После трагедии 25-го полета многоразового космического челнока «Челленджер» остро встал вопрос об обеспечении возможности спасения экипажа на участках управляемого планирующего полета при возвращении на Землю с орбиты и в случае прекращения полета на участке выведения.
В апреле 1986 года НАСА начало комплексную работу по анализу систем аварийного спасения (САС) орбитальной ступени и экипажа на всех участках полета, и если варианты спасения на орбите были учтены еще при разработке программы «Шаттл» (см. статью МКК "Шаттл" - просчеты при разработке систем спасения экипажа), то теперь требовалось уделить особое внимание возможности аварийного покидания корабля во время управляемого и неуправляемого планирующего полета в т.ч. при возможном падении в океан.
Широкий диапазон летных режимов усложнял и сильно ограничивал применение любых средств и методов спасения экипажа на разработанном и уже введенном в эксплуатацию космическом корабле.
В НАСА так и не смогли создать концепцию, которая соответствовала бы всему диапазону летных режимов МТТК «Шаттл». Применение САС для любых возможных аварийных ситуаций оказалось нереальным, поскольку требовало радикальной реконструкции построенных кораблей. Варианты относительно недорогих систем ограничивал возможности применения, а варианты более сложных и дорогих систем значительно снижали характеристики аппарата из-за большого увеличения общей массы.
Кроме того, на основе обширных исследований было установлено, что существующий на тот момент уровень науки и техники позволял реально рассматривать лишь системы аварийного покидания корабля на участках планирующего полета после отделения, или при возвращении на Землю в случае выхода из строя основных ЖРД на высотах не более 15 км, а при возникновении аварийной ситуации на начальном этапе участка вывдения –в течение первых двух минут полета спасение экипажа считалось весьма маловероятным (фактически НАСА признало невозможность спасения экипажа на стартовом столе и сразу после взлета).
Концепция применения катапультных кресел и отделяемой кабины на уже введенных в эксплуатацию кораблях оказалась невозможной, поэтому, была выбрана концепция покидания КК «Шаттл» при помощи парашютирования.
Две концепции аварийного парашютирования из КК «Шаттл».
Для конкретных исследований и опытных разработок были выбраны две САС, в одной из которых для предотвращения столкновения астронавта с элементами корабля предусматривалось применение индивидуальных вытяжных РДТТ, а в другой выдвижная штанга.
В обоих случаях, для покидания корабля использовался люк входа-выхода. Конструкция крышки люка была изменена таким образом, чтобы обеспечить возможность отстрела крышки перед аварийным покиданием КК.
Помимо средств покидания корабля, в САС входили индивидуальные высотные компенсирующие костюмы с функцией противоперегрузочного костюма, аварийный комплекты СОЖ и кислородная система, спасательный плот, маяк и пр.
Система аварийного спасения с вытяжным РДТТ
По своей сути являлась развитием системы аварийного покидания вертолета «Эвей» (см.ссылку на статью об аварийном покидании вертолета) и предусматривала покидание КК на высотах 6-3 км, при этом минимальная высота раскрытия парашюта составляла 1500 м.
Вытяжные РДТТ имели длину 0,6 м и диаметр 0,2 м. С помощью пневмоприводов каждый РДТТ должен выбрасываться через открытый люк увлекая за собой четырехметровый фал, к которому астронавт крепил ремни парашюта.
Запуск РДТТ происходил под действием силы натяжения фала, работающий двигатель вытягивал астронавтов из корабля и отводил на безопасное расстояние где раскрывался парашют. Покидание КК экипажем из 8 человек занимало 2 минуты.
В рамках этой программы испытаний САС предполагалось провести 12 испытаний системы с вытяжными РДТТ. В этих испытаниях использовались манекены, вытягиваемые из специально модифицированного люка гражданского самолета Конвэр 240. Часть манекенов была снабжена полной летной экиперовкой.
Телескопическая штанга для покидания КК «Шаттл» с парашютом
Другая парашютная система покидания КК предназначалась для использования в диапазоне высот 7300-3300 м в условиях управляемого планирующего полета. В этой системе применялась выдвигаемая через открытый люк телескопическая штанга по которой с помощью специального кольцевого устройства астронавты при покидании КК должны были по очереди скользить по штанге избегая столкновения с элементами КК до раскрытия парашюта.
Телескопическая штанга была выполнена из алюминиевого сплава и нержавеющей стали, имела диаметр 76 мм, длину примерно 3,3 м и массу 109 кг. Она состояла из двух секций, раздвигаемых с помощью нагруженной пружины. Несущая конструкция штанги крепилась к потолку среднего отсека кабины экипажа, при этом крепление обеспечивало возможность выдвижения штанги из одного положения в другое. При старте и посадке КК сложенная штанга находилась в положении ориентированном для выдвижения в сторону люка входа-выхода. При полете на орбите штанга устанавливалась таким образом, чтобы она не мешала перемещениям и действиям членов экипажа.
При подготовке к покиданию КК каждый космонавт надевал на штангу специальную кольцевую стропу из кевлара, которая имела четыре ролика с игольчатыми подшипниками, обеспечивающими мягкое скольжение по штанге и стабилизацию направления движения астронавта.
Кольцевая стропа вручную пристегивалась к лямке, вшитой в подвесную систему парашюта около правого плеча астронавта. При покидании КК астронавт держал лямку правой рукой, подгибал колени при проходе через люк и вываливался из него. Лямка для крепления кольцевой стропы имела длину 0,35 м, она складывалась вдвое и крепилась отрывной строчкой, которая разрывалась при усилии 454 кг. Разрывное действие позволяло сложенной вдове лямке раскладываться с заранее определенной скоростью, что служило своеобразным амортизатором, снижающим нагрузки воздушного потока на астронавта при его скольжении по штанге.
В процессе испытаний САС с выдвижной штангой на модифицированном самолете ВВС США С-141В было совершено 66 покидания самолета при скоростях 240-370 км/ч. Штанга эффективно фиксировала начальный участок траектории движения парашютистов с тем, чтобы они не коснулись конструкции самолета.
На основе анализа результатов испытаний двух систем, НАСА в весной 1988 года выбрала парашютную систему, поскольку по сравнению с парашютной системой использующей вытяжные РДТТ применение телескопической штанги оказалось более безопасным и более приемлемым по критериям стоимость-эффективность для условий применения на КК «Шаттл». Выбранная система была легче на 32 кг и требовала меньше места для размещения, к тому же, позволяла покинуть аварийный корабль быстрей, чем система на РДТТ. При покидании КК с помощью выдвижной штанги, все члены экипажа успевали покинуть корабль за 90-100 с против 112 с применением РДТТ. Кроме того, РДТТ имели пятилетний срок хранения и требовали дополнительного обслуживания при межполетной подготовке.
В заключении хотелось бы сказать, что изучая ранние материалы по системам аварийного спасения экипажа КК «Шаттл» автор блога «Прогулки в стратосфере» обратил внимание на отсутствие каких либо упоминаний о системах спасения на этапе выведения на орбиту и спуска, более того – указанные участки полета нарочито игнорировались в качестве потенциально опасных. Даже предпринятые меры после трагедии КК «Челленджер» не обеспечили защиты экипажа на самых критических этапах полета по причине фундаментального просчета в изначальном проектировании систем спасения экипажа КК «Спайс-Шаттл».
Ставьте лайк, подписывайтесь на канал «Прогулки в стратосфере» и ожидайте в ближайшее время публикации продолжения с подробным описанием высотного компенсирующего костюма для КК «Шаттл», применявшегося с сентября 1988 г. (полет « STS »-26) и до 1994 года (полет « STS »-65).
