Kosmosesüstiku Columbia hukkumine (2003)

Kosmosesüstiku Columbia hukkumise põhjus oli küllaltki banaalne. Columbia startis Kennedy kosmodroomilt 16. jaanuaril 2003. NASA-le oli see 113. süstikulend.

USA vanimal kosmosesüstikul Columbia, mis saadeti esimest korda orbiidile 12. aprillil 1981. aastal, oli see aga 28. lend. 1992. aastal, pärast 70 miljonit dollarit maksnud uuendusi süstiku kohaldamiseks pikemaajalisteks kosmosereisideks, võeti Columbia taas kasutusele.

Columbia viimase lennu algust lükati korduvalt mitmete tõrgete tõttu edasi. Lõpuks start siiski õnnestus. Paraku näitab starti jälginud videosalvestiste analüüs järgmisel päeval, et kõik ei läinud päris veatult. Süstiklaeva hiiglaslikku kütusepaaki katab pritsvahust soojuskate – selleta kattuks ülikülma vedelgaasist kütust sisaldav paak hetkega jääga, aga see saaks omakorda mitut moodi ohtlikuks. Nüüd näitab videopilt, et 82. lennusekundil eraldub paagi toe voolundi küljest umbes 800–1000-grammine vahtplastist isolatsioonitükk, mis tabas süstiku vasaku tiiva serva, lüües sinna augu mõõtmetega 15×25 cm. Kui üldjuhul peab vahtkate vaid soojusisolatsioonina töötama, siis kohtades, kus paaki süstikuga ühendavad toed paagile kinnituvad, on vahust moodustatud voolundid – siin peab vaht taluma ka kiire õhuvoolu aerodünaamilist survet ning sellepärast kaetakse need kohad vahuga käsitsi eriti kogenud inseneri poolt. Voolundi kohalt on vaht oluliselt paksem ja seetõttu see suure plokina lahti tulla saigi…
Purustatud kohast eraldus eraldus mingeid tükke. See juhtus hetkel, mil süstik pidi taluma stardi suurimat kuumust: tiiva esiservade temperatuur tõusis ligi 1500 kraadini Celsiuse järgi.
Kui tugev see löök oli? Kas tiib sai kannatada? Kas purunes mõni kuumuskindel termoisolatsiooniplaat? Nendele küsimustele vastust ei saadud, sest astronautidel polnud võimalik heita pilku tabamuse saanud tiiva servale. Tegelikult võis juba siis suure tõenäosusega oletada, et kui kütusepaagi küljest pudenenud isolatsioonitükk vigastas tiiba, võib kosmosesüstik maakera tihedatesse atmosfäärikihtidesse sisenemisel puruneda.
Oli 1. veebruar. Columbia reis lähenes lõpule. Maandumine pidi toimuma Floridas Kennedy kosmodroomil kell 9.16. 185 km kõrgusel keeras süstik end õiget pidi: „kõhuga” maa poole.
75 minutit enne maandumist muutis süstik nurka ja alustas orbiidilt lahkumist. 30 minutit enne maandumist oli Columbia 122 km kõrgusel ja laskus 22,4-kordse helikiirusega. 20 minutit enne maandumist oli 70 km kõrgusele jõudnud kosmosesüstiku kiirus vähenenud 19,6-kordse helikiiruseni. Temperatuur süstiku välispinnal oli kohati 1460 ºC.
Süstik sisenes atmosfääri ülakihtidesse kiirusega 28 000 km/h. Umbes 65 km kõrgusel alustati aerodünaamilist laskumist, kasutades tiibu ja tüüre. Kosmosesüstikult saadeti raadiosignaalide abil juhtimiskeskusesse pidevalt andmeid tuhandete seadmete ja andurite töö kohta. Kell 9.00, 16 minutit enne maandumist, lakkasid tulemast signaalid vasaku tiiva termoanduritelt ja kohe seejärel katkes ka side meeskonnaga. Veel mõni minut, ja Columbia purunes tuhandeteks tükkideks, mis sadasid alla Texase osariigis sadadele ruutkilomeetritele.

Kosmosesüstiku rusud leiti Põhja-Texasest. 5700 inimest osales nende otsingul. 1000 km pikkuselt ja 16 km laiuselt maa-alalt leiti ühtekokku 84 000 rusutükki kogukaaluga 39 t, mis moodustas rohkem kui ühe kolmandiku süstiku kogukaalust.
Oli õnnelik juhus, et seitse nädalat pärast katastroofi leiti peaaegu vigastamata süstiku kõiki andmeid sisaldav must kast, mis aitas õnnetuse põhjusi välja selgitada. Eksperte huvitas, kas vahtplasti tükk võis vasaku tiiva mõne termoisolatsiooniplaadi lahti lüüa.
Katsetused näitasid, et nii see ka tegelikult juhtus. Süstiku Orbiter Experiments Recorder (OEX-Recorder) ehk kõnekeeles must kast salvestab 721 sensori andmeid. Sensorid asuvad kosmosesüstiku tiibadel, kerel ja sabaosas.
Salvestiste uurimine näitas, et katastroof algas juba 270 sekundit pärast süstiku sisenemist Maa atmosfääri. Kuni 1700 kraadini kuumenenud gaasid tungisid vigastatud koha kaudu vasakusse tiiba ja sulatasid üles kaablikanalid ja alumiiniumsõrestiku. Edasiste sündmuste täpset käiku polnud sensorite hävimise tõttu võimalik rekonstrueerida.

Columbiat katnud 34 000 kuumuskindlat kaitseplaati polnud kuigi kvaliteetsed. Nad kippusid küljest pudenema ja neid  tuli enne lendu ükshaaval käsitsi üle kontrollida. Alumiiniumi kasutamine süstiku ehitamisel on paraku ainuvõimalik, sest nii saab süstiku kaalu kõvasti vähendada. Paraku nõrgeneb alumiinium juba 150 ºC juures, süstiku välispinna temperatuur tõuseb aga vähemalt 800 kraadini. Süstiku „kõhualune” ja tiibade tüürid kuumenevad aga kuni 1650 kraadini. See juhtub umbes 65 km kõrgusel, kui süstik lendab 16 minutit hõõguval plasmapadjal, mis on raadiolainetele läbimatud, nii et süstik lendab sel ajal raadiovaikuses.
Ja just siis, maandumise kõige kriitilisemas faasis hukutas kosmosesüstiku mingi vahtplastist isolatsioonitüki tekitatud vigastus! Nagu iga õnnetus toob kaasa teatud viivituse vajalike uuringute läbiviimisel, annab see samas ka tõuke uue põlvkonna ohutumate ja täiuslikumate lennuvahendite loomiseks. Kuid kosmoselennud ei muutu kunagi riskivabaks – selleks on kosmosesüstikud ja -raketid liiga keerulised. Seega tuleb iga õnnestunud kosmoselendu pidada pigem imeks kui normiks.

* *  *

Sõltumatu uurimiskomisjoni lõppraport tegi kindlaks, et kui NASA juhid oleksid insenere kuulanud ja süstikul oleks kahjustuste avastamise järel atmosfääri sisenemine keelatud, oleks riskantne päästemissioon kosmosesüstik Atlantisega olnud võimalik. Columbial oli pardal piisavalt hapnikku ja varustust et 15. veebruarini vastu pidada. Atlantis oleks stardiks valmis olnud hiljemalt 10. veebruaril ja kui Atlantise stardil poleks mitte midagi valesti läinud, oleks ta jõudnud Columbiale appi minna. Columbia meeskond oleks seejärel asunud Atlantise pardale ja missiooni juhtimiskeskus oleks tühja Columbia kaugjuhtimise abil Vaiksesse ookeani kukutanud.
Teine variant oleks olnud tunduvalt riskantsem kui Atlantise kosmosesse saatmine. Selle variandi järgi oleks meeskond augu ära lappinud, kasutades meeskonnaruumist lammutatud titaani või mõnd teist metalli ja veega täidetud kotti (mis oleks avakosmoses jäätunud). Teoreetiliselt oleks selle protseduuriga saanud vältida turbulentset õhuvoolu atmosfääri sisenemisel, temperatuurid oleksid püsinud piisavalt madalal ning Columbia oleks atmosfääri sisenemise üle elanud.
Lõppraporti järgi oleks meeskonnal olnud suurem võimalus pääseda, kui NASA oleks Atlantise Columbiale appi saatnud.

NB! Vt Youtube:
Space Shuttle Columbia – Disaster Video [With Real Video] | Mayday: Air Disaster (4K)

NB! Loe ka:
Challenger – katastroof „ettenähtud ajal” (1986)

©Peter Hagen