«Старлайнер», который не смог. Причины и последствия неудачи новейшего космического корабля США

Долгожданный первый запуск космического корабля (КК) Boeing CST-100 Starliner закончился частичной неудачей: из-за нештатной ситуации стыковка с Международной космической станцией (МКС) отменена, спускаемая капсула корабля вернулась на Землю. Что произошло и как теперь изменятся планы NASA?

CST-100 Starliner в космосе. Иллюстрация. Credit: Boeing.

Долгий путь к космосу

CST-100 Starliner — новейший частично многоразовый пилотируемый космический корабль, разрабатываемый компанией Boeing с 2010 года для доставки людей и грузов на орбиту Земли. С 2014 года КК участвует в третьем этапе программы NASA Commercial Crew Program (CCP), получив соответствующее финансирование. Starliner, вместе с Dragon 2 компании SpaceX, будет доставлять людей на МКС по заказу NASA. Также планируется, что эти космические корабли будут доставлять людей и к создаваемой сейчас частной космической станции Bigelow. Важно отметить, что запуск любого из них с экипажем ознаменует окончание монополии России на запуск людей к МКС, которая возникла после завершения программы «Спейс шаттл» в 2011 году. Это, кстати, второй в истории космонавтики США перерыв, когда американцы не могли доставлять людей в космос. Первый же начался в 1975 году после завершения программы «Аполлон» и продлился до первого запуска шаттла «Колумбия» в 1981 году.

CST-100 Starliner, как и Dragon 2, участвует в программе CCР, о чём уже упомянуто выше. NASA будет покупать запуски у United Launch Alliance (ULA) или SpaceX на этих кораблях. Планируется, что в каждом пилотируемом полёте, кроме самых первых, корабли будут доставлять на станцию не менее четырёх астронавтов. При этом оба космических корабля могут взять на борт до семи человек. Такое количество астронавтов за всю историю космонавтики брали на борт лишь «Спейс Шаттлы». Для сравнения, советский/российский «Союз» может доставлять на орбиту не более трёх человек. Впрочем, пока ещё не известно, когда и для чего в космос отправится столько людей на этих кораблях.

Первый запуск и неудача

Создание новых кораблей затянулось как и из-за различных технических сложностей, так и из-за беспрецедентных требований NASA к безопасности. Старт миссии Boe-OFT (Boeing Orbital Flight Test), во время которого «Старлайнер» должен был совершить свой первый полёт в космос, постоянно откладывался. Но вот, наконец-то, этот важнейший момент настал!

Первый запуск «Старлайнера» состоялся 20 декабря 2019 года в 11:36 UTC (14:36 по Москве) со стартового комплекса SLC-41 космодрома на мысе Канаверал. Для запуска использовали ракету-носитель (РН) Atlas V N22. На её первой ступени, кстати, был установлен российский двигатель РД-180, на второй же ступени, которая представлена разгонным блоком «Центавр», стоял уже американский RL-10A-4-2. Дополнительно на ракете было установленно два твердотопливных боковых ускорителя AJ-60A. Это был второй запуск этой РН в 2019 году и 81-й в её истории. Запуск осуществила компания ULA, являющаяся совместным предприятием Boeing и Lockheed Martin, а также осуществляющая закупку и использование российских двигателей для первых ступеней некоторых из своих ракет. Претензий к Atlas V нет, она отработала как нужно. Проблемы возникли позже.

РН Atlas V с КК CST-100 Starliner. Credit: ULA/NASA/Joel Kowsky.

Запуск РН Atlas V с КК CST-100 Starliner. Отрывок с трансляции NASA. Воспроизведение видео начнётся за несколько секунд до старта. Credit: NASA/ULA/Boeing/SciNews.

Спустя 15 минут после запуска РН успешно вывела корабль на запланированную суборбитальную орбиту с апогеем (самая дальняя от Земли точка орбиты) 181,5 км и перигеем (ближайшая к Земле точка орбиты) 72,8 км. Дальнейший выход на заданную орбиту должен был бы быть осуществлён собственными двигателями КК. 40-секундное включение четырёх двигателей сервисного отсека КК для выхода на нужную орбиту должно было начаться через 31 минуту после старта. Всё это осуществляется в полностью автоматическом режиме и необходимо для уменьшения перегрузки, которую испытал бы экипаж в случае аварии и срабатывания системы аварийного спасения (САС). Но это включения так и не произошло. Мало того, маневровые ракетные двигатели начали выравнивать положение корабля так, как будто манёвр довыведения на орбиту на самом деле произошёл. Аномалию быстро заметили в центре управления полётами (ЦУП) и взяли контроль над космическим кораблём, но это получилось не сразу из-за необходимости использования спутников связи TDRS для передачи команд. Необходимо было срочно предпринимать хоть какие-то меры: в перигее имеющейся орбиты аппарат входит в плотные слои атмосферы Земли. В ЦУП рассчитали все манёвры и передали соответствующие команды на КК, который их успешно выполнил. Благодаря этому «Старлайнер» оказался на стабильной орбите с апогеем 216 км и перигеем 186 км. Но после этих манёвров в баках осталось только около 75% от количества топлива, необходимого для полноценной миссии, что сделало невозможным дальнейшее сближение с МКС. Корабль начали готовить к возврату на Землю.

Приземление спускаемого аппарата состоялось 22 декабря в 12:58 UTC (15:58 по Москве) на полигоне Уайт-Сэндс в штате Нью-Мексико. Уже известно, что его будут использовать повторно.

Приземление спускаемого аппарата КК. Видно отделение щита нижней тепловой защиты. Credit: NASA.

Приземлившийся спускаемый аппарат КК. Credit: NASA.

Обидная ошибка

Причина нештатной ситуации стала известна очень быстро. После старта бортовой цифровой вычислительный комплекс корабля должен был определить время запуска маршевых двигателей, синхронизировав данные с электроникой отделяемого разгонного блока. Но из-за ошибки программного обеспечения  автоматика неверно определила момент запуска, что привело к выдаче неправильных команд двигателям «Старлайнер».

Всё очень плохо?

Несмотря на произошедшее и отмену стыковки с МКС, все остальные системы отработали на отлично. По словам представителя Boeing, космический корабль «выполнил от 85 до 90 процентов возложенных на него задач». Теперь NASA предстоит решить, нужен ли ещё один беспилотной полёт перед планируемой пилотируемой миссией (Boeing Crew Flight Test, Boe-CFT) к МКС, также тестовой, во время которого на станцию отправятся три астронавта. После КК будет доставлять на МКС от четырёх до семи человек по контракту NASA.

Кстати, так как это был первый полёт, то в космос отправился манекен, напичканный различными датчиками. Он получил название «Роузи-ракетчица». Но если бы там были астронавты, то они вернулись бы на Землю живыми. Кстати, экипаж бы мог вовремя заметить и исправить аномалию, что позволило бы продолжить полёт к МКС. С этим согласился астронавт Майк Финке, который прошёл процедуру отбора и включён в состав первого экипажа нового космического корабля. 

«Роузи-ракетчица» внутри «Старлайнера». Credit: Boeing/NASA.

Оптимистично высказался и Джим Брайденстин, глава NASA. Хоть он и отметил неудачу, но уверен, что уже в следующем году Starliner осуществит свой первый пилотируемый полёт. Но для Boeing это всё равно очень неприятная ситуация. Уже стало известно, что Деннис Мюленбург, генеральный директор этого машиностроительного гиганта, подал в отставку. Основная причина кроется в проблемах с авиалайнером Boeing 737 Max, а частично неудачный первый полёт «Старлайнера» был, судя по всему, последней каплей.

Помимо манекена на «Старлайнере» было 270 кг груза для МКС, в основном продукты питания.

Надежда на Илона Маска?

Несмотря на оптимистичный прогноз главы NASA, дата первого пилотируемого пуска пока очень туманна. Ближе всего в США к доставке первого человека на МКС подошла компания SpaceX, директором которой является Илон Маск. Её КК Dragon 2 совершил свой первый полёт в марте этого года, а запуск с людьми был запланирован летом. Однако взрыв корабля во время наземных огневых испытаний надолго отодвинул дату испытания САС в полёте, и, конечно же, дату пилотируемого пуска. Однако компания SpaceX исправила найденные из-за взрыва недочёты и провела новые тесты. Была информация о проблемах с парашютной системой и о запахе спирта на МКС, однако, учитывая требования NASA и подход SpaceX, данные проблемы наверняка были также решены. Например, проведено уже десять испытаний парашютной системы Dragon 2, что позволит успешно пройти сертификацию NASA. Конечно, могут быть найдены и другие «детские болезни», это нормально для любой новой сложной техники, главное — максимально минимизировать риски для экипажа. Испытания САС уже не за горами, а первая пилотируемая миссия, тоже пока тестовая, запланирована на первый квартал следующего года. Время пока у частных компаний и NASA есть, ибо Госкорпорация «Роскосмос» одобрила выделение новых мест на «Союзах» для американцев. Но нет сомнений, что в США хотели бы как можно быстрее завершить второй в своей истории перерыв, когда американцы не могли сами доставлять людей в космос. Этому способствует и текущая политическая обстановка. Скорее всего, мы наблюдаем последние месяцы этого перерыва.

В США создаются и другие пилотируемые космические корабли: Orion, Dream Chaser (разработка пилотируемой версии корабля приостановлена как минимум до создания его грузового варианта) и Starship, крайне амбициозный и невероятно сложный проект компании SpaceX. Нужно отметить и создание суборбитальных кораблей, в основном для космического туризма, среди которых стоит выделить SpaceShipTwo и New Shepard. Большинство из этих проектов находятся в высокой степени готовности, их реализация значительно расширит номенклатуру используемых космических кораблей.