Помните стихотворение Маршака о том, как из-за одного гвоздя была проиграна целая война? «Не было гвоздя – подкова пропала, не было подковы – лошадь захромала» и т.д. Мы все читали его в детстве. У многих в памяти даже осталась поговорка «оттого что в кузнице не было гвоздя». Но к чему в жизни ее применять?
Очень просто. В реальной жизни истории про кузницу и гвоздь происходят сплошь и рядом. Из-за одной мелкой оплошности какого-нибудь работника нижнего звена, из-за ерунды, которой никто не придал значения, случаются катастрофы, уходят с рынка целые корпорации, люди лишаются здоровья, а то и жизни. Сейчас мы приведем несколько примеров того, как важно уделять внимание мелочам.
Авиация и математика
Нет скучнее науки, чем математика! Так, наверное, рассуждают те, кто проектирует «на глазок», вносит изменения «не глядя» или не советуется со специалистами. В обычной жизни мы все сталкиваемся с проблемами, вызванными невниманием к математике и инженерным расчетам. Кто-то переносит межкомнатную стенку – и по всему дому идут трещины, кто-то проектирует мебель с настолько острыми углами, что они травмируют людей, кто-то просчитывается в том, что касается денег, и его предприятие терпит убытки. Кажется, будто ошибиться в расчетах можно только в мелочах, а вычисления для всего действительно важного проверяются по двадцать и более раз. Как бы не так. Немало катастроф произошло из-за мелких, едва заметных математических ошибок.
Взять, к примеру, «Комету» – один из первых реактивных пассажирских авиалайнеров. После Второй мировой технологии, необходимые для таких самолетов, пришли в гражданскую авиацию. И несколько компаний соревновались между собой за звание лучшего производителя. «Комета» компании «Де Хевилленд» была впереди планеты всей. На этом лайнере инженеры впервые реализовали многие технические решения, сделали немало талантливых дизайнерских ходов. «Комета» стала первым гражданским самолетом с герметичной кабиной, что позволяло ему летать быстрее и на большей высоте. А уничтожила весь проект одна банальная ошибка.
В 1954 году две «Кометы» одна за другой развалились в воздухе во время полета. В результате погибли 56 человек. Причина крушения? Вы не поверите – квадратные окна.
Знаете, почему у всех современных самолетов углы иллюминаторов скруглены? Припомните любой старый кирпичный дом. От его окошек по кирпичной кладке идут заметные трещины. И начинаются они не где-нибудь, а в углах: там, где плоскости сходятся под резким углом, накапливается напряжение конструкции.
В фюзеляже «Кометы» трещины начали расходиться от углов иллюминаторов, куда приходилось давление воздуха во время полета. У современных лайнеров углы окон скруглены именно для того, чтобы равномернее распределять это давление – не на вершину угла, а поровну по всей поверхности дуги.
Обнаружить причину катастроф оказалось не так просто. Только когда кабину самолета подвергли перегрузкам давления в испытательной камере, обнаружили, как неожиданно возникают и разбегаются по всему корпусу трещины.
Когда причина трагедии была обнародована, представители конкурентов «Де Хевилленд», компаний «Боинг» и «Дуглас» выступили… в поддержку производителя «Комет». Они единодушно заявили: их собственные инженеры тоже не додумались до того, что угловатые окна могут быть проблемой. И если бы «Кометы» не потерпели крушение первыми, на их месте мог быть «Боинг» или любой другой самолет. Так одно из правил авиастроения было написано, без преувеличения, кровью, и у всех самолетов с тех самых пор скругленные углы иллюминаторов.
Следующая история тоже связана с самолетами. И немудрено: авиация – область очень точных расчетов и любая ошибка может привести к серьезным последствиям. Каждый пилот подтвердит: посадить самолет на авианосец – очень сложная задача. Взлетно-посадочная полоса узкая и короткая, вокруг нее полно других самолетов, которые садятся и взлетают, да к тому же все это вместе качается на океанских волнах. Пилоту современного самолета помогают компьютеры, датчики и приборы. Во времена Второй мировой их не было – посадка осуществлялась едва ли не «на глазок», по датчику высоты.
Но, как будто этих трудностей было мало, главную опасность для летчиков представляла… сама взлетно-посадочная полоса. В конце ее располагались те самолеты, которые ожидали команды на взлет. Если сажающий машину летчик не успевал затормозить, то он в них врезался. А тормозить нужно было, цепляя машину за особые проволочные канаты – иначе на короткой полосе инерцию не погасить. Когда проводов не хватало, растягивали специальные сети, в которые должен был угодить самолет. Но и они не решали всех проблем – самолет мог перескочить их.
Где же скрывалось решение проблемы? Его искали много лет и придумали немало замысловатых устройств для безопасного торможения садящихся истребителей. Наконец, решение нашлось.
Нужно было всего-то… изменить угол наклона взлетно-посадочной полосы. Причем совсем немного – примерно на девять градусов. На первый взгляд «старые» и «новые» авианосцы практически не различались. Но теперь, промахнувшись мимо тормозных канатов, самолет просто мог опять взлететь, набрать высоту и зайти на новый круг. На «плоской» палубе это было невозможно.
Вторая мировая продвинула науку вперед очень далеко, подарила человечеству атомные технологии и космические полеты, но до изменения угла палубы авианосца не додумались до самого 1952 года. Все это время вооруженные силы разных стран продолжали терять технику и людей и тратить деньги на поиск решения.
Более того, новое устройство взлетно-посадочных полос позволило нескольким самолетам взлетать и садиться одновременно, что раньше было невозможно. Всю войну одни машины ожидали взлета, пока другие заканчивали посадку. Все планирование авианалетов с моря строилось на этой задержке. Подумать только, сколько всего могло измениться, если бы кто-то догадался накренить палубу лет на десять раньше!
Ошибки космического масштаба
Что такое «космический масштаб»? В голову приходят цифры вроде «несколько сотен световых лет», «столько-то миллионов парсек» и прочие «первые космические скорости». А что бы вы подумали, если бы вам сказали, что одна из самых дорогостоящих ошибок в современной космонавтике по размерам была меньше булавочной головки? А между тем с всемирно известным телескопом «Хаббл» дело обстояло именно так.
Идея «Хаббла» появилась еще в семидесятые, тогда же NASA нашло на него деньги. Телескоп планировали запустить на орбиту в 1983 году, но трагедия «Челленджера» заставила отложить многие космические проекты на годы и даже десятилетия. Наконец, когда в 1990-м «Хаббл» вышел на орбиту, ученые ожидали, что с ним отпадет нужда в большинстве наземных обсерваторий. Терри Фейси, оптик из команды, поддерживающей «Хаббл», рассказывает: «Задача была наблюдать объекты в 50 раз менее различимые, чем те, что мы можем увидеть в телескоп с Земли, и с десятикратно большим разрешением кадра».
Главное преимущество орбитального телескопа – отсутствие засветки кадра, которой нельзя избежать, делая снимки космоса с поверхности Земли. Гордостью конструкторов стало гигантское идеально отполированное зеркало, с помощью которого и делались снимки. Над ним большая команда трудилась по 12 часов в сутки на протяжении целых пяти лет. Работали лучшие инженеры-оптики со всего мира.
Все начиналось с глыбы стекла весом в целую тонну. Сначала материалу грубо придали необходимую форму, затем специальная техника, управляемая компьютерами, полировала его, доводя до нужной для телескопа кривизны. После каждого двухдневного цикла полировки зеркало перевозили в испытательную камеру, где удостоверялись, что процесс идет так, как надо.
Тестированием приспособления занимался Лу Монтагнино. Сделанное специально для этих испытаний оборудование было таким чувствительным, что работать приходилось глубокой ночью. В противном случае даже вибрация работающего двигателя автомобиля на расстоянии пяти километров от лаборатории вносила помехи в данные.
Нужно было, чтобы свет, отражающийся от края зеркала, и свет, собирающийся в центре зеркала, фокусировались в одной и той же точке, идеально совпадая.
Однако при монтаже оборудования маленькая чешуйка краски отслоилась с одной из измерительных реек. На этом месте появилось крохотное пятнышко бликующего металла, и свет, отражающийся от него, внес почти незаметные искажения в вычисления. Произошла ошибка размером в одну крохотную чешуйку краски, невидимую даже человеческому взгляду. Много ли это?
«Ошибку в оборудовании не обнаружили, и эталонная линза была выполнена неправильно. Ошибка потом была механически скопирована при полировке большого зеркала. Никто не знал, что с зеркалом что-то не так, потому что оно ведь идеально совпадало с эталоном. А ошибку в эталоне было совсем не легко найти», – рассказывает об их злоключениях Крис Барроус из Научного института Космического телескопа.
Неточность в измерениях составляла четыре микрона. Для сравнения – это в двадцать пять раз меньше, чем толщина человеческого волоса.
До самого запуска аппарата на орбиту о погрешности никто не подозревал. И только когда на Землю пришли первые изображения с «Хаббла», в NASA переполошились. Качество съемки оказалось значительно хуже, чем предполагалось – телескоп просто не справлялся с задачей.
Решение проблемы было известно с самого начала – установить дополнительное устройство, которое скомпенсирует искажение зеркала. А потом повторить настройку. Ситуация сильно осложнялась тем, что все это нужно было выполнить в открытом космосе. Чего, конечно, никто никогда раньше не делал и даже не представлял, как сделать.
К счастью, сейчас «Хаббл» работает, как задумано. Но сколько седых волос он принес своим создателям – никто не считал. Зато не раз считали деньги, которые потеряла на ошибке космическая программа США.
Четыре микрона погрешности при тестировании обошлись NASA в миллиарды долларов. Столько денег ушло на то, чтобы несколько миссий «Шаттла» доставили к телескопу запчасти и инструменты, а затем космонавты в невесомости проделали необходимый ремонт. Сумма была так велика, что первое время всерьез велись споры – не будет ли дешевле уронить «Хаббл» в океан и запустить на орбиту новый супертелескоп? И до самого конца ремонтных работ никто не знал, выгорит дело или нет.
А вот история почти про один гвоздь и целую армию – а точнее, про один болт и советскую космическую ракету. Ракета-носитель – огромное и сложное устройство. Космические миссии – дорогое удовольствие, и поэтому в ракете все системы дублируются, чтобы ничего не сломалось в ответственный момент. Трудно поверить, что в таком устройстве один маленький кусок металла может что-то необратимо повредить. Однако во времена советской «лунной гонки» однажды случилось именно так.
Сверхтяжелая ракета Н-1 изначально задумывалась отцом российской космонавтики Сергеем Королевым как «тягловая лошадь», которая выведет на орбиту особую космическую станцию. На этой космической станции из узлов, доставляемых следующими ракетами, планировалось собирать космический корабль для полетов на Венеру и Марс. Стартовать он должен был прямо с орбиты, так что двигатели его могли быть меньше, чем у обычных ракет – ведь им почти не пришлось бы преодолевать гравитацию Земли.
Проект орбитальной пусковой станции ушел в архив, когда Советский Союз решил лишний раз утереть нос США и включился в «лунную гонку». Так что Н-1 стали ускоренно дорабатывать как будущий носитель для корабля Л3, который должен был высадиться на Луну, а потом вернуться на Землю.
Конструкция Н-1 была нестандартной для своего времени. Ее первая ступень состояла из 30 сравнительно небольших двигателей, которые снабжались из единого топливного бака. Хитроумная автоматика умела определять вышедшие из строя двигатели и перенаправлять топливо от них. Так что даже если бы 4 из 30 двигателей сломались, ракета все равно вышла бы на орбиту – просто остальным двигателям пришлось бы потрудиться чуть больше.
Во время второго испытательного старта Н-1, 3 июля 1969 года, один не до конца вкрученный болт выскочил из своего гнезда, попал в топливный насос и закупорил его намертво. Как следствие этого, автоматика выключила 29 из 30 двигателей ракеты. Последний работающий двигатель начал разворачивать ракету в поперечной плоскости.
Произошло это в воздухе, через 20 секунд после старта. Разумеется, Н-1 имела при этом почти полный бак топлива. И когда она плашмя рухнула на землю, прогремел взрыв – крупнейший в истории ракетостроения. Ударная волна огромной силы привела в негодность пусковую площадку и стартовый стол. А всего через несколько недель после этого события «Аполлон» достиг Луны и над спутницей Земли поднялся американский флаг…
Н-1 пыталась взлететь после этого еще два раза, и оба – безуспешно. Американцы успели на Луну раньше, потом «пилотируемую лунную программу» в СССР закрыли, а позже засекретили и саму ракету.
Сергей Королев не только стал крестным отцом всех советских космических достижений. Он был первым и в «экологической» гонке – как сказали бы сейчас, «зеленым» конструктором. Притом что использование более токсичного топлива позволяло конструировать более простые двигатели, Королев предпочитал сочетание керосина и сжиженного кислорода, как одновременно более эффективное и менее вредное для атмосферы горючее.
Если что-то может взорваться – оно взорвется
Это не единственная история о ракетном топливе, которую хотелось бы рассказать.
Каким бы аккуратным и организованным ни был человек, у него всегда появляются вещи, которые некуда девать, а выбросить жалко. Лишние вещи хранятся в гаражах, на балконах, на дачах. Лежат там забытые, пока не пригодятся – и обычно не пригождаются никогда. Но если у простых людей таких вещей сравнительно немного, то на складах крупных компаний их скапливаются тонны.
Компания PEPCON производила топливо для космических шаттлов. Его химический состав был настолько узкоспециализированным, что больше ни для чего продукт пригодиться не мог.
К 1988-му шаттлы не летали уже два года – NASA не могло оправиться от шока после гибели «Челленджера». Продукция PEPCON никому не требовалась. Однако понятно было, что насовсем от шаттлов отказываться не станут, а значит, топливо еще пригодится, и в немалых количествах, когда США бросятся наверстывать упущенное.
Так что два года PEPCON производила свое топливо и складировала его в ожидании закупок. Но поскольку эта продукция все не требовалась, место для ее хранения закончилось. Поэтому 4000 тонн легковоспламеняющегося ракетного топлива складировали как придется, залив его в пластиковые баки.
Не нужно быть ученым, чтобы догадаться: пластмассовые контейнеры производились из нефтепродуктов, а ракетное топливо служило окислителем. Одна случайная искра, даже вызванная простым трением, могла поднять на воздух все хранилище.
Так и случилось 4 мая 1988 года. При взрыве погибло два человека – действия одного из них, по всей видимости, и стали причиной катастрофы. Возможно, кто-то слишком быстро перекатил бак или случайно царапнул чем-нибудь металлическим по его краю. Или закурил на входе в хранилище. Но узнать правду после того, как на «месте преступления» произошел взрыв мощностью в две с половиной килотонны в тротиловом эквиваленте, просто невозможно. Оставшийся на месте хранилища кратер уходит на 5 м в землю и имеет диаметр в 70 м. PEPCON такая халатность при хранении уникального ракетного топлива обошлась в 100 млн. долларов. И в изрядное пятно на деловой репутации, разумеется.
Катастрофа «Челленджера»
Раз уж зашла речь о космической программе США, то нельзя не вспомнить о событии, которое поставило работу NASA с ног на голову.
«Челленджер» стал «вторым сыном» в семье многоразовых космических челноков. Летом 1982 года он был введен в эксплуатацию и совершил девять успешных полетов. Отправлял на орбиту спутники, ремонтировал орбитальную станцию, вывел в космос первую американскую женщину-космонавта.
А во время десятого полета, 28 января 1986 года, шаттл «Челленджер» взорвался и унес с собой жизни семи членов экипажа.
Катастрофа произошла на 73-й секунде полета над Атлантическим океаном. При запуске повредилась деталь твердотопливного ускорителя, загорелся двигатель, за ним – топливный бак. Огромная огненная вспышка была видна в небе, когда водород и кислород вырвались из контейнеров и воспламенились в воздухе. Потом у челнока оторвался хвост и двигательный отсек.
Причиной крушения стал дефект детали, поставляемой сторонним производителем, на который руководители миссии не обратили внимание. Сам по себе он не привел бы к катастрофе, но пуск производился особенно холодным утром, и это сочетание факторов сделало свое черное дело.
После трагедии оптимизма и веры в космическое будущее в США резко поубавилось. Многие проекты, которые могли реализоваться немедленно, были отложены на многие годы, а наиболее рискованные – и вовсе отменены. Саму программу шаттлов полностью остановили почти на три года.
Много ли можно выключить одним рубильником?
Иногда источником немалых бед становился обычный рубильник. 13 июля 1977 года в этом убедились жители Нью-Йорка.
История началась на распределительной станции «КонЭдисон» и отразилась на жизни всего города. Ночью разыгралась страшная гроза, и в громоотвод электростанции молния ударила не один, а целых три раза. Приличная часть оборудования, рассчитанная выдерживать такие нагрузки один раз, вышла из строя. Но на этом дело не кончилось – ведь другим станциям тоже приходилось несладко. Терпящие перегрузки распределительные станции пригородов открыли шлюзы и перебросили часть своего напряжения на «КонЭдисон».
«КонЭдисон» была очень прогрессивной для своего времени. Требовалось переключить всего несколько рубильников быстро и в нужном порядке – и готово. Именно здесь в игру вступил человеческий фактор.
В порядке действий была допущена лишь одна ошибка. Но этого оказалось достаточно, чтобы соединение с Нью-Джерси отключилось и вся система начала терпеть перегрузки. А вы помните, что электростанция только что пережила три удара молнии.
В 21 час 36 минут вся станция «КонЭдисон» отключилась и потребовала немедленного капитального ремонта.
На 25 часов весь Нью-Йорк словно погрузился в каменный век. Ни освещения, ни электроприборов, ни систем охранной сигнализации. Сверх того, июль выдался особенно жарким, и без систем кондиционирования и вентиляторов жизнь в городе превратилась в сущий ад.
Очень скоро вечеринки, на которые собирались целыми кварталами, чтобы скоротать время, переросли в уличные беспорядки. Все, кто сообразил, что диспетчерская служба полиции вышла из строя, а сигнализация на витринах магазинов – и подавно, приступили к делу. Одни тащили все, что плохо лежало, другие просто били стекла. Особые затейники устраивали поджоги. Остальные сходили с ума от жары и скуки: ни на работе, ни дома почти ничего нельзя делать без электричества.
Рестораны и кафе выкручивались, как могли – многое размещали на фасадах вывески: «Нет света, нет еды, зато полно выпивки».
Так во сколько же обошелся один рубильник? Более полутора тысяч магазинов были ограблены или разорены, более тысячи зданий – подожжены или загорелись сами, полиция по разным причинам арестовала почти 4000 человек. Комиссия Конгресса США оценила общие убытки в 300 млн. долларов.
Этот день породил примечательный побочный эффект. Считается, что именно после катастрофы в Нью-Йорке появился хип-хоп. В результате грабежей профессиональное диджейское оборудование – вертушки для пластинок и микшерские пульты – впервые попало в руки молодых людей из «черных» кварталов. Те применили к мудреной технике фантазию – и родилось новое музыкальное направление.
После аварии «КонЭдисон», разумеется, приняла необходимые меры. Представители компании заявили, что было сделано все, чтобы предупредить новые катастрофы, и… в 2003-м история повторилась от начала до конца. С той разницей, что полиция, наученная горьким опытом, перешла на батарейки и резервные генераторы. Так что пограбить никому особенно не удалось. Возможно, если бы не резервные генераторы, мир бы обогатился еще одним направлением молодежной музыки.
Все эти истории в конечном итоге сводятся к одному и тому же – к халатности. Причем многих катастроф можно было бы избежать – не нужно особого таланта, интуиции или профессионализма. Достаточно банального внимания к мелочам.
