Columbus konečně na dráze

Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.

L+K 4/2008

Po desetiletí vývoje a stavby a rocích čekání se konečně Evropa dočkala. Raketoplán Atlantis úspěšně dopravil na oběžnou dráhu evropskou vědeckou laboratoř Columbus a astronauti ji v průběhu výstupů do volného prostoru připojili k Mezinárodní kosmické stanici ISS.

Historie této laboratoře se začala psát v říjnu 1995. V jihofrancouzském Toulouse se sešli ministři pro vědu a techniku členských zemi Evropské kosmické agentury (ESA), aby probrali výhledové plány této organizace na nejbližší desetiletí. V nich figurovala i Columbus Orbital Facility, zkráceně označovaná jako COF. Ministři na ni odklepli 1,3 mld. eur. V té době již byla ESA deset roků účastníkem projektu ISS. Na jaře roku 1985 totiž podepsali zástupci Japonska, Kanady a ESA dohody s NASA o spolupráci na kosmické stanici. V polovlně roku 1986 mezinárodní partneři dospěli k závazné dohodě o formě svého podílu na stanici. ESA se zavázala přispět stavbou jednoho laboratorního modulu. Formální smlouvy, které byly s NASA podepsány v září 1988‚ platí v zásadě dodnes.

Evropa již měla určité zkušenosti s pilotovanými kosmickými moduly. V sedmdesátých létech minulého století vyvinula pro NASA stavebnici družicové laboratoře Spacelab vynášené v nákladovém prostoru raketoplánů na dvoutýdenní vědecké mise. Hned v březnu 1996 podepsala ESA kontrakt v hodnotě 658 mil. eur na vývoj a stavbu této laboratoře s oddělením Raumtahrt-lnfrastruktur firmy Daimler Benz Aerospace (DASA)¹ v Brémách. Protože italská kosmická agentura ASI v rámci dohody s NASA počítala s vývojem pilotovaných nákladních modulů, uzavřela ESA s Itálií dohodu o spolupráci při jejich vývoji. Pokračovala také jednání s Američany. Představitelé ESA a NASA podepsali S. března 1997 barterovou dohodu, podle které se Evropa zavázala vyrobit na své náklady dva propojovací moduly - předběžně označené jako Node-2 a Node-3. Na oplátku se USA zavázaly raketoplánem bezúplatně vypustit evropský laboratorní modul². Vývojové práce pokračovaly rychle a po dvou oponenturách ESA schválila koncepci laboratoře v roce 1998. Jedinou změnou proti původnímu projektu bylo vybavení laboratoře dvěma vnějšími závěsy, umožňujícími umístit na jejím povrchu vědecké experimenty, které měly být vystaveny přímému působení kosmického prostoru nebo provádět přímo v něm pozorování a měření³. Protože v roce 1999 italská kosmická agentura ASI zahajovala vývoj nákladových modulů MPLM, ESA se s ní dohodla, že Italům poskytne klimatizační jednotky, vyvinutě pro COF. Ti na oplátku vyrobí prázdné trupy, které DASA použije na stavbu pozemního testovacího i letového exempláře Columbusu. Tím obě strany uspořily nejméně po 25 mil. eur vývojových nákladů.

O rok později už technici v Turínu u firmy Alenia Spazio⁴ dokončili základní konstrukci letového exempláře a v březnu 2001 začali s montáží základního vybavení. V červnu technici hlavního dodavatele stanice - americké firmy Boeing - vyzkoušeli, zda si komunikační systémy Columbusu budou rozumět se zbytkem ISS. To vyšlo perfektně a manažeři projektu ISS proto zařadili evropský modul do plánu letů na říjen 2004.

V hrubé stavbě hotový letový exemplář odvezl z Turína do Brém letoun Super Guppy 27. září 2001 ke konečnému vybavení vnitřním zařízením. Současně se v německých závodech dokončoval i pozemní trenažér, který evropští kosmonauti poprvé vyzkoušeli na přelomu srpna a září roku 2002. Pak přišla nešťastná havárie raketoplánu Columbia, která způsobila dlouhodobé přerušení výstavby stanice ISS. Přesto zpočátku přípravy modulu pokračovaly podle harmonogramu. ESA uzavřela 31. března 2003 kontrakt ve výši 38 mil. eur s německou kosmickou agenturou DLR na vybudování řídicího střediska Columbus v Oberpfaffenhofenu nedaleko Mnichova⁵. Jeho slavnostní uvedení do provozu se uskutečnilo 19. října 2004.

Dokončovací práce na laboratoři také pokračovaly. Na základě smlouvy mezi ESA a japonskou kosmickou agenturou NASDA⁶ z listopadu 1997 Japonci dodali dvanáct skříní na vědecké přístroje, které byly usazeny do nitra modulu. Evropa jim za to vyrobila kopii mrazničky MELFI, vyvinuté pro NASA. Lety raketoplánů byly obnoveny teprve koncem července 2005, ale opětovné odpadávání pěnové izolace z vnější nádrže ET odsunulo další start opět o plný rok. NASA 25. října 2005 vypracoval nový harmonogram pro zbývající mise STS. Přitom se podařilo posunout start modulu Columbus o dva lety dopředu. Víc to nešlo, protože se před jeho připojením musely dopravit na stanicí nejméně dva páry křídel slunečních baterií a propojovací model Harmony. Další upřesnění harmonogramu padlo na schůzce představitelů kosmických agentur na kosmodromu KSC na Floridě 2. března 2006: start evropské laboratoře se nyní očekával v druhé polovině roku 2007. Byl nejvyšší čas odeslat Columbus na Floridu.

V úterý 2. května 2006 slavnostně převzal generální ředitel ESA Jean-Jacques Dordain v závodech koncernu EADS v Brémách letový exemplář. Technici jej naložili 28. května do letadla Airbus A300-600 Beluga. Po čtyřech mezipřistáních - na Islandu, v Grónsku, v Kanadě a v Clevelandu v USA - dorazil o dva dny později na kosmodrom. Slavnostní předání NASA se uskutečnilo 2. června 2006 za přítomnosti nejvyšších představitelů NASA i ESA. Následovaly další zkoušky včetně prověrek ve vakuové komoře, které skončily v srpnu. Od ledna do dubna 2007 probíhala příprava vědeckých přístrojů, potom následovaly opětovné prověrky všech systémů. V září byl do nitra laboratoře napuštěn suchý vzduch a vstup do něj byl hermeticky uzavřen. Columbus v montážní budově SSPF putoval do transportního kontejneru a čekal na převoz na rampu IC-39A, aby byl naložen do raketoplánu Atlantis.

Americkou část posádky raketoplánu jmenoval NASA 20. července 2006. Tvořili ji velitel fregatní kapitán Stephen N. Frick (nar. 1964, STS-110 v dubnu 2002), druhý pilot fregatní kapitán Alan G. Poindexter (nar. 1961, nováček). Letovými specialisty byli plukovník USAF Rex J. Walheim (nar. 1962, STS-110), Stanley G. Love (nar. 1965, nováček) a Leland D. Melvin (nar. 1964, nováček). Letu se měl účastnit i evropský astronaut německý občan Hans W. Schlegel (nar. 1953. STS-55 v dubnu 1993). Počítalo se také s tím, že dalším pasažérem bude francouzský astronaut Léopold Eyharts (nar. 1957, pobyt na stanici Mir v lednu až únoru 1998), který zůstane na palubě ISS jako třetí člen její posádky, aby uvedl modul Columbus do provozu.

Raketoplán Atlantis se ze své předchozí mise STS-117 vrátil na Zemi 22. června 2007. Přistál na základně Edwards AFB v Kalifomii a na floridský kosmodrom opětovně přibyl až 3. července. Hned následujícího dne začala v montážní hale OPF-1 poletová údržba a přípravy k dalšímu letu. Do motorového prostoru technici usadili novou trojici motorů SSME prošlých údržbou (výt č. 2059, 2052 a 2057). V budově VAB se sestavovaly motory nu tuhé pohonné látky RSRM výr. č. 96L a 96R, tvořící dvojici vzletových stupňů SRB výr. č. BI-129. K nim později pozemní personál připojil i odhazovací nádrž ET-124. Družicový stupeň putoval 3. listopadu do budovy VAB, kde jej technici připojili k odhazovací nádrži ET. Po obvyklých zkouškách se přesunul 10. listopadu na rampu LC-39A. Po zkušebním odpočítávání TCDT za účasti letové osádky manažeři 30. listopadu na zasedání FRR schválili připravenost raketoplánu k letu a stanovili datum startu na 6. prosince 2007. Startovní období bylo krátké - končilo již 13. prosince. Ostré odpočítávání začalo večer 3. prosince a postupovalo vcelku bez větších potíží až do doby, kdy začalo plnění odhazovací nádrže ET kapalným kyslíkem a vodíkem. Pak se objevily problémy se senzory ECO v nádrži s vodíkem. I při druhém pokusu o start se situace opakovala. Po zevrubné analýze se technici rozhodli konektor propojující senzory s počítači nahradit letovaným spojem. To si vyžádalo hodně času. Technici dokončili letování kabelu teprve v průběhu druhého lednového týdne, takže se start raketoplánu odsunul až na 7. února. Toho dne měla původně startovat ruská nákladní loď Progress M-63, ale pracovníci firmy RKK Eněrgija a kosmodromu Bajkonur svou práci o dva dny urychlili. Američané tedy nemuseli zahájeni mise STS-122 více odkládat Tentokrát vše klaplo na výtečnou. Kolos o vzletové hmotnosti 2 051 829 kg se 7. února 2008 v 19:45:29,952 světového času (UTC) odlepil od rampy LC-39A a se svou sedmičlennou posádkou zamířil k Mezinárodní kosmické stanici. Po dohoření hlavních motorů SSME, odhození již nepotřebné nádrže ET o půl hodiny později zážehem motorů přešel družicový stupeň na výchozí dráhu ve výši 216 až 234 km.

Druhý den letu (8. února) byl jako obvykle věnován kontrole stavu tepelné ochrany raketoplánu, především náběžné hrany a přídě. Žádná vážná poškození tady astronauti nenašli. Pouze na pravobočním modulu motoru OMS se utrhl růžek polštáře textilní obšívky⁷. Na základě vyhodnoceni v řídicím středisku však odbornici dospěli k závěru, že oprava nebude nutná. Před spojením se stanici třetího dne letu (9. února) posádka stanice pořídila jako obvykle snímky tepelné ochrany, ale ani tentokrát nic závažného z nich řídicí středisko v Houstonu nevyčetlo. Pak se v 17:17 UT se sedmiminutovým předstihem připojil Atlantis k tunelu PMA-2. Po přivítání a bezpečnostním školení se všichni pustili do práce. Zatímco Eyharts si s americkým astronautem Tanim předával službu na stanici, začala překládka nákladu. Původně na 10. února plánovaný první výstup do volného prostoru se musel pro blíže neupřesněné zdravotní potíže Schlegela o den odložit a za německého astronauta zaskočil Love.

Hlavni náplní pátého dne letu (11. února) byl výstup do volného prostoru, který zahájili ve 14:13 UTC Walheim a Love. Jejich první úlohou bylo odpojení kabelů mezi modulem Columbus a raketoplánem. Pak na povrch laboratoře přimontovali úchopovou kotvičku PDGF, za kterou ji uchopil staniční manipulátor SSRMS, který řídili z nitra ISS Melvin a Tani.

Zatímco jeřábníci opatrně zvedali evropský modul z nákladového prostoru raketoplánu, Walheim a Love se přemístili na příhradovou konstrukci ITS-P1, kde zahájili demontáž již téměř prázdné nádrže NTA na stlačený dusík, používaný na tlakování vnější smyčky termoregulačního systému stanice. Columbus se zachytil stykovacím uzlem CBM na pravoboční montážní přírubě propojovacího modulu Harmony ve 21:29 UTC. Servomotory začaly otáčet západkami zámků a o čtvrt hodiny později již byl nový laboratorní modul pevnou součástí ISS. Po částečné demontáži NTA se Walheim a Love vrátili do přechodové komory modulu Quest. Výstup trval 7 h 58 min.

Následující den (12. února) astronauti poprvé vstoupili do prostoru Columbusu a začali s jeho oživováním. Dalšího výstupu do volného prostoru 13. února se tentokrát s Walheimem zúčastnil i uzdravený Schlegel. Výstup začal ve 14:27 UTC a trval 6 h 45 min. Montéři během něj vyměnili starou nádrž NTA za novou, dovezenou raketoplánem. Třetí a poslední výstup do volného prostoru během mise STS-122 uskutečnila osvědčená dvojice Walheim - Love 15. února v 13:07 UTC. Nejprve přemístila porouchaný silový setrvačník CMG z místa jeho dočasného uloženi⁸ na nosič nákladu v trupu raketoplánu k dopravě na Zemi. Hlavním úkolem však byla instalace souboru vědeckých přístrojů SOLAR pro sledování Slunce a vzorků materiálů EuTEF na nosníky na povrchu laboratoře Columbus. Výstup trval 7 h 25 min. O den později se posádka raketoplánu rozloučila s obyvateli stanice a společně s Tanim, který na stanici strávil o dva měsíce déle, než se původně počítalo, za začala chystat k odletu.

Atlantis se od stanice odpojil 18. února v 09:24 UT. Po obvyklém inspekčním obletu se vzdálil na 80 km od ISS. Astronauti uskutečnili poslední kontrolu tepelné ochrany⁹, která naštěstí dopadla dobře. Předposlední den letu piloti ověřili stav řídicího systému. Jedinou závadou byl výpadek temperačního topení u jedné dolaďovací trysky systému RCS, jinak stroj šlapal jak hodiny. Letoví Specialisté uklidili vnitřní prostory, aby během sestupu nic nepoletovalo v kabině, a pak se všichni odebrali k poslednímu odpočinku na oběžné dráze. Raketoplán úspěšně přistál 20. února 2008. Ve 14:07:10 UTC se dotkl koly hlavního podvozku dráhy 15 letiště SLF na Kennedyho kosmickém středisku na Floridě a o 58 sekund později se zastavil. Jeho další misí má být expedice STS-125 k Hubbleovu kosmickému dalekohledu, plánovaná na 28. srpna 2008.

Poznámky:

¹ Nyní EADS Astrium Space Transportation.

² Prapůvodně se počítalo s tím, že COF vypustí ESA nosnou raketou Ariane 5.

³ Vedení ESA tak rozhodlo proto, že pronájem míst pro umístění experimentů na páteřní příhradové konstrukci od NASA by byl příliš drahý.

⁴ Nyní část koncernu Thales Alenia Space.

⁵ Rada ESA rozhodla o vybudování řídicího střediska zde již v roce 1998.

⁶ Od října 2003 JAXA.

⁷ Šlo o díl V070-396376-086. Podobné poškozeni na levém modulu, které utrpěl také Atlantis při předchozím letu, astronauti opravili.

⁸ Poškozený setrvačník byl vyměněn za nový při letu STS-118.

⁹ Celkově se při závěrečné kontrole zjistilo 167 podezřelých míst. Z toho 38 byly předem známé odchylky od normálu, 89 bylo neškodných a jen 40 si vyžádalo podrobnější vyhodnocení.

Vyšlo v L+K 4/2008

[ Obsah | Pilotované lety | STS | STS-122 ]