Катастрофа космического челнока «Челленджер»
Английское слово Challenger означает «посылающий вызов». Очевидно, суровому и небезопасному космосу. К сожалению, вызов закончился трагедией.
Первоначально запуск космического челнока планировался на 22 января 1986 г. По разным причинам, но в основном из-за неблагоприятных погодных условий, запуск несколько раз переносился. В день запуска, 28 января 1986 г., температура воздуха опустилась до – 1 °С. Это сыграло роковую роль и привело к величайшей катастрофе.
28 января 1986 г. в 16:39 по всемирному времени ракета с челноком стартовала. За 6,6 с до отрыва заработали основные двигатели. В 16:38 были включены двигатели твердотельных ускорителей. Примерно через 0,68 с после старта из основания правого ускорителя вырвался серый дым. Выброс дыма продолжался в течение 3 с. Его появление было вызвано разгерметизацией соединения секций ускорителя. В результате этого продукты горения при температуре 2 760 °С стали вырываться наружу. Из-за низкой температуры воздуха основное уплотнительное кольцо потеряло эластичность. Возникла утечка продуктов горения.
Через 59 с после старта ракеты возник шлейф пламени, горячие газы начали прожигать отверстие в стенке топливного бака. Через 60 с после старта струя газов начала бить во внешний топливный бак. На 65 с зафиксировано изменение формы пламени. Это свидетельствовало о том, что из внешнего бака начал вырываться жидкий водород. Наступили катастрофические изменения в работе двигателей. На 68 с связь с экипажем прервалась. На 72 с правый ускоритель оторвало от топливного бака. На 73 с оболочка кормового бака с жидким водородом была нарушена. От удара правого ускорителя об оболочку внешнего топливного бака высвободился кислород, который незамедлительно прореагировал с водородом. В это мгновение произошел взрыв, образовался огненный шар огромных размеров, который поглотил челнок, находившийся на высоте около 15 км. В результате взрыва корпус челнока развалился, более прочная кабина уцелела и продолжала лететь по инерции, достигнув высоты 20 км. После этого началось ее падение. Члены экипажа, по крайней мере, часть из них, оставались живы до удара о поверхность воды Атлантического океана. Если бы атмосфера отсутствовала, скорость при ударе составляла бы около 630 м/с. Торможение в атмосфере смягчило падение, скорость при ударе о поверхность воды была около 90 м/с, но торможение в 200 g (около 2000 м/с2 ) не оставило никаких шансов на выживание.
Трагедию наблюдали тысячи зрителей, президент США, а также десятки миллионов телезрителей. Все они испытали шок. Погибли семеро астронавтов, из них две женщины.
Авария надолго задержала пилотируемые космические полеты в США, было отложено 15 вылетов космических челноков.
Таблица 3
Последний полет космического челнока «Колумбия»
Американский челнок «Колумбия» — один из космических караблей многоразового использования. На нем в 1997 г. совершил полет в космос первый космонавт независимой Украины Л. Каденюк.
Посадка космического челнока «Колумбия» 1 февраля 2003 г. оказалась фатальной.
Как известно, каждой посадке сопутствует горение обшивки спускаемого аппарата из-за его интенсивного торможения в атмосфере. Температура горения близка к 10 тыс. градусов. Поэтому корабли тщательно теплоизолируют. Передняя часть крыла нагревается до температуры в 1 500°. У корабля «Колумбия» тепловая защита оказалась поврежденной. Из-за этого сначала прогорело и разрушилось левое крыло. Корабль массой более 110 тонн, снижающийся со скоростью 5,6 км/с, на высоте, близкой к 63 км, развернуло, и он под действием набегающей гиперзвуковой струи раскаленного воздуха стал разламываться на части. Образовалось более 12 тыс. обломков, которые покрыли территории двух штатов — Техас и Луизиана. Экипаж из семи человек погиб, не успев понять причину возгорания корабля. Комиссия по расследованию причин аварии работала около полугода. Полеты американских кораблей прекратились более чем на два года.
Хронология этой катастрофы следующая. Последний полет космического челнока «Колумбия» начался 16 января 2003 г. После 16-суточного полета челнок возвращался на Землю.
В 08:15:30 (здесь и далее — всемирное время) челнок находился на высоте 280 км над Индийским океаном.
В 08:18:08 челнок начал спуск до плотных слоев атмосферы.
В 08:44:09 он вошел в плотные слои атмосферы, которые начинаются на высоте 120 км.
В 08:50:53 челнок достиг высоты 74 км, его скорость все еще была близка к первой космической скорости (около 7,9 км/с). Передняя кромка левой плоскости крыла нагрелась выше нормы.
В 08:53:26 челнок пролетал над береговой линией штата Калифорния, его скорость — 7,6 км/с, а высота — 70,6 км.
В 08:53:46 скорость челнока составляла 7,5 км/с, а высота — 70,2 км. Обнаружены следы отваливающихся обломков. Внезапно увеличивается яркость плазмы, окружающей космический аппарат, друг за другом происходят пять сильных электрический разрядов.
В 08:54:25 челнок появляется в небе над штатом Невада, его скорость — 7,4 км/с, высота — 69,3 км. Наблюдается яркая вспышка. За последующие 240 с отмечалось еще 18 вспышек.
В 08:55:32 челнок пересекает границу штатов Невада и Юта, его скорость — 7,2 км/с, а высота — 68 км.
В 08:55:52 челнок начинает движение над штатом Аризона.
В 08:56:45 космический аппарат пересекает границу штатов Аризона и Нью-Мексико, его скорость — 6,9 км/с, а высота — 66,8 км.
В 08:58:20 челнок оказывается над штатом Техас, его скорость — 6,4 км/с, а высота — 64 км. Отваливается одна теплозащитная плитка.
В 08:59:32 на полуслове прерывается связь с челноком.
В 09:00:18 наземный наблюдатель запечатлел на видеокамеру момент развала челока на части.
В 09:05 до жителей северной части Техаса дошли звук от взрыва и слабая ударная волна. Они также наблюдали дымные следы и летящие обломки на фоне ясного неба.
09:16 — расчетное время приземления космического челнока «Колумбия» на взлетно-посадочной полосе № 33 Космического центра имени Дж. Кеннеди.
Человечество получило еще один урок. Освоение космоса — тяжелый тернистый путь, сопряженный с риском для жизни. Техника, созданная руками человека, не может быть идеальной. Она способна выходить из строя. Особенно это опасно, когда ее функционирование связано со значительной энергетикой. Так, кинетическая энергия планирующего челнока близка к энергии ядерного взрыва в 1 кт. И эту энергию при спуске аппарата необходимо погасить.
4. Величайшая экологическая катастрофа в Мексиканском Заливе
Нефтяная платформа Deepwater Horizon сверхглубокого бурения построена южнокорейской судостроительной компанией. Заложена она была 21 марта 2000 г., а спущена на воду 23 февраля 2001 г. В июле 2004 г. платформа прибыла в Мексиканский залив. В феврале 2010 г. началось бурение скважины на глубине 1 500 м на месторождении Макондо.
Весной, 20 апреля 2010 г., в 22 часа по местному времени на платформе произошел взрыв, в небо поднялось грибоподобное облако. В результате взрыва начался пожар, который безуспешно пытались потушить с пожарных судов. Сила пожара была таковой, что столб дыма поднялся на высоту в 3 км. За секунду сгорало около 500 кг нефти. Мощность горения составляла 20 ГВт, что эквивалентно мощности 20 энергоблоков АЭС. В результате аварии погибло 11 человек, еще двух человек потеряли позже при ликвидации последствий катастрофы. 117 человек, в том числе и 17 раненых, удалось эвакуировать вертолетом.
Любопытны заголовки статей тех дней: «Осторожно: недра!», «Выпущенные джины. Можно ли загнать духа назад?», «Не трогай недра», «Человек или недра», «Черный океан-убийца», «Опасное масло Земли», «Убийственное покрывало Мирового океана», «Неминуемая смерть» и др.
Разлив нефти с переменной интенсивностью продолжался с 20 апреля по 19 сентября 2010 г. в течение 152 суток. За это время из скважины в воды Мексиканского залива вытекло около 800 тыс. м3 нефти. Средняя скорость вытекания составляла около 60 л/с. К началу августа 2010 г. скорость утечки нефти была близка к 150 л/с, но нефть почти полностью собиралась судами, оборудованными специальными куполами.
Хронология расплывания нефтяного пятна следующая.
На 23 апреля 2010 г. площадь пятна составляла 250 км2 .
К концу апреля размер пятна был 169 х 72 км, а его площадь 12 тыс. км2 . Пятно находилось на расстоянии 34 км от побережья штата Луизиана. Вечером 29 апреля 2010 г. оно достигло устья р. Миссисипи.
6 мая 2010 г. нефть была обнаружена на о. Фримейсон архипелага Шанделур, который входит в один из старейших заповедников США.
4 июня 2010 г. нефть появилась на пляже г. Пенсакола (штат Флорида).
28 июня 2010 г. пятно достигло штата Миссисипи и загрязнило пляжи вблизи г. Билокси.
6 июля 2010 г. нефть была обнаружена на пляжах в окрестностях г. Галвестон и г. Техас-Сити (штат Техас). Сгустки нефти также попали в озеро Пончартрейн (штат Луизиана).
Возникли также многочисленные подводные шлейфы нефти. Так, в августе 2010 г. размер подводного шлейфа достигал в длину 35 км, в ширину — 10 км и в глубину — около 1 км. В нем находилось почти 20 тыс. т, или примерно 3 % всей вылившейся нефти.
Если бы вся вылившаяся нефть равномерно распределилась в акватории океана, она заняла бы площадь 8 млн км2 , а толщина слоя составляла бы около 0,1 мкм, или около 1 000 мономолекулярных слоев. Эта площадь равнялась бы 1,6 % от площади Земного шара.
Таблица 4
Экологические последствия были следующими. В результате разлива нефти было загрязнено 1 770 км побережья, был введен строгий запрет на ловлю рыбы. Для промысла были закрыты более трети всей акватории Мексиканского залива. От нефти пострадали все штаты США, которые имеют выход к Мексиканскому заливу. Больше всего досталось штатам Луизиана, Алабама, Миссисипи и Флорида. Разлив нефти угрожал более 400 видам животных, включая китов и дельфинов. Так, на 25 мая 2010 г. на побережье Мексиканского залива было обнаружено 189 мертвых морских черепах, большое количество птиц и других животных. Но уже по состоянию на 2 ноября 2010 г. было выявлено 6 814 мертвых животных, в том числе 6 104 птицы, 609 морских черепах, 100 дельфинов и других млекопитающих. Смертность китообразных на севере Мексиканского залива по сравнению с предыдущими годами (2002–2009 гг.) в 2010 г. увеличилась в 3-4 раза.
Сведения о техногенных разливах нефти в XX–XXI вв. приведены в табл. 4. Из нее видно, что катастрофа в Мексиканском заливе была одной из самых сильных.
Статья была опубликована в апрельском номере журнала "Наука и техника" за 2016 год
