To jedna z dwóch katastrof amerykańskiego programu wahadłowców i trzecia utrata załogi w historii lotów kosmicznych w USA. 1. lutego 2003 roku misja STS-107, którą wykonywał prom kosmiczny Columbia, zmierzała ku końcowi. Siedmioosobowa załoga za kilkanaście minut miała wylądować na przylądku Canaveral na Florydzie. Nigdy tam jednak nie dotarli. Prom rozpadł się podczas wejścia w atmosferę nad południową częścią USA.
Był poranek, 1. lutego 2003 roku. Prom kosmiczny Columbia, wraz z siedmioosobową załogą, przecinał górne partie ziemskiej atmosfery. Do lądowania zostało jeszcze kilkanaście minut, gdy pojawiły się pierwsze problemy. Ostatecznie prom rozpada się nad Teksasem, kwadrans przed planowanym lądowaniem. Zginęła cała załoga. Zdarzenie to przyczyniło się do podjęcia decyzji o zakończeniu eksploatacji promów kosmicznych i opracowania nowego systemu do lotów załogowych.
Powstanie wahadłowców
Już pod koniec lat ’60 XX wieku, a więc w okresie programu Apollo, NASA szukała rozwiązania, pozwalającego na tanie i częste loty w kosmos większych załóg. Plan obejmował nie tylko budowę stacji orbitalnej, ale i dalszą eksplorację i później kolonizację Księżyca. W perspektywie była także misja załogowa na Marsa, czy przelot w pobliżu Wenus. Aby tego dokonać, konieczne było wykorzystanie statków kosmicznych wielokrotnego użytku. Kongres stopniowo ograniczał finansowanie programu załogowych lotów księżycowych, przez co ambitny plan eksploracji Srebrnego Globu zakończył się na misji Apollo 17. Zamiast tego, nowa administracja rządowa wolała skupić się na opanowaniu niskiej orbity Ziemi, a także, mniej oficjalnie, na szpiegowaniu Rosjan.
Jednocześnie stale pogarszająca się sytuacja gospodarcza w Stanach Zjednoczonych wymuszała cięcia finansowe różnych resortów. Oberwało się także i NASA, które musiało zrezygnować z planowanego na początek lat ’80 lotu załogowego na Marsa. Wkrótce anulowano także plan stacji kosmicznej, a i powstanie nowego pojazdu załogowego stanęło pod znakiem zapytania. NASA nie miała innego wyboru, jak połączyć siły z wojskiem, które jednak postawiło swoje warunki. Wśród nich była maksymalna masa nośna wynosząca nie mniej jak 18 ton, możliwość wyniesienia ładunku na orbitę polarną, czy manewrowość pozwalająca na lądowanie w dowolnym punkcie kraju. Z tego powodu masa statku, jak i zestawu startowego ciągle rosła, projekt był zmieniany, a jego rozwój ciągle opóźniany.
Ostateczny projekt, zakładający orbiter, zewnętrzny zbiornik paliwa, oraz dwa silniki na paliwo stałe, został zaprezentowany w 1972 roku. Cztery lata później ukończono testowy egzemplarz o nazwie Enterprise. Wykonał on 16 lotów próbnych, jednak żaden z nich nie odbył się w kosmos. Po zakończonej sesji testowej pod koniec lat ’70, prom wykorzystano do testowania stanowiska startowego w Vandenberg. Choć istniały plany dostosowania Enterprise do lotu kosmicznego, to okazało się to drogie i technicznie trudne z powodu licznych, późniejszych zmian w projekcie.Dla testów naziemnych zbudowano także prom Pathfinder, oraz model do testów wytrzymałościowych, przebudowany później w prom kosmiczny Challenger.
Columbia, pierwszy STS w kosmosie
26. lipca 1972 roku podpisano kontrakt na budowę promu, zdolnego do lotu załogowego. Pojazd, który otrzymał oznaczenie OV-102, zaczęto budować w marcu 1975 roku. Montaż ukończono wiosną 1979, po czym rozpoczęła się seria testów. Pojazd przeszedł je i ostatecznie, 8. marca 1979 roku, wyruszył w wieloetapową podróż z Palmdale w Kalifornii do KSC na Florydzie. Prom otrzymał nazwę Columbia, na cześć okrętu, którym po raz pierwszy Amerykanin opłynął Ziemię, oraz modułu dowodzenia z misji Apollo 11. Przygotowania do misji STS-1, pierwszego lotu kosmicznego wahadłowca, trwały niemal dwa lata.
Prom po przetransportowaniu na Cape Canaveral wymagał licznych prac przygotowawczych, między innymi ponownego montażu aż 1/3 płytek termicznych. Każda z nich wymagała początkowo aż 48 godzin na zainstalowanie. Dopiero latem 1980 roku zamontowano silniki promu, a końcowy montaż miał miejsce 26. listopada tego samego roku. Ostatecznie Columbia była gotowa do lotu na początku kwietnia 1981 roku. Jako załogę wyznaczono doświadczonego astronautę, Johna Younga, oraz Robert Crippena.
Start z Cape Canaveral nastąpił 12. kwietnia 1981 roku o godzinie 14:00 czasu polskiego, dokładnie 20 lat po pierwszym, załogowym locie w kosmos. Prom został wyniesiony na orbitę o wymiarach 240 na 251 kilometrów. Podczas trwającej 2 dni i nieco ponad 6 godzin misji, wykonano szereg testów pojazdu, oraz zbadano faktyczne, oddziałujące na niego obciążenia. Był to pierwszy w historii lot załogowy pojazdu wielokrotnego użytku, oraz pierwsza misja załogowa z użyciem silników na paliwo stałe. Columbia wylądowała bezpiecznie i planowo w bazie sił powietrznych Edwards, 14 kwietnia 1981 roku o godzinie 20:20 czasu polskiego. Mimo uszkodzenia części płytek termicznych, pojazd sprawił się doskonale.
Katastrofa Challengera
Pomimo mniejszych lub większych usterek, program STS cieszył się ogólnie wysokim poziomem bezpieczeństwa. Promy kosmiczne latały rzadziej niż planowano, a koszty operacyjne były dość wysokie. Ambitny plan NASA był jednak w zasięgu ręki – dostęp do kosmosu dla zwykłych obywateli. Żeby mogło się to udać, konieczne było eksploatowanie wahadłowców niemal do granic legalności. W niecałe pięć lat programu – do początku 1986 roku, cztery promy wykonały 24 loty.
26. stycznia 1986 roku, po kilku przekładanych z powodów technicznych, oraz pogody, próbach startu, rozpoczęło się końcowe odliczanie do startu misji STS-51-L. Na pokładzie promu kosmicznego Challenger znalazła się siedmioosobowa załoga. Ponownie oczy całej Ameryki były skierowane na Cape Canaveral, bowiem wśród załogi była nauczycielka – Christa McAuliffe. Była to pierwsza, w pełni cywilna osoba, która miała polecieć w kosmos. O 17:38 czasu polskiego silniki wahadłowca ruszyły i rozpoczął on wznoszenie. Nieco ponad minutę po starcie doszło do rozerwania pojazdu na wysokości 14 kilometrów. Cała załoga zginęła.
Późniejsze śledztwo wykazało, że bezpośrednią przyczyną katastrofy było przedostanie się gorących gazów z prawego silnika na paliwo stałe. Nieszczelność wynikła z faktu startu w zbyt niskiej temperaturze. Z tego powodu jedna z uszczelek, łączących elementy rakiety bocznej, niedokładnie uszczelniła połączenie. Postępujące uszkodzenie ostatecznie spowodowało oderwanie się dolnej części dopalacza, który uderzył w zewnętrzny zbiornik z paliwem, rozrywając go. Dzieła zniszczenie dokończyły siły aerodynamiczne, które zniszczyły wahadłowiec na wysokości około 14 kilometrów. Zginęła cała załoga.
Misja STS-107
Po katastrofie Challengera, loty promów kosmicznych zawieszono na dwa i pół roku. Późniejsze misje przebiegły bez większych problemów. Wahadłowce wykorzystano między innymi do wyniesienia w kosmos teleskopu kosmicznego Hubble’a, oraz jego konserwacji, a także do lotów na radziecką stację kosmiczną Mir, jak i do budowy międzynarodowej stacji kosmicznej ISS. Nadal jednak spełniały także rolę kosmicznych laboratoriów, i taki właśnie był cel misji STS-107 na początku 2003 roku.
Prom kosmiczny Columbia wystartował z Cape Canaveral w piętnastodniową misję 16. stycznia 2003 roku. Na pokładzie znalazła się siedmioosobowa załoga pod dowództwem Ricka Husbanda. Pilotem promu był William McCool, specjalistami misji David Brown, Kalpana Chawla i Laurel Clark. Dowódcą ładunku z kolei był Michael P. Anderson, specjalistą ładunku natomiast Ilan Ramon – pierwszy izraelski astronauta. Harmonogram misji był napięty – załoga podzielona na dwa zespoły, pracowała zmianowo nad łącznie 80 eksperymentami. Wśród badań były między innymi obserwacje Ziemi, czy doświadczenia w środowisku mikrograwitacji.
Prom wykonał łącznie 255 okrążeń Ziemi na orbicie o wymiarach 270 na 285 kilometrów. Był to 28. lot wahadłowca Columbia, oraz 113. misja programu STS.
Columbia wraca z orbity
1. lutego 2003 roku o godzinie 9:49 czasu polskiego załoga rozpoczęła przygotowania do powrotu na Ziemię. Wśród wymaganych czynności było między innymi skonfigurowanie Columbii do hamowania. To rozpoczęło się o 14:15, wraz z uruchomieniem na nieco ponad trzy minuty silników orbitalnego systemu manewrowego (OMS). Niecałe 30 minut później, o 14:44, nastąpiło wejście w atmosferę. Pierwsze minuty upływają planowo – prom wytraca wysokość, a naprężenia i temperatura konstrukcji są w normie. Pierwsze objawy zbliżającej się katastrofy pojawiły się o 14:48, niecałą minutę po aktywacji sterolotek. Czujnik naprężeń na jednym z dźwigarów lewego skrzydła wykrył większe niż zazwyczaj obciążenie struktury. Pomiar ten został odnotowany przez rejestrator lotu i nie trafił ani do załogi, ani do kontrolerów.
Kilka sekund później czujnik temperatury, umieszczony niedaleko wspomnianego sensora naprężeń, notuje odbiegające od normy wskazania. Jest to pierwsza oznaka nagrzewania się konstrukcji promu za panelem numer 9 krawędzi natarcia lewego skrzydła. Od godziny 14:51 zaczyna się silne nagrzewanie wewnętrznej struktury promu. Początkowo w okolicach panelu numer 9, później coraz głębiej wewnątrz konstrukcji lewego płata promu. O 14:52 wzrasta temperatura w komorze lewego podwozia, a gorąca plazma, otaczająca Columbię, zaczyna niszczyć przewody czujników. Nieco ponad minutę później, gdy wahadłowiec przelatuje w pobliżu obserwatorium Lick na górze Hamilton, obserwowane są pierwsze, odrywające się od niego fragmenty. W tym samym czasie komputery pokładowe promu zaczynają korygować zmiany wychylenia, spowodowane uszkodzeniem.
Katastrofa
W kolejnych minutach sensory promu rejestrują dalsze nagrzewanie się różnych elementów lewego skrzydła, po czym część z nich się wyłącza. Prom coraz silniej koryguje zaburzenia trajektorii, spowodowane nierównomierną siłą nośną i oporem. Do pomocy użyte zostają także silniczki korekcyjne. Tempo destrukcji zwiększa lewy zakręt, który prom wykonuje zgodnie z planowanym profilem wejścia w atmosferę. Wykonuje on serię ciasnych zakrętów, aby dodatkowo przyspieszyć hamowanie. Działające nań obciążenia, oraz ciepło powodują jednak przyspieszenie niszczenia konstrukcji skrzydła. O 14:58 następuje spadek ciśnienia w obu oponach lewego podwozia, a minutę później jeden z sensorów wskazuje na jego wysunięcie. Był to jednak fałszywy odczyt, bowiem pozostałe potwierdzają, że jest ono schowane i zabezpieczone. O 14:59 i 32 sekundy, kontrolerzy w Houston odbierają ostatnią, przerywaną korespondencję z pokładu Columbii, oraz nieprzerwany pakiet telemetrii. Kolejne pół minuty to napływ przerywanych danych.
O godzinie 15:00 czasu polskiego, pędzący z prędkością około 20 000 km/h, czyli 18 razy większą od prędkości dźwięku, prom kosmiczny Columbia zaczyna się rozpadać na wysokości 63 kilometrów. Najpierw odrywa się lewe skrzydło promu przy przeciążeniu siedmiokrotnie większym niż planowane. W ciągu około 20 sekund następuje całkowita destrukcja promu i śmierć całej załogi. Ostatni pakiet telemetrii otrzymano dwie sekundy po godzinie 15:00 czasu polskiego i wskazują na poprawne działanie niemal wszystkich systemów, poza hydrauliką lewego skrzydła.
Szczątki wahadłowca zaczynają spadać na ziemię około trzy i pół minuty po katastrofie. Ostatecznie obejmują obszar o wymiarach 500 x 100 km. Zgłoszenie do kontroli lotów o katastrofie spływa o 15:12. Na 15:15 czasu polskiego zaplanowano natomiast lądowanie wahadłowca. To niestety nie następuje. Kolejne dni i tygodnie to ogólnonarodowa żałoba w Stanach Zjednoczonych i Izraelu, poszukiwanie szczątków promu i ciał załogi. To także początek śledztwa, mającego wyjaśnić okoliczności tragedii.
Śledztwo
W dochodzenie w sprawie katastrofy zaangażowano nie tylko inżynierów, ale i astronautów, czy członków państwowej komisji bezpieczeństwa transportu (NTSB). Odtworzono wrak na podstawie zebranych szczątków, wykorzystano skrzydło z promu Enterprise, ale przede wszystkim przeanalizowano nagrania ze startu. Wykazały one, że podczas wznoszenia, od zewnętrznego zbiornika oderwał się kawałek pianki izolacyjnej wielkości aktówki. Choć takie zdarzenia miały miejsce w przeszłości, to nie powodowały większych szkód. Poza tym, nawet z uszkodzeniem części płytek ceramicznych, promy bezpiecznie lądowały w przeszłości.
Tym razem jednak uszkodzenie okazało się poważne. Co więcej, już dwa dni po starcie analiza nagrań wskazała na uderzenie sporego kawałka izolacji w krawędź natarcia lewego skrzydła. Takie zdarzenia jednak miały wcześniej miejsce. Dodatkowo nie wykonano oględzin płata podczas lotu, bowiem uznano to za zbędne. Mogłoby również zakłócić część doświadczeń prowadzonych na pokładzie.
Podczas wejścia w atmosferę, sprężone przez pędzący przez nie prom powietrze nagrzewa się do nawet kilku tysięcy stopni Celsjusza. Tworzy się plazma, która towarzyszy każdemu powrotowi z kosmosu. Dodatkowo hamowanie w górnych warstwach atmosfery powoduje powstawanie przeciążeń. Oba te zjawiska okazały się zabójcze dla uszkodzonego wahadłowca. Gorące gazy wtargnęły do wnętrza lewego płata, stopniowo topiąc i przepalając dźwigary, żebra i ściany przedziałów. W końcu przeciążenie oderwało osłabione skrzydło, w skutek czego prom stracił sterowność. Przechylając się gwałtownie w lewo, rozpadł się na skutek oddziaływania sił aerodynamicznych. Dzieła zniszczenia dokonała plazma.
Po tej katastrofie, wahadłowce były uziemione przez ponad dwa lata. Do służby powróciły misją STS-114 promu kosmicznego Discovery. Los starzejących się jednak promów kosmicznych był przypieczętowany. Ostatni lot tych jednostek wykonał wahadłowiec Atlantis w dniach 8-21. lipca 2011 roku. Dopiero po niemal dekadzie zastąpiły je komercyjne kapsuły Dragon formy SpaceX. Do czasu ich ukończenia, amerykanie latali w kosmos rosyjskimi statkami Sojuz.
Grafika ilustracyjna: CBS News/NASA
Treści zawarte na stronie podlegają prawu autorskiemu. Ponowne wykorzystanie tekstów, grafik, filmów, czy pozostałych komponentów strony w całości, bądź we fragmentach bez podania źródła, lub pisemnej zgody redakcji jest kradzieżą i będzie podstawą do wszczęcia postępowania karnego.Doceniasz naszą pracę? Postaw nam wirtualną kawę!
