Что безопаснее: "Союз" или "Шаттл"?

[ELEKTRO]

Что безопаснее: "Союз" или "Шаттл"?

Ответ на этот вопрос кажется очевидным: конечно, «Союз». Ведь именно его многолетний опыт безотказной эксплуатации стал одной из причин, по которым НАСА решило после катастрофы «Колумбии» отправить шаттлы «в отставку». Какое-то время, по крайней мере, до 2015-16 гг., когда по расчетам у США должны вновь появиться свои корабли, роль «ездовых лошадей» для американских астронавтов будут выполнять испытанные российские «Союзы», первый их которых поднялся в космос еще 44 года назад.

Но, оказывается не все так просто и однозначно. Со статистической точки зрения «Спэйс Шаттл» является более безопасной машиной, чем «Союз».

Казуистика статистики

Итак, по завершению последнего 135-го полета «челнока», статистическая картина надежности обоих кораблей на август 2011 года выглядит так:

Таким образом, рейтинг надежности «Союза» к августу 2011 года по такому показателю, как соотношение общего количества пилотируемых полетов, включая их попытки, к общему числу всех отказов с космонавтами на борту (4 на 108 полетов/попыток) составляет 1:27. У шаттла же он (2 на 135 полетов) составляет 1:67 [для удобства восприятия здесь и далее дробные числа округляются в сторону целых]. То есть статистически американский «челнок» в два с половиной (!) раза надежнее «Союза».

Интересно, что до «Челленджера», совершавшего в 1986 году свой последний, 10-й полет, который одновременно был 25-м в общей сумме полетов шаттлов, вероятность гибели корабля оценивалась американскими экспертами, как 1 на 100 000 полетов (т.е. практически отсутствовала). После его гибели в 1986 г., те же эксперты (используя свою методику подсчета) увеличили это соотношение до 1:72, а после 87 успешных полетов «челноков» с 1988 по конец 2002 г (то есть до гибели «Колумбии» в феврале 2003 г.) снизили данную вероятность до 1:437 и даже до 1:483.

Но есть и другие цифры

Впрочем, если на август 2011 г. сравнивать надежность «Союза» и шаттла по другому показателю: соотношение количества погибших экипажей на количество полетов, то здесь цифры уже начинают меняться в пользу России, хотя «челнок» по-прежнему выглядит более безопасным: «Союз» – 1:54; шаттл – 1:67. Правда, теперь он формально не в два с половиной, а лишь в 1,24 раза надежнее российского корабля.

Если же сравнивать количество погибших людей при авариях (что, впрочем, недостаточно правомерно, ибо экипажи шаттлов намного многочисленнее, чем «Союзов»), то здесь «челноку» к августу 2011 года принадлежит печальная пальма первенства: 14 человек против 4 на советских кораблях. Статистически это означает, что шаттл в три с половиной раза «летальнее» «Союза».

Но все это сухая статистика, которая не всегда дает истинную картину ситуации. Две катастрофы «Союза», приведшие к гибели экипажей произошли на заре эксплуатации данного типа корабля, а точнее – в течение первых четырех лет его полетов (последняя – в 1971 году). После этого на «Союзах» к августу 2011 года не было ни одного отказа, который поставил бы под угрозу жизнь или здоровье экипажа.

Что же касается шаттлов, то, по крайней мере, «Колумбия», погибла уже в период «зрелости» программы «Спэйс Шаттл», когда многолетний опыт обеспечения безопасности полетов «челноков», казалось бы, должен был исключить такого рода катастрофу.

Аварии «Союзов» 1975 и 1983 годов были связаны с неполадками в носителях, выводящих одноименные корабли на орбиту. Причем, фактически эти инциденты продемонстрировали безопасность российских пилотируемых систем, ибо их средства спасения сохранили жизнь космонавтам в, казалось бы, безнадежных ситуациях.

Таким образом, рейтинг выживаемости экипажей «Союзов» при авариях составляет 1:2 (4 аварии, в двух из которых экипажи выжили), в то время, как у «челноков» он равен 0 (две аварии, в которых не выжил никто). В итоге, к августу 2011 года многократно испытанный и отработанный корабль «Союз» насчитывает уже 40 лет работы (на 10 лет больше общего периода эксплуатации шаттлов), в ходе которой не погиб и не пострадал ни один экипаж.

Возьмем такой показатель, как отношение времени эксплуатации определенного типа корабля к количеству экипажей, погибших на нем за этот период. Итак: и на «Союзах» и на шаттлах погибли по 2 экипажа, но на первом – за 44 года полетов, а на втором – за 30. Это означает, что рейтинг надежности «Союза» по данному показателю составляет 1:22, в то время, как у «челнока» он 1:15, или советский/российский корабль в полтора раза надежнее шаттла.

Таким образом, чистая статистика не может дать однозначного ответа на вопрос: что безопаснее – «Союз», или шаттл. По одним показателям безопаснее шаттл, по другим – «Союз».


Надежды НАСА на надежность «Союза» обоснованы.
Как говорят сами американские специалисты, шаттл «органически опасен». Есть у него две конструктивных особенности, которые оправдывают данную характеристику. (На фото - "Союз").
Первая - это компоновка шаттла. Всего его элементы - два твердотопливных ускорителя, кислородно-водородный бак и непосредственно сам «челнок» расположены в связке на одном уровне. Начни разрушаться хоть один из этих элементов - и другим не избежать серьезных повреждений.
Вторая - отсутствие системы аварийного спасения, благодаря которой экипаж смог бы покинуть обреченный корабль в случае возникновения ситуации, в которой оказался «Челленджер» (к слову, для «Бурана» были сконструированы специальные катапультные кресла, которые, будь они установлены на «Челленджере», возможно, спасли бы астронавтов). Трудно сказать, насколько они оказались бы эффективны при катастрофе «Колумбии», но для подобного сценария можно было бы создать отделяемую кабину экипажа, что, как известно, сделано не было.
Интересно, что создатели «челнока» еще в ходе его разработки несколько раз рассматривали вопрос об установке на нем катапультных кресел. Однако, НАСА решило, что шаттл обладает «слишком высокой надежностью», чтобы оборудовать его такими средствами спасения. И, тем не менее, в первых четырех полетах «челноков» на них были установлены модифицированные катапультные кресла с самого скоростного в мире самолета SR-71, а экипажи облачались в полностью герметичные скафандры.
НАСА пошло на это потому, что данные четыре полета считались «экспериментальными». За ними, по мнению агентства, начинались «регулярные» миссии, в которых системы спасения не требовались. Интересно, что уже после гибели «Колумбии» «Комитет по расследованию катастрофы Колумбии» пришел к выводу, что полеты шаттлов никогда не должны были считаться «регулярными». Все миссии «челноков», подчеркнули члены этого комитета, по своей природе являлись «экспериментальными» из-за их ограниченного количества по сравнению с полетами сертифицированных коммерческих самолетов.
Но тогда, на заре эксплуатации «челноков» система спасения для их экипажей, в состав которых входило порой до семи астронавтов, была объявлена «нежелательной». В числе причин данной нежелательности были названы ее «ограниченное применение, конструктивная сложность, чрезмерная стоимость, вес, или задержки с монтированием [на шаттлах]».
У «Союзов» же, да и вообще у классических машин одноразового использования типа «Союз», «Аполлон», или «Шеньчжоу», вопрос безопасности во многом решается самой компоновкой - корабль расположен на верхушке ракеты. Загорись, или взорвись одна из ступеней, или даже весь носитель при старте, или выходе на орбиту - ударная волна и пламя бьют в прочное, жаростойкое днище спускаемого аппарата (СА), где находится экипаж. СА без труда выдерживает эту нагрузку, тут же отделяется от аварийного носителя и относится в сторону с помощью «системы аварийного спасения» - САС, которая представляет собой связку небольших ракетных двигателей, закрепленных на мачте над спускаемым аппаратом.
«Благополучные» катастрофы «Союзов»
Они заслуживают отдельного рассказа, ибо именно в них «Союз» продемонстрировал свои способности защитить экипаж в даже случае «абсолютной аварии» носителя, сопровождаемой пожаром, или взрывом. Эти инциденты довольно подробно описаны в российском сборнике «Мировая пилотируемая космонавтика».
То, что произошло 5 апреля 1975 года, после отказа ракеты-носителя в полете Василия Лазарева (командира) и Олега Макарова (бортинженера) на «Союзе-18А», может случиться с каждым космическим кораблем, за исключением того, о которого есть крылья, как у шаттла, позволяющие ему вернуться на Землю в самолетном режиме. Космонавтам пришлось пережить «эталонный» баллистический спуск с точки зрения трудностей, которые им пришлось при этом испытать. Вообще-то корабль этот должен был называться просто «Союз-18». Литер «А» он получил после своей аварии.
Управляемый спуск отличается от баллистического тем, что при нем космический корабль входит в атмосферу под относительно небольшим углом (по образному выражению одного космонавта, «как игла под кожу пациента»). Переход из менее - в более плотные слои атмосферы, осуществляется у него, таким образом, достаточно постепенно. Это, в свою очередь, приводит к более медленному торможению корабля, к большей возможности влиять на его полет во время полета в атмосфере и к меньшим перегрузкам, которые испытывает экипаж в процессе возвращения на Землю.
Соответственно, при баллистическом спуске корабль «зарывается» в атмосферу под куда большим углом, быстро переходит из менее в более плотные слои атмосферы и тормозится значительно быстрее, чем при спуске управляемом. Результатом этого являются заметно возрастающие перегрузки, (при управляемом спуске - 4-6g, при баллистическом - до 12-15g.).
Кстати, при всех своих «минусах», связанных, в первую очередь, с недостаточной надежностью, «шаттлы» входили в атмосферу под еще меньшим углом, чем спускаемые аппараты при управляемом спуске. Поэтому экипажи «челноков» подвергались перегрузке, не превышающей 1,5 - 2g. Недостатком баллистического спуска является и то, что управление кораблем при нем заметно затрудняется, а, следовательно - значительно сложнее обеспечить его посадку в заданном районе.
Но вернемся к апрельскому полету Лазарева и Макарова. На этапе выведения корабля на орбиту произошел отказ ракеты-носителя. Спускаемый аппарат, в котором находился экипаж, отделился от бытового и приборного отсеков и почти вертикально пошел вниз. Во время спуска космонавты подверглись максимальной пиковой перегрузке в 21,3g. Примерно столько же испытывает летчик при катапультировании с боевого самолета, но там двадцатикратное увеличение веса длится доли секунды.
Чудовищная перегрузка была на грани человеческих возможностей и реально угрожала жизни экипажа. Макаров вспоминал: «Старт ракеты прошел нормально, летим, ждем включения третьей ступени. Но... неожиданно двигатель смолк. Взвыла сирена, загорелся транспарант «Авария РН», машина резко крутанулась и по кабине метнулся «солнечный зайчик». В первые мгновения мы даже и не поняли, что случилось. Через несколько секунд стало ясно, что произошел какой-то отказ в ракете, и автоматика отделила наш корабль от нее.
Больше всего волновало то, что мы могли попасть на территорию Китая, ведь тогда у нас с этой страной были натянутые отношения. Наступило тягучее ожидание...
Пока выясняли место посадки, невесомость прекратилась и наступила перегрузка. Мы не предполагали, что она будет такой большой. Известно, что человеку становится невыносимо тяжело при 10-кратной перегрузке, а у нас она была гораздо больше. Стало «уходить» зрение: сначала оно перешло в черно-белый цвет, а потом стал сужаться угол зрения. Мы находились в предобморочном состоянии, но все же сознание не теряли. Пока перегрузка давит, думаешь только о том, что надо ей сопротивляться, и мы сопротивлялись, как могли. При такой огромной перегрузке, когда невыносимо тяжело, рекомендуется кричать, и мы кричали изо всех сил, хотя похоже это было на сдавленный хрип.
Через несколько минут перегрузка стала медленно спадать. Первым делом немного отдышались и стали приходить в себя. В это время сработала парашютная система. Приземлились, спускаемый аппарат немного покачался и остановился.
Эвакуировать нас смогли только на следующий день. Всю ночь мы не спали и сидели у костра, обсуждая наш аварийный полет. Вот тогда мне подумалось, какие же молодцы те люди, которые предвидели эту аварийную ситуацию. В нештатных условиях все автоматические системы корабля сработали четко и так, как надо. Это было похоже на сказку: благодаря людям, в большинстве для нас незнакомым, мы благополучно «вернулись с того света». Это было потрясающее чувство какого-то чуда. В ту ночь мы с Василием Лазаревым договорились о том, что впредь этот день будем отмечать, как наш второй день рождения...».
Врачи, обследовавшие Лазарева и Макарова в Звездном городке не обнаружили у них каких-либо травм и впоследствии они стали вновь готовиться к космическим полетам.
«Опять не туда...»
Как оказалось, авария «Союза-18А» стала не единственным «боевым» испытанием САС. 26 сентября 1983 года в космос должен был отправиться «Союз Т-10» (впоследствии так же, как и «Союз-18», получивший литер «А»). Экипаж - Владимир Титов (командир, однофамилец «космонавта № 2» Германа Титова), Геннадий Стрекалов (бортинженер).
Во время заключительных предпусковых операций примерно за 1 минуту 48 секунд до расчетного времени старта неожиданно на ракете-носителе «Союз-У» загорелся один из элементов подачи топлива в газогенераторы турбонасосных агрегатов. Пожар распространился на ракетные блоки. Стало очевидно - носитель спасти уже не удастся. Главной задачей стало сохранить жизнь космонавтам.
В настоящее время задействование средств спасения при аварии носителя типа «Союз» на старте осуществляется по решению двух человек - руководителя пуска и технического руководителя по ракете-носителю. Их еще называют «стреляющими». Они находятся в бункере, в непосредственной близости от стартовой площадки, наблюдают за ходом подготовки и стартом носителя через перископы и получают доклады от служб (боевых расчетов), обеспечивающих пуск. И в случае необходимости «стреляющие» выдают команду включения САС по достаточно сложным системам связи.
Подготовка к старту шла по плану и без замечаний. Руководитель пуска, как обычно, по графику спокойно выдавал команды: «Ключ на старт», «Протяжка один», «Продувка». Вскоре после команды «Наддув» на телевизионных экранах стали видны языки пламени, окутавшие ракету. Однако, пламя оказалось странным: вместо ярко-белого зарева снизу по ракете поползли сначала неохотно, а затем все выше и выше багрово-красные, с черной копотью языки.
Руководитель решил сначала, что включились двигатели ракеты-носителя и сказал: «Зажигание». Но вдруг закричал: «Так это пожар! Днестр, Днестр, Днестр! Пожар на старте!» Через секунду второй «стреляющий» подтвердил пожар. С момента появления пламени на это ушло 6 секунд, еще 4 секунды потребовалось на выдачу команд операторами с площадки 23 и 1,2 секунды - на исполнение команды автоматикой корабля.
Наконец запустился двигатель САС, который увел головной блок от аварийного носителя. За секунду до этого на самом носителе произошел взрыв, и он уже начал наклоняться. В соответствие с логикой работы САС, спускаемый аппарат отделился от головного блока на высоте 1 километр и приземлился в 3,7 километрах от места старта. Спустя 3-4 секунды после двигателя САС горящая ракета рухнула в приямок стартового комплекса.
А что же все это время чувствовал экипаж? «Перед самым стартом, - вспоминал Титов, - ветер на космодроме был порывистый, метров 12-15 в секунду. Мы сели в корабль, привязались, выполнили все необходимые операции. Порывы ветра очень сказывались на вибрации носителя. За минуту сорок секунд до старта, когда пошел наддув баков, по ракете пошла сильная волна вибраций.
Мы решили, что это особенно сильный порыв ветра вызвал колебания ферм обслуживания. Прямо скажу, нам это сильно не понравилось. Только успокоились, как пошла вторая волна вибраций, и тут же сработала САС. Ускорение было сильнее, чем при обычном старте корабля и я лишь подумал: «Опять не туда...»
Уже высоко над землей по хлопкам пиропатронов поняли, что произошло разделение отсеков корабля. Сработала парашютная система. Приземлились нормально, на днище, несмотря на сильный ветер. В левый иллюминатор увидели огонь в районе стартовой позиции». Никаких повреждений у космонавтов не оказалось. Титов даже пошутил: «Можете зафиксировать самый короткий полет в истории космонавтики: 5 минут 30 секунд».
Итак, как видно из этих примеров, у НАСА и прочих участников проекта МКС были и есть основания считать «Союз» самым надежным из всех существующих в настоящее время пилотируемых космических систем.
Юрий Караш
Источник: voanews.com - nesland.ru