Полет Starliner к МКС: Температура внутри космического корабля упала до 10°C, отказали четыре двигателя

Сунита «Суни» Уильямс : «О, боже, запуск был потрясающим. Мы посмотрели друг на друга и подумали: „Вау, всё идёт идеально“. Так что полёт в космос и выход на орбиту — всё было идеально».

Барри «Бутч» Уилмор : «В симуляциях всегда есть отклонения. Небольшие отклонения от траектории. И во время запуска шаттла STS-129 много лет назад, и «Союза», были похожие отклонения, которые вы видите на этой траектории. То есть, он постоянно корректируется. Но этот ULA Atlas был точно в центре. То есть, он был точно в прицеле, до самого конца. Это было совсем не то, чего я ожидал или испытывал раньше. Это было захватывающе. Это было фантастически. Да, это действительно так. У двухдвигательного Centaur был рывок. Я не уверен, что ULA знала об этом, но для нас это было очевидно. Мы были первыми, кто это испытал. Сначала мы спрашивали: «Должен ли он так себя вести? Этот рывок?» Но через некоторое время это стало как-то успокаивать. И снова мы летели прямо по центру».

После отделения Starliner от ракеты Atlas V Уильямс и Уилмор провели несколько маневренных испытаний и проверили возможности аппарата. В ходе этих начальных испытаний в первый день Starliner показал исключительно хорошие результаты.

Уилмор : «Точность, возможность контролировать всё до нужной точки, была потрясающей. Перекрёстный контроль был минимальным, почти незаметным. Я никогда раньше не ставил оценку «один» за управляемость , хотя это часть системы измерений. Это как взять качественный тест и дать количественную оценку. Я никогда не ставил единицу ни в одном из проведенных мною тестов, потому что ничто никогда не заслуживало единицы. Да уж, в некоторых тестах у меня был соблазн поставить единицу. Но я не поставил единицу, хотя это было довольно удивительно».

После этих испытаний экипаж попытался поспать несколько часов перед важнейшим этапом — приближением к Международной космической станции и стыковкой с ней на второй день полета. Однако, даже более сложной частью этой миссии, которая подвергла бы испытанию возможности управления Starliner, а также его навигационную систему, стало приближение к орбитальной лаборатории.

Уильямс : «В ту ночь, что мы провели в космическом корабле, было немного прохладно. Мы заменили одежду, чтобы доставить на станцию ​​оборудование. У меня была маленькая футболка с длинными рукавами, и я подумала: «Боже мой, мне холодно». Бутч ответил: «Мне тоже холодно». В итоге мы надели ботинки, а потом я надела свой скафандр. И он сказал: «Может, мне тоже свой?» Так что мы оба надели скафандры. Возможно, это просто потому, что там было два человека».

«Старлайнер» был спроектирован для доставки четырех человек на Международную космическую станцию ​​для шестимесячного пребывания на орбите. Но во время этого первого испытательного полета на борту находилось всего два человека, что означало меньшую температуру тела. Уилмор подсчитал, что в кабине было около 50 градусов по Фаренгейту.

Уилмор : «Температура была определенно около 50 градусов, если не ниже. Когда ты постоянно в движении, выполняешь все необходимые действия, все испытания, которые мы проводили после запуска, мы не замечали холода, пока не сбавили темп. Мы специально не брали спальные мешки. Я собирался просто пристегнуться к перегородке с помощью резинок. У меня была толстовка и спортивные штаны, и я подумал: "Все будет хорошо". Нет, было ужасно холодно. Я даже надел скафандр, ботинки и все остальное, перчатки, все. И все равно было холодно».

Пора состыковаться с космической станцией.

После нескольких часов беспокойного сна Уилмор решил встать и начать работать, чтобы разогнать кровь. Он просмотрел план полета и понял, что день будет напряженным. Уилмора беспокоила работа двигателей системы управления ориентацией аппарата. Их 28. По периметру служебного модуля «Старлайнера», в кормовой части аппарата, расположены четыре «кабины», равномерно распределенные по всему периметру.

В каждой из этих кабинок находится семь небольших двигателей для маневрирования. В каждой кабинке два двигателя направлены назад, два — вперед, а три — в разных радиальных направлениях (см. изображение кабинки со снятой крышкой здесь ). Для стыковки эти двигатели необходимы. Во время беспилотного испытательного полета к космической станции в мае 2022 года возникли некоторые проблемы с их работой, и Уилмор опасался, что эти проблемы могут возникнуть снова.

Уилмор : «Перед полетом у нас была встреча со многими высокопоставленными руководителями Boeing, включая главного инженера. [Это был Навид Хуссейн, главный инженер подразделения Boeing по обороне, космосу и безопасности.] Навид спросил меня, что меня больше всего беспокоит? И я сказал, что это двигатели и клапаны, потому что у нас были отказы во время миссий OFT. Оборудование не возвращается. (Служебный модуль Starliner сбрасывается до возвращения капсулы экипажа с орбиты). Поэтому вы просто смотрите на данные и инженерное заключение, чтобы сказать: «Окей, это, должно быть, был FOD (посторонний предмет)» или какая-то другая из проблем, которые у них были. И я сказал, что это меня беспокоит больше всего. Потому что в моем сознании я думал: «Если мы потеряем двигатели, мы можем оказаться в ситуации, когда мы будем в космосе и не сможем им управлять». Вот о чем я думал. И о боже, что случилось? Мы потеряли первый двигатель».

При приближении к космической станции аппараты используют две воображаемые линии, которые помогают им ориентироваться. Это линия R-bar, соединяющая космическую станцию ​​с центром Земли. «R» означает радиус. Затем есть линия V-bar, которая представляет собой вектор скорости космической станции. Из-за проблем с двигателями, когда Starliner приблизился к линии V-bar примерно в 260 метрах (850 футах) от космической станции, Уилмору пришлось взять управление аппаратом на себя вручную.

Уилмор : «По мере приближения к V-образной планке мы теряем второй двигатель. Таким образом, теперь мы работаем в режиме единичной отказоустойчивости при потере управления по шести степеням свободы. Вы это понимаете?»

Здесь ситуация немного усложняется, если вы никогда раньше не управляли аппаратом. Когда Уилмор говорит о 6-степенном управлении, он имеет в виду шесть степеней свободы — то есть шесть различных движений, возможных в трехмерном пространстве: вперед/назад, вверх/вниз, влево/вправо, рыскание, тангаж и крен. Благодаря четырем рубкам управления и различным двигателям «Старлайнера» пилот может контролировать движение космического аппарата по этим шести степеням свободы. Но когда «Старлайнер» приблизился к станции на расстояние нескольких сотен метров, вышел из строя второй двигатель. Условие «устойчивости к единичным отказам» означает, что аппарат может выдержать еще один отказ двигателя, прежде чем возникнет риск потери полного контроля над движением «Старлайнера». Это потребует обязательного прерывания попытки стыковки.

Уилмор : «Мы устойчивы к единичным отказам, и я думаю: „Ух ты, мы же должны покинуть космическую станцию“. Потому что я знаю правила полета. Я не знал, что руководители полетов уже обсуждали возможность отмены правил полета из-за того, что у нас отказали два двигателя. Мы не знали почему. Они просто отключились».

Герои в Центре управления полетами

В рамках программы Commercial Crew две компании, предоставляющие транспортные услуги НАСА, SpaceX и Boeing, должны были решить, кто будет управлять их космическими аппаратами. SpaceX выбрала для управления своими кораблями Dragon центр управления в штаб-квартире компании в Хоторне, штат Калифорния. Boeing заключила контракт с Центром управления полетами НАСА в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне на управление Starliner. Таким образом, на данный момент управление аппаратом находится в ведении директора полетов Эда Ван Сиса. Это была заключительная миссия в его 15-летней карьере директора полетов НАСА.

Уилмор : «К счастью, эти люди — герои. И, пожалуйста, напечатайте это. Как выглядят герои? Ну, герои включают свой танк и бегут в горящее здание, вытаскивая оттуда людей. Это герой. Герои также десятилетиями сидят в своих кабинетах, изучая свои системы и зная их вдоль и поперек. И когда нет времени оценить ситуацию, поговорить с людьми и спросить: «Что вы думаете?», они настолько хорошо знают свою систему, что на ходу разрабатывают план. Это герой. И таких героев в Центре управления полетами несколько».

Со стороны, когда «Старлайнер» приближался к космической станции в июне прошлого года, мы мало что об этом знали. Следя за трансляцией НАСА о стыковке, стало ясно, что возникли проблемы с двигателями и что Уилмору пришлось взять управление на себя вручную. Но мы не знали, что в последние минуты перед стыковкой НАСА отменило правила полета, касающиеся отказа двигателей. По словам Уилмора и Уильямса, на этом этапе драма только начиналась.

Уилмор : «Мы захватили V-образную планку, и я взял на себя ручное управление. А потом мы потеряли третий двигатель. Теперь, опять же, все они направлены в одну сторону. И я представляю себе эти двигатели, которые мы теряем. Мы потеряли два нижних двигателя. Можно потерять четыре двигателя, если они верхние и нижние, но у вас остаются два с этой стороны, вы все еще можете маневрировать. Но если вы теряете двигатели, расположенные не по ортогонали, нижние и левые, и у вас остаются только правый и верхний, вы не можете ими управлять. Они отклоняются от оси. Так что я все это анализирую в уме, потому что понимаю систему. И мы теряем два нижних двигателя. Мы потеряли левый двигатель. И теперь мы находимся в режиме нулевой отказоустойчивости. Мы уже прошли точку, откуда должны были уйти, и теперь мы находимся в режиме нулевой отказоустойчивости, и я управляю вручную. И, о боже, управление стало вялым. По сравнению с первым». Сегодня это уже не тот же космический корабль. Смогу ли я сохранить контроль? Смогу. Но это не то же самое.

На этом этапе интервью Уилмор подробно рассказал о многом.

Уилмор : «И вот чего вы точно не слышали. Мы потеряли четвертый двигатель. Теперь мы потеряли управление по шести степеням свободы. Мы не можем маневрировать вперед. Предположительно, я все еще контролирую все остальные оси. Но я думаю, что F-18 — это самолет с электронным управлением. Вы берете управление на ручку управления и на рычаг газа, и он посылает сигнал компьютеру. Компьютер говорит: «Хорошо, он хочет сделать это, давайте немного выдвинем элероны. Давайте немного выдвинем стабилизатор. Давайте потянем руль направления ». И он будет поддерживать сбалансированный полет. У меня даже не было причин думать, как Starliner это делает, как он поддерживает баланс?»

Мы оказались в очень опасной ситуации.

По сути, Уилмор больше не мог полностью контролировать «Старлайнер». Но просто отказаться от попытки стыковки было неприемлемым решением. Двигатели были необходимы не только для управления аппаратом во время стыковки, но и для позиционирования «Старлайнера» перед спуском на орбиту и входом в атмосферу Земли. Поэтому Уилмору пришлось задуматься, что рискованнее: приблизиться к космической станции или попытаться вернуться на Землю. Уильямса беспокоило то же самое.

Уильямс : «Было много невысказанного общения, вроде: „Эй, мы оказались в очень опасной ситуации“. Думаю, мы оба были в подавляющем большинстве случаев уверены, что было бы здорово пристыковаться к той космической станции, которая находится прямо перед нами. Мы знали, что они [Центр управления полетами] прилагают огромные усилия, чтобы поддерживать с нами связь и отправлять команды. Мы оба думали: а что, если мы потеряем связь с Землей? Поэтому мы не слишком много говорили об этом, но уже мысленно решили, что нам нужно отправиться на космическую станцию. Это наше место, куда нам, вероятно, нужно отправиться, чтобы поговорить, потому что мы точно не знаем, что происходит, почему отваливаются двигатели и какое будет решение».

Уилмор : «Я не знаю, сможем ли мы вернуться на Землю в этот момент. Я не знаю, сможем ли мы вообще. И, честно говоря, я думаю, что, вероятно, не сможем. Итак, вот мы и оказались в ситуации потери управления по шести степеням свободы, четыре задних двигателя опущены, и я представляю себе орбитальную механику. Космическая станция опущена носом вниз. Так что мы не совсем на одном уровне со станцией, а ниже неё. Если вы находитесь ниже станции, вы движетесь быстрее. Это орбитальная механика. Она заставит вас удаляться от станции. Так что я прокручиваю всё это в голове. Я не знаю, какой у меня контроль. Что, если я потеряю ещё один двигатель? Что, если мы потеряем связь? Что я буду делать?»

Помимо удержания позиции относительно космической станции, одной из других задач на данном этапе было обеспечение того, чтобы нос «Старлайнера» был направлен прямо на орбитальную лабораторию.

Уильямс : «Starliner основан на системе технического зрения, которая наблюдает за космической станцией и использует её в качестве системы отсчёта. Поэтому, если бы мы начали отклоняться от курса и потеряли бы эту систему (в чём есть свои плюсы и минусы, но мы её так и не потеряли, хотя и начали немного отклоняться), я думаю, мы оба немного занервничали бы, потому что система автоматически прервала бы полёт».

После того, как у «Старлайнера» отказали четыре из 28 двигателей системы управления ориентацией, Ван Сиз и его команда в Хьюстоне решили, что наилучший шанс на успех — это перезапуск неисправных двигателей. По сути, это сложный способ выключить компьютер и перезагрузить его, чтобы попытаться устранить проблему. Но это означало, что Уилмору пришлось отказаться от непосредственного управления «Старлайнером».

Представьте себе. Вы отдаляетесь от космической станции, пытаясь удержаться на месте. Станция — ваша единственная реальная связь, потому что если вы потеряете возможность стыковки, шансы вернуться целым и невредимым довольно низки. А теперь вам говорят убрать руки от штурвала.

Уилмор : «Это было непросто. Я десятилетиями занимался динамикой орбитального сближения. [Уилмор — один из двух действующих астронавтов НАСА, имеющих опыт пилотирования космического шаттла.] Рэй Бигонесс — наш офицер по сближению. Какой целеустремленный человек! В первую очередь он, но и я тоже, мы годами работали над развитием этой возможности ручного сближения. Он пожарный-доброволец, и он сказал: «Эй, я заканчиваю смену в 5:30 утра в субботу; встретимся в симуляторе?» Так мы встречались по субботам. Мы никогда не доходили до того, чтобы сказать: «Отключите четыре двигателя». Кто бы мог подумать, что это произойдет в одном направлении? Но мы тренировались, делали разные вещи, экспериментировали. Это была подготовка».

Вся эта подготовка заставила Уилмора почувствовать себя в наилучшем положении для управления «Старлайнером», и ему совсем не хотелось отказываться от контроля. Но наконец, когда он решил, что космический корабль временно достаточно стабилизировался, Уилмор крикнул в Центр управления полетами: «Руки прочь!» Почти сразу же диспетчеры полета отправили сигнал на отключение бортового компьютера «Старлайнера» и включение двигателей, которые были выключены. Два из четырех двигателей снова включились.

Уилмор : «Теперь мы снова работаем в режиме отказоустойчивости. Но потом мы теряем пятый двигатель. Что если бы мы потеряли этот пятый двигатель, пока остальные четыре еще были неисправны? Понятия не имею, что бы произошло. Я приписываю это промыслу Господа, который вернул эти два двигателя до того, как вышел из строя пятый. Так что мы снова работаем в режиме нулевой отказоустойчивости. Я все еще могу контролировать ситуацию. Опять же, вяло. Управление отличалось не только визуально, по каким параметрам и как оно выглядело, но мы могли его слышать. Открытие и закрытие клапанов. Когда срабатывал двигатель, это было похоже на пулеметную очередь».

Вероятно, мы не полетим домой на «Старлайнере».

Центр управления полетами решил попытаться восстановить работу вышедших из строя двигателей. После того, как Уилмор отпустил штурвал, этот процесс восстановил работу всех двигателей, кроме одного. На этом этапе аппарат мог управляться автономно, как и планировалось. Когда его попросили отказаться от управления аппаратом перед финальным заходом на посадку на станцию, Уилмор сказал, что испытывает опасения. Он боялся, что если система перейдет в автоматический режим, то вернуть ее в ручной режим может быть невозможно. После всего произошедшего он хотел убедиться, что сможет снова взять управление «Старлайнером» под свой контроль.

Уилмор : «Я очень волновался. В предыдущих симуляторах я даже говорил директорам полетов: «Если мы окажемся в ситуации, когда мне придется вернуть управление в автоматический режим, я, возможно, этого не сделаю». И они меня поняли. Потому что, если у меня есть работающий режим, я не хочу от него отказываться. Но поскольку мы вернули эти самолеты, я подумал: «Хорошо, мы потеряли только один». Все это происходило у меня в голове в реальном времени. И я вернул управление. И, конечно же, мы пристыковались».

Уильямс : «Я был невероятно счастлив. Если помните видео, когда мы приземлились на космической станции, я немного потанцевал от радости. Во-первых, конечно, потому что я люблю быть в космосе и рад быть на космической станции и в компании замечательных друзей. Во-вторых, я просто очень рад, что «Старлайнер» пристыковался к космической станции. В тот момент я чувствовал себя так: «О, фух, давайте просто передохнем и попытаемся понять, что произошло».

«В нашей команде работают действительно замечательные люди. Наша команда огромна. Инженеры программы коммерческих пилотируемых полетов, НАСА и Boeing усердно работали над тем, чтобы понять и решить, что нам нужно сделать, чтобы вернуться на этом космическом корабле. На тот момент мы также понимали, что это займет некоторое время. В этом бизнесе все требует времени, потому что нужно все тщательно проверить и убедиться. Я думаю, что решение, принятое в конце лета, было правильным. У нас не все было проверено, не все детали были учтены. Поэтому стоит ли нам рисковать там, где это не нужно?»