W roku 1986 doszło do katastrofy wahadłowca kosmicznego Challenger. Ponieważ rozpad pojazdu nastąpił 73 sekundy po starcie, tragedia ta rozegrała się na oczach całego świata. Niemal co piąty Amerykanin oglądał wówczas transmisję telewizyjną ze startu. W tym również wiele dzieci, ponieważ członkinią załogi była po raz pierwszy w historii nauczycielka, Christa McAuliffe...
17 lat później doszło do drugiej katastrofy wahadłowca. Tym razem jednak pojazd Columbia rozpadł się na krótko przed lądowaniem, po wejściu w górne warstwy ziemskiej atmosfery. W związku z tym nikt nie mógł oglądać tego wydarzenia na żywo. Rankiem 1 lutego 2003 roku mieszkańcy północnej części stanu Teksas usłyszeli odgłos odległego wybuchu. Na niebie pojawiła się długa smuga dymu, a po kilku minutach zaczęły spadać na ziemię szczątki wahadłowca. I – niestety – również szczątki ciał astronautów. Najwięcej odłamków znaleziono w okolicach Dallas, jednak w sumie fragmenty pojazdu rozsiane były po znacznym terytorium Teksasu, Arkansas oraz Luizjany.
Feralny start
Start wahadłowca Columbia, czyli misji STS-107, miał nastąpić w styczniu 2001 roku. Jednak liczne problemy – techniczne, pogodowe i finansowe – spowodowały, że data startu była wielokrotnie przekładana. Ostatecznie siedmioosobowa załoga poszybowała na orbitę okołoziemską 16 stycznia, a dowódcą misji był Rick Husband. Sam start z Cape Canaveral na Florydzie odbył się normalnie. Jednak kamery agencji NASA zanotowały niezwykłe wydarzenie. 80 sekund po starcie od jednego z zewnętrznych zbiorników paliwa oderwał się spory kawałek izolacji termicznej, wielkości mniej więcej aktówki.
Odłamek zniknął gdzieś pod lewym skrzydłem wahadłowca, a nagranie zarejestrowało następnie sypiące się spod skrzydła kawałki jakiegoś materiału. Inżynierowie z NASA nie mogli wiedzieć, że oderwana izolacja uszkodziła pokrywę termiczną skrzydła, wyrywając w niej dziurę o średnicy 6 cali. Uszkodzenie to nie zaważyło w żaden sposób na dalszym locie wahadłowca na orbitę.
W centrum kontroli lotów zaczęto dyskutować o tym, czy zaobserwowane wydarzenie mogło okazać się niebezpieczne w czasie powrotu pojazdu na Ziemię. Ostatecznie uznano, że niezależnie od skali ewentualnego uszkodzenia lewego skrzydła jakakolwiek naprawa nie wchodziła w rachubę. Zapadła decyzja, że misja będzie kontynuowana zgodnie z planem, a inżynierowie będą analizować nieustannie wszelkie dane przesyłane przez pokładowe komputery.
Astronauci spędzili następne 16 dni na orbicie, prowadząc wszystkie zaplanowane dla misji czynności. W tym czasie nie wykryto żadnych anomalii ani też nie pojawiły się żadne informacje o ewentualnych problemach technicznych. 1 lutego, we wczesnych godzinach rannych, kapitan Husband rozpoczął procedurę lądowania, opuszczając orbitę okołoziemską i wszczynając skomplikowany manewr wchodzenia w atmosferę naszego globu.
O godzinie 8.53 Columbia znajdowała się na wysokości 38 mil nad Teksasem i leciała z prędkością 23 razy większą od szybkości dźwięku. To, co wydarzyło się w ciągu następnych 7 minut, do dziś nie jest całkowicie jasne, choć późniejsze śledztwo pozwoliło na ustalenie kilku zasadniczych faktów.
Kosmiczna pułapka
Wszystko wskazuje na to, że kapitan Husband nie wiedział o zbliżającej się tragedii, a zorientował się, że coś było nie tak dopiero z chwilą, gdy pojawiły się pierwsze ostrzeżenia o problemach z hydrauliką lewego skrzydła oraz lewego podwozia. Nie miał jednak czasu, by w jakikolwiek sposób zareagować, gdyż już kilka sekund później całe skrzydło rozpadło się. Przez dziurę w jego dolnej powłoce do środka dostało się niezwykle gorące powietrze, które spowodowało poważne uszkodzenia termiczne i doprowadziło do stopienia się istotnych elementów konstrukcji wahadłowca.
Gdy lewe skrzydło przestało istnieć, załoga nie była w stanie w jakikolwiek sposób kontrolować dalszego lotu. Ostatnia wiadomość, jaka dotarła do centrum kontroli lotów w Houston, pojawiła się tuż przed godziną 9.00. Kapitan Husband potwierdził otrzymany od kontrolerów komunikat słowami „Roger, uh, buh...”. Niemal pewne jest to, że po 40 sekundach cała załoga już nie żyła.
Kokpit z siedmioma osobami na pokładzie oderwał się wprawdzie całkowicie od reszty statku, ale sam w sobie nie miał żadnego napędu ani też możliwości bezpiecznego lądowania. Ponadto badania zarówno szczątków wahadłowca, jak i ciał astronautów wykazały, że w ciągu zaledwie 17 sekund, tuż po godzinie 9.00, kabina straciła całkowicie szczelność. To musiało doprowadzić do natychmiastowej utraty przytomności i śmierci załogi. W sumie zatem z chwilą zniszczenia lewego skrzydła astronauci znaleźli się w pułapce bez wyjścia, gdyż odzyskanie jakiejkolwiek kontroli nad procesem lądowania stało się niemożliwe.
Warto podkreślić, iż początkowo kontrolerzy lotu nie podejrzewali, że stało się coś poważnego. O godzinie 8.08 załoga otrzymała pozwolenie na przeprowadzenie manewru deorbitacyjnego, który rozpoczął się kilka minut później i trwał około dwóch minut. Lądowanie przewidziano na godzinę 9.16 na pasie w Kennedy Space Center na Florydzie. Podejście do lądowania odbywało się od strony zachodniej – prom miał przelecieć nad kontynentalną częścią USA, rozpoczynając od Kalifornii.
O godzinie 8.44 prom zetknął się z atmosferą Ziemi w miejscu zwanym Entry Interface. Dziesięć minut później, o 8.54, kontrola lotu otrzymała pierwszy niezrozumiały sygnał – cztery sensory ciśnienia hydraulicznego podały wartość „poniżej zakresu”, sugerujące potencjalną awarię w lewym skrzydle promu. Wśród kontrolerów lotu rozpoczęły się dyskusje na temat przyczyn tego zjawiska. Inne parametry lotu oraz odczyty sensorów pozostawały w normie. Cztery minuty później zanotowano niepokojący sygnał – czujniki zainstalowane przy głównym podwoziu lewego skrzydła wykazały utratę ciśnienia w obu oponach. Sytuacja stała się bardziej niepokojąca – lądowanie z niesprawnymi oponami mogło oznaczać uszkodzenie promu. Jednak nawet ta awaria nie stwarzała bezpośredniego zagrożenia dla astronautów. Osoba odpowiedzialna za komunikację z wahadłowcem (tzw. CAPCOM) wypowiedziała następujące zdanie skierowane do załogi promu Columbia: – Columbia, Houston, we see your tire pressure messages and we did not copy your last call. („Columbia, tu Houston, odczytaliśmy wiadomości odnośnie ciśnienia opon, ale nie zrozumieliśmy ostatniej wiadomości”). To właśnie wtedy kapitan Husband wypowiedział swoje ostatnie słowa.
Jednak utrata sygnału z promu w tej fazie powrotu na Ziemię nie jest jeszcze niczym niepokojącym, zatem kontrola lotu przez kolejne kilka minut czekała i próbowała nawiązać kontakt. Póki co zebrane dane sugerowały możliwość awarii przy oponach lewego podwozia głównego promu. Przez kilka następnych minut CAPCOM wywoływał prom („Columbia, comm check”) na różnych częstotliwościach, a kontrola lotu czekała na dane ze stacji radarowej na Florydzie.
Kontrola lotu, niemająca dostępu do pojawiających się już w telewizji doniesieniach o smudze dymu nad Teksasem, otrzymała informację (poprzez prywatną rozmowę jednego z kontrolerów) o rozpadającym się wahadłowcu dopiero o 9.12. W tym czasie Columbia powinna się już znajdować nad Florydą i rozpoczynać skręt w kierunku pasa startowego. Dopiero wtedy zorientowano się, że prom został utracony i że jakakolwiek akcja ratunkowa nie przyniesie żadnych rezultatów.
Szanse na ratunek
Po katastrofie Columbii powołano komisję, której celem było zbadanie przyczyn tragedii oraz wyciągnięcie odpowiednich wniosków na przyszłość. Praca tej komisji stała się nieco łatwiejsza z chwilą, gdy pod koniec marca 2003 roku odzyskano rejestrator parametrów lotu wahadłowca. Dzięki tej „kosmicznej czarnej skrzynce” udało się porównać ze sobą dziesiątki parametrów, w tym i tych, które nigdy nie zostały przesłane na Ziemię. Wówczas okazało się, że wiele danych lotu przez wiele minut przed zniszczeniem promu odbiegało od tych z wcześniejszych misji, a komputery pokładowe Columbii starały się kompensować zwiększony opór lewego skrzydła za pomocą wychylania klap oraz uruchamiania silników korekcyjnych.
W lipcu 2003 roku, po kilkunastu nieudanych próbach, udało się eksperymentalnie potwierdzić uszkodzenie paneli na krawędzi skrzydła promu w wyniku uderzenia pianki izolacyjnej, oderwanej od zewnętrznego zbiornika paliwa. Komisja opublikowała pierwszy raport z katastrofy 26 sierpnia 2003 roku. Dokument wskazał nie tylko techniczną przyczynę katastrofy, czyli uszkodzenie krawędzi natarcia lewego skrzydła podczas startu, ale także organizacyjną – nieodpowiednią kulturę pracy w NASA. Komisja wykazała, że NASA mogła zdobyć stosunkowo wcześnie informacje o stanie wahadłowca przy wykorzystaniu „narodowych zasobów”, na przykład danych z satelitów szpiegowskich. Co więcej, agencja była w stanie zorganizować misję ratunkową, która miałaby spore szanse na powodzenie.
Jedną z opcji było odbycie przez astronautów szeregu „spacerów kosmicznych”, w czasie których można by było prowizorycznie załatać dziurę w skrzydle. Byłoby to zadanie dość trudne, a ostateczny rezultat byłby niemożliwy do przewidzenia, ale rozwiązanie to dawałoby pewną nadzieję na bezpieczne lądowanie. O wiele bardziej obiecującym rozwiązaniem byłoby przyspieszenie startu kolejnego wahadłowca, Atlantis, tak by znalazł się on na orbicie 10 lutego. Dałoby to możliwość ewakuacji załogi Columbii.
Komisja wyliczyła, że uszkodzony prom kosmiczny mógł bezpiecznie pozostać na orbicie do 15 lutego, a zatem na ratunek byłoby pięć dni. Misja ratunkowa nie byłaby łatwa – wymagałaby skomplikowanych procedur oraz serii spacerów kosmicznych, jednakże szanse na ratunek załogi byłyby nieporównywalnie większe niż w przypadku próby załatania dziury lub po prostu zaryzykowania normalnego lądowania.
Innym, ciekawym aspektem raportu było konkluzja, że wahadłowiec tak naprawdę nigdy nie osiągnął statusu „operacyjnego”. Prom kosmiczny wciąż był raczej konstrukcją „eksperymentalną”, która wykonywała rutynowe misje bez odpowiednich zabezpieczeń. NASA zdawała się wielokrotnie bagatelizować kwestie bezpieczeństwa lotów wahadłowców, zapewne dlatego, że przed katastrofą Challengera w zasadzie nigdy nie wystąpiły jakiekolwiek istotne problemy natury technicznej. Dopiero po tragedii Columbii wprowadzono szereg istotnych zmian, kładąc główny nacisk na to, by astronauci mogli liczyć na bezpieczną ewakuację niemal w każdej fazie lotu. Techniki te znalazły później zastosowanie przy konstrukcji nowej generacji pojazdów kosmicznych, np. SpaceX Elona Muska.
Biorąc to pod uwagę, dość niezwykły jest fakt, że w 30-letniej historii misji promów kosmicznych zanotowano tylko dwie katastrofy, a pięć pojazdów kosmicznych wyniosło na orbitę 355 astronautów i pokonało dystans 542 milionów mil. Komisja zasugerowała wiele zmian strukturalnych, gdyż wyszło na jaw to, że istniało wiele problemów w relacjach pomiędzy pracownikami różnych szczebli agencji NASA. W konsekwencji dokonano szeregu zmian zarówno w kadrze programu wahadłowców, jak i sposobie wymiany informacji pomiędzy pracownikami. Dzięki tym zmianom udało się przeprowadzić bezpiecznie kolejne misje wahadłowców. Loty zostały wznowione w 2005 roku, a cały program zakończył się sześć lat później lotem wahadłowca Atlantis.
Dość mało znanym faktem jest to, iż katastrofę Columbii przetrwały żywe istoty. Na pokładzie statku znajdował się pojemnik z glistami, których organizmy były materiałem badawczym dla astronautów. Pojemnik ten znaleziono w Teksasie, a jego „lokatorzy” byli cali i zdrowi. Naukowcom nigdy nie udało się ustalić, w jaki sposób glisty były w stanie przetrwać ogromne przeciążenia, nagłą dekompresję na znacznej wysokości oraz niezwykle „twarde” lądowanie na polu w pobliżu Dallas.
Andrzej Heyduk
Kalejdoskop
