые будут вести переговоры непосредственно с экипажем, так сказать, связующее звено между астронавтами и Центром управления полетами. Со всей этой большой командой мы начали комплексные тренировки.
Наконец в работе был задействован весь Космический центр имени Джонсона. Группа управления полетом находится в центре управления полетами, экипаж, место которого в кабине, — в симуляторе шаттла, команда ВКД — в бассейне гидролаборатории в паре километров дальше по дороге, и все связаны друг с другом по радио, чтобы отработать всю процедуру.
В конце января мы полетели в Центр Кеннеди, чтобы провести огромной важности процедуру — проверку с предстартовым отсчетом времени. Мы летели на Т-38. «Колумбия» стояла на стартовом столе, уже полностью снаряженная к нашему полету, в полной экипировке, с внешним топливным баком и твердотопливными ускорителями.
Каждый раз, пролетая над своим шаттлом, стоящим на стартовом столе, ты просишь разрешения на его облет. Ты снижаешься и делаешь круг над своим космическим кораблем. Ты делаешь вираж, смотришь на него сверху, а затем приземляешься. Это очень, очень круто.
Мы провели тренировки по эвакуации, чтобы отрепетировать, как можно покинуть шаттл прямо на стартовом столе. Мы надели скафандры и прошли через полную симуляцию пуска. Все было так, как будет при старте, кроме того, что в баках не было топлива.
Весь процесс похож на то, как человек снова учится ходить. То же самое происходит с руками, пальцами и тонкой моторикой. Ты хочешь взять что-нибудь но, вместо того чтобы схватить предмет, упускаешь его и вынужден за ним охотиться. Ты как ребенок, который в первый раз в жизни пытается взять пальцами колечко сухого завтрака. И ты чувствуешь себя ужасно, просто ужасно. Тело болезненно привыкает к невесомости.
Вначале жидкости в организме начинают по-другому перемещаться. В нашем теле много жидкостей: кровь, плазма, вода, слизь. На Земле сила тяготения заставляет их опускаться. В космосе они свободно приливают к голове. Лица у всех становятся одутловатыми и красными от прилившей крови. Мы плаваем вокруг и выглядим при этом как куклы на Марди Гра с гигантскими головами из папье-маше.
Также в космосе удлиняется позвоночник — опять же потому, что нет силы тяжести, которая его сжимает. На орбите ты вырастаешь на пару сантиметров, и все чувствительные мускулы спины должны растягиваться и приспосабливаться. Это тоже болезненно.
А еще тошнота. Официально она называется «ощущение своего желудка». Весь первый день я парил в невесомости, чувствуя себя так, словно меня вот-вот вырвет. На самом деле космическая болезнь является противоположностью морской болезни. Проявления у них одни и те же — тошнота и рвота, но причины совершенно разные. Когда ты находишься внутри морского судна, ты не видишь, как оно движется относительно моря, поэтому глаза говорят мозгу, что ты находишься в состоянии покоя, хотя твоя вестибулярная система поднимается вверх и вниз вместе с каждой волной. То же самое происходит, если читать в движущейся машине. Противоречие между двумя сигналами сенсорной информации создает ощущение тошноты. В космосе ты паришь, и на этот раз твои глаза говорят мозгу, что ты двигаешься, а внутреннее ухо доказывает, что ты неподвижен, потому что в невесомости оно находится в покое.
Питьевая вода на шаттле — побочный продукт работы топливных элементов. Это на самом деле пример гениального инженерного решения. У нас есть баки с жидким кислородом и баки с жидким водородом. При соединении этих сжиженных газов выделяется энергия, а побочным продуктом реакции является вода, которая затем очищается с помощью йодирования. Это гораздо лучше, чем системы регенерации питьевой воды на МКС. Для получения энергии там используют солнечные батареи, поэтому никакой воды получить невозможно. Некоторое количество воды привозят, но 80 % составляет переработанная моча, пот и конденсат, которые собираются через систему фильтров, затем очищаются.
На третий день мы были неподалеку от «Хаббла», и нашей главной целью была встреча с ним. Это сложная задача, требующая большого мастерства. Естественно, в этот день нас разбудили музыкой из фильма «Миссия невыполнима». Подъем был в 20:30 по времени Хьюстона. Сразу после полуночи мы добрались до орбиты телескопа, оказавшись примерно на 16 км позади него. Мы медленно сокращали расстояние, пока наконец не установили визуальный контакт.
Когда мы заметили «Хаббл», из-за солнца, отражающегося от телескопа, он выглядел как далекая звезда, еще одна светящаяся точка среди многих других. Постепенно он становился все больше и больше, принимая знакомую, привычную мне форму сверкающего серебристого цилиндра. «Хаббл» сиял ярче, чем я ожидал. Было потрясающе увидеть посреди космоса эту вещь, сделанную людьми, эту жемчужину инженерной мысли человечества.
Последний километр сближения шаттлом управляли вручную. Скутер взял управление на себя, запуская двигатели, чтобы уменьшить нашу скорость, и выполняя крошечные коррекции курса. Нэнси приготовила руку-манипулятор. Я находился за ее спиной, делая фотографии, чтобы оформить наше свидание с «Хабблом» документально. Весь экипаж был напряжен и сосредоточен. Скутер сокращал расстояние между нами и телескопом со скоростью полкилометра в час. Все это напоминало напряженную сцену в фантастическом боевике, только в замедленной съемке. За 10 м Скутер перешел в режим стабилизации и передал бразды правления Нэнси, чтобы она поймала телескоп и втянула его в грузовой отсек. В 3:31 утра над Тихим океаном, чуть южнее побережья Мексики, Нэнси успешно захватила телескоп, притянула его и безопасно разместила внутри грузового отсека в поле зрения из кабины шаттла.
На следующее утро я проснулся, позавтракал. Надел полипропиленовую поддевку, которая должна впитывать пот, костюм охлаждения, биомедицинские датчики, с помощью которых наземная команда будет отслеживать каждый мой вздох. Я подготовил свой пакет с питьевой водой. В нем не должно быть пузырьков воздуха, поэтому ты крутишь пакет, пока все пузырьки не окажутся сверху, а потом выдавливаешь их наружу.
Грунсфелд и Линнехан помогли нам с Ньюманом облачиться в скафандры: вначале надели штаны, потом — верх, затем — перчатки. Я просмотрел свои заметки в полетном блокноте, пробежался по контрольному листу. Наконец, настала очередь шлема. Я последний раз почесал нос, кивнул, и Грунсфелд осторожно водрузил шлем мне на голову, спустил до разъемного кольца, поставил на место и застегнул.
Внутри шлюза ты проходишь через последние проверки, а затем — через 40-минутную продувку чистым кислородом. Воздух, которым мы дышим на Земле, состоит из смеси азота, кислорода и других газов, и давление воздуха на уровне моря составляет 760 мм ртутного столба. Когда твое тело двигается при более низком давлении, например в космическом вакууме, в крови могут сформироваться пузырьки азота, которые вызывают декомпрессионную (или кессонную) болезнь.
Внутри шаттла атмосферное давление и воздух нормальные, они синтезированы так, чтобы ничем не отличаться от того, к чему мы привыкли на Земле. Но за 24 часа до выхода в открытый космос мы понижаем давление в кабине шаттла до 527 мм рт. ст. и далее поддерживаем его на таком уровне. Это делает перепад давления не таким экстремальным. Потом проводится продувка чистым кислородом. Прежде всего, это нужно, чтобы избавить кровь от азота, и тогда ты не заболеешь. Во время продувки ты пристегнут, чтобы не ударяться о стены шлюза.
Таким образом, перед тем, как наступит самый трудный момент всей твоей жизни, у тебя есть 40 минут, когда ты ничего не делаешь, а просто висишь и гадаешь обо всем, что может пойти не так. Я пытался не отвлекаться, просматривая контрольный лист, закрепленный у меня на манжете, думал о своих задачах, по второму или третьему разу проверял, все ли в скафандре работает как надо.
Когда ты обращаешься вокруг Земли во время ВКД, ты со своим скафандром летишь со скоростью 28 000 км/ч. Ты движешься быстро, но совершенно не ощущаешь движения. На самом деле ты падаешь. В этом суть движения по орбите: ты падаешь на Землю, но в то же время движешься параллельно ее поверхности так быстро, что Земля все время ускользает от тебя в твоем падении, поэтому ты продолжаешь двигаться по кругу. Всякий раз, когда ты падаешь, ты не имеешь веса.
Люди часто думают, что невесомость в космосе возникает потому, что там нулевая сила тяжести. Это распространенное заблуждение. Сила тяжести существует везде, точно так же как сила трения, сила инерции и другие подобные физические явления. Луна имеет одну шестую силы притяжения Земли.
В космосе есть микрогравитация. Но каждый раз, когда ты падаешь, даже если ты падаешь на Землю, ты не имеешь веса. А когда ты не имеешь веса, твоя вестибулярная система оказывается в состоянии покоя, и это говорит мозгу о том, что ты не двигаешься. К тому же вокруг нет атмосферы, которая давила бы на твой скафандр, поэтому ощущения движения нет вообще. Единственный способ получить представление о том, как быстро ты движешься, — это взглянуть на Землю.
После «Аполлонов» все изменилось. Мы выиграли гонку. Чтобы снова привести всех в возбуждение, пришло время начать новую главу. Первоначально планы НАСА были чрезвычайно амбициозными: многоразовый космический самолет, космическая станция на низкой земной орбите, наблюдательные пункты на поверхности Луны, пилотируемый полет на Марс. Но поддержки общественности эти планы не нашли; люди решили, что история закончилась, и «переключили канал». Наступил кризис, за ним последовали сокращения бюджета, и дни космической гонки и больших трат навсегда остались позади.
Единственной частью планов, нашедшей воплощение в реальности, был возвращаемый космический самолет — шаттл. Он задумывался как космический аппарат, способный доставлять экипажи и грузы на различные космические станции, расположенные на пути от Земли до Луны. Когда на всех этих проектах поставили крест, нам все еще была нужна причина, чтобы построить его. Вместо того чтобы разрабатывать аппарат для какой-то цели, НАСА пришлось придумать цель для уже разработанного аппарата.
В конце концов шаттл удалось «продать» как аппарат на все случаи жизни, который понемногу мог быть и летающей космической лабораторией, и грузовым кораблем, и удобным устройством для запуска и обслуживания спутников. После всего ажиотажа космической гонки шаттл «продавался» исходя из того, что с ним не будет вообще никакой шумихи. Это был самый обыкновенный, каждодневный способ попасть на низкую земную орбиту, ничем не отличающийся от перевозки грузов на трейлере из Индианаполиса в Буффало. Поскольку бюджет был меньше, размах истории тоже был меньше.
Полет в космос — это одна из немногих вещей, которая объединяет нас как человеческих существ. Американцы, русские, японцы — как только вас назначают в полет, больше не имеет значения, какой флаг вы носите на своем плече. Мы работаем вместе, потому что цель, к которой мы стремимся, важнее любых политических конфликтов.
Термоизоляционная пена была легкой как перышко, поэтому все и предполагали, что она не может причинить вреда, но предметы с низкой плотностью быстро замедляются, когда теряют движущую силу. В тот момент, когда кусок пены отвалился от топливного бака «Колумбии», шаттл двигался со скоростью 2523 км/ч. Пена ударила крыло спустя 0,161 секунды после отрыва, но за эту микросекунду она замедлилась до 1644 км/ч. Это означает, что шаттл врезался в кусок пены с относительной скоростью более 800 км/ч.
Если вы врежетесь в предмет на скорости 800 км/ч, неважно, насколько он был легким: он все равно нанесет повреждения. Это показали проверки, проведенные после катастрофы. Независимая группа исследователей брала куски пены и выстреливала их из пушки в переднюю кромку крыла, снятого с космического челнока «Энтерпрайз». Повреждения разнились от маленьких трещин до зияющих дыр.
До того как шаттл мог снова отправляться в полет, все эти проблемы должны были быть разрешены. Мы провели ряд модификаций топливного бака так, чтобы теплоизоляция с него больше не слетала. Улучшили качество съемки, которая велась во время пуска шаттла, установив камеры высокого разрешения повсюду: на баке, на твердотопливных ускорителях, на земле. Теперь мы могли осмотреть каждый сантиметр космического челнока, чтобы увидеть, не пошло ли что-то не так во время старта. Мы разработали приспособления и приемы, позволяющие осмотреть шаттл на орбите и узнать, не получил ли он какие-то повреждения.
Теперь в каждый полет должны были брать руку-манипулятор и новый инструмент, удлиняющий эту руку, — специальную стрелу с камерами высокого разрешения, лазерами и другими измерительными приборами, что давало экипажу возможность обследовать весь корабль. Мы разработали методы ремонта, чтобы астронавты могли выйти в открытый космос и починить поврежденные плитки.
Но самым главным в этих новых планах по спасению было использование МКС. Она давала еще одну возможность осмотреть шаттл: можно подвести шаттл нижней стороной к станции и провести тщательное обследование каждого квадратного сантиметра. Кроме того, МКС — безопасное убежище. Если ты находишься на станции и сталкиваешься с проблемой, которую нельзя исправить, самый худший вариант развития событий — это остаться там и подождать, пока русские отвезут тебя домой на «Союзе» или прилетит другой шаттл, который тебя заберет.
14 января 2004 г. президент Буш обнародовал то, что сам называл «новым видением» американской космической программы. На самом деле это «новое видение» было возвращением к старому: закончить строительство МКС, сконструировать тяжелый носитель, который мог увести нас за пределы орбиты Земли, вернуться на Луну и в конце концов отправиться на Марс. Но эти амбициозные цели с дальним прицелом требовали немедленных жертв. Средства на то, чтобы оплатить все это, должны были появиться после прекращения полетов шаттлов в 2010 г., когда сборка МКС будет завершена. Под конец шаттл стал жертвой тех компромиссов, которые позволили ему появиться на свет.
Космический челнок представляли как обычный, каждодневный способ попасть в космос, но по прошествии времени стало очевидно, что это серьезное преувеличение. Шаттл всегда был опасным и дорогим аппаратом. До «Колумбии» мы оценивали шансы на полную потерю корабля и экипажа как 1 к 150. После катастрофы они стали 1 к 75. Для сравнения: риск потерять истребитель во время войны во Вьетнаме был примерно 1 к 1500. Орбитальные ракетопланы старели, их дорого было поддерживать в надлежащем состоянии, и, если мы продолжим на них летать, новый несчастный случай казался неизбежным.
Поскольку наш полет должен был стать последним путешествием к «Хабблу», у нас был длинный список задач, которые нужно выполнить. Как всегда, во-первых, мы должны были починить и обновить установленное оборудование телескопа, чтобы «Хаббл» можно было поддерживать в рабочем состоянии: заменить батареи и гироскопы. Эти работы давали умирающему телескопу от пяти до 10 лет новой жизни. Также мы планировали установить на днище «Хаббла» приспособление, которое позволит запущенному с Земли непилотируемому модулю с ракетным двигателем пристыковаться к телескопу и, когда «Хабблу» придет время уйти на покой, безопасно свести его с орбиты так, чтобы он сгорел в атмосфере. Кроме того, мы планировали два значительных обновления оборудования телескопа.
Первым из них была замена широкоугольной и планетарной камеры 2 (Wide Field and Planetary Camera 2) на широкоугольную камеру 3 (Wide Field Camera 3). Новая камера должна была стать первой панхроматической камерой на «Хаббле», способной делать снимки в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Молодые звезды и галактики ярко сияют в ультрафиолетовом спектре, тогда как умирающие звезды и более старые галактики излучают свет только в инфракрасном диапазоне. Охватывая весь этот промежуток, новая камера позволит нам наблюдать развитие галактик и заглянуть в прошлое глубже, чем когда-либо до этого.
Вторым прибором был ультрафиолетовый спектрограф (Cosmic Origin Spectrograph, COS), который должен был измерять ультрафиолетовое излучение, идущее от тусклых звезд и далеких небесных объектов, что даст возможность изучать структуру Вселенной в более крупном масштабе, а также узнать, как были сформированы планеты, звезды и галактики. Спектрограф работает как призма, расщепляя свет на его составные части, что позволяет нам собрать информацию о наблюдаемом объекте, например определить его температуру и химический состав. Люди обожают потрясающие фотографии, которые мы получаем с камер «Хаббла», но для ученых спектрограф — жизненно важная часть оборудования телескопа. Именно поэтому самой большой и вызывающей наибольшие сомнения задачей нашего полета был ремонт другого прибора «Хаббла» — регистрирующего спектрографа (Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS).
Регистрирующий спектрограф был установлен второй экспедицией обслуживания в 1997 г. и перестал работать в августе 2004 г. из-за поломки блока питания низкого напряжения. С тех пор он находился в «безопасном режиме». Спектрограф был важнейшей частью оборудования; в то время, когда произошла поломка, с помощью этого прибора производилось 30 % исследовательской работы телескопа. STIS позволяет нам изучать взаимодействие между галактиками и находящимися в них черными дырами. Когда он работал, с его помощью мы могли исследовать умирающие звезды, чтобы понять, что с ними происходит и почему. Что куда важнее, спектрограф давал нам возможность изучать атмосферу далеких планет в надежде найти во Вселенной другие места, где могла бы существовать жизнь.
Нам нужно было вернуть регистрирующий спектрограф в строй. Обычно мы не ремонтировали научные приборы «Хаббла». Мы просто заменяли старые на новые. Это само по себе непросто. Но для регистрирующего спектрографа замены не было, и не было средств, позволяющих создать новый прибор. В бюджете имелась возможность профинансировать попытку его починить. Была только одна проблема: никто никогда не думал, что STIS будут ремонтировать. Приборы «Хаббла» сконструированы так, чтобы они могли перенести нагрузки во время старта шаттла и постоянно выносить жесткие условия космоса. Никто никогда не предполагал, что их понадобится открывать.
На третий день полета Меган успешно захватила телескоп манипулятором и поместила его в грузовой отсек, пока мы с Грунсфелдом, Буэно и Дрю проверяли наши скафандры для выхода в открытый космос, пробегали по контрольным листам и готовились отправиться наружу. Во время первого выхода Грунсфелд и Дрю демонтировали старую широкоугольную планетарную камеру 2 и заменили ее на широкоугольную камеру 3, снабдив «Хаббл» куда лучшим инструментом для крупномасштабных, детальных фотографий в значительно более широкой цветовой гамме. Они заменили компьютер передачи и обработки данных, который вышел из строя в сентябре прошлого года. Таким образом, восстановилась возможность передавать данные с телескопа. Грунсфелд и Фьюстел закончили тем, что установили механизм захвата в нижней части корпуса телескопа.
Во время второго выхода мы с Буэно поменяли одну из отказавших аккумуляторных батарей и установили блоки гироскопов. Пока Буэно занимался этой работой, я принялся за выполнение нескольких опережающих задач, чтобы завтра Грунсфелду и Дрю было проще заниматься ремонтом усовершенствованной обзорной камеры. Чтобы заставить камеру работать, нам нужно было проложить к ней новый жгут электропитания — кабель длиной 183 см. С того места, где мы расположились для работы с гироскопами, мне было удобно проложить этот кабель для запланированной работы следующего дня. Я отправился за кабелем, взял его и прикрепил к своему рабочему месту, чтобы позже заняться его установкой.
Дальше произошло следующее: краем глаза я заметил, что кабель улетает прочь. Каким-то образом крюк, который я использовал, чтобы закрепить его, отстегнулся, и кабель медленно уплывал в космос. Первая мысль, которая молнией вспыхнула у меня в голове, была: «У нас такой всего один!» Иногда у нас бывают запасные детали, как это было с блоками гироскопов, но для этого кабеля никакой запаски не было. Если он улетит, это всё. Без него обзорную камеру не починить, а мы к «Хабблу» больше никогда не вернемся. Я смотрел, как уплывает кабель, а видел, как уплывает будущее астрономии.
Я работал внутри телескопа рядом со звездными датчиками и тончайшими приборами, к которым мы не должны были прикасаться, но я не мог позволить кабелю уйти. Он был уже в полутора метрах от меня и двигался быстро. Я ринулся за ним. Если бы я не был пристегнут к поручню фалом, я бы тоже отправил себя в нескончаемый космический полет, из которого невозможно вернуться. Но я знал, что пристегнут. Я пристегивался на автомате — спасибо многолетним тренировкам! Я даже не проверил это перед тем, как прыгнуть. Я метнулся за кабелем, схватил его, потом ухватился за фал и подтянул себя обратно.
Практически в любом месте тебе назначат собеседование, и обычно компании очень охотно нанимают таких сотрудников. Но имидж работает только до определенного момента. Рассказывая космические байки, можно продержаться не больше двух недель. Потом они всем набьют оскомину, и люди начнут спрашивать: «А что еще вы умеете делать?» Для меня это был трудный переход к новой жизни.
1 октября 2013 г., сразу после того, как мы уехали из Хьюстона, федеральное правительство приостановило работу из-за того, что палата представителей попыталась использовать проект бюджета на 2014 г. как способ прекратить финансирование реформы здравоохранения и защиты пациентов президента Обамы. НАСА прекратило работу практически полностью. Из 18 000 сотрудников для поддержки работы астронавтов на МКС осталось только 600 человек. Как и большинство моих коллег, меня признали «второстепенным» и отправили в отпуск без содержания, который в конце концов ограничился двумя наполненными волнениями неделями. Я и поверить не мог, что такое может случиться. Как мы дошли до того, что астронавтам не платят зарплату, тогда как не так давно Джон Гленн был национальным героем? В чем-то символичным было то, что правительство прекратило работать в 55-ю годовщину основания НАСА.