Obsah > Pilotované lety > Gemini > Gemini 1 a 2 - vývoj, první pokusy a plány v L+K

BLÍŽENCI V KOSMU

Inž. Pavel KNAP

(L+K č. 7/1965)

Šestnáctého května 1963 přistála na hladině Tichého oceánu kosmická kabina typu Mercury se čtvrtým americkým kosmonautem G. Cooperem, jehož čtyřiatřicetihodinovým letem skončila tato etapa kosmického programu Spojených států.

Následující etapa má vyvrcholit přistáním amerických kosmonautů na Měsíci ještě před koncem desetiletí. Již v době, kdy se začali američtí odborníci zabývat tímto úkolem, bylo jasné, že kosmická loď Apollo, která má dopravit americké kosmonauty k Měsíci, nebude k dispozici dříve než v pětašedesátém nebo šestašedesátém roce – ne-li později. Do té doby bude však potřeba získat zkušenosti z dlouhodobých letů kosmických lodí s vícečlennou posádkou, jejichž vyvrcholením by bylo přiblížení, setkání a spojení kosmické lodi s jiným umělým kosmickým tělesem.

Tyto úkoly má splnit kosmická loď s dvoučlennou posádkou, nazvaná Gemini (Blíženci). Podobá se kabinám typu Mercury, je však o polovinu prostornější (průměr základny 2,29 m, průměr vrcholu 0,79 m, výška lodi 3,65 m). Kosmickou loď tvoří dvě základní části: tzv. návratová část – kabina s návratovým systémem (na její spodní straně) a se zařízením umožňujícím spojení s jiným umělým kosmickým tělesem – a tzv. adapční část, jíž je loď připojena k adaptéru, který ji spojuje s nosnou raketou. Tato část, obsahující přístroje a zařízení, které nevyžadují umístění v přetlakové kabině, bude oddělena od kabiny před jejím návratem k Zemi.

Raketou, která vynese dva Američany do kosmu, je zlepšený model mezikontinentální balistické střely Titan, dvoustupňová raketa Titan 2. První stupeň má dva motory J-7 o celkovém tahu 195 000 kp, druhý stupeň jeden motor J-5 s tahem 45 400 kp. Řízení obou stupňů za letu umožňuje výkyvné uložení motorů. Motory, výrobky firmy Aerojet General, spalují hypergolické pohonné hmoty – monometylhydrazin (Aerozine-50) a kysličník dusičitý – dodávané čerpadly. Raketa Titan 2-Gemini o délce 33 m (21,3 m první stupeň, 5,8 m druhý stupeň a zbývajících 5,9 m adaptér s lodí Gemini) a průměru 3,05 m (adaptér o délce 2,4 m přechází z tohoto průměru na průměr základny kabiny) váží při startu asi 136 000 kg, z čehož připadá na nosný systém necelých 133 000 kg; kosmická loď s adaptérem váží 3 175 kg.

Realizace programu Gemini se opozdila – ještě před vzletem první kabiny na oběžnou dráhu, který se měl uskutečnit v polovině roku 1963 – o 9 měsíců. Také po finanční stránce se dostal projekt do rozporu s předpoklady: proti plánovaným 400 miliónům dolarů si vyžádal v roce 1962 54,8 miliónů dolarů, v roce 1963 již 288,1 miliónů dolarů, v roce 1964 pak plných 383,8 miliónů dolarů; pro letošní rok je rezervována částka 308,4 miliónů dolarů a pro dokončení po roce 1965 ještě 185,2 miliónů dolarů, tedy úhrnem 1 miliarda a 220,3 miliónů dolarů.

První pokusy

Nosná raketa s prototypem dvoumístné kabiny Gemini byla poprvé vypuštěna 8. dubna loňského roku (…1964…pozn.M.F.) z Kennedyho mysu, dosáhla při vzletu maximální rychlosti o 6,5 m/s vyšší než bylo plánováno a vynesla kabinu na dráhu s perigeem 159,4 km a apogeem 326 km; mluvčí NASA prohlásil, že odchylka nepřesáhla povolenou toleranci (plánované hodnoty 160 km a 300 km). Oběžná doba činila 89,27 minut a rovina dráhy svíral s rovníkem úhel 32,56° .

Vypuštěním rakety GT-1 sledovali američtí odborníci několik cílů: ověřit vhodnost spojení kosmické lodi s nosnou raketou, prověřit raketu Titan 2 a její systémy z hlediska možnosti použití pro budoucí lety, prověřit kabinu Gemini a její pevnost a odolnost proti účinkům aerodynamického ohřevu v průběhu aktivní fáze letu a konečně demonstrovat schopnost nosné rakety i pozemního řídicího střediska uvést kabinu na vypočítanou oběžnou dráhu. S návratem kabiny k Zemi se nepočítalo.

Po 64 obletech kolem Země zanikla kosmická loď Gemini v zemské atmosféře v noci 12. dubna 1964.

Program Gemini byl však i po úspěšném letu GT-1 dále zdržován různými technickými potížemi a do posledního okamžiku pronásledován „nepřízní osudu“. Koncem července 1964 prohlásil ředitel projektu William Schneider, že let rakety GT-2 po balistické dráze – plánovaný původně na červenec – bude uskutečněn až začátkem září, údajně proto, že bylo nezbytné dořešit některé dílčí problémy.

Odsunutí data startu vyvolalo dohady, kdy vlastně vzlétne první dvojice amerických kosmonautů. Informované kruhy došly k přesvědčení, že v přibližně dvouměsíčním intervalu mezi plánovanými starty GT-2 a GT-3 nebude možno ukončit všechny přípravy k vypuštění rakety GT-3, včetně kontrol a zkoušek rakety i kosmické lodi. Předpokládalo se, že by kosmonauti mohli startovat v únoru, popřípadě v březnu 1965; i když nešlo o hlasy oficiální, zdál se být nový odhad reálný.

V srpnu 1964 stála raketa GT-2 na odpalovací plošině číslo 19 a probíhaly poslední zkoušky a úpravy před startem, naplánovaným na 9. září. Avšak 17. srpna se přehnala nad základnou na Kennedyho mysu prudká bouře a blesk zasáhnuvší raketu vážně poškodil její elektrické zařízení. Teď už bylo jasné, že let GT-2 se znovu opozdí, že rok 1964 bude rokem v němž nevzlétne do vesmíru žádný Američan. Několik dnů nato se přehnaly nad floridskou základnou ještě hurikány „Cleo“ a „Dora“. Připravované rakety, mezi nimi i raketu Titan 2 s kabinou Gemini, bylo nutno předem alespoň částečně demontovat. Koncem září oznámila NASA nový časový rozvrh: GT-2 – čtvrté čtvrtletí 1964, GT-3 – první čtvrtletí 1965.

Ani první pokus o vypuštění rakety GT-2 se však neobešel bez potíží. Devátého prosince byl konečně vydán povel ke startu. Zažehly se motory prvního stupně, pod raketou se objevily plameny a dým – avšak hluk motorů náhle utichl: automatické zabezpečovací zařízení zjistilo závadu ve funkci jednoho z motorů a zastavilo dodávku pohonných hmot. Nezbývalo než start znovu odložit, nejprve na 5., pak na 11. a nakonec na 19. ledna, kdy se raketa Titan 2 s druhým prototypem kosmické lodi Gemini konečně vznesla ze startovací plošiny.

Motory obou stupňů nosné rakety pracovaly bez závad, hladce proběhlo oddělení kabiny od druhého stupně rakety i její správná orientace před návratem do atmosféry. Po necelých 19 minutách letu přistála kabina na vlnách Atlantiku a nedlouho poté ji vzala na palubu letadlová loď „Lake Champlain“. Kabina Gemini dosáhla za suborbitálního letu – při němž se měla přezkoušet funkce všech jejích systémů, účinnost tepelné ochrany při snosu a metody vylovení kabiny z moře po přistání – výšky 168 km, maximální rychlosti téměř 26 000 km/h a dopadla 3 440 km od místa startu.

Po úspěšném letu GT-1 uveřejnila NASA program předpokládající celkem dvanáct startů, z toho deset s posádkou; při šesti letech se mají zkoušet různé varianty kosmického setkání a spojení lodi s jiným umělým kosmickým tělesem. Plán předpokládal, že dva lety bez posádky a první let s posádkou budou uskutečněny ještě v roce 1964, čtyři další v roce 1965 a zbývající v roce 1966, nanejvýš v roce 1967. Uvažuje se však i o možnosti dalšího využití dvoumístné kosmické lodi pro různé experimenty, snad až do konce desetiletí. Kromě toho studuje americké letectvo použitelnost kabiny Gemini jako dopravního prostředku mezi Zemí a oběžnou laboratoří s posádkou MOL (Manned Orbiting Laboratory), která má být připravena k vypuštění v období 1968-69.

Další plánované lety

GT-3. První let kabiny s posádkou. Kosmická loď se má vrátit k Zemi po třech obletech na dráze s apogeem 300 km a perigeem 160 km (uvádí se také 260 km/140 km). Start byl plánován na konec roku 1964.

GT-4. Při dalším letu, který má trvat čtyři dny, se má loď přemístit z tzv. přechodové dráhy (perigeum 160 km, apogeum 300 km, respektive 140 km/260 km) na kruhovou dráhu, vzdálenou 300 km (260 km) zemského povrchu. Za letu se budou studovat účinky dlouhodobého beztížného stavu na kosmonauty, kteří už také pravděpodobně začnou nacvičovat činnost předcházející opuštění kabiny (vyrovnání normálního atmosférického tlaku udržovaného v kabině s vnějším prostředím, otevření krytu a konečně tzv. „vyhlédnutí do kosmického prostoru“).

GT-5. Sedmidenní let na stejné dráze má být jakýmsi tréninkem pro pozdější dvoutýdenní let. Kosmonauti budou pokračovat v nácviku činnosti mimo kabinu, s níž budou spojeni 7 m dlouhým lanem. Let byl plánován na druhé čtvrtletí 1965.

GT-6. První setkání a spojení kosmické lodi s modifikovaným stupněm Agena. Za 24 hodin po startu rakety Atlas Agena D odstartuje raketa Titan 2 a vynese loď Gemini na dráhu s parametry 160 a 300 km, do blízkosti stupně Agena. Jakmile se k němu loď přiblíží na 400 km, „zaregistruje“ jej palubní radar a kosmonauti převezmou ruční řízení lodi (podle pokynů počítače umístěného v kabině). Jakmile se zmenší vzdálenost mezi lodí Gemini a stupněm Agena D na 30 km (vysoké rychlosti obou těles, řádově kolem 28 800 km/h, budou odlišné asi o 1,5 – 3 km/h), budou už kosmonauti sledovat stupeň opticky – podle periodických záblesků intenzívně zářících „signálních“ světel – a ovládat rádiovými povely jeho stabilizační systém. Při závěrečném manévru uvedou v činnost malé raketové motory (o tahu 11,5 a 45,5 kp) na hypergolické palivo, a budou se snažit zasunout vrchol kabiny do kuželového adaptéru stupně Agena D. Po spojení obou těles se automaticky spojí elektrické obvody stupně Agena D a kosmické lodi Gemini a kosmonauti budou moci při dalším manévrování využít raketového motoru Agena D a jeho zásob pohonných hmot. Kosmická loď se oddělí od stupně Agena D před návratem k Zemi. Start GT-6 byl plánován na třetí čtvrtletí 1965.

GT-7. Poslední dlouhodobý let (v trvání 14 dní) měl být uskutečněn v posledním čtvrtletí 1965, popřípadě začátkem příštího roku.

GT-8. Další pokus o setkání a spojení lodi Gemini se stupněm Agena D za letu řízeného posádkou bez použití palubního radaru.

GT-9. Při tomto pokusu má celý manévr proběhnout automaticky. Palubní radar bude předávat počítači údaje o vzdálenosti, rychlosti a úhlových odchylkách obou těles, počítač bude zpracovávat získané informace a přímo ovládat pohonný systém kosmické lodi.

GT-10. První setkání a spojovací manévr obdobný manévru kosmického tělesa LEM (Lunar Excursion Module – tzv. exkursní část kosmické lodi Apollo), které má – po startu z měsíčního povrchu – dopravit kosmonauty zpět ke kosmické lodi Apollo, „parkující“ na oběžné dráze kolem Měsíce. Loď Gemini se má spojit se stupněm Agena D krátce po uvedení stupně na oběžnou dráhu, v oblasti apogea.

GT-11. Manévr setkání a spojení za letu za mimořádných podmínek, podobných podmínkám, v nichž by se ocitla posádka kosmického tělesa LEM, kdyby se nepodařil první pokus o spojení s kosmickou lodí Apollo. Gemini a Agena D budou uvedeny na značně odlišné dráhy a při setkávacím manévru bude užito pohonných systémů obou těles.

GT-12. Opakovaný setkávací a spojovací manévr. Gemini se spojí se stupněm Agena D, vzdálí se od něj a posádka se pokusí opakovat spojovací manévr.

Každý z letů GT-8 až GT-12 má trvat asi dva dny.

Jako první mají vzlétnout v kosmické lodi Gemini do vesmíru kosmonaut G. Cooper a korvetní kapitán Ch. Conrad (ačkoliv se původně počítalo s V. I. Grissomem a J. W. Youngem).

Přestože byl celý program jistě velmi důkladně naplánován, lze očekávat další změny – a to nejenom v termínech startů. Tak například v květnu minulého roku úspěšně skončily zkoušky přistávacího systému Rogallo. Maketa kabiny, zavěšená pod trojúhelníkovou nafukovací nosnou plochou, byla shozena z výšky 3,3 km a přistála ve vzdálenosti asi 50 m od hlídkové lodi; rychlost jejího klesání nepřevyšovala 7 m/s, zatímco kabiny Mercury nemohly přistávat rychlostí nižší než 10 m/s. Řiditelný přistávací systém Rogallo se má uplatnit při zakončení letu GT-7. Uvažuje se také o použití vysouvacích lyží, které by umožnily přistání na pevnině. Je však jisté, že první lodi Gemini vracející se z oběžné dráhy budou přistávat na moři, podobně jako kabiny Mercury.

Pro celý program Gemini je už připraven i soubor pokusů a měření, která mají být uskutečněna při jednotlivých letech; zahrnuje mj. studium kombinovaného působení beztížného stavu a záření, radiační měření, ionosférické, meteorologické, geografické a oceánografické experimenty atd. Také ministerstvo obrany očekává, že kosmonauti splní několik úkolů vojenského charakteru, hlavně zjistí možnosti pozorování a fotografování kosmických i pozemních objektů: deset ze sedmnácti experimentů plánovaných pro první tři lety kabiny Gemini s posádkou „zadalo“ ministerstvo obrany.

Velmi zajímavé je ještě jedno z možných poslání kosmické lodi Gemini. V květnu minulého roku prohlásil dr. Wernher von Braun, že by kosmická loď Gemini s posádkou mohla oblétnout Měsíc. O realizaci zmíněného plánu by se však zřejmě začalo uvažovat teprve tehdy, kdyby se ukázalo, že USA nemohou jinak uskutečnit svůj „národní cíl“ – přistání člověka na Měsíci do konce tohoto desetiletí – a kdyby tím byl „ohrožen prestiž Spojených států“.

Článek byl z L+K převzat se svolením Mgr. A.Vítka (přepis zajistil a poznámky doplnil M.Filip)

Aktualizováno : 16.06.2001

[ Obsah | Pilotované lety | Gemini | Konstrukce lodi Gemini v L+K ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.