Labutí píseň raketoplánů

Mgr. Antonín VÍTEK, CSc.

L+K 8/2011

Úspěšným přistáním raketoplánu Atlantis na závěr mise STS-135 se po 30 rocích, 4 měsících a 9 dnech uzavřela významná kapitola pilotovaných letů do vesmíru. Tyto okřídlené stroje posunuly kvalitu transportu lidských posádek mezi Zemí a nízkou oběžnou dráhou na mimořádnou úroveň, To, že se konstruovaly v sedmdesátých létech 20. století na samé hranici tehdejších technických možností, však způsobilo, že byly značně zranitelné a že jejich provoz byl finančně mimořádně náročný.

Raketoplán Atlantis, jehož třiatřicátý start do vesmíru program uzavíral, měl původně svoji kariéru skončit již v květnu 2010 za letu STS-132. Tehdy se předpokládalo, že zcela posledním bude raketoplán Endeavour a že Atlantis bude pouze připraven, aby posádkám STS-133 a STS-134 poskytl v případě potřeby záchranu při nouzové misi, která dostala označení STS-335. Pro ni se opravovala v závodě Michoud Assembly Facility poblíž New Orleans vnější nádrž výrobního čísla ET-122, která byla zasažena padajícími kusy betonu ze střechy poškozené během hurikánu Katrina. Poté, co byla schválena mise STS-134, bylo třeba sáhnout i po tomto exempláři.

Mnoho manažerův NASA však již na počátku roku 2009 doufalo, že se podaří obdržet od amerického Kongresu nezbytný souhlas a hlavně na něm vymodlit potřebné finanční prostředky na realizaci letu STS-135. Analýza možného rizika - další záchranný stroj již nebylo možno vystrojit, protože výroba vnějších nádrží ET již byla zastavena a také by byly problémy se zajištěním vzletových stupňů SRB - ukázala, že v případě neopravitelného poškození družicového stupně pil letu STS-135 by mohly vypomoci při dopravě „trosečníků“ ze stanice ISS na Zemi ruské transportní lodě Sojuz.

Zatím se však po návratu 26. května 2010 z předchozí mise družicový stupeň Atlantis přestěhoval nejprve do montážní haly OPF-1 k poletovému odstrojení a pak k přípravám k záchrannému letu. V blízké budově SSPF se připravoval k letu i nákladní modul MPLM Raffaello, který by během mise STS-335 tak jako tak letěl a přivezl by zásoby a náhradní díly pro další provoz stanice. To se začalo ukazovat jako velice významné, protože na rok 2010 slibované zkušební lety amerických nákladních lodí Dragon a Cygnus se dostávaly do skluzu. Bylo velice nejisté, že od roku 2011 skutečně začnou na stanici dopravovat náklad, jak slibovaly firmy SpaceX a Orbital Sciences. Tím vedení NASA argumentovalo také v Kongresu, který zatím posílení rozpočtu „neodklepl“ a začátek nového finančního ruku se mílovými kroky blížil. Přesto naděje zůstávala. Plánovači NASA již v červenci dokonce stanovili předběžné datum startu Atlantis: 28. června 2011, počátkem srpna přesunuté na krátkou dobu dokonce o 4 dny dříve.

Koncem července 2010 přišly do motorového prostoru Atlantis repasované kyslíkovodíkové motory SSME výrobních čísel 2047, 2050 a 2045. Na počátku srpna v rámci posledních kosmetických úprav federálního rozpočtu na finanční rok 2011 obě komory Kongresu vyslovily podmíněný souhlas s misí STS-135, pokud vedení NASA potvrdí, že nebude pro posádku Atlantis znamenat nebezpečí. Přes zpočátku nejednotný názor členů Komise pro leteckokosmickou bezpečnost (ASAP) nakonec NASA dobrozdání zákonodárcům dal a cesta k uskutečnění letu STS-135 se konečně otevřela. Chyběla jen maličkost. I když Kongres odsouhlasil prostředky na krytí nákladů v rozpočtu, který později podepsal i prezident Obama, skutečné peníze okamžitě uvolněny nebyly.

Zatímco se na počátku září 2010 dokončovaly v továrně MAF opravy nádrže ET, v budově VAB na kosmodromu se zatím pomalu rozebíhaly přípravné práce na sestavování motorů RSRM-114 tvořících dvojici vzletových stupňů SRB výrobní šarže BI-146. Přes stále váhavý postoj Kongresu k STS-135 muselo vedení NASA jmenovat 14. září čtyřčlennou posádku pro let STS-335. Velitelem se stal námořní kapitán v. v. Christopher J. Ferguson (nar. 1961, STS-115 v září 2006 a STS-126 v listopadu 2008) a pilotem plukovník námořní pěchoty Douglas G. Hurley (nar. 1966, STS-127 v červenci 2009). Doplňovali je letoví specialisti Sandra H. Magnusová (nar. 1964, STS-112 v říjnu 2002 a STS-126 v listopadu 2009 až březnu 2010) a plukovník letectva v. v. Rex J. Walheim (nar. 1962, STS-110 v dubnu 2002 a STS-122 v únoru 2008).

Mezitím probíhaly časové rošády startů STS-133 a STS-134, způsobené především skluzy v přípravě jejich nákladů. Pak se objevily problémy s prasklinami ve výztuhách přechodového úseku ET mezi nádržemi na kapalný kyslík a kapalný vodík vnější nádrže ET pro let STS-133, který tak sklouzl až na únor a STS-134 na duben 2011. Mezitím manažeři letů raketoplánů rozhodli prohodit použití nádrží ET. Repasovanou nádrž ET-122 dostal Endeavour pro let STS-134, zatímco zcela novou, spolehlivější ET-138 přidělili Atlantisu pro STS-135. Ale i u té technici zesílili výztuhy na ET. Sestavování vzletových stupňů SRB v hale HB-1 na mobilním vypouštěcím zařízení MLP-3 zahájili 29. března.

Mezitím vedení programu rozhodlo přidat do zadní části nákladového prostoru raketoplánu nosič nákladu LMC (Lightweight Multi-Purpose Carrier). Při letu na stanici na něm byl umístěn prototyp zařízení pro robotické plnění pohonných látek do družic, které vyvinula kanadská kosmická agentura CSA ve spolupráci s NASA. Nazpět mělo být na žádost techniků na nosníku dopraveno zpět na Zemi porouchané čerpadlo amoniaku z vnějšího okruhu termoregulačního systému. To selhalo 31. července 2010 a málem zavinilo ukončení fungování stanice a odlet všech jejích obyvatelů. Naštěstí se podařilo čerpadlo nahradit jiným, které bylo na stanici připraveno jako náhradní díl. Výrobce - firmu Boeing - zajímala příčina poruchy a k tomu potřebovali vadné zařízení dostat do rukou. Při předchozích startech raketoplánů se však na ně v nákladovém prostoru místo nenašlo. Teď však problém spočíval v tom, že čtyřčlenná posádka raketoplánu nemohla uskutečnit výstup do volného prostoru, který byl k zajištění přeložení čerpadla na nosník LMC nezbytně nutný. Proto se manažeři rozhodli, že se tohoto úkolu ujmou astronauti Ronald J. Garan a Michael E. Fossum z dlouhodobé posádky ISS.

K sestaveným stupňům SRB přibyla 25. dubna i nádrž ET. Také v hale OPF-1 se přípravy družicového stupně chýlily ke konci a vše bylo připraveno k jeho převozu do budovy VAB. Pak ale v průběhu odpočítávání raketoplánu Endeavour zjistili technici závadu na temperaci palivového potrubí u jednoho turbočerpadla hydrauliky. Oprava si vyžádala odklad startu STS-134, který se proto uskutečnil až 16. května 2011. To se projevilo i ve skluzu příprav Atlantis. Družicový stupeň se tak vydal na svoji poslední pouť do VAB s dvoutýdenním zpožděním 17. května. Po montáži k ET a SRB a nezbytných prověrkách jejich propojení putoval v noci z 31. května na 1. června na rampu LC-39A. Tam proběhlo 15. června zkušební plnění nádrže ET, které odhalilo netěsnost hlavního vodíkového ventilu u motoru SSME v pozici 3. Ventil musel být samozřejmě vyměněn. V pondělí 20. června putovalo do nákladového prostoru raketoplánu hlavní užitečné zatížení - modul Raffaello a nosič nákladu LMC. Následujícího dne přiletěla z Houstonu na kosmodrom letová posádka, aby se zúčastnila zkušebního odpočítávání TCDT, které proběhlo ve dnech 22. a 23. června. Ostré odpočítávání zahájili na kosmodromu KSC za stavu T-43 h v úterý 5. července ve 13:00 místního letního času (17:00 UTC). I když předpověď počasí nebyla povzbudivá, hodiny odtikávající poslední sekundy do startu běžely dle plánu až do okamžiku T-31 s, kdy řízeni startu přebírají palubní počítače družicového stupně. Všem zatrnulo. Příčinu - nefunkční kontrolní spínač potvrzující úplné odsunutí odsávacího klobouku par kyslíku - se naštěstí podařilo ještě v průběhu jen pětiminutového startovního okna zjistit a učně chybu obejít. Raketoplán Atlantis o vzletové hmotnosti 2 050 756 kg se tedy vznesl z rampy LC-39A na první pokus 8. července 2011 v 15:29:03,996 UTC se zpožděním 198 sekund proti plánu. Průběh vzletu byl normální. Po dvou minutách dohořely vzletové stupně, oddělily se a na padácích se snesly do Atlantiku. Družicový stupeň pokračoval v letu poháněn kyslíkovodíkovými motory SSME, jejichž tah na 83 sekund podpořila dvojice manévrovacích motorů OMS. Raketoplán v T+8 min a 25 s dosáhl suborbitální dráhy. Po dosažení jejího apogea v 16:26:49 UTC manévrem OMS-2 přešel na výchozí dráhu ve výši 220 až 316 km a zahájil stíhání stanice. Jeho posádka ve spolupráci s řídicím střediskem v Houstonu uskutečnila zevrubnou kontrolu svého stroje. Na jejím základě dalo středisko MCC souhlas s pokračováním letu. Po otevření dveří nákladového prostoru a vyklopení parabolické antény pro spojení se stacionárními družicemi TDRS, zabezpečujícími vysokorychlostní spojeni s Houstonem, astronauti oživili a prověřili robotický manipulátor SRMS. Posledním úkolem prvního dne letu byla první korekce oběžné dráhy raketoplánu.

Druhý den letu (9. července) byl jako vždy především ve znamení průzkumu náběžné hrany křídla a přídě Atlantis přístroji OBSS. Posádka také vybalila a zkontrolovala skafandry a připravila stykovací modul ODS na připojení ke stanici. Třetí den letu (10. července) Atlantis vyrovnal po řadě jednotlivých manévrů ve 13:49 UTC svoji rychlost se stanicí ISS v bodě přibližně 230 metrů pod ní. O sedm minut později jeho piloti zahájili rotační manévr RPM o 360°, při kterém družicový stupeň vystavil spodní část svého trupu pohledu ze stanice. Tehdy tři členové posádky ISS - Volkov, Furukawa a Fossum - pořídili digitálními fotoaparáty vybavenými teleobjektivy několik stovek detailních snímků tepelné ochrany, které okamžitě odeslali do Houstonu. Odbornici ve středisku ani na nich, ani v datech z průzkumu náběžné hrany žádná významná poškození neodhalili. Raketoplán pak přeletěl před stykovací uzel na přechodovém tunelu PMA-2, ke kterému se v 15:07 UTC hladce připojil. Po nezbytné kontrole hermetičnosti spojení se v 16:47 UTC otevřely průlezy mezi stanicí a raketoplánem a posádky se přivítaly. Následovalo nezbytné bezpečnostní školení návštěvníků a potom se všichni pustili do hlavního úkolu mise STS-135: překládky dopraveného nákladu, prozatím toho, který byl uložen na obytné palubě Atlantis.

Čtvrtý den letu (11. července) při ranní kontrole piloti zjistili, že „zamrzl“ jeden z hlavních řídicích počítačů raketoplánu GPC-3. Studeným restartem se ho podařilo znovu oživit, ale testy na něm žádnou technickou vadu neodhalily. Odborníci na Zemi usoudili, že vinu na výpadku může mít energetická částice ze sluneční erupce, která mohla dočasně změnit důležité údaje v paměti počítače. Podobná chyba se později opakovala na počítači GPC-4. Závada neměla vliv na nejdůležitější akci dne. Astronauti Hurley a Magnusová vytáhli staničním manipulátorem SSRMS nákladní modul Raffaello z nákladového prostoru raketoplánu a připojili ho ke spodnímu stykovacímu uzlu modulu Harmony stanice ISS. Po otevření průlezů do nákladního modulu se všichni přítomní stali stěhováky. Dokonce i ruští členové posádky stanice - Borisenko, Samokutjajev a Volkov - na základě předchozí dohody mezi americkou NASA a ruskou FKA během mise STS-135 tornu věnovali celkem asi 30 hodin. Problém totiž spočíval v tom, že raketoplán původně mohl zůstat ve vesmíru jen necelých 12 dní (s rezervou dalších dvou dnů pro odklad přistání z důvodu špatného počasí, tedy necelých 8 dní zakotven u ISS. Důvodem byla okolnost, že tento družicový stupeň nebyl vybaven systémem dodávky elektřiny ze stanice, se kterým by si mohl šetřit svoje zásoby kapalného vodíku a kyslíku pro palivové baterie. Přesto při večerním hodnocení dosavadního průběhu letu manažeři programu STS prodloužili dobu letu raketoplánu o jeden den. Důvodem byla okolnost, že průměrný odběr proudu na raketoplánu byl o 300 W pod očekáváním. Kalkulace tedy ukázala rezervu minimálně na 36 hodin pobytu ve vesmíru.

Pátý den letu (12. července) se na pokračující překládce podílela jen část posádky komplexu. Ve 13:22 UTC vystoupili z přechodové komory modulu Quest do volného prostoru astronauti Garan a Fossum. Během 6 hodin a 31 minut svého pobytu vně stanice podle plánu přenesli na stanici prototyp zařízení RRM (Robotic Refueling Mission) pro plnění družic pohonnými látkami. Opačným směrem do nákladového prostoru raketoplánu putovalo porouchané čerpadlo termoregulačního systému. Šestý až desátý den letu (13. - 17. července) pokračovala překládka nákladu. Tentokráte už putovaly také do vyprázdněných skříní a palet v modulu Raffaello porouchané a nepotřebné přístroje a odpad určený k likvidaci. Prodloužení letu umožnilo posádce raketoplánu dvakrát si udělat čtyřhodinové osobní volno k odpočinku. Jedenáctý den letu (18. července) astronauti uzavřeli průlezy do nákladního modulu Raffaello. Po nezbytné kontrole hermetičnosti průlezů Hurley a Magnusová opět modul uchopili staničním manipulátorem. Po rozpojení stykovacího uzlu modul přenesli do nákladového prostoru raketoplánu, kde byl pevně ukotven. Pak již následovalo rozloučení posádek. Čtveřice návštěvníků se přesunula na palubu Atlantis a uzavřela za sebou průlezy na stanici.

Po osmihodinovém odpočinku se dvanáctého dne letu (19. července) v 06:28:04 UTC raketoplán odpojil od tunelu PMA-2 a po inspekčním obletu stanice nastoupil samostatný let. Během dne uskutečnili astronauti na jeho palubě závěrečnou kontrolu panelů teplené ochrany na náběžné hraně křídla a na přídi svého stroje. Ani tentokrát nebyla žádná poškození objevena.

Třináctý den letu (20. července) se piloti Ferguson a Hurley věnovali kontrole řídicího systému raketoplánu, včetně zkušebních zážehů motorků RCS, spuštění jednoho čerpadla hydrauliky a prověrce aerodynamických řídicích prvků. Letoví specialisté Magnusová a Walheim zatím uklízeli náklad na obytné palubě. Závěr letu přišel čtrnáctý den letu (21. července). V 08:49:04 UTC nad Indickým oceánem zažehly počítače na 198,1 sekundy dvojici velkých manévrovacích motorů OMS na zádi raketoplánu Atlantis a snížily jeho rychlost o 101,53 metrů za sekundu. Po standardním průletu atmosféru pak po letu STS-135 trvajícím 12 dní 18 hodin 27 minut a 56 sekund dosedl Atlantis v 09:57:00 UTC hlavním podvozkem na dráhu 15 letiště SLF Kennedyho kosmického střediska na Floridě. Kolo příďového podvozku se betonu dotklo v 09:57:20 UTC a 102 682 kg těžký kolos se v 09:57:54 UTC zastavil. Éra raketoplánů Space Shuttle definitivně skončila.

[ Obsah | Pilotované lety | STS | STS-135 ]