В сотый раз об автоматической посадке «Шаттла»
Как известно, есть такой закон Годвина, который гласит, что при разрастании любой дискуссии в интернете вероятность упоминание Гитлера стремится к единице. Следует уточнить, однако, что это так называемый закон Годвина в общем виде. Применительно же к дискуссиям, так или иначе касающимся системы «Энергия - Буран», закон переформулируется таким образом, что к единице начинает уже стремиться вероятность упоминания того, что «Шаттл» (в отличие от «Бурана»!) был не способен совершить посадку в автоматическом режиме. Вот свежий пример. На прошлой неделе в журнале у vsatman888 стали обсуждать недавний случай, когда некие художники разрисовали второй лётный экземпляр «Бурана», пылящийся сейчас в заброшенном здании на Байконуре. По прошествии всего каких-то пяти часов, однако, дискуссия ожидаемо скатилась всё туда же:
vsatman888: РН Энергия могла летать и без Шаттла, выводя под 100 тонн на НОО
плюс беспилотная посадка самого Бурана
sergeich_vl: Беспилотная посадка была и у Шаттлов
vsatman888: если и "была", то ни разу не проверялась
И ещё из той же дискуссии:
poruchik-sr: Автоматика Бурана позволяла беспилотную посадку, что и было преодемонстрировано. Шаттл мог посадить только пилот.
Что ж, попробуем в очередной раз разобраться, был ли способен «Шаттл» сесть самостоятельно. Для начала выясним, были ли вообще «Шаттлы» оборудованы системой автоматической посадки. Выясняется это довольно просто. Дело в том, что инструкция по эксплуатации «Шаттла» находится в открытом доступе, и любой желающий может найти её буквально в два клика. Инструкция начинается с описания систем, среди которых нас больше всего интересует раздел 2.13 Guidance, Navigation, and Control. На русский язык Guidance, Navigation, and Control в нашем случае правильнее всего, наверное, будет перевести как «навигация», «направление» и «управление» (здесь имеется в виду управление в узком смысле, см. ниже). Всё это функции (можно ещё сказать - подсистемы) программно-аппаратного комплекса, вместе обеспечивающие управление космическим кораблём на всех этапах, от запуска и до посадки. Подсистема «навигация» определяет, где корабль находится, подсистема «направление» определяет, как нужно его сориентировать, чтобы попасть в точку назначения, а подсистема «управление» непосредственно шевелит управляющими поверхностями - элевонами, рулём направления и прочими закрылками. Схематично всё это выглядит так:
Далее, система управления «Шаттлом» - электродистанционная, то есть, командные органы управления, такие как ручка или педали, не имеют прямой связи с управляющими поверхностями, а лишь формируют вводные сигналы для полётных компьютеров, то есть, для всё той же подсистемы Control. В автоматическом режиме подсистема Control выполняет команды, поступающие напрямую из подсистемы Guidance. В ручном режиме подсистема Control выполняет команды, поступающие от ручки и педалей. Подсистема Guidance при этом не отключается, а продолжает выдавать подсказки для пилотов. Пилоты могут им следовать, а могут и игнорировать, если посчитают, что компьютер ведёт их куда-то не туда. Логично, что в автоматическом режиме «Шаттл» может залететь ровно настолько далеко, насколько способна завести его подсистема Guidance, так что к работе этой подсистемы стоит присмотреться поподробнее. Итак, в инструкции по эксплуатации «Шаттла», в разделе 2.13 Guidance, Navigation, and Control - Operations говорится следующее:
The entry phase of flight is subdivided into three separate subphases because the software requirements for each are different:
• The ENTRY subphase extends from EI-5 to the point at which the vehicle is traveling at 2500 fps (83,000 ft altitude).
• The terminal area energy management (TAEM) subphase begins at 2500 fps and extends to the approach/landing capture zone, defined when the vehicle is on glide-slope, on airspeed, and on runway centerline (below 10,000 ft altitude).
• The approach/landing (A/L) subphase begins at the approach/landing capture zone and extends through wheel stop after touchdown. The guidance software during the entry portion of flight performs different tasks during each of the ENTRY, TAEM, and A/L subphases. During the ENTRY subphase, guidance attempts to keep the vehicle on a trajectory that provides protection against excessive temperature, dynamic pressure, and normal acceleration (Nz) limits. To do this, the software sends commands to flight control to fly a drag/acceleration determined profile, which guides the vehicle through a tight corridor limited on one side by altitude and velocity requirements for ranging (in order to make the runway), and on the other side by the thermal, qbar, and Nz constraints...
Guidance software during TAEM generates the necessary commands to enable the vehicle to achieve the proper A/L conditions by following an energy/weight versus range profile. During TAEM, as the name implies, the goal is to manage the vehicle's energy while the orbiter travels around an imaginary arc called the heading alignment cone (HAC). A HAC is an imaginary cone that when projected on the Earth, lies tangent to the extended runway centerline.
The guidance software performs the TAEM function as follows:
• S-Turns: If the vehicle is high on energy, it dissipates the excess by turning away from the HAC until the proper energy conditions are met.
• HAC Acquisition: Turns the vehicle toward the targeted tangent point on the HAC and flies to this point.
• Heading Alignment: Flies the vehicle around the HAC to the point at which the HAC is tangent to the runway centerline, called the nominal energy point (NEP).
• Prefinal: From the NEP, flies the vehicle down the runway centerline until the proper A/L conditions (airspeed, altitude, flight path angle, distance off centerline) are met...
Approach/landing guidance software commences when the vehicle is about 10,000 feet altitude (at 5.8 or 6.3 nm range from the runway threshold) and near the proper altitude, air speed, and flight path angle for the outer glide slope (20° or 18°, depending on orbiter weight). The guidance software sends commands to keep the vehicle tracking the runway centerline and on the steep glide slope until approximately 2000 feet, at which point a preflare maneuver is performed to put the orbiter on a shallow glide slope (1.5°). Final flare is initiated between 30 and 80 feet (based on sink rate), reducing the sink rate to 3 fps for touchdown. At this point, guidance software generates commands directing the vehicle to the runway centerline.
Перевод:
Фаза возвращения подразделяется на три отдельных этапа, на каждом из которых выдвигаются свои требования к программному обеспечению:
• Этап ENTRY продолжается от EI-5 [Entry Interface minus 5 min] до момента, когда аппарат достигнет скорости 2500 футов в секунду (на высоте 83,000 футов).
• Этап TAEM [Terminal Area Energy Management: управления энергией в пограничной зоне] начинается со скорости 2500 футов в секунду и продолжается до зоны захода и приземления, то есть, когда аппарат находится на глиссаде и осевой линии взлетно-посадочной полосы, ниже высоты 10,000 футов, и его воздушная скорость находится в рабочих пределах.
• Этап захода и приземления (A/L) начинается в зоне захода и приземления и продолжается до остановки колес после приземления. Программное обеспечение подсистемы Guidance во время фазы возвращения выполняет различные задачи во время каждого из этапов ENTRY, TAEM и A/L. Во время этапа ENTRY подсистема Guidance старается удержать аппарат на траектории, которая обеспечивает защиту от чрезмерных температур, динамического давления и центробежных сил (Nz). Для этого система отправляет на исполнительные органы команды для полета с определенным профилем сопротивления / ускорения, проводя таким образом аппарат по узкому коридору, ограниченному, с одной стороны, высотой и скоростью, требуемыми для достижения необходимой дальности (для того, чтобы достичь взлетно-посадочной полосы), и, с другой стороны, пределами по температуре, давлению и динамическим нагрузкам...
Во время TAEM подсистема Guidance генерирует необходимые команды, позволяющие аппарату достичь надлежащих условий A/L, следуя профилю зависимости дальности от энергии и веса. Как следует из названия, во время TAEM цель состоит в том, чтобы управлять энергией аппарата, пока он движется по воображаемой дуге, называемой Конусом Выравнивания Курса [Heading Alignment Cone, HAC; в ранних миссиях - Heading Alignment Cylinder]. HAC - это воображаемый конус, который при проецировании на Землю проходит по касательной к удлиненной осевой линии взлетно-посадочной полосы.
Подсистема Guidance выполняет функцию TAEM следующим образом:
• S-образные манёвры: если энергия аппарата слишком высока, он будет рассеивать её излишки, отворачивая от HAC до тех пор, пока не будут выполнены надлежащие энергетические условия.
• Захват HAC: аппарат поворачивается к целевой точке касания на HAC и летит к этой точке.
• Выравнивание курса: Аппарат облетает вокруг HAC до точки, в которой HAC касается осевой линии взлетно-посадочной полосы, называемой Номинальной Энергетической Точкой [Nominal Energy Point, NEP].
• Предварительный заход: от NEP [Guidance] ведёт аппарат по осевой линии взлетно-посадочной полосы до тех пор, пока не будут выполнены надлежащие условия для захода и приземления (воздушная скорость, высота, угол траектории полета, отклонение от осевой линии)...
Режим захода и приземления подсистемы Guidance запускается, когда аппарат находится на высоте около 10,000 футов (на расстоянии 5,8 или 6,3 морских миль от порога взлетно-посадочной полосы) и приближается к нужной высоте, воздушной скорости и углу внешней глиссады (20° или 18° в зависимости от веса аппарата). Подсистема Guidance подаёт команды, чтобы аппарат придерживался осевой линии взлетно-посадочной полосы и крутой [внешней] глиссады примерно до 2000 футов, после чего выполняется маневр предвыравнивания, чтобы перевести аппарат на пологую [внутреннюю] глиссаду (уклон 1.5°). Окончательное выравнивание инициируется между 30 и 80 футами (в зависимости от скорости снижения), снижая скорость снижения до 3 футов в секунду - для приземления. На этом этапе подсистема Guidance генерирует команды, удерживающие аппарат у осевой линии взлетно-посадочной полосы.
Итак, как видим, подсистема Guidance реально выдавала направляющие команды вплоть до остановки колёс. С учётом того, что подсистему Control можно было подцепить к Guidance в любой момент, становится очевидно, что «Шаттл» вполне был способен совершать посадку самостоятельно. Чтобы окончательно в этом убедиться, давайте взглянем, как организована подсистема Guidance
Как видно из схемы, одним из источников данных для подсистемы Guidance является MLS (Microwave Landing System). Это курсо-глиссадная система - дальнейшее развитие ILS. MLS отличается гораздо большей точностью по сравнению с ILS и позволяет отслеживать положение летательного аппарата относительно ВПП в трёхмерных координатах. В своё время MLS рассматривалась как замена для ILS, но в итоге не выдержала конкуренции с бурно развивающейся спутниковой навигацией. Так или иначе, «Шаттлы» были оборудованы курсо-глиссадной системой инструментальной посадки, а значит «последняя миля» не представляла особого препятствия для их автоматики.
В этом свете особенно забавно выглядят заявления, что «Шаттлы» садились вручную потому, что американцы не справились с автоматизацией самого якобы сложного этапа - захода и посадки. На самом деле это был самый простой, самый отработанный этап, потому что инженеры научили самолёты садиться в автоматическом режиме по приводным маякам ещё в 1960-х. Новизна и сложность автоматической посадки орбитального аппарат заключалась как раз в том, чтобы безопасно погасить его энергию и подвести к зоне захода с нужной скоростью и на нужной высоте, а вот дальше можно было уже просто следовать за приводным лучом. Но именно этот участок - от схода с орбиты и до захода на посадку - многократно тестировался в автоматическом режиме на практике.
Особенно далеко в процессе тестирования зашёл экипаж миссии STS-3, где автопилот оставался в работе вплоть до высоты 125 футов (~40 метров). На эту тему, кстати, Кирилл vakhnenko опубликовал как-то довольно подробный пост. Интересно, что в ходе тестирования командир STS-3 намеренно вносил возмущения в ориентацию снижающегося корабля, кратковременно переходя в ручной режим, чтобы посмотреть, насколько хорошо система справится с возвращением корабля на курс после переключения обратно в автоматический режим.
Тем не менее, справедливо будет сказать, что внедрение и тестирование системы автопосадки на «Шаттлах» проходило тяжело - в первую очередь потому, что к этой системе предъявлялись намного более жёсткие требования, чем, скажем, к той же системе на «Буране». Во-первых, поскольку «Шаттл» был пилотируемым аппаратом, в соответствии с тогдашним подходом система должна была быть сертифицирована по авиационным стандартам, но было совершенно непонятно, как это можно сделать с аппаратом, который должен сесть с первой попытки без возможности уйти на второй круг. Во-вторых, внедрение системы автопосадки постоянно наталкивалось на противодействие со стороны астронавтов. Дело было даже не столько в том, что они опасались лишиться работы, сколько в том, что при отказе системы автопосадки на этапе окончательного выравнивания пилоты просто не успевали включиться в контур управления (как они говорили, «почувствовать ручку»). По этим причинам доведение автопосадки до ума имело не очень высокий приоритет среди задач, над которыми работали инженеры NASA. В ходе ранних миссий, например, корабль не был запрограммирован автоматически выполнять окончательное выравнивание и пробег.
Ситуация начала меняться, когда встал вопрос о долговременном пребывании на орбите, особенно в свете планируемого строительства новой орбитальной станции. Возникли опасения, что экипаж, утомлённый длительным пребыванием на орбите, не будет в состоянии совершить посадку вручную. Работы по доведению системы автопосадки до ума интенсифицировались, и где-то к 1988 году система была полностью готова. В полном объёме система должна была быть испытана в ходе миссии STS-53. Подготовка шла полным ходом, когда департамент NASA, отвечающий за пилотируемые полёты, возглавил Джед Пирсон, бывший пилот Корпуса морской пехоты. Пирсон был решительно против перехода на автоматическую посадку в качестве основного способа. Как он заявлял, если вдруг экипаж на станции потеряет работоспособность, то всегда можно послать другой «Шаттл» для эвакуации. Пирсону вторил глава программы «Шаттл» Роберт Гриппен, также бывший пилот. По его словам, именно люди были ключевым фактором успеха программы, и что стратегией NASA будет скорее готовить экипажи к длительному пребыванию на орбите, чем продолжать разработку системы автопосадки. Программа испытаний системы автопосадки на STS-53 была отменена, но система сама по себе никуда не девалась. Напротив, она оставалась на месте и была готова к использованию в качестве резервной. Единственная функция, которая так и не была автоматизирована, это выпуск шасси, но это при необходимости было легко исправить.
Резюмируя всё вышесказанное, можно заключить, что система автопосадки «Шаттла» получила свой второстепенный статус по причинам не техническим, а чисто политическим. Система обрела работоспособность приблизительно тогда же, когда полетел «Буран» (за исключением выпуска шасси). Тот факт, что система в реальности не использовалась в полной мере никак нельзя ставить в вину разработчикам. Резервные системы, вообще по-хорошему не должны использоваться: если они были задействованы, то это значит, что что-то пошло не так. Тем не менее, резервные системы должны тестироваться, и это полностью справедливо и для системы автопосадки «Шаттла». Ведь кроме миссии STS-3 были тесты в ходе миссии STS-2, были многочисленные тесты с использованием специально модифицированных самолётов, были испытания «Энтерпрайза», не говоря уже о всякого рода стендовых тестах. Можно с уверенностью сказать, что если бы «Шаттл» вдруг потребовалось переоборудовать для беспилотной миссии, то такая модификация не встретила бы серьёзных препятствий.
vsatman888: РН Энергия могла летать и без Шаттла, выводя под 100 тонн на НОО
плюс беспилотная посадка самого Бурана
sergeich_vl: Беспилотная посадка была и у Шаттлов
vsatman888: если и "была", то ни разу не проверялась
И ещё из той же дискуссии:
poruchik-sr: Автоматика Бурана позволяла беспилотную посадку, что и было преодемонстрировано. Шаттл мог посадить только пилот.
Что ж, попробуем в очередной раз разобраться, был ли способен «Шаттл» сесть самостоятельно. Для начала выясним, были ли вообще «Шаттлы» оборудованы системой автоматической посадки. Выясняется это довольно просто. Дело в том, что инструкция по эксплуатации «Шаттла» находится в открытом доступе, и любой желающий может найти её буквально в два клика. Инструкция начинается с описания систем, среди которых нас больше всего интересует раздел 2.13 Guidance, Navigation, and Control. На русский язык Guidance, Navigation, and Control в нашем случае правильнее всего, наверное, будет перевести как «навигация», «направление» и «управление» (здесь имеется в виду управление в узком смысле, см. ниже). Всё это функции (можно ещё сказать - подсистемы) программно-аппаратного комплекса, вместе обеспечивающие управление космическим кораблём на всех этапах, от запуска и до посадки. Подсистема «навигация» определяет, где корабль находится, подсистема «направление» определяет, как нужно его сориентировать, чтобы попасть в точку назначения, а подсистема «управление» непосредственно шевелит управляющими поверхностями - элевонами, рулём направления и прочими закрылками. Схематично всё это выглядит так:
Далее, система управления «Шаттлом» - электродистанционная, то есть, командные органы управления, такие как ручка или педали, не имеют прямой связи с управляющими поверхностями, а лишь формируют вводные сигналы для полётных компьютеров, то есть, для всё той же подсистемы Control. В автоматическом режиме подсистема Control выполняет команды, поступающие напрямую из подсистемы Guidance. В ручном режиме подсистема Control выполняет команды, поступающие от ручки и педалей. Подсистема Guidance при этом не отключается, а продолжает выдавать подсказки для пилотов. Пилоты могут им следовать, а могут и игнорировать, если посчитают, что компьютер ведёт их куда-то не туда. Логично, что в автоматическом режиме «Шаттл» может залететь ровно настолько далеко, насколько способна завести его подсистема Guidance, так что к работе этой подсистемы стоит присмотреться поподробнее. Итак, в инструкции по эксплуатации «Шаттла», в разделе 2.13 Guidance, Navigation, and Control - Operations говорится следующее:
The entry phase of flight is subdivided into three separate subphases because the software requirements for each are different:
• The ENTRY subphase extends from EI-5 to the point at which the vehicle is traveling at 2500 fps (83,000 ft altitude).
• The terminal area energy management (TAEM) subphase begins at 2500 fps and extends to the approach/landing capture zone, defined when the vehicle is on glide-slope, on airspeed, and on runway centerline (below 10,000 ft altitude).
• The approach/landing (A/L) subphase begins at the approach/landing capture zone and extends through wheel stop after touchdown. The guidance software during the entry portion of flight performs different tasks during each of the ENTRY, TAEM, and A/L subphases. During the ENTRY subphase, guidance attempts to keep the vehicle on a trajectory that provides protection against excessive temperature, dynamic pressure, and normal acceleration (Nz) limits. To do this, the software sends commands to flight control to fly a drag/acceleration determined profile, which guides the vehicle through a tight corridor limited on one side by altitude and velocity requirements for ranging (in order to make the runway), and on the other side by the thermal, qbar, and Nz constraints...
Guidance software during TAEM generates the necessary commands to enable the vehicle to achieve the proper A/L conditions by following an energy/weight versus range profile. During TAEM, as the name implies, the goal is to manage the vehicle's energy while the orbiter travels around an imaginary arc called the heading alignment cone (HAC). A HAC is an imaginary cone that when projected on the Earth, lies tangent to the extended runway centerline.
The guidance software performs the TAEM function as follows:
• S-Turns: If the vehicle is high on energy, it dissipates the excess by turning away from the HAC until the proper energy conditions are met.
• HAC Acquisition: Turns the vehicle toward the targeted tangent point on the HAC and flies to this point.
• Heading Alignment: Flies the vehicle around the HAC to the point at which the HAC is tangent to the runway centerline, called the nominal energy point (NEP).
• Prefinal: From the NEP, flies the vehicle down the runway centerline until the proper A/L conditions (airspeed, altitude, flight path angle, distance off centerline) are met...
Approach/landing guidance software commences when the vehicle is about 10,000 feet altitude (at 5.8 or 6.3 nm range from the runway threshold) and near the proper altitude, air speed, and flight path angle for the outer glide slope (20° or 18°, depending on orbiter weight). The guidance software sends commands to keep the vehicle tracking the runway centerline and on the steep glide slope until approximately 2000 feet, at which point a preflare maneuver is performed to put the orbiter on a shallow glide slope (1.5°). Final flare is initiated between 30 and 80 feet (based on sink rate), reducing the sink rate to 3 fps for touchdown. At this point, guidance software generates commands directing the vehicle to the runway centerline.
Перевод:
Фаза возвращения подразделяется на три отдельных этапа, на каждом из которых выдвигаются свои требования к программному обеспечению:
• Этап ENTRY продолжается от EI-5 [Entry Interface minus 5 min] до момента, когда аппарат достигнет скорости 2500 футов в секунду (на высоте 83,000 футов).
• Этап TAEM [Terminal Area Energy Management: управления энергией в пограничной зоне] начинается со скорости 2500 футов в секунду и продолжается до зоны захода и приземления, то есть, когда аппарат находится на глиссаде и осевой линии взлетно-посадочной полосы, ниже высоты 10,000 футов, и его воздушная скорость находится в рабочих пределах.
• Этап захода и приземления (A/L) начинается в зоне захода и приземления и продолжается до остановки колес после приземления. Программное обеспечение подсистемы Guidance во время фазы возвращения выполняет различные задачи во время каждого из этапов ENTRY, TAEM и A/L. Во время этапа ENTRY подсистема Guidance старается удержать аппарат на траектории, которая обеспечивает защиту от чрезмерных температур, динамического давления и центробежных сил (Nz). Для этого система отправляет на исполнительные органы команды для полета с определенным профилем сопротивления / ускорения, проводя таким образом аппарат по узкому коридору, ограниченному, с одной стороны, высотой и скоростью, требуемыми для достижения необходимой дальности (для того, чтобы достичь взлетно-посадочной полосы), и, с другой стороны, пределами по температуре, давлению и динамическим нагрузкам...
Во время TAEM подсистема Guidance генерирует необходимые команды, позволяющие аппарату достичь надлежащих условий A/L, следуя профилю зависимости дальности от энергии и веса. Как следует из названия, во время TAEM цель состоит в том, чтобы управлять энергией аппарата, пока он движется по воображаемой дуге, называемой Конусом Выравнивания Курса [Heading Alignment Cone, HAC; в ранних миссиях - Heading Alignment Cylinder]. HAC - это воображаемый конус, который при проецировании на Землю проходит по касательной к удлиненной осевой линии взлетно-посадочной полосы.
Подсистема Guidance выполняет функцию TAEM следующим образом:
• S-образные манёвры: если энергия аппарата слишком высока, он будет рассеивать её излишки, отворачивая от HAC до тех пор, пока не будут выполнены надлежащие энергетические условия.
• Захват HAC: аппарат поворачивается к целевой точке касания на HAC и летит к этой точке.
• Выравнивание курса: Аппарат облетает вокруг HAC до точки, в которой HAC касается осевой линии взлетно-посадочной полосы, называемой Номинальной Энергетической Точкой [Nominal Energy Point, NEP].
• Предварительный заход: от NEP [Guidance] ведёт аппарат по осевой линии взлетно-посадочной полосы до тех пор, пока не будут выполнены надлежащие условия для захода и приземления (воздушная скорость, высота, угол траектории полета, отклонение от осевой линии)...
Режим захода и приземления подсистемы Guidance запускается, когда аппарат находится на высоте около 10,000 футов (на расстоянии 5,8 или 6,3 морских миль от порога взлетно-посадочной полосы) и приближается к нужной высоте, воздушной скорости и углу внешней глиссады (20° или 18° в зависимости от веса аппарата). Подсистема Guidance подаёт команды, чтобы аппарат придерживался осевой линии взлетно-посадочной полосы и крутой [внешней] глиссады примерно до 2000 футов, после чего выполняется маневр предвыравнивания, чтобы перевести аппарат на пологую [внутреннюю] глиссаду (уклон 1.5°). Окончательное выравнивание инициируется между 30 и 80 футами (в зависимости от скорости снижения), снижая скорость снижения до 3 футов в секунду - для приземления. На этом этапе подсистема Guidance генерирует команды, удерживающие аппарат у осевой линии взлетно-посадочной полосы.
Итак, как видим, подсистема Guidance реально выдавала направляющие команды вплоть до остановки колёс. С учётом того, что подсистему Control можно было подцепить к Guidance в любой момент, становится очевидно, что «Шаттл» вполне был способен совершать посадку самостоятельно. Чтобы окончательно в этом убедиться, давайте взглянем, как организована подсистема Guidance
Как видно из схемы, одним из источников данных для подсистемы Guidance является MLS (Microwave Landing System). Это курсо-глиссадная система - дальнейшее развитие ILS. MLS отличается гораздо большей точностью по сравнению с ILS и позволяет отслеживать положение летательного аппарата относительно ВПП в трёхмерных координатах. В своё время MLS рассматривалась как замена для ILS, но в итоге не выдержала конкуренции с бурно развивающейся спутниковой навигацией. Так или иначе, «Шаттлы» были оборудованы курсо-глиссадной системой инструментальной посадки, а значит «последняя миля» не представляла особого препятствия для их автоматики.
В этом свете особенно забавно выглядят заявления, что «Шаттлы» садились вручную потому, что американцы не справились с автоматизацией самого якобы сложного этапа - захода и посадки. На самом деле это был самый простой, самый отработанный этап, потому что инженеры научили самолёты садиться в автоматическом режиме по приводным маякам ещё в 1960-х. Новизна и сложность автоматической посадки орбитального аппарат заключалась как раз в том, чтобы безопасно погасить его энергию и подвести к зоне захода с нужной скоростью и на нужной высоте, а вот дальше можно было уже просто следовать за приводным лучом. Но именно этот участок - от схода с орбиты и до захода на посадку - многократно тестировался в автоматическом режиме на практике.
Особенно далеко в процессе тестирования зашёл экипаж миссии STS-3, где автопилот оставался в работе вплоть до высоты 125 футов (~40 метров). На эту тему, кстати, Кирилл vakhnenko опубликовал как-то довольно подробный пост. Интересно, что в ходе тестирования командир STS-3 намеренно вносил возмущения в ориентацию снижающегося корабля, кратковременно переходя в ручной режим, чтобы посмотреть, насколько хорошо система справится с возвращением корабля на курс после переключения обратно в автоматический режим.
Тем не менее, справедливо будет сказать, что внедрение и тестирование системы автопосадки на «Шаттлах» проходило тяжело - в первую очередь потому, что к этой системе предъявлялись намного более жёсткие требования, чем, скажем, к той же системе на «Буране». Во-первых, поскольку «Шаттл» был пилотируемым аппаратом, в соответствии с тогдашним подходом система должна была быть сертифицирована по авиационным стандартам, но было совершенно непонятно, как это можно сделать с аппаратом, который должен сесть с первой попытки без возможности уйти на второй круг. Во-вторых, внедрение системы автопосадки постоянно наталкивалось на противодействие со стороны астронавтов. Дело было даже не столько в том, что они опасались лишиться работы, сколько в том, что при отказе системы автопосадки на этапе окончательного выравнивания пилоты просто не успевали включиться в контур управления (как они говорили, «почувствовать ручку»). По этим причинам доведение автопосадки до ума имело не очень высокий приоритет среди задач, над которыми работали инженеры NASA. В ходе ранних миссий, например, корабль не был запрограммирован автоматически выполнять окончательное выравнивание и пробег.
Ситуация начала меняться, когда встал вопрос о долговременном пребывании на орбите, особенно в свете планируемого строительства новой орбитальной станции. Возникли опасения, что экипаж, утомлённый длительным пребыванием на орбите, не будет в состоянии совершить посадку вручную. Работы по доведению системы автопосадки до ума интенсифицировались, и где-то к 1988 году система была полностью готова. В полном объёме система должна была быть испытана в ходе миссии STS-53. Подготовка шла полным ходом, когда департамент NASA, отвечающий за пилотируемые полёты, возглавил Джед Пирсон, бывший пилот Корпуса морской пехоты. Пирсон был решительно против перехода на автоматическую посадку в качестве основного способа. Как он заявлял, если вдруг экипаж на станции потеряет работоспособность, то всегда можно послать другой «Шаттл» для эвакуации. Пирсону вторил глава программы «Шаттл» Роберт Гриппен, также бывший пилот. По его словам, именно люди были ключевым фактором успеха программы, и что стратегией NASA будет скорее готовить экипажи к длительному пребыванию на орбите, чем продолжать разработку системы автопосадки. Программа испытаний системы автопосадки на STS-53 была отменена, но система сама по себе никуда не девалась. Напротив, она оставалась на месте и была готова к использованию в качестве резервной. Единственная функция, которая так и не была автоматизирована, это выпуск шасси, но это при необходимости было легко исправить.
Резюмируя всё вышесказанное, можно заключить, что система автопосадки «Шаттла» получила свой второстепенный статус по причинам не техническим, а чисто политическим. Система обрела работоспособность приблизительно тогда же, когда полетел «Буран» (за исключением выпуска шасси). Тот факт, что система в реальности не использовалась в полной мере никак нельзя ставить в вину разработчикам. Резервные системы, вообще по-хорошему не должны использоваться: если они были задействованы, то это значит, что что-то пошло не так. Тем не менее, резервные системы должны тестироваться, и это полностью справедливо и для системы автопосадки «Шаттла». Ведь кроме миссии STS-3 были тесты в ходе миссии STS-2, были многочисленные тесты с использованием специально модифицированных самолётов, были испытания «Энтерпрайза», не говоря уже о всякого рода стендовых тестах. Можно с уверенностью сказать, что если бы «Шаттл» вдруг потребовалось переоборудовать для беспилотной миссии, то такая модификация не встретила бы серьёзных препятствий.