STS-78 / LMS-1

Rekordní vědecký let

Ing. JOSEF KRUPIČKA, CSc., Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.

Třiapůl hodiny poté, co Columbia v sobotu 9. března 1966 ukončil misi STS-75 v ukázkovým přistáním na dráze 33 na KSC na Floridě, byl tento raketoplán přepraven do haly č. 2 v budově OPF. Zde došlo především k vyložení užitečného nákladu a souběžně s tím k náhradě motorů SSME novou garniturou s výrobními čísly 2041, 2039 a 2036. Montáž motorů byla dokončena 18. dubna t. r.

Při revizi celkového stavu Columbie nalezli technici poškození u 97 dlaždic tepelné ochrany; také musili pomocí speciálního zařízení přeleštit okénka č. 3 a 4 v pilotní kabině a vyměnit S-pásmový převaděč.

Po půlce dubna byly v O&CB dokončeny přípravy modulu Spacelab, vybaveného tentokrát jako laboratoř pro lékařské, biologické a materiálové pokusy v mikrogravitaci (LMS); celkem šlo o 41 experimentů. Spacelab byl uložen do nákladového prostoru družicového stupně 23. 4. K testům funkce ovládacích prvků raketoplánu i laboratoře osádkou (CEIT - Crew-Equipment Interface Test) bylo možno přikročit 10. května a po jejichž ukončení (20. 5.) se raketoplán odstěhoval do VAB ke zkompletování s pomocnými startovacími motory SRB (soubor BI-081, s motory v. č. 360L055A a 360L055B) a s odhazovací nádrží ET, v. č. ET-79. Na rampu 39 B byl vystrojený družicový stupeň odeslán 29. května ve 23:50 EST a ke svému cíli dorazil bez problémů o pět hodin později. K zapuzení dotěrných datlů, kteří zkomplikovali přípravy ke startu raketoplánu Discovery v rámci mise STS-70 byly tentokrát v blízkosti rampy rozmístěny zvláštní balóny a nafukovací sovy, objednané z Japonska. Zvlášť drzé jedince pracovníci zaháněli vodními pistolemi a sirénami. Zkušební odpočítávání proběhlo ve dnech 3.-4. června za obvyklé účasti hlavní osádky. Po jeho hladkém průběhu rozhodlo zasedání komise FRR (6. května) o konečném termínu startu Columbie. S tím se původně počítalo na 27. 6. , avšak již ke konci března posunulo vedení NASA jeho datum s ohledem na všeobecný harmonogram přesně o týden. Na tomto termínu už zůstalo. Ostré odpočítávání (od T -43 hod. ) započalo 17. června 1996 přesně v 04:00 EST (09:00 UT),nerušeně běželo však jen do příštího dne. Osmnáctého června se vedení příprav ke startu rozhodlo otevřít motorový prostor a provést rentgenoskopické vyšetření elektrického pohonu dvířek, která po oddělení odhazovací nádrže uzavírají otvory na spodku družicového stupně. (Těmito otvory prochází potrubí pro kyslík a vodík). U raketoplánu Atlantis totiž technici našli při rutinní prohlídce prováděné před čtyřmi dny právě v jednotkách PDU (Power Drive Units) dva zcela uvolněné šrouby. U Columbie však rentgen potvrdil, že všechny šrouby jsou na svých místech a dobře utažené. Zainteresovaným pracovníkům spadl kámen se srdce, protože výměna jednotek PDU jednoduchým způsobem z venku byla z technického hlediska vyloučena.

Pozdě odpoledne tohoto dne se stal dalším problémem automatický časovací systém MEC, který zlobil již při misi STS-73, a který teď při prvním testu selhal. V noci na 19. 6. se naštěstí ukázalo, že jde pouze o vadu čidel a nikoliv vlastního systému MEC.

Potíže coutdownu tím skončily, takže teď záleželo už jenom na počasí. Pravděpodobnost dodržení přesného termínu startu byla jenom čtyřicetiprocentní. Bouře, která se přehnala nad kosmodromem 19. 6., zkomplikovala závěrečné přípravy některých experimentů na pracovní palubě Columbie i ve Spacelabu. Přesto se technikům podařilo dodržet potřebný čas a také plnění kapalného kyslíku a vodíku pro palivové baterie v trupu raketoplánu, i na paletě EDO proběhlo podle plánu. Zato plnění nádrže ET se opozdilo asi o 30 minut. Ráno v den plánovaného startu se počasí zlepšilo, takže astronauti byli probuzeni v 05:54 EST a v 08:04 započala skupina sedmi účastníků letu se vstupem do raketoplánu. Poprvé v historii letů družicového stupně byl jejich příchod sledován miniaturní kamerou, přičemž astronautka Marsha Ivinsová komentovala celý proces usazování. Letovou posádku tvořili: velitel plk. USAF Terrence T. Henricks (STS-44 v listopadu 1991, STS-55 v dubnu 1993 a STS-70 v červenci 1995), pilot Kevin R. Kregel (STS-70 v červenci 1995), letoví specialisté veterinář dr. Richard M. Linnehan (MS-1, nováček), MS-2 pplk. USAF Susan J. Helmsová (velitelka užitečného zatížení a palubní inženýr, STS-54 v lednu 1993 a STS-64 v září 1994), MS-3 feg. kpt. USN Charles E. Brady (nováček), Jr. a specialisté pro užitečné zatížení PS-1 dr. Jean-Jacques Favier (CNES, Francie, nováček) a PS-2 dr. Robert Brent Thirsk (CSA, Kanada, nováček). Novinkou ve složení bylo opětovné nasazení stejného velitele i pilota (oba již STS-70), jímž si NASA hodlala ověřit, jak se uplatní trénink a příprava u mise, jejíž velitel a pilot setrvávají déle pohromadě.

Zbytek odpočítávání proběhl hladce, takže 20.června 1996 raketoplán Columbia vzlétl ve 14:49:00,019 UT z rampy 39B na Kennedy Space Center ke svému 20. letu pod technickým označením STS-78. Během zážehu došlo na motoru SSME v pozici č. 3 (výr. č. 2036) k nepravidelnostem v náběhu výkonu, což však jinak hladký průběh startu neovlivnilo. Ani selhání jednoho ze dvou měřičů tlaku ve vodíkovém potrubí k motoru SSME v pozici č. 1, k němuž došlo 5 sekund po vzletu, nebylo kritické.

Dodatečně se ještě zjistilo, že těsnění na motorech SRB bylo poškozeno, ale ty se hladce odpojily v T + 2:03,7 min. V T+8:29,3 min vyhasly i hlavní motory a pak už se raketoplán Columbia po manévru OMS-2 v 15:30:28,5 UT (doba hoření 117,5 s, změna rychlosti o 56,5 m/s) nacházel na oběžné dráze ve výši 267-274 km se sklonem 38,92¦ k rovníku. Méně obvyklý sklon dráhy byl zvolen kvůli samotnému konci mise. Umožňoval totiž dvojí přistání na KSC v nepříliš časné ranní době. Ale to byla ještě daleká budoucnost.

Prozatím, v 16:09 UT, byly otevřeny dveře nákladového prostoru a na Spacelab došlo dokonce s jednohodinovým předstihem proti plánu. Rekordní vědecký let započal. Na rozdíl od jiných takovýchto expedic se osádka tentokrát nerozdělila na směny. Všichni pracovali i odpočívali současně, aby co nejvíce napodobili pracovní režim na budoucí kosmické stanici Alfa.

Již 2 hodiny po startu si Favier a Thirsk nasadili na tělo elektrody, které měly dlouhodobě monitorovat chování jejich očí, hlavy a pohyby trupu. Účelem pokusu bylo sledování symptomů kinetózy. Odpoledne se k této činnosti připojili také Brady a Linnehan.

V 15:18:30 UT došlo k selhání programového vybavení v záložním palubním počítači GPC-5. Obsah jeho paměti byl proto ke konci prvního dne letu (ve 21:18 UT) přehrán na Zemi, aby se mu programátoři podívali na zoubek. První pracovní den v kosmu skončil jen o málo později, v 21.49 UT. Druhého dne letu, 21. 6. se Henricks pustil do hydrodynamických experimentů v zařízení BDF, Kregel seděl za počítačem, který vyhodnocoval změny v chování člověka během dlouhodobého letu. Ostatní členové osádky pracovali na neurologických a kardiovaskulárních experimentech.

Dalšího dne - 22. 6. - smontovali Hericks a Favier veloergometr, aby celá osádka Columbie mohla trénovat srdečněcévní systém. Odpoledne, v 15:05 UT se zablokoval ledem výparník FES, což je při provozu družicového stupně obvyklá potíž. K odstranění závady postačilo zahřát výparník teplým freonem, bez vypařování vody. Aby však chlazení systémů raketoplánu bylo dostatečné, upravili astronauti postavení radiátorů na vnitřní straně dveří nákladového prostoru tak, že se zvýšila jejich účinnost. Pak začali Henricks a Kregel testovat zařízení, s jehož pomocí lze hlasovými povely ovládat televizní kamery na palubě (VSC/CCTV - Voice Control System/Closed Circuit Television). Kregel řídícímu středisku oznámil, že systém poslechl asi 90% příkazů.

Čtvrtý den, 23. 8., ráno byl už FES v pořádku. Práce osádky Columbie se zaměřila hlavně na měření schopnosti svalů na rukou a nohou. Ve vesmíru totiž svaly postrádající zemskou gravitaci zakrňují a slábnou, protože nejsou zatěžovány obvyklým způsobem (atrofie svalů).

Biologické testy pokračovaly měřením vitální kapacity plic - tzv. experimentem ALFE, a také veloergometr se zřídka kdy zastavil. Změnou, i když nevítanou, byla spálená pojistka na zařízení BDPU; tato závada opakovaně pronásledovala astronauty několik dní.

Na programu dne byl ještě interview, který Henricks, Kregel, Linnehan a Helmsová poskytli stanicí CNN.

Pátý den letu (24. 6.) započal materiálovými pokusy, (experimenty COIS, BONE, AGHF a BDPU), tedy pokusy s pěstováním krystalů v gradientové peci, dále pokusy s bublinami a kapkami a dalšími. Úspěšně byla uzavřena první část studia kvality spánku a denních fyziologických rytmů (SACS) a nezapomnělo se ovšem ani sledování stavu svalů. Henricks a Kregel odpoledne testovali záložní programy na jednom z pěti hlavních počítačů GPC (č. 2), protože programátoři na Zemi usoudili, že problémy krátce po startu způsobil pravděpodobně vadný počítač GPC-5 a nikoli jeho softwarové vybavení. Po zkouškách opět přehráli obsah paměti GPC-2 na Zemi k revizi. GPC-5 při tom nadále zůstal v provozu, ale byl odpojen od systému, takže jeho případné selhání nemohlo rušivě zasáhnout do řízení letu.

Pokračovaly také zkoušky telekonferenčního systému, pomocí něhož mohou astronauti diskutovat s řídicím střediskem a při tom se vidět na obrazovkách. Toto zařízení je vyvíjeno i pro použití na chystané kosmické stanici Alpha, ale posloužilo i tentokrát, jak uvidíme později.

Následující šestý den letu se stal nejprve středem zájmu Spacelab. Osádka Columbie prověřila stav všech pokusů, včetně těch, které běžely automaticky. Při experimentu v peci AGHF roztavili Linnehan a Helmsová směs hliníku a india, která pak měla zvolna tuhnout 35 hodin. Očekávalo se že, indium vytvoří v hliníku homogenní vláknitou strukturu, která poskytne surovinu s novými, výhodnými vlastnostmi.

Susan Helmsová odeslala na Zemi snímky vývoje embryí rybky Medaka pořízené videomikroskopem, přičemž některé vzorky usmrtila a zmrazila pro pozdější výzkumy. Pomocí vysílačky SAREX 2 došlo na hovory se školáky v řadě středních škol v USA.

Odpoledne přineslo astronautům čtyři hodiny osobního volna; osádka Columbie se mohla věnovat svým zálibám a také měla k disposici spojovací kanály družicového stupně k soukromým hovorům s rodinami či s přáteli.

Sedmý den mise, 26. 6., zaznamenal novinku v podobě mimořádné žádosti ze Země. Při každém přeletu Columbie nad Spojenými státy měla její osádka pozorovat lesní požáry v Arizoně poblíž Velkého kaňonu. Susan Helmsová při tom potvrdila, že lze zahlédnout mračna dýmu v postižené oblasti.

Osmý den - 27. 6. - se na palubu Columbie vrátila věda. Opět došlo na testování práceschopnosti lidí v průběhu dlouhodobého pobytu v kosmu, měřila se vitální kapacita plic a sledoval se stav svalů. Při cvičení na veloergometru držel Chuck Brady pro zpestření této dřiny v ruce kopii olympijské pochodně (samozřejmě nezapálenou), na počest připravovaných her, které začínaly 19. července 1996 v Atlantě.

Odpoledně vědci v Marshall Space Flight Center použili videokonferenční systém k tomu, aby s osádkou prodiskutovali opravu dosud stávkujícího zařízení BDPU pro hydrodynamické experimenty. Neustále se opakující zkrat a zničená pojistka v napájecí části vyřazovaly aparaturu z provozu. Bylo načase závadu zlikvidovat. Následující devátý den letu stále ještě pokračovaly testy biologického stavu organismu: vitální kapacita, svaly, práceschopnost. Jakous-takous změnu vnesla do téhle doktořiny potřeba dalšího vyčištění výparníku FES, který podruhé zamrzl v 18:08 UT.

Během dne se konečně podařilo opravit experiment BDPU; Favier a Kregel jednoduše použili nový kabel, jímž přemostili vadný napáječ, takže v noci mohli vědci dálkovými povely zahájit další várku pokusů na tomto zařízení. Čtyřlístek astronautů - Henricks, Helmsová, Brady a Linnehan - se podle plánu věnoval rozhovoru s místní TV stanicí v Los Angeles.

Desátý den mise, 29. 6., proběhl ve znamení testů ústrojí stability ve vnitřním uchu a ve znamení prověrek stavu svalů. Ve všech pracovních prostorách však bylo cítit jakési napětí: rekord v délce letu raketoplánů dosud držela mise STS-67; pokud Columbia dodrží předem stanovený plán, nemá možnost tento rekord překonat. Naopak, případné prodloužení by podstatně změnilo situaci. Celá osádka raketoplánu proto zatajila dech, když se okolo 09:24 UT ozval capcom Chris Hadfield se zprávou z Houstonu: vzhledem k všestranným reservám se povoluje pobyt osádky Columbie v kosmu o jeden den. Letový rekord byl v suchu!

Jedenáctý den, 30. 6., byl poněkud netradičně, tedy předčasně, věnován tiskové konferenci. Otázky novinářů z USA, Kanady a Francie se točily kolem způsobu života, únavy a tělesného stavu těch, kteří musí tak dlouho přetrvávat v nezvykle náročném prostředí. Po asi třicetiminutové tiskovce už následoval jen další zasloužený odpočinkový čas.

Následující den - 1. 7. - byl zahájen kanadskou hymnou, po níž si Thirsk pohovořil s Jeanem Chretienem, ministerským předsedou, při příležitosti 129. výročí založení země javorového listu. Pokusy i práce na obytné palubě i ve Spacelabu přitom probíhaly nerušeně a raketoplán šlapal jako hodinky. Columbia byl po většinu doby letu stabilizován v tzv. gravitačním gradientu, aby citlivé experimenty s přípravou krystalů probíhaly co nejlépe.

Třináctý den mise (2. 7.) přinesl kromě pokračování pokusů na vlastním těle další studium cirkadiálního rytmu (tj. změny tělesných funkcí během dne). Linnehan, Brady, Favier a Thirsk měli v jeho průběhu, tedy i v noci na hlavě nasazenou zvláštní přilbu s elektrodami pro kontrolu kvality spánku. Vedle toho museli nejméně 72 hodin vyplňovat v deníku předepsané kolonky o svém fyzickém i psychickém stavu. Tento den požádali vědci astronautku Helmsovou, aby oživila ztracenou telemetrii z pece AGHF půlhodinovýn vypojením příslušného kanálu. Ten po opětovném zapojení opět naskočil.

Testy svalů plic a srdce pokračovaly také během dalšího, čtrnáctého dne. Favier a Henricks si ovšem popovídali s francouzským ministerským předsedou Allainem Juppem. Další rozhovor proběhl s Billym Paynem, presidentem Atlantského výboru pro Olympijské hry o blížícím se sportovním zápolení. To vše byla jedna z úliteb sponsorům, kterou NASA musela akceptovat do svého programu. Osádka raketoplánu však s větším zájmem očekávala radiové spojení se svými kolegy na Miru (Jurij Onufrienko, Jurij Usačov a Shannon Lucidová), k němuž došlo asi v 11:10 UT.

Přibližně hodinu po večerce omylem někdo z astronautů přepojil jeden ze spínačů na obytné palubě. Ozval se srdceryvný poplašný signál, který donutil velitele raketoplánu vylézt z postele a chybu napravit.

Patnáctý den letu - 4. 7. - připadl sice na Den nezávislosti, státní svátek Spojených států, ale program na palubě raketoplánu probíhal stejně, jako kdy jindy. Za přenos vlasteneckých skladeb, vysílaných v rámci oslav se Columbia revanšovala odesíláním snímků své vlasti z výšky 300 km. Jinak astronauti opakovali hlasové povely pro řízení televizního systému (nevylučovala se možnost změny intonace slov v průběhu delšího letu) a nikdo nezanedbal téměř každodenní testy svalů, srdce, plic a vestibulárního ústrojí. Henricks a Kregel si znovu vyzkoušeli pohotovost při práci na přenosném počítači. V klidu a pohodě probíhal vlastně jen bezporuchový chod družicového stupně.

Šestnáctý den (5. 7.) probudila astronauty skladba Beatles "Birthday" (Narozeniny), protože Terrence Henricks slavil toho dne své čtyřiačtyřicáté. O tento den se vpodstatě prodloužily vědecké experimenty na palubě - hlavně pokusy na tělech astronautů - a přednávratový úklid musel počkat.

Na sedmnáctý den mise však už připadly zkoušky systémů raketoplánu, jakožto předzvěst blízkého návratu. Přitom se objevily problémy při testování kormidla a jeden z měřicích kanálů jeho nastavení nepracoval tak jak by měl. Zato všech 44 motorků RCS fungovalo tentokrát bezchybně.

V rámci testů piloti také krátce po 08:00 UT prověřili možnost korekce dráhy pomocí Vernierových motorů s malým tahem. S tímto šetrným způsobem změny rychlosti se totiž počítá při zvyšování dráhy dalekohledu HST během letu STS-82.

Ostatní členové osádky Columbie dokončovali experimenty, zahájili úklid a balili.

Pro osmnáctý, závěrečný den letu připadaly v úvahu dvě možnosti přistání na Floridě - v 08:37 EDT a 10:11 EDT. Tak časný termín si ovšem vynutil ještě časnější budíček už ve 23:34 houstonského času (00:34 EDT, tj. 04:35 UT). Aby se za těchto okolností snížily nároky na nezvyklou dobu vstávání, posouvala osádka Columbie v průběhu celé mise svou dobu spánku o 25 minut, takže budíček se konal každého dne o něco dříve.

Během příprav k brzdicímu manévru zamrzl v 10:04 UT výparník FES ještě jednou, celkem už potřetí, ale astronauti rychle led roztavili a pak už to šlo, jak když hrom bije. Dveře nákladového prostoru byly uzavřeny v 09:00:26 UT a souhlas s přistáním vydalo řídící středisko v 11:25 UT. Brzdicí manévr se uskutečnil v 11:36:36 UT na 271. oběhu kolem Země. Doba hoření motorů OMS činila 162,16 s a rychlost raketoplánu se snížila o 82,7 m/s.

Během sestupu byl poprvé vysílán přímý přenos z paluby raketoplánu, takže v řídicím středisku měli všichni - včetně novinářů - možnost sledovat přistání z pohledu velitele, jenž měl na přilbě přichycenu miniaturní televizní kameru.

Raketoplán dosedl na dráhu 33 na Kennedy Space Center na Floridě 7. července ve 12:36:36 UT a jeho brzdicí padák se otevřel jen o 4 sekundy později. Ve 12:36:48 UT se betonu dotklo i příďové kolo a celý kolos se zastavil ve 12:37:31 UT po rekordně dlouhém letu trvajícím 16 dní 21 h 47 min 36 s.

V odpoledních hodinách byl družicový stupeň odtažen do haly č. 1 budovy OPF k přípravám na let STS-80.