Ve službách astronomů

Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.

L+K 7/2009

Po havárii raketoplánu Columbia se zdálo být jisté, že se poslední, pátá plánovaná opravářská mise k Hubbleovu vesmírnému dalekohledu HST, neuskuteční. Znamenalo to obrovské zklamání pro astronomy, kteří doufali, že tento vynikající nástroj, přinášející množství nových poznatků o blízkých i vzdálených nebeských objektech, udrží v provozu, než bude vypuštěn nový větší dalekohled JWST kolem roku 2013.

Úřad NASA byl vystaven obrovskému tlaku ze strany politiků, ovlivněných veřejným míněním, aby ukončil provoz raketoplánů, na které se nahlíželo jako na příliš nebezpečné pro americké astronauty. Pouze okolnost, že se Američané již dříve zavázali zajistit vypouštění stavebních dílů Mezinárodní vesmírné stanice nejen vlastni výroby, ale také zhotovených zahraničními partnery - především Evropou a Japonskem, dokázala prosadit obnovení letů raketoplánů, byť časově omezené rokem 2010. Přestože to vyšetřující komise doslovně nevyžadovala, rozhodlo se vedení NASA, že expedice z bezpečnostních důvodů omezí pouze na lety k ISS. Tam totiž mohla posádka raketoplánu v případě jeho neopravitelného poškození vyčkat v bezpečí až tři měsíce než pro ni dorazí jiný raketoplán a dopraví ji zpátky na Zemi. Proto administrátor NASA Sean O‘Keefe z harmonogramu letů STS opravářskou misi k HST 16. ledna 2004 oficiálně vypustil. Nicméně na žádost Komise pro výzkum vesmíru při Národní akademii véd (NAS) 30. ledna požádal předsedu vyšetřovací komise havárie Columbe admirála Hala Gehmana, aby ještě znovu zvážil možná rizika takové mise. Protože Gehman potvrdil zvýšená rizika pro posádku i loď, O‘Keefe 1. června 2004 vyzval průmyslové podniky, aby navrhly robotickou misi, která by mohla astronauty zastat nebo v krajním případě bezpečně HST odstranit z oběžně dráhy.

Někdo by mohl namítnout: vždyť by raketoplán vyslaný k dalekohledu mohl domanévrovat k ISS a připojit se k ni. Bylo by nutné, aby i v tomto případě nesl stykovací modul umožňující připojení k ISS. Je však nezbytné si uvědomit, že HST a ISS se pohybují po drahách ležících v různých rovinách: dalekohled se pohybuje po dráze se sklonem 28,48°, naproti tornu dráha stanice má sklon 51,64° k rovníku. Přelet k ISS by tedy znamenal nejen nutnost vyrovnání výšek drah, ale také změnu sklonu o 23,16°. Předpokládáme-li, že by se při tomto manévru obě tělesa pohybovala ve výšce kolem 350 km, pak by potřebná změna rychlosti pro manévr činila přibližně 3,1 km/s. Přitom manévrovací kapacita motorů OMS po navedeni na výchozí dráhu činí jen 270 m/s, tedy necelou desetinu množství nutného k přeletu na ISS.

Astronomové se však nevzdávali. Rozběhlo se v podstatě celosvětové lobování za nové zařazení opravářské mise, které trvalo několik let. Teprve poté co v čele NASA nahradil Samuel Goldin předchozího administrátora O‘Keefeho a když také zvláštní pracovní skupina NAS shledala, že velice nákladná robotická mise k Hubbleovu dalekohledu má jen minimální šance na úspěch, opravářská mise 31. října 2006 znovu přibyla do rozpisu letů. Dostala označení STS-125 a předběžné se s ní počítalo od jara do podzimu roku 2008. Nahrávala tomu také skutečnost, že úpravy technologie nanášení izolační pěny na odhazovací nádrže ET se ukázaly být účinné a že její odpadávání se při do té doby uskutečněných letech skutečně snížilo na minimum.

Vedení NASA proto okamžitě vybralo pro let STS-125 posádku, kterou vytvořila směs zkušených astronautů i nováčků. Velitelem byl jmenován Scott D. Altmann (nar. 1959, STS-90 v dubnu 1998, STS-106 v září 2000 a STS-109 v březnu 2002), druhým pilotem se stal Gregory C. Johnson (nar. 1954, nováček). Za letové specialisty byli vybráni Michael T. Good, (nar. 1962, nováček), K. Megan McArthurová (nar. 1971, nováček), John M. Grunsteld (nar. 1958, STS-67 v březnu 1995, STS-81 v lednu 1997, STS-103 v prosinci 1999 a STS-109 v březnu 2002), Michael J. Massimino (nar. 1962, STS-109 v březnu 2002) a Andrew J. Feustel (nar. 1965, nováček). Všichni tři ostřílení mazáci se dokonce zúčastnili předcházející opravářské mise k HST, takže přesně věděli, co je očekává.

Ve Vědeckém ústavu kosmického dalekohledu STScI (Space Telescope Science Institute) měli vědci připraveny dva nové přístroje, které měly nahradit starší experimentální vybavení. Byli by velmi zklamáni, kdyby tyto špičkové výrobky v ceně téměř miliardy dolarů zůstaly k nepotřebě na Zemi. Šlo především o spektrograf COS (Cosmic Origins Spectrograph), který představuje zatím nejcitlivější zařízení toho typu pracující v oblasti ultrafialového záření. Jeho hlavním úkolem bude průzkum tak zvané kosmické sítě, struktury tvořené řetězci tisíců galaxií a hvězdného plynu, mezi nimiž se nachází obrovské zdánlivě prázdné prostory. Tvar a struktura těchto lineárních útvarů je dána především gravitaci neviditelné černé hmoty a zdá se, že právě COS může přinést o ni nové informace. Druhým přístrojem byla v pořadí již třetí širokoúhlá kamera WFC3 (Wide Field Camera 3), která je citlivá ve značném rozsahu vlnových délek: od blízké infračerveně přes viditelnou až po ultrafialovou oblast. Stejně jako jejich předchůdkyně bude zkoumat nejen blízké cíle jako planety a jiná tělesa naší sluneční soustavy, ale i vzdálenější galaxie a kupy galaxií. Kromě toho budou astronomové moci pozorovat i velmi vzdálené a tedy velmi staré objekty, galaxie a kvazary, které byly dosud mimo dosah Hubbleova dalekohledu.

Dalším úkolem měla být výměna jednoho z trojice pointačních senzorů FGS (Fine Guidance Sensor), jenž selhal, repasovaným kusem. Ten astronauti přivezli z poslední údržby HST. I když hlavním úkolem těchto minidalekohledů je přesné zaměření hlavního zrcadla HST žádaným směrem, snímky pořízené ve viditelné a ultrafialové oblasti slouží ke studiu blízkých hvězdokup a galaxií.

I když by HST mohl bez těchto nových či opravených přístrojů pracovat uspokojivě dále, nedalo se to říci o služebních systémech. V prvé řadě šlo o šest úhloměrných gyroskopů, používaných při orientaci celé družice. Staré - už sice dvakrát vyměňované (v létech 1993 a 1999) - postupně vypadávaly a hrozilo nebezpečí, že brzy odejdou i poslední dva. Další problém představovaly palubní nikl-vodíkové akumulátory, zásobující systémy observatoře na noční straně oběhu. Dosavadní baterie byly ve vesmíru již devatenáct roků, tedy více než trojnásobek garanční doby a samozřejmě to se podepsalo na jejich kapacitě. Proto byla do nákladu zařazena i kompletní sada šesti nových akumulátorů s celkovou kapacitou 450 Ah.

Zcela nové zařízení, které mělo být instalováno na spodku dalekohledu, byl stykovací uzel SCRS (Soft Capture and Rendezvous System). Sestává ze dvou částí. První je navigační systém RNS (Relative Navigation System), který má v budoucnosti umožnit řízení příletu automatického tahače do bezprostřední blízkosti HST. Mechanická část zařízení, označovaná SCM (Soft Capture Mechanism), má potom zajistit pevné připojení tahače. Vedení NASA se totiž obává, že masivní části dalekohledu mohou při jeho přirozeném zániku v atmosféře „přežít“ a dopadnout až na Zemi, kde by mohly způsobit škody na majetku, případně i ohrozit lidské životy. Proto má být po vyřazení z provozu použit automatický tahač k tomu, aby HST byl bezpečně naveden do vybrané oblasti oceánu. Nevylučuje se však ani možnost návštěvy dalekohledu pilotovanou misí lodi Orion, která by byla v tom případě vybavena odpovídajícím stykovacím systémem.

Výcvik posádky i příprava nákladu pro údržbářskou misi pokračovala bez větších problémů. Raketoplán Atlantis se vrátil ze svého předchozího letu STS-122 na kosmodrom KSC na Floridě 20. února 2003. Prošel obvyklou údržbou v hale OPF, při níž dostal novou trojici motorů SSME (výr. č. 2059, 2044 a 2057). Po jejím ukončení byl 23. srpna 2008 převezen do montážní budovy VAB, kde jej technici připojili k odhazovací nádrži ET-127 a již 2. září putoval na rampu LC-39A. Start byl stanoven na 8. října 2008. Pak ale 29. září 2008 zasáhl osud. Na kanálu A formátovací jednotky CU-SDF (Control Unit/Science Data Formatter) pro přenos vědeckých dat došlo k závadě, která si vynutila přepojení na záložní kanál B. To znamenalo, že v případě další podobné poruchy bude dalekohled bezcenný. Naštěstí byl ve skladu v Goddardově středisku kosmických letů (GSFC) v Greenbeltu záložní exemplář pro pozemní zkoušky, ale ten tam ležel dvacet let. Technici usoudili, že bude nezbytné jej důkladně prověřit. A důsledek? Start Atlantis byl odložen na neurčito.

Aby se nezdržovaly další lety raketoplánů, putoval Atlantis 20. října zpět do budovy VAB. Tam byl odpojen od nádrže ET-127 (tu technici použili pro let STS-119) a samotný družicový stupeň odsunuli opět do montážní haly OPF-1, kde čekal až do 23. března 2009. Toho dne se přesunul zpět do budovy VAB, kde jej technici připojili k nádrži ET-130 spojené s vzletovými stupni SRB (výr. č. BI-137/RSRM-105). Na rampu LC-39A se vrátil 31. března. Souběžně připravovaný raketoplán Endeavour, který měl sloužit jako záchranný stroj, převezl pásový tahač na sousední rampu LC-39B 17. dubna. Ostré odpočítávání ke startu se rozeběhlo od T-43 hodin 9. května 2009 a dospělo ke kýženě nule 11. května 2009 - v 18:01:56 světového času (UTC).

Průběh vzletu byl hladký až na jednu drobnost: nárazem pravděpodobně odděleného většího kusu ledu v T +1:48 se poškodila černá glazura pěti dlaždic tepelné ochrany v přední části napojeni pravé poloviny křídla. Jednotlivá poškození neměla hloubku větší než několik málo milimetrů a horizontálně nepřesahovala 25 milimetrů, i když jejich řada dosahovala celkové délky 550 mm. Pozdější podrobné šetření vyloučilo, že by toto poškození mohlo být nebezpečné při sestupu atmosférou.

Po vypojení motorů SSME v T +08:43 a odhození již nepotřebné nádrže ET pokračoval Atlantis v letu po suborbitální dráze do apogea. Zde v 18:45:41 UTC zážehem motorů OMS přešel na výchozí dráhu a zahájil stíhání dalekohledu HST.

Druhý den letu byl věnován obvyklé kontrole tepelné ochrany která však kromě již zmíněného šrámu nenašla žádná poškození. Třetí den letu (13. května) kolem 17:10 UTC Altman ručním řízením vyrovnal rychlost raketoplánu s družicovým dalekohledem HST. McArthurová, ovládající od zadní palubní desky robotický manipulátor SRMS, o tři minuty později zachytila kotvičku na dalekohledu a pomalu jej stáhla do nákladového prostoru. Tam jej uložila na montážní stůl FSS (Flight Support System).

Čtvrtý den letu (14. května) zahájili Grunsfeld a Feustel přepojením skafandrů na vnitřní zdroje proudu oficiálně výstup EVA-1. Jejich prvním úkolem bylo odpojení a vyjmuti staré kamery WFPC-2 (Wide Field Planetary Camera 2). Během demontáže měli problémy s uvolněním šroubu přidržujícího kameru v nitru dalekohledu. Vyšroubování pomoci bateriového nářadí PGT (Pistol Grip Tool) se nezdařilo. Teprve po namazání šroubu a použití ruční ráčny se Feustelovi podařilo šroub uvolnit. Uvolněnou kameru pak dočasně umístili na provizorní nosník na boku nákladového prostoru raketoplánu. Z transportního krytu pak vyzvedli novou kameru WFC-3, kterou již bez větších problémů umístili do nitra přístrojového úseku, připojili všechny kabely a zajistili přístroj šroubem.

Podobným způsobem Feustel za asistence Grunsfelda vyměnil komunikační blok SI C&DHU s nefunkční formátovací jednotkou. Dalším úkolem bylo připojení stykovacího uzlu na spodek přístrojového úseku HST, které měl na starosti Grunsfeld. Všechny plánované úkoly první vycházky byly tím splněny a oba montéři se vrátili do přechodově komory modulu Quest a zahájením napouštění vzduchu do ní ve 20:12 UTC EVA-1 ukončili. Výstup trval 7 h 20 min místo plánovaných 6 h 30 min.

Pátý den letu (15. května) ve 12:49 UTC zahájila výstup EVA-2 druhá dvojice astronautů, Massimino a Good. Během první části vycházky vyměnili všechny tři dvojice úhloměrných gyroskopů RSU (Rate Sensor Unit). Následovala úspěšná výměna části akumulátorových baterií. Druhý výstup byl velmi dlouhý; trval 7 h 56 min místo 6 h 25 min a skončil ve 20:45 UTC.

Šestý den letu (16. května) v 13:35 UTC vyrazili do práce ve volném prostoru opět Grunsfeld a Feustel. Z přístrojového úseku dalekohledu demontovali již nepotřebnou korekční optiku COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) - novináři zvanou „brýle pro Hubbleho“ - a na její místo instalovali nový spektrograf COS. Potom ještě zvládli opravu kamery ACS (Advanced Camera for Surveys), než ukončili výstup EVA-3 ve 20:11 UTC po 6 h 36 min pobytu ve volném prostoru (plán 6 h 30 min).

Čtvrtý výstup EVA-4 zahájili Massimino a Good sedmého dne letu ve 13:45 (UTC). Prvním úkolem byla oprava zdrojové jednotky přístroje STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph). Otevření přístupových dvířek nebylo problémem, zato odmontování manipulačního madla se ukázalo být oříškem. První tři šrouby šly ven hladce, ale u posledního, čtvrtého došlo k deformaci jeho hlavy, a tím byl konec. Nic nepomáhalo, a tak se nakonec řídicí středisko v Houstonu odhodlalo k použití brutální síly: astronauti se pevně ukotvili a madlem, působícím jako páka, hlavu šroubu prostě ulomili. Madlo totiž stejně měli odvézt na Zemi, protože se s další údržbářskou misí k HST nepočítá.

Následovala demontáž vlastního krytu elektroniky přístroje STIS, což znamenalo vyšroubovat celkem 111 šroubků tří různých velikostí. Protože hrozilo nebezpečí, že by některý z nich mohl uplavat a uvnitř HST působit neplechu, vymysleli technici speciální přípravek FCP (Fastener Capture Plate), který na kryt nasadili a jenž pak jednotlivé šroubky lapal. Osvědčil se perfektně. Po sejmutí krytu již nic nebránilo výměně desky nízkonapěťového zdroje LVPS-2 (Low Voltage Power Supply), který v roce 2004 selhal. Pak následovala zpětná montáž krytu elektroniky a uzavření přístupových dvířek ke STIS. Plánovanou instalaci nového tepelného a protimeteorického krytu na část přístrojového úseku museli oželet. Výstup EVA-4 i tak trval 8 h 02 min místo obvyklých 6 h 30 min a skončil ve 21:47 UTC.

Osmý den letu (18. května) Grunsfeld a Feustel zahájili výstup EVA-5 ve 12:20 UTC. Nejprve vyměnili další část akumulátorových baterií a potom se pustili do výměny pointačního dalekohledu FGS. Přitom opět narazili na problémy s uvolňováním zámků a šroubů, ale nakonec to zvládli. V další části výstupu vyměňovali starou tepelnou obšívku za novou z trvanlivějšího materiálu. Výstup ukončili v 19:22 UTC. Trval 7 h 02 min (plán 5 h 45 min). Devátý den letu (19. května) ve 12:57 UTC McArthurová manipulátorem SRMS vypustila HST opět k samostatnému letu a piloti dvěma úhybnými manévry Atlantis bezpečně vzdálili. V druhé polovině dne, ve 14:57:34 UTC snížili perigeum dráhy družicového stupně tak, aby nebyl zbytečně vystaven hrozbě zásahu kosmického smetí vzniklého rozstřelením čínské družice FY-1C. Následný opětný průzkum tepelné ochrany naštěstí žádná poškození neobjevil.

Zpestření volného desátého dne letu představoval krátký rozhovor posádky z prezidentem Obamou, který jí pogratuloval k úspěšnému splnění úkolů mise.

Vlastní návrat na Zemi byl původně plánován na Floridu 22. května, ale počasí nespolupracovalo. Po dvoudenních odkladech uskutečnil raketoplán brzdicí manévr až 24. května 2009 ve 14:23:41 UTC a po standardním sestupu atmosférou stroj přistál v 15:39:05 UTC na dráze 22 základny Edwards AFB v Kalifornii. Zpět na kosmodrom jej dopravil letoun Boeing 747-SCA až 2. června 2009. Jeho další misí má být let STS-129 k ISS, plánovaný na 22. listopadu 2009.

Vyšlo v L+K 7/2009

[ Obsah | Pilotované lety | STS | STS-125 ]