Колумбия STS-1

п·
Полётные данные корабля
Название корабля	«Колумбия»
Полёт шаттла №	1
Стартовая площадка	КЦ Кеннеди, стартовая площадка 39A
Запуск	12 апреля 1981 12:00:03 UTC
Посадка	14 апреля 1981 18:20:57 UTC
Место посадки	Военно-воздушная база Эдвардс, ВПП 23
Длительность полёта	2 дня 6 часов 20 минут 53 секунды
Пройденное расстояние	1 728 000 км
Высота орбиты	307 км
Апогей	251 км
Перигей	240 км
Наклонение	40,3°
Период обращения	89,4 мин
Масса	на старте: 99 453 кг при приземлении: 88 662 кг полезная нагрузка: 4909 кг
NSSDC ID	1981-034A
NORAD ID	12399
Полётные данные экипажа
Членов экипажа	2
Фотография экипажа
Джон Янг (слева) и Роберт Криппен
Связанные экспедиции
Предыдущая Следующая - STS-2

STS-1 — первый испытательный космический полёт многоразового транспортного космического корабля «Колумбия» по программе «Спейс шаттл». Первый полёт корабля многоразового использования.

Полёт «Колумбии» STS-1 стал первым пилотируемым космическим полётом, осуществлённым США после шестилетнего перерыва вслед за полётом по программе «Союз-Аполлон».

Согласно НАСА, система «Спейс шаттл» была призвана обеспечить постоянную связь между землёй и космосом. Система «Спейс шаттл» — это комплекс, в состав которого входят собственно космический корабль, наземная инфраструктура, средства связи, подготовка экипажей, организация доставки грузов и планирования полётов. Система «Спейс шаттл» должна была стать элементом проекта, который включал бы космические станции, автоматические межпланетные зонды и, в конце концов, пилотируемый полет на Марс.

Экипаж

• Джон Янг (5-й космический полёт), командир. Ветеран программ «Джемини» и «Аполлон».
• Роберт Криппен (1), пилот

Это был пятый космический полёт Джона Янга. Он стал первым астронавтом, совершившим пять космических полётов. До полёта на шаттле «Колумбия» Янг совершил два полёта на кораблях «Джемини» и два полёта на кораблях «Аполлон». В апреле 1972 года Джон Янг побывал на Луне, будучи командиром корабля Аполлон-16. Через два года после STS-1 Янг совершит свой последний полёт (STS-9), шестой по счёту, и станет первым шестикратно летавшим, вдобавок командуя первым экипажем из 6 человек. Для Роберта Криппена это был первый космический полёт, в дальнейшем он совершил ещё три полёта на шаттлах.

Дублёры

Дублёрами были астронавты, которые готовились ко второму полёту шаттла «Колумбия» STS-2

• Джо Энгл, командир
• Ричард Трули, пилот

Цель

Первые четыре полёта шаттла «Колумбия» рассматривались НАСА как серия орбитальных испытательных полётов (Orbital Flight Tests). Полёт STS-1 стал первым из них.

Единственной полезной нагрузкой шаттла в полёте была система регистрации полётных данных. Эта система состояла из множества датчиков и измерительных приборов, которые записывали температуру, давление и значения ускорения в различных точках шаттла во время старта, выхода на околоземную орбиту, полета по орбите, схода с орбиты и приземления.

Главной задачей самого первого полёта шаттла была проверка общих полётных качеств корабля во время старта, в полёте и при приземлении. Испытание всех составляющих компонент системы «Спейс шаттл»: орбитер, твердотопливные ускорители и внешний топливный бак. Проверка аэродинамических свойств и устойчивость конструкции вод действием экстремальных нагрузок во время старта и приземления. Проверка надёжности теплозащитного покрытия. Проверка теплового режима корабля, как с закрытыми, так и с открытыми створками грузового отсека. Проверка систем маневрирования и корректировки параметров отбиты и навигационных систем корабря.

Внешний топливный бак для полётов «Колумбии» STS-1 и STS-2 был покрашен в белый цвет. В дальнейших полётах, начиная с STS-3, с целью экономии веса топливный бак больше не красили.

Официальную эмблему к полёту «Колумбия» STS-1 создал художник Роберт Макколл (Robert McCall).

Безопасность

Все компоненты шаттла прошли испытания по отдельности, но вся система в комплексе до данного полёта не испытывалась в реальном космическом полёте. Из-за особенностей корабля была нарушена традиционная методика испытаний: ранее, как в советских, так и американских космических программах, первому пилотируемому полёту предшествовали лётные испытания носителя и корабля без экипажа. В случае «Колумбии» первый же полёт был пилотируемым. Это было сопряжено, даже при обширных наземных тестах, с большой долей риска, однако поставленная перед испытаниями задача была успешно выполнена.

Для приземления «Колумбии» была выбрана военно-воздушная база Эдвардс в Калифорнии. Взлётно-посадочная полоса базы Эдвардс оборудована на высохшем соляном озере Роджерс (Rogers Dry Lake) в пустыне Мохаве, поэтому она шире и длиннее чем полоса в космическом центре имени Кеннеди во Флориде, что допускало отклонение от траектории приземления в более широком диапазоне. На случай непредвиденных обстоятельств для «Колумбии» предусматривалась возможность разворота и приземления на взлётно-осадочной полосе космического центра Кеннеди, или перелёт через океан и приземление в Европе, или приземление после одного витка в Калифорнии или в Нью-Мексико. Посадка на ракетном полигоне «Белые пески» (White Sands Missile Range) в Нью-Мексико предусматривалась на случай дождя над базой Эдвардс в Калифорнии или отказа одного из основных двигателей шаттла. Дождь делает высохшее соляное озеро, на котором оборудована взлётно-посадочная полоса базы Эдвардс, непригодным для приземления. Также посадка была возможна на военно-воздушной базе Хикам на Гавайских островах, на базе Рота в Испании, на базе Кадена на Окинаве (острова Рюкю).

Для членов экипажа в кабине «Колумбии» были установлены катапультируемые кресла, которые были созданы на основе кресел американского сверхзвукового самолёта-разведчика SR-71. Катапультирование экипажа предусматривалось в случае отказа двух основных двигателей шаттла ранее семи минут после старта или потери контроля над шаттлом до достижения высоты 30,48 км (100000 футов). Катапультируемые кресла использовались во всех четырех испытательных полётах (STS-1 — STS-4). Начиная с полёта «Колумбии» STS-5, в экипаже которого было четверо астронавтов, катапультируемые кресла больше не использовались. В качестве атмосферы в кабине «Колумбии» служила воздушная смесь, состоящая из кислорода (21%) и азота (79%). Давление воздуха в кабине поддерживалось приблизительно равным одной атмосфере (14,5 фунтов на квадратный дюйм).

На случай невозможности открытия грузового отсека, предусматривалась досрочная посадка «Колумбии» после пяти витков вокруг земли на базе Эдвардс.

На борту «Колумбии» были скафандры, предназначенные для непредвиденного (например, несработка механических замков грузового отсека) выхода в космос. В этом случае, в космос должен был выходить Криппен. Предусматривалось, что перед выходом, атмосфера в кабине уменьшается до 0,6 атмосферы и изменяется её состав (кислорода 28% и азота 72%). При таком пониженном давлении астронавты должны были оставаться в течение 14 часов, чтобы удалить излишки азота из крови, после этого Криппен отправился бы в шлюзовую камеру.

Восемнадцать наземных станций обеспечивали слежение за полётом «Колумбии». Были задействованы также станции слежения министерства обороны США. Станции слежения располагались как в США, так и в Австралии, Испании, Сенегале, Ботсване, Эквадоре, Чили, Великобритании, на Бермудах, на Сейшельских островах и на Гуаме.

Запасной центр управления полётом был организован в космическом центре имени Годдарда.

В кабине «Колумбии» были установлены две телекамеры, которые передавали телевизионный сигнал на землю. Астронавты Янг и Криппен снимали происходящее на 16-миллиметровую кинокамеру и 35- и 70-миллиметровые фотокамеры.

Подготовка к полёту

Космическая программа «Спейс шаттл» развивалась в США с 1972 года. В 1977 году были проведены успешные испытания первого полномасштабного опытного шаттла «Энтерпрайз». В 1977 году менеджеры НАСА планировали, что первый пилотируемый полёт по программе «Спейс шаттл» состоится в марте 1979 года.

Шаттл «Колумбия» собирали в течение четырех лет на предприятии фирмы Rockwell International в Калифорнии. Теплозащитное покрытие шаттла, которое состоит из более чем 31000 плиток, было не полностью смонтировано, отсутствовало более четверти. Чтобы при перелёте из Калифорнии во Флориду под действием воздушных потоков не оторвались уже установленные плитки, отсутствующие притки были заменены их пластмассовыми имитаторами. Перед перелётом Боинг, с укреплённым на его спине шаттлом, совершил короткий пробный полёт. Не смотря на все предосторожности, множество имитаторов и уже установленных реальных теплозащитных плиток оторвались во время перелёта. Монтаж около 11000 теплозащитных плиток был продолжен уже в ангаре космического центра имени Кеннеди. Также во Флориде на «Колумбии» были смонтированы основные двигатели и двигатели маневрирования на орбите.

24 марта 1979 года шаттл «Колумбия» прибыл в космический центр имени Кеннеди.

24 марта 1979 года шаттл «Колумбия» был привезен в космический центр имени Кеннеди на специально оборудованном «Боинге 747» из исследовательского центра Драйдена в Калифорнии. В это время предварительной датой старта «Колумбии» считалась 9 ноября 1979 года. Шаттл «Колумбия» был передан в эксплуатацию НАСА 25 марта 1979 года. «Колумбия» была помещёна в ангар, где началась непосредственная подготовка к первому полёту. Предстояло ещё закончить установку теплозащитных плиток на днище «Колумбии».

Янг и Криппен в кабине шаттла «Колумбия» во время тренировки.

В июне 1979 года директор НАСА Роберт Фрош (Robert Frosch) сказал, что первый полёт шаттла состоится не ранее марта 1980 года, но наиболее реальная дата — июнь 1980 года.

В июле 1979 года в космический центр имени Кеннеди из Нового Орлеана, где находится сборочное производство Мишуд (Michoud Assembly Facility), на котором создаются топливные баки для систем спейс шаттл, на барже был привезен внешний топливный бак. Топливный бак, предназначенный для первого полёта шаттла, был установлен в секции №4 здания вертикальной сборки.

Подготовка к сборке комплекса шаттл началась в декабре 1979 года и продолжилась в январе 1980 года, когда в секции №3 здания вертикальной сборки были установлены в вертикальное положение два твердотопливных ускорителя.

Проблемы с креплением плиток теплозащитного покрытия вынуждали несколько раз переносить сроки предполагаемого первого пилотируемого полёта. Кроме того, выявились проблемы с основной двигательной установкой шаттла. Для устранения проблем двигательной установки пришлось их размонтировать, провести их полное тестирование и затем вновь устанавливать на шаттле.

В январе 1980 года директор НАСА Роберт Фрош, ссылаясь на проблемы крепления теплозащитных плиток, сообщил, что первый полёт шаттла может состояться в период с 30 ноября 1980 года до 31 марта 1981 года.

Проблемы с креплением плиток и двигательной установкой были разрешены во второй половине 1980 года.

В начале ноября 1980 года внешний топливный бак и два твердотопливных ускорителя были соединены вместе.

24 ноября 1980 года шаттл «Колумбия» был перевезен в здание вертикальной сборки. В здании вертикальной сборки шаттл «Колумбия» был соединен с внешним топливным баком и твердотопливными ускорителями.

Установка шаттла «Колумбия» на стартовой площадке

29 декабря 1980 года шаттл «Колумбия» был перевезен из здания вертикальной сборки на находящуюся в 5,6 км стартовую площадку 39А.

К началу 1981 года планируемой датой запуска шаттла «Колумбия» STS-1 было 17 марта.

22 января была проведена пробная заправка внешнего топливного бака жидким водородом, а 24 января — жидким кислородом. После пробной заправки было обнаружено отслаивание теплоизоляции топливного бака. Теплоизоляция топливного бака предназначена для предотвращения образования льда на поверхности бака во время заливки в бак жидких кислорода и водорода, температура которых −183 °C и −253 °C соответственно. На ремонт теплоизоляции потребовалось больше двух недель, поэтому старт «Колумбии» был перенесен на 5 апреля в 11 часов 53 минуты по Гринвичу.

Время открытия окна для старта шаттла «Колумбия»:

• 5 апреля 1981 года — 11 часов 53 минуты по Гринвичу (6 часов 53 минуты по времени восточного побережья США)
• 6 апреля 1981 года — 11 часов 52 минуты
• 7 апреля 1981 года — 11 часов 51 минуты
• 8 апреля 1981 года — 11 часов 50 минуты
• 9 апреля 1981 года — 11 часов 49 минуты

20 февраля 1981 года проведено тестовое включение главных двигателей шаттла. Стандартно тестовое включение длится около двадцати секунд.

В конце марта был проведен пробный обратный предстартовый отсчет. После этой пробы старт «Колумбии» был перенесен на 10 апреля в 11 часов 50 минут. Окно для старта открывается через 45 минут после восхода солнца и остаётся открытым в течение шести часов. Открытие и продолжительность окна определяются требованиями: светлое время суток во время старта, штатного приземления на военно-воздушной базе Эдвардс в Калифорнии и аварийного приземления на ракетном полигоне «Белые пески» (White Sands Missile Range) в Нью-Мексико. Светлое время суток было необходимо для проведения качественной кино- и фотосъёмки.

6 апреля 1981 года в 4 часа 30 минут начался обратный предстартовый отсчет. При подготовке к старту 10 апреля на космодроме мыса Канаверал присутствовал президент США Рональд Рейган. Велась прямая телевизионная трансляция.

10 апреля подготовка к старту протекала без проблем. Астронавты Джон Янг и Роберт Криппен заняли свои места в кабине шаттла. За двадцать минут до старта была обнаружена потеря синхронизации при обмене данных между основным и резервным компьютерами шаттла. Причиной потери синхронизации оказалась ошибка в программном обеспечении. Старт был отменён за 16 минут до расчётного времени и был перенесён на двое суток, на 12 апреля 1981 года почти точно в 12 часов UTC.

Описание полёта

Старт и первый день полёта

12:0320 12 апреля — 01:00 13 апреля

Старт шаттла «Колумбия» состоялся 12 апреля 1981 года в 12 часов 0 минут 3 секунды по Гринвичу (в 7 часов 0 минут 3 секунды по времени космодрома на мысе Канаверал). Первый шаттл отправился в космос точно в тот же день, ровно через 20 лет после первого полёта человека в космос, который совершил Юрий Гагарин 12 апреля 1961 года.

Старт «Колумбии»

Через 2 минуты 12 секунд после старта, на высоте 66 км (24,9 морских миль), были отстрелены твёрдотопливные ускорители, которые через 5 минут на парашютах опустились в Атлантическом океане на расстоянии 226 км (137 морских миль от места старта шаттла). Координаты приводнения твёрдотопливных ускорителей — 30° с. ш. 78° з. д.

Через 8 минут 32 секунды после старта, на высоте 137 км (74,2 морских миль), были выключены основные двигатели «Колумбии». Через 8 минут 50 секунд после старта был отсоединен внешний топливный бак, который совершил полёт по баллистической траектории, вошел в плотные слои атмосферы, и его остатки упали в Индийский океан на расстоянии около 19000 км (10500 морских миль) от места старта шаттла. Координаты падения остатков внешнего топливного бака — 31° ю. ш. 93° в. д.

Шаттл «Колумбия» вышел на околоземную орбиту. Скорость шаттла составила 27871 км/ч (17322 мили в час).

После выхода на орбиту астронавты Янг и Криппен начали тестирование систем шаттла. Они выполняли пробные включения двигателей системы орбитального маневрирования и двигателей ориентации, а также, с целью проверки функционирования приводов и замков в условиях космоса, дважды открывали и закрывали грузовой отсек шаттла.

Были обнаружены 15 поврежденных теплоизолирующих плиток на гондолах двигателей системы маневрирования. Специалисты НАСА заверили, что эти повреждения не помешают безопасному приземлению «Колумбии», так как основную защитную нагрузку при приземлении несёт теплозащита дна и крыльев шаттла.

Через три с половиной часа после старта Янг и Криппен сняли свои герметичные скафандры. В течение полёта астронавты оставались в негерметичных полётных комбинезонах. Герметичные скафандры они вновь надели за четыре часа до схода с орбиты и приземления. В первых нескольких полётах на шаттле были только устройства для разогрева пищи. В последующем на шаттлах были установлены блоки приготовления пищи. В первых полётах в шаттле не было оборудованных спальных мест. Астронавты спали пристёгнутыми в своих креслах в кабине шаттла. Добавления в план полёта передавался из центра управления в Хьюстоне по каналам связи на борт «Колумбии» и распечатывался на принтере.

В 1 час 13 апреля закончился первый рабочий день на орбите. Астронавты должны были отправиться спать, но они ещё долго наблюдали землю через иллюминаторы.

Второй день полёта

09:00 13 апреля — 01:00 14 апреля

Астронавты продолжили тестирование двигателей системы орбитального маневрирования.

В ходе полёта астронавты Янг и Криппен провели телефонный разговор с вице-президентом США Джорджем Бушем.

В ходе дня астронавты пытались заменить вышедший из строя магнитофон, предназначенный для записи показаний приборов и полётных данных. Ремонт был важен, так как на борту было всего три таких прибора, каждый из которых мог записывать данные в течение шести часов. Отсутствие одного из приборов могло означать потерю важной информации о ходе продолжающегося полёта и приземления. Однако заменить неисправный прибор не удалось.

Третий день полёта

14 апреля

В 4 часа астронавты были разбужены аварийным сигналом, который был вызван охлаждением одной из трёх вспомогательных силовых установок. Вспомогательные силовые установки используются во время старта и приземления, а во время полёта по орбите в них поддерживается рабочая температура. Специалисты НАСА посчитали, что это охлаждение не представляет значительной проблемы, так как для приземления достаточно двух функционирующих установок. Астронавты смогли вновь отправиться спать. Официальное окончание периода сна в 8 часов 41 минуту по Гринвичу, но астронавты проснулись задолго до этого срока.

«Колумбия» возвращается из первого полёта

Астронавты перепроверяли приборы шаттла, которые должны быть задействованы во время приземления и переводили в экономный режим другие приборы.

Большую часть полёта шаттл «Колумбия» располагался днищем вверх, в сторону космоса и открытым грузовым отсеком в сторону земли. Грузовой отсек был закрыт приблизительно в 14 часов 30 минут, за четыре часа до приземления.

Двигатели системы маневрирования были включены на торможение в 14 апреля в 17 часов 21 минуты 30 секунд по Гринвичу (53 часа 28 минут бортового времени, отсчитываемое от начала старта шаттла). Продолжительность тормозного импульса — 2 минуты 27 секунд. В это время «Колумбия» находилась над Индийским океаном (40° ю. ш. 63° в. д.). Когда «Колумбия» вошла в атмосферу, она была окружена разогретым ионизированным газом, и в течение пятнадцати минут центр управления не имел связи с кораблём.

«Колумбия» приземляется

Для информационной поддержки и фотографирования «Колумбии» при приземлении, с базы Эдвардс поднялись четыре самолёта. Пятый самолёт был поднят для наблюдения за метеоусловиями в районе подлёта и приземления.

На высоте 58 км «Колумбия» пересекла границу штата Калифорния со стороны Тихого океана. Чтобы погасить скорость, шаттл сделал несколько поворотов.

В 18 часов 20 минут 57 секунд по Гринвичу (10 часов 21 минута по времени Тихоокеанского побережья США) (54 часа 27 минут 43 секунды бортового времени) шаттл «Колумбия» приземлился на взлётно-посадочной полосе № 23 высохшего озера Роджерс (Rogers Dry Lake) в пустыне Мохаве на военно-воздушной базе Эдвардс в Калифорнии. После касания ВПП до полной остановки «Колумбия» за 60 секунд проехала 2,7 км (8993 футов). Скорость «Колумбии» при приземлении составляла 352 км/ч (190 узлов), вертикальная скорость — 0,23 м/с (2,4 футов/с). Приземление проводилось под ручным управлением экипажа.

Янг и Криппен вышли из «Колумбии» через час, после того как из шаттла были слиты остатки ядовитого горючего и сам шаттл остыл.

За время полёта шаттл «Колумбия» преодолел 1,73 млн км (1,074 миллионов миль) и совершил 37 витков вокруг Земли.

Технические параметры полёта

• вес при взлёте: 99455 кг (219258 фунтов)
• вес при приземлении: 88082 кг (194184 фунтов)
• вес полезной нагрузки: 4909 кг (10822 фунтов)
• количество витков: 37
• пройденное расстояние: 1729347 км (1074 млн миль)
• перигей: 240 км
• апогей: 251 км
• период обращения: 89,2 минуты
• наклонение орбиты: 40,3°
• эксцентриситет орбиты: 6.04E-4
• скорость при приземлении: 339 км/ч

После полёта

Полёт шаттла «Колумбия» STS-1 был первым из запланированных четырёх испытательных полётов. Первый эксплуатационный полёт шаттла «Колумбия» STS-5 был запланирован на сентябрь 1982 года.

После приземления выяснилось, что «Колумбия» потеряла 16 теплозащитных плиток и 148 плиток были повреждены.

Перевозка «Колумбии» на боинге

Негативные моменты, выявленные вовремя первого полёта шаттла, это: повреждение плиток теплозащитного покрытия, проблемы с вспомогательной силовой установкой, потеря данных записывающего полётного устройства и неожиданно сильная ударная волна от выхлопа твёрдотопливных ускорителей.

В целом первый пилотируемый полёт шаттла признаётся успешным. Полёт «Колумбии» STS-1 — это совместный успех НАСА, компаний Rockwell International, Martin Marietta, Thiokol и других государственных и коммерческих предприятий, которые создавали шаттл и готовили экипаж.

20 апреля шаттл «Колумбия», установленный на спине специально оборудованного самолета «Боинг 747», взлетел с базы Эдвардс в направлении космического центра во Флориде. Через три с половиной часа «Боинг» с шаттлом совершил промежуточную посадку для ночевки на военно-воздушной базе Тинкер в штате Оклахома. 21 апреля перелёт был продолжен. Через 3 часа и 20 минут после взлёта из Оклахомы, «Боинг» с шаттлом «Колумбия» приземлился в космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Шаттл «Колумбия» начал готовиться к своему второму полёту — STS-2.

Через месяц после полёта Президент США Рональд Рейган вручил Джону Янгу Космическую медаль почёта Конгресса. Аналогичную медаль Роберту Криппену вручил Президент США Джордж Буш в апреле 2006 года, в двадцать пятую годовщину первого полёта «Колумбии».

Отзывы о полёте «Колумбии»

Отрывок из сообщения ТАСС к первому полёту шаттла 14 апреля 1981 года.

…Пентагон также рассчитывает использовать челночные корабли для регулярного вывода в космос спутников-шпионов и другого тяжёлого военного оборудования. Именно по настоянию министерства обороны, сообщила телекомпания Эй-би-си, грузоподъёмность корабля увеличена до 30 тонн. Согласно данным «Нью-Йорк Таймс», в случае успеха намечено ещё три испытательных полёта «Колумбии». В настоящее время в стадии строительства находятся ещё по меньшей мере три корабля по программе «Шаттл». До 1992 года запланированы 113 полетов по программам Пентагона.

См. также

• Спейс шаттл
• Хронология пилотируемых космических полётов

Ссылки

• STS-1, NASA mission summary англ. 
• STS-1 англ. 
• Pre-Shuttle Development англ. 
• STS-1, First Space Shuttle Mission англ. 

Серия КА «Шаттл»
Предыдущий полёт: –	Колумбия STS-1	Следующий полёт: Колумбия STS-2