Катастрофа шаттла «Колумбия» произошла в субботу 1 февраля 2003 года незадолго до окончания его 28-го полёта (миссия STS-107). Последний полёт космического челнока «Колумбия» начался 16 января 2003 года. Утром 1 февраля 2003 года после 16-суточного полёта шаттл возвращался на Землю. НАСА потеряло связь с кораблём примерно в 14:00 GMT (09:00 EST), за 16 минут до предполагаемой посадки на ВПП № 33 Космического центра имени Джона Кеннеди во Флориде.
«Колумбия» полностью разрушилась на высоте 63 километра при входе в атмосферу. Все 7 человек на борту погибли. Обломки шаттла упали на территорию штатов Техас и Луизиана.
В течение нескольких месяцев после трагедии проводилось расследование катастрофы. Специально созданная Комиссия по расследованию катастрофы шаттла «Колумбия» пришла к выводу, что причиной катастрофы стало разрушение наружного теплозащитного слоя на левой плоскости крыла челнока, вызванное падением на него куска теплоизоляции кислородного бака при старте корабля. Горячие газы проникли внутрь, что привело к перегреву пневматика левой стойки шасси, её взрыву, дальнейшему разрушению конструкции крыла и гибели шаттла.
Значительную роль в расследовании причин катастрофы сыграли данные, сохранившиеся в дополнительной системе фиксации бортовых параметров (Modular Auxiliary Data System (MADS)), установленной только на «Колумбии», как на самом первом лётном экземпляре серии. Система предназначалась для записи показаний бортовых датчиков с целью их детального послеполётного анализа, что было важно в первых испытательных полётах. Блок, фиксирующий показания датчиков на магнитный носитель, не будучи особым образом защищён, чудом уцелел, выполнив роль «чёрного ящика».
Все найденные обломки челнока в настоящее время хранятся в Космическом центре им. Джона Кеннеди.
Экипаж
Экипаж челнока «Колумбия» состоял из семи человек. Его состав был таким: Командир экипажа — 45-летний Ричард «Рик» Д. Хасбанд (). Военный лётчик США, полковник ВВС США, астронавт NASA. Провёл в космосе 25 дней 17 часов 33 минуты. До «Колумбии» был пилотом челнока STS-96 «Discovery». Второй пилот — 41-летний Уильям «Уилли» К. МакКул (). Лётчик-испытатель, астронавт NASA. Провёл в космосе 15 дней 22 часа 20 минут. Бортинженер — 40-летняя Калпана Чавла (). Научный сотрудник, первая женщина-астронавт NASA индийского происхождения. Провела в космосе 31 день 14 часов 54 минуты. Специалист по полезной нагрузке — 43-летний Майкл Ф. Андерсон (). Учёный, астронавт NASA. Провёл в космосе 24 дня 18 часов 8 минут. Специалист по зоологии — 41-летняя Лорел Б. С. Кларк (). Капитан ВМС США, астронавт NASA. Провела в космосе 15 дней 22 часа 20 минут. Научный специалист (врач) — 46-летний Дэвид Макдауэлл Браун (). Лётчик-испытатель, астронавт NASA. Провёл в космосе 15 дней 22 часа 20 минут. Научный специалист — 48-летний Илан Рамон (, ). Первый израильский астронавт NASA. Провёл в космосе 15 дней 22 часа 20 минут.
Хронология событий
Повреждение челнока во время старта
Внешний топливный бак челноков покрывался термоизоляционным покрытием, предназначенным для предотвращения образования наледи на оболочке бака, заправленного жидким кислородом и водородом.
Примерно на 82 секунде после старта от левого обтекателя крепления шаттла к внешнему баку отделился кусок изоляции, который с силой ударил по углепластиковой панели левого крыла «Колумбии». Как показали последующие натурные эксперименты, подобный удар мог оставить после себя пробоину диаметром 15—25 см.
Обтекатель крепления полностью выполнялся из термоизолирующего вспененного материала и служил для снижения аэродинамической нагрузки на крепление. Отделение обтекателя отмечалось и в прошлых запусках — STS-7 (1983), STS-32 (1990), STS-50 (1992) и STS-112 (2002). Все эти запуски были признаны успешными, «отделению изоляции» () не было придано должного внимания, и оно было признано нормальным. При запуске миссии STS-112 впервые была задействована видеокамера, закреплённая на внешнем топливном баке. В ходе старта от обтекателя отделился кусок, который ударился о соединительное кольцо в месте крепления левого твёрдотопливного ускорителя к внешнему баку, оставив после себя вмятину 10 см шириной и 7,5 см в глубину. Проанализировав эти данные, специалисты НАСА пришли к выводу, что «дополнительно выявленный риск от ударов теплоизоляции не представляет угрозы для эксплуатации внешнего бака» ().
В видеозаписи, полученной при старте миссии STS-112, было выявлено, что обломки изоляции ударили по левому крылу, что могло привести к повреждению теплоизолирующего покрытия космического челнока. К тому времени точное место удара не было известно из-за низкого разрешения записывающей камеры. Несмотря на возникшие риски, на совещании НАСА 31 октября 2002 года эксплуатацию челноков было решено продолжить.
Оценка повреждений Как и в случае с катастрофой «Челленджера», руководство НАСА недооценило предупреждения специалистов о возможной проблеме повреждения челнока и не отреагировало в должной мере на запросы инженеров об осмотре места удара астронавтами. Технические специалисты трижды направляли запрос в Министерство обороны США для получения изображений находящегося на орбите челнока для оценки полученных повреждений. Руководство НАСА отклоняло запросы инженеров, а в некоторых случаях препятствовало их контактам с Министерством обороны.
Большое внимание было уделено оценке рисков повреждения теплозащитного слоя, которые были разделены на две категории: возможное повреждение силикатной плитки на нижней части поверхности крыла и возможное повреждение панелей укреплённого углепластика. В распоряжении специалистов НАСА было программное обеспечение для моделирования ударов мелких объектов (например, кусков льда) о теплозащитный слой. Данное программное обеспечение имело ряд критических недостатков и ограничений, в частности, оно было разработано для оценки последствий ударов незначительных ледяных фракций и не подходило для моделирования столкновений с крупными фрагментами теплоизоляционной пены. Несмотря на то что в модель закладывались наименее опасные характеристики удара, результаты указывали на вероятность сквозного пробоя термозащитного слоя из углепластика в 1 из 15 случаев. В электронной переписке руководство задавало вопрос, может ли быть более низкая плотность теплоизолирующей пены «смягчающим» фактором в случае оценки повреждений панелей. Несмотря на сомнения инженеров в достоверности расчётов и их опасения по поводу колоссальной энергии удара пены, руководство уверилось, что сквозной пробой панелей из углепластика маловероятен. Руководство НАСА посчитало, что удар теплоизоляционной пеной является незначительным инцидентом, и аннулировало запрос в Министерство обороны США о предоставлении детальных изображений шаттла.
23 января директор по полёту Стив Стич направил электронное письмо командиру «Колумбии» Хасбанду и пилоту МакКулу, в котором развеял опасения по поводу безопасности возвращения на Землю.
Разрушение челнока
1 февраля 2003 года в 08:15:30 (EST) челнок «Колумбия» начал свой спуск на Землю. В 08:44 челнок начал входить в плотные слои атмосферы. По данным Modular Auxiliary Data System, передняя кромка левого крыла начала нагреваться значительно сильнее, чем это было в прошлые полёты «Колумбии». В 08:50:53 «Колумбия» входит в 10-минутный период, во время которого корпус корабля подвергается наиболее тяжёлым тепловым нагрузкам. В 08:53:46 от крыла начали отваливаться обломки.
В 08:54:24 оператором по механическим системам и жизнеобеспечению орбитера Джеффом Клингом (The Maintenance, Mechanical, and Crew Systems (MMACS) officer) была обнаружена неисправность четырёх датчиков гидравлической системы в левой плоскости крыла, показывающих значения ниже предела чувствительности. В 08:59:15 отказали датчики давления в обеих шинах левой стойки шасси. Оператор связи (CAPCOM) сообщил экипажу, что в Центре управления знают о таком факте и активно разбираются с показаниями датчиков, добавив, что последнее сообщение с борта для группы управления полётом было неразборчивым.
В 08:59:32 с борта было отправлено последнее сообщение командира корабля: «Roger, uh, bu — [оборвалось на полуслове]…» Это была последняя связь с «Колумбией». В этот же момент Центр управления полётом получил последние данные телеметрии. Офицер связи (INCO) Лаура Хоппе сообщает руководителю полётов, что этот перерыв связи ожидаем и связан с тем, что хвост челнока заслонил антенну корабля от спутника связи. К 09:00:18, по данным любительской видеосъемки, челнок полностью разрушился на множество обломков.
В 09:12:39 в ЦУП поступает информация, что один из телеканалов в Хьюстоне демонстрирует в прямом эфире кадры разрушения шаттла. В ЦУПе объявляется тревога (угроза потери корабля). Начинается аварийная процедура, при которой не разрешается покидать или входить в помещение пультовой, а операторы обязаны сохранить всю имеющуюся информацию для последующего расследования.
Расследование
Первичное расследование Расследование причин катастрофы «Колумбии» с самого начала было сконцентрировано на ударе теплоизолирующей пены. Предыдущие инциденты ударов льда и пены во время старта челнока были хорошо известны и задокументированы (в частности, во время миссий STS-27, STS-45 и STS-87, когда ударом повреждалась обшивка челноков).
Комиссия по расследованию причин катастрофы
В соответствии с протоколами, выработанными после крушения «Челленджера», была создана независимая . Её председателем стал адмирал Гарольд Геман.
Челноки серии «Спейс шаттл» не оснащались регистраторами полёта («чёрными ящиками»), все данные о телеметрии и состоянии аппарата передавались напрямую по радио в центр управления полётами. Однако «Колумбия» была первым кораблём серии, поэтому на борту был установлен бортовой самописец OEX (Orbiter EXperiments), использовавшийся при отладке корабля во время первых испытательных запусков челнока. После завершения испытаний самописец не был демонтирован и работал на протяжении всей эксплуатации «Колумбии». Данные, извлечённые из него, позволили членам Комиссии восстановить события, происходившие во время спуска и разрушения челнока. Время регистрации отказов датчиков левого крыла позволило восстановить процесс его разрушения. Вместе с анализом обломков, проведённым в Лихайском университете, и проведением серии испытаний это позволило сделать заключительный вывод о том, как происходила катастрофа.
Начиная с 30 мая 2003 года проводил натурные испытания по обстрелу панелей из укреплённого углепластика, установленных на металлическом каркасе, блоком теплоизоляции, соответствующим по размерам и массе предполагаемому. Первичные сведения о катастрофе указывали, что удар мог прийтись на область панелей с 6 по 9. Испытательные удары по этой области вызывали только трещины и поверхностные повреждения панелей. После анализа данных самописца корабля область поражения удалось ограничить только одной панелью — восьмой. 7 июля, в процессе заключительных натурных испытаний, кусок теплоизоляции, выстреленный в углепластиковую панель 8, образовал в ней пробоину размерами 41 на 42 см. Это показало, что удар, полученный крылом «Колумбии» во время старта, мог серьёзно повредить теплозащитное покрытие крыла.
Нематоды На месте крушения учёные обнаружили среди обломков металлический контейнер с выжившими нематодами вида Caenorhabditis elegans, которые использовались в космических экспериментах. Некоторые потомки этих червей были доставлены в 2011 году шаттлом «Индевор» на МКС и стали участниками новых экспериментов.
Культурное и общественное влияние катастрофы