Na stopě antihmotě

Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.

L+K 7/2011

Po mnoha odkladech se raketoplán Endeavour obsazený šestičlennou posádkou konečně vydal 16. května 2011 v rámci mise STS-134 k Mezinárodní vesmírné stanici. Byla to přitom jeho pětadvacátá a zároveň poslední výprava do vesmíru.

První rámcové plány letu STS-134 začaly dostávat jasné obrysy na počátku roku 2009. Tehdy se předpokládalo, že se bude jednat o definitivně poslední misi v rámci programu amerických kosmických raketoplánů jako záchranný let pro STS-133. Počítalo se s tím, že ji uskutečni raketoplán Discovery ve dnech 16. až 28. září 2010, takže měla být splněna vládní direktiva na ukončení programu letů raketoplánů do konce finančního roku 2010. V nákladovém prostoru by mohly být na Mezinárodní vesmírnou stanici ISS dopraveny spektrometr AMS-02 a nákladní plošina ELC-3 s náhradními díly. Problémem bylo, že na tuto misi nebyly zatím vyčleněny americkým Kongresem žádné finanční prostředky. Našly se však již v únoru 2009, kdy zákonodárci v rozpočtu NASA uvolnili dodatečných 400 milionů na posílení pilotovaných letů. Poukázali také na to, že vynesení spektrometru AMS-02 je pro pokrok védy velice žádoucí. Proto byla role posledního možného záchranného letu přenesena až na misi STS-135. Zahájení provozu ISS se stálou šestičlennou posádkou vedlo manažery k doporučení upravit jeden z nákladních modulů MPLM - Leonardo - na trvalý skladový modul, který by rozšířil prostory stanice, stále vece zaplňované nejrůznějšími zásobami, vědeckými přístroji i náhradními díly. Protože však modul MPLM musel být před vypuštěním stavebně upraven, začalo se uvažovat o prohození letů STS-133 a STS-134. V souvislosti s tím došlo i ke změně konkrétního stroje. Bezprostřední přípravy družicového stupně Endeavour začaly hned po jeho návratu z mise STS-130 v montážní hale OPF-2 již 22. února 2010 obvyklým odstrojováním. Se startem se tehdy počítalo 22. července téhož roku. Posádku pro let STS-134 jmenoval NASA dne 11. srpna 2009. Tvořili ji velitel Mark E. Kelly (nar. 1964, STS-108 v prosinci 2001, STS-121 v červenci 2006 a STS-124 v červnu 2008), pilot Gregory H. Johnson (nar. 1962, STS-123 v březnu 2008) a letoví specialisté E. Michael Fincke (nar. 1967, Sojuz TMA-4 v dubnu až říjnu 2004 a Sojuz TMA-13 v říjnu 2008 až dubnu 2009), Gregory E. Chamitoff (nar. 1962, STS-124/126 v květnu až listopadu 2008). Andrew J. Feustel (nar. 1965, STS-125 v květnu 2009) a italský astronaut ESA Roberto Vittori (nar. 1964, Sojuz TM-34 v dubnu 2002 a Sojuz TMA-6 v dubnu 2006).

Zatímco příprava družicového stupně pokračovala hladce, na počátku března 2010 se vynořily problémy při zkouškách supravodivých elektromagnetů spektrometru AMS-02 ve středisku ESTEC v nizozemském Noordwijku. Technici zjistili, že se cívky supravodivých magnetů zahřívají víc, než jejich konstruktéři předpokládali. Proto by zásoba chladícího kapalného helia nezaručovala jejich dostatečně dlouhou funkci na oběžné dráze. Vědecky tým, který vedl nositel Nobelovy ceny profesor Samuel Ting, proto rozhodl elektromagnety nahradit permanentními magnety ze slitiny neodymu, železa a boru. Byly „kanibalizovány“ z prototypu AMS-01, který letěl zkušebně do vesmíru v roce 1998. AMS-02 tedy odeslali do evropského střediska nukleárního výzkumu CERN u Ženevy, kde úpravu provedli. Protože nové magnety byly o polovinu slabší, bylo nutné spektrometr znovu kalibrovat a to si vyžadovalo nemálo času. Proto NASA v dubnu rozhodl opět prohodit pořadí letů STS-133 a STS-134. Start Endeavouru byl předběžně odložen až na polovinu listopadu 2010. Ukázalo se však, že ani tento termín nebude konečný. Příprava modulu Leonardo se také zpožďovala, což mělo dominový efekt, takže v červnu už plánovaný vzlet STS-134 sklouzl na období února až března 2011.

V polovině června 2010 zahájili technici v budově VAB sestavování pomocných vzletových stupňů SRB (komplet BI-145 s motory RSRM-113), zatímco v továrně MAF u New Orleansu končila výroba vnější nádrže (výr. č. ET-138). Ta doplula lodí Pegasus na Floridu 13. července. Během její přípravy však technici našli v potrubí pro kapalný kyslík cizí objekt: zatoulanou podložku. Koncem července instalovali technici do Endeavouru také hlavní motory SSME (výr. č. 2059, 2061 a 2057). Protože se dokončovaly v závodě MAF opravy starší nádrže ET-122, poškozené během hurikánu Katrina, začali manažeři uvažovat o jejím použití při vzletu Endeavouru a pokud budou uvolněny finanční prostředky pro misi STS-135, novější nádrž ET-138 přenechat raketoplánu Atlantis. Proto v srpnu rozhodli odložit připojení nádrže ET k již sestaveným stupňům SRB. Přispělo k tomu i předběžné stanovení startu STS-134 na 26. února 2011. Staronová nádrž ET-122 dorazila na kosmodrom 27. září 2010.

Upravený AMS-02 přibyl po desetihodinovém letu ze ženevského letiště na palubě nákladního letadla Lockheed Martin C-5M Super Galaxy na kosmodrom KSC na Floridě 26. srpna 2010. Tam spektrometr putoval do budovy SSPF, kde proběhly přejímací zkoušky, následné připojení pomocných konstrukcí pro jeho upevnění v nákladovém prostoru raketoplánu a opakovaná kalibrační měření. Mezitím došlo k značnému odkladu vzletu raketoplánu Discovery k misi STS-133 až na únor 2011, zaviněnému poškozenými výztuhami přechodového úseku ET mezi nádržemi na kapalný kyslík a kapalný vodík. Manažeři také rozhodli provést inspekci podezřelých podélníků i u nádrže ET-122. V souvislosti s tím byl start Endeavouru znovu odsunut, tentokrát na 19. dubna 2011.

Další komplikace přišla 8. ledna 2011. Designovaný velitel Kelly byl uvolněn z výcviku a odletěl soukromým proudovým letadlem do Tucsonu v Arizoně, aby mohl být v nemocnici u své manželky Gabrielle Giffordsové, zasažené do hlavy kulkou atentátníka. Aby posádka Endeavour mohla pokračovat ve výcviku, nastoupil na jeho místo Frederick W. Sturckow. Zdravotní stav Giffordsové se však rychle zlepšil natolik, že mohla být převezena do Houstonu. Kelly se pak vrátil do čela posádky STS-134. Družicový stupeň Endeavour převezli technici do budovy VAB 28. února. Byl připojen k nádrži ET a stupňům SRB a 11. března putoval na rampu LC-39A. Tam ve dnech 29. března až 1. dubna proběhlo zkušební odpočítávání TCDT. Mezitím probíhalo jednání představitelů NASA s ruskou kosmickou agenturou FKA. Rusové plánovali na 27. dubna start své nákladní lodi Progress M-10M, která se o dva dny později měla připojit ke stanici ISS. Tedy v době, kdy součástí komplexu ISS měl být i Endeavour. To by však porušovalo bezpečnostní pravidla. Rusově nebyli ochotni start, ani připojení nákladní lodi odsunout na dobu po odletu raketoplánu - jako důvod udávali zkáze rychle podléhající biologické vzorky v nákladu Progressu. Proto nakonec ustoupili Američané a znovu odložili plánovaný start na 29. dubna.

V úterý 26. dubna 2011 začalo ostré odpočítávání raketoplánu, které však bylo přerušeno přibližně tři a půl hodiny před plánovaným startem. Důvodem bylo selhání jednoho ze dvou temperačních topení, určených k zamezení zamrznutí paliva (hydrazinu) v přívodním potrubí k plynové turbině hydraulického čerpadla APU-1. Výměna celého bloku elektroniky zkrat odstranila a nové odpočítávání začalo 13. května v 11:00 UTC a tentokrát doběhlo do zdárného konce. Raketoplán Endeavour vzlétl ke své poslední, pětadvacáté cestě do vesmíru 16. května 2011 ve 12:56:28 UTC. Průběh letu byl vcelku hladký. Dvě minuty po startu byly odhozeny stupně SRB a o šest a půl minuty později se družicový stupeň nacházel na suborbitální dráze. Při zevrubné inspekci záběrů pořízených v průběhu vzletu však technici zjistili, že kolem T+70 s se od nádrže ET oddělily dva kusy ledu. Drobné úlomky zasáhly břicho stroje, kde poškodily celkem sedm dlaždic. Tyto šrámy později odhalilo snímkováni ze stanice během manévru RPM. V T+40 min se manévrem OMS-2 oběma velkými manévrovacími motory dostal Endeavour na výchozí dráhu ve výši 231 až 235 km. V průběhu prvního dne letu byly otevřeny dveře nákladového prostoru a vyklopena komunikační parabolická anténa. Jako obvykle astronauti zkontrolovali robotický manipulátor SRMS a jeho televizní kamerou kontrolovali stav vezeného nákladu.

Druhý den letu (17. května) byl věnován především kontrole náběžné hrany křídla, která byla shledána v úplném pořádku. Prověřily se také skafandry určené k výstupům do volného prostoru a připravily k transportu na palubu ISS. Nakonec astronauti vysunuli do pohotovostní polohy televizní kameru pro sledování příletu ke stanici. Třetí den letu (18. května) dorazil raketoplán do blízkosti stanice a vyrovnal s ní rychlost v bodě ležícím přibližně 180 metrů pod ní. Tam mezi 09:15 a 09:25 UTC piloti uskutečnili manévr RPM, při kterém Endeavour vystavil svoje břicho pohledu posádky stanice. Colemanová, Nespoli a Kondratjev pořídili téměř tisícovku snímků tepelné ochrany teleobjektivy vybavenými fotoaparáty Nikon D2X. Získané snímky byly neprodleně odeslány na Zemi, kde je začala zkoumat pracovní skupina DAT (Damage Assessment Team). Odhalila na nich sedm již zmíněných poškození dlaždic, situovaných téměř v jedné linii mezi pravoboční šachtou hlavního podvozku a trupovou klapkou. Během dvou dní bylo šest z nich klasifikováno jako zanedbatelná. U posledního však DAT doporučila, aby astronauti uskutečnili jeho cílenou inspekci, byť předpokládali, že i toto poškození nemůže raketoplán během sestupu atmosférou ohrozit. Raketoplán se připojil k přechodovému tunelu PMA-2 v 10:14 UTC. Po přivítání posádek v modulu Harmony proběhlo obvyklé bezpečnostní školení. Následovalo přeneseni skafandrů EMU, které dvojice astronautů z Endeavour potřebovaly k chystaným čtyřem výstupům do volného prostoru.

Čtvrtý den letu (19. května) Feustel a Vittori vyzvedli manipulátorem raketoplánu SRMS z nákladového prostoru Endeavouru spektrometr AMS-02. Pak jej převzal staniční manipulátor SSRMS, který ovládali z pozorovacího stanoviště stanice ISS Johnson a Chamitoff. Ti jej pak přesunuli k segmentu ITS-S3 na pravoboku hlavního příhradového nosníku ISS. Tam byl vědecký přístroj o hmotnosti 6917 kg automatickým spřáhlem pevně uchycen. Od spektrometru AMS-02 si astrofyzici slibují mnohé. Primárním úkolem je registrace částic kosmického záření extrémních energií včetně stanovení jejich hmotnosti a rychlosti. Hned v prvních minutách po aktivaci zaznamenal přístroj dvě vysoce energetické částice - elektron s energií 20 GeV a jádro atomu uhlíku dokonce s energií 43 GeV. Magnetické pole přístroje přitom dokáže rozeznat i náboj sledovaných částic. Měl by proto rozlišit i částice antihmoty od normálních částic. Nevyřešenou otázkou kosmologie je, co se stalo s antihmotou, která musela vzniknout v okamžiku Velkého třesku a zda ještě nějaká ve vesmíru zůstala. Fyzici přitom předpokládají, že by AMS-02 mohl během svého aktivního života - nejméně do roku 2020 - objevit přibližně deset jader antihelia. Připomeňme jen, že v současnosti registruje desetitisíce částic denně. Dalším cílem experimentu je hledání temné hmoty. Podle jedné hypotézy by ji mohla tvořit dosud neobjevená částice neutralino, kterou by spektrometr mohl potvrdit. Kromě toho bude AMS-02 hledat zatím pouze předpokládané částice, tak zvané strangelety, které by mohly být také pozůstatky Velkého třesku. Ty jsou také jedním z kandidátů na temnou hmotu nebo látku, tvořící podstatu kvarkových hvězd.

Pátý den letu (20. května) v 07:10 UTC Feustel a Chamitoff zahájili první výstup do volného prostoru. Během něj sejmuli vzorky materiálů MISSE-7A a -7B vystavených působení vlivů kosmického prostředí z nákladové plošiny ELC-2 a instalovali tam nový soubor MISSE-8. Připravili také vnější okruh termoregulačního systému ETCS k doplnění kapalného amoniaku. Vzhledem k selhání čidla oxidu uhličitého v Chamitoffově skafandru výstup předčasně ukončili po 6 hodinách a 19 minutách ve 13:29 UTC. Šestý den letu (21. května) uskutečnila posádka Endeavouru vyžádanou cílenou inspekci jediného podezřelého poškození tepelné ochrany, které postihlo celkem tři keramické dlaždice. Skenování nepravidelné prohlubně o rozměrech 81‚7x63,2 mm laserovým profiloměrem LDRI zjistilo, že jeho největší hloubka je 22,6 mm. Přitom tloušťka inkriminované dlaždice činí 28,4 mm. Následné numerické modelování provedené skupinou DAT ukázalo, že nejvyšší možná teplota konstrukce pod poškozením nepřestoupí 104 °C, přičemž bezpečnou hranicí je 177 °C. Proto ani toto poškození nemohlo ohrozit bezpečnost raketoplánu během sestupu atmosférou.

Druhý výstup do volného prostoru zahájili Feustel a Fincke v 06:05 UTC sedmého dne letu (22. května). Během 8 hodin a 7 minut stačili doplnit amoniak do termoregulačního systému stanice, promazat kluzný prstenec otočného spoje na příhradové konstrukci ITS-P3, instalovat televizní kameru na robotický adaptér Dextre a ošetřit jeho úchopový mechanismus.

Osmý den letu byl pro posádku letu odpočinkový. V jeho závěru ve 21:35:17 UTC se od modulu Rassvět odpojila transportní loď Sojuz TMA-20. Během obletu stanice z jejího obytného modulu italský astronaut Nespoli snímkoval stanici. Potom polovina dlouhodobé posádky ISS – Kondratjev, Colemanová a Nespoli zamířila se Sojuzem na přistání v Kazachstánu. Následující den (24. května) se posádka raketoplánu podílela na opravách systému OGS pro výrobu kyslíku a zařízení CDRA pro odstraňování oxidu uhličitého z ovzduší, Desátý den letu (25. května) se Feustel a Fincke potřetí vydali na 6 hodin a 54 minut do kosmu, aby položili nový kabel pro zvýšení dodávky elektrické energie z amerického na ruský segment stanice a propojili ho. Připojili také ke komunikačnímu systému i dvě nové antény instalované na modulu Destiny.

Jedenáctý den letu (26. května) se uskutečnila závěrečná inspekce náběžné hrany křídla a přídě raketoplánu. To se normálně provádělo až po odletu od stanice. Tentokrát však měla být prodlužovací tyč OBSS ponechána na stanici na příhradové konstrukci ITS-P1. Bude sloužit k prodloužení dosahu staničního manipulátoru, který pak bude schopen dopravit členy posádky i k většině povrchu vnějších křídel fotovoltaických baterií amerického segmentu. K tomuto přesunu došlo v průběhu posledního výstupu do volného prostoru. Fincke a Chamitoff ho zahájili dvanáctého dne letu (27. května) v 04:15 UTC. Během 7 hodin a 24 minut stihli ještě dokončit úpravy robotického adaptéru Dextre a jeho výbavy a v nadplánu dokonce položit nový datový kabel na ruský modul Zarja. V následujících dvou dnech dokončovala posádka Endeavouru překládku nákladu mezi stanicí a raketoplánem a pomalu se připravovala k odletu. Posádky se rozloučily čtrnáctého dne letu (29. května) a po posledním odpočinku se následujícího dne v 03:55:26 UTC raketoplán odpojil od ISS. Na závěr obvyklého inspekčního obletu se Endeavour znovu přiblížil ke stanici. Důvodem byly zkoušky prvků nového navigačního systému STORRM (Sensor Test for Orion Relative Navigation Risk Mitigation) pro budoucí americké pilotované lodě. Pak třetím separačním manévrem raketoplán definitivně zahájil odlet.

Předposlední den letu (31. května) piloti prověřovali systémy raketoplánu, zatímco zbytek posádky uklízel prostory obytné paluby, kde také instaloval křesla potřebná během přistání. Brzdicí manévr na 248. oběhu kolem Země motory OMS převedl v 05:29:03 UTC nad Indickým oceánem Endeavour na sestupnou dráhu a po hladkém průletu atmosférou raketoplán přistál 1. června 2011 v 06:34:51 UTC na dráhu 15 letiště SLF floridského kosmodromu. S šestici astronautů se tak šťastně dostal na Zemi i náš český krteček ze známých večerníčků, kterého s sebou vzal Drew Feustel. Teď už Endeavour čeká v montážní hale OPF-1 jen závěrečné odstrojení a pak přesun k definitivnímu odpočinku v muzeu California Science Center poblíž Los Angeles.

[ Obsah | Pilotované lety | STS | STS-134 ]