STS-90/Neurolab

NOEMOVA ARCHA

Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.

Přípravy raketoplánu Columbia k letu STS-90 se rozběhly v hale č. 3 budovy OPF hned po jeho návratu 5. prosince 1997 z expedice STS-87. V jejich rámci byly vyměněny palivové baterie č. 1 a 3, okno pilotního prostoru č. 6 a na svoje místo se dostaly i nové motory SSME výr. č. 2041, 2032 a 2012.

Do nákladového prostoru byl usazen nejprve přechodový tunel a krátce poté, 11. února 1998, i dlouhý přetlakový modul stavebnice Spacelab s vědeckým vybavením pro neurobiologické experimenty. Proto byl pokřtěn Neurolab. Po zevrubných testech byl družicový stupeň převezen 16. března do VAB, kde byl následujícího dne připojen k odhazovací nádrži ET (výr. č. SN-91) a motorům SRB (komplet výr. č. BIO-94) sestaveným na pohyblivém vypouštěcím zařízení MLP-2.

Po nezbytných zkouškách putovala celá sestava v dopoledních hodinách 23. března na rampu 39B.

Zkušební odpočítávání TCDT proběhlo ve dnech 30.-31. března jako obvykle za účasti celé letové osádky. Tvořili ji velitel pplk. USAF Richard A. Searfoss (STS-58 v říjnu 1993, STS-76 v březnu 1996), pilot pplk. USAF Scott D. Altman (nováček), velitel užitečného zařízení a letový specialista č. 1 (MS-1) MVDr. Richard M. Linnehan (STS-78 v červnu 1996) a nováčci freg. kpt. USN Kathryn P. Hireová (MS-2), Kanaďan MUDR. Dafydd R. Williams (MS-3), specialista pro užitečné zatížení č. 1 (PS-1) MUDr. Jay C. Buckey a Dr. James A. Pawelczyk (PS-2). Ve čtvrtek 2. dubna se konalo obvyklé zasedání komise FRR, která stanovila jako datum startu 16. duben, se startovním oknem od 18:19 do 20:49 UT. Ostré odpočítávání začalo v pondělí 13. dubna 1998 ve 2 hodiny ráno východoamerického letního času (EDT, tj. 06.00 UT) a pokračovalo bez zvláštních problémů. Krátce po 16.00 EDT přistálo na Kennedy Space Center pět proudových cvičných strojů T-38, se kterými na kosmodrom dorazili členové hlavní osádky. I meteorologové se shodovali, že počasí v den plánovaného startu bude perfektní.

V úterý technici oživili Neurolab a začali do něj ukládat poslední biologické vzorky. Neurolab byl pravou Noemovou archou. V jeho útrobách se nacházelo 132 laboratorních krys Rattus norvegii, 18 březích laboratorních myší, 4 larvy ústřic Opsanus tau, 135 sladkovodních plžů Biomphlaria glabrata, 229 kusů ryby mečovky Xiphophorus helleri a 1514 vajíček a larev cvrčků domácích Acheta domesticus. Ovšem nutno podotknout, že předmětem výzkumů mělo být i 7 exemplářů druhu Homo sapiens sapiens, tedy členů osádky.

První větší problém se objevil kolem 03:00 EDT v noci ze středy na čtvrtek. Technici zjistili, že na palubě raketoplánu nepracuje procesor NSP č. 2 (Network Signal Processor), zpracovávající telemetrická data. Proto vedení příprav odložilo plnění nádrže ET pohonnými látkami, jež mělo podle harmonogramu započít v 06:00 EDT a svolalo na 06:45 EDT poradu, kde se mělo rozhodnout co dál. Protože technici se mezitím snažili vyřešit situaci změnou programu, bylo rozhodnuto zatím vyčkávat. Odpočítávání stálo zatím na T -6 hodin.

Kolem osmé hodiny ranní však již bylo jasné, že tudy cesta nevede a že bude nutné procesor vyměnit. Start byl tedy odložen o 24 hodin na pátek odpoledne a technici se pustili do práce. Odstranili vadný kus techniky a nahradili ho jiným, bez milosti vymontovaným z raketoplánu Endeavour. Večer již bylo vše v pořádku a další den ráno, 17. dubna v 06:39 EDT, začaly proudit do nádrže ET první litry kapalného kyslíku a vodíku.

O dvacet minut později měla budíček letová osádka. Po snídani a meteorologickém brífinku si oblékla lehké skafandry a krátce po 11. hodině vyrazila na čtvrthodinovou cestu z budovy OC&B na rampu 39B. V 11:18 EDT již byli všichni na přístupovém můstku ve výši 60 metrů nad rampou a shromáždili se v nástupní prostoře, známé spíše pod označením "bílý pokoj", vzhledem k nutnosti dodržování maximální čistoty.

Pak již zaujali určená místa v raketoplánu: Velitel Rich Searfoss jemu náležející levé křeslo na letové palubě, pilot Scott Altmann další po jeho pravici, kanadský astronaut Dave Williams pravé zadní a Kay Hireová jako palubní inženýr usedla do zadního prostředního křesla. O patro níže se usadil zbytek osádky: Jim Pawelczyk vpravo, Rick Linnehan uprostřed a poslední člen osádky, Jay Buckey, vlevo, těsně u vstupního průlezu. Ten se za astronauty hermeticky uzavřel ve 12:45 EDT. Technici provedli poslední inspekci družicového stupně z vnějšku a kolem 13:15 EDT byl přístupový můstek odtažen do pohotovostní polohy. Vše bylo v pořádku, poslední dvě plánovaná přerušení countdownu nebylo nutno prodlužovat a nejstarší z flotily amerických raketoplánů odstartoval přesně 17. dubna 1998 v 13:19:00,068 místního času (18:19:00,068 UT) na svoji 25. expedici do vesmíru.

Průběh vzletu byl hladký, až na zamrznutí výparníku vody, chladícího jedno čerpadlo hydrauliky APU. V T +124 s dohořely a oddělily se startovací motory SRB. Další průběh navádění na dráhu se však od předchozích expedic podstatně lišil. Krátce po odhození SRB, v T +134 s, byly na dobu 102 sekund zapojeny poprvé během startu oba motory OMS, aby zvýšily celkový tah motorů družicového stupně. Tento manévr by měl být v budoucnosti běžně využíván ke zvýšení nosnosti raketoplánu při vynášení dílů kosmické stanice ISS na oběžnou dráhu.

V T +515 s byly vypojeny hlavní motory SSME, o 10 sekund později byla odhozena již nepotřebná nádrž ET a raketoplán pokračoval v letu setrvačností do apogea suborbitální dráhy. Tady v T +43 min manévrem OMS-2 dosáhl operační dráhy ve výši 257-286 km, s dobou oběhu 89,94 min a se sklonem 39,01° k rovníku. Po obvyklých prověrkách dalo řídicí středisko MCC v Houstonu svůj souhlas s pokračováním v letu, osádka otevřela dveře nákladového prostoru a o čtvrt hodiny později, krátce po 20:00 UT, Linnehan a Williams otevřeli průlez do Spacelabu a začali oživovat jako vybavení. Altman zprovoznil paletu EDO (Extended Duration Orbiter) s dodatečnými zásobami kyslíku a vodíku pro palivové baterie, potřebnými vzhledem k plánované době letu, zatímco Hireová vyklopila a vyzkoušela malou parabolickou anténu, sloužící k přenosu velkého množství dat na Zemi přes stacionární retranslační družice systému TDRSS. Pak zkontrolovala klece s krysami, zda se jim během startu nic nepřihodilo.

Ostatní členové osádky zahájili první experimenty, související s vlivem beztíže na koordinaci jejich pohybů. K prvnímu odpočinku se osádka odebrala až kolem 05:00 UT 18. dubna.

Druhý den letu (18.-19. dubna) po budíčku kolem 13:00 UT pokračovalo uvádění jednotlivých experimentů do provozu. Hireová aktivovala bioreaktor BDS-04 (Bioreactor Demonstration System), v němž probíhala kultivace buněčných tkání, Williams a Buckey sestavili univerzální manipulační box GPWS (General Purpose Work Station) pro provádění pitev laboratorních krys během letu a kromě toho se museli věnovat i prvním opravám: zlobilo datové rozhraní u záznamníku dat, který byl součástí čtyřkomorového akvária VFEU (Vestibular Function Experiment Unit), v němž se studovalo statické ústrojí ryb a dalších živočichů. Večerka byla v 04:39 UT.

Drobné opravářské práce pokračovaly i následujícího dne (19.-20. dubna). Altman a Hireová odpojili vadnou pumpu vhánějící vzduch do jedné ze čtyř komor akvária a připojili přívodní hadici k jiné, aby obsluhovala současně komory dvě. Vědci ve středisku POCC (Payload Operations Control Center) v Huntsville pak potvrdili, že oprava funguje dobře. Linnehan, Williams a Pawelczyk mezitím pokračovali v experimentech. Ověřovali souhru očí a pohybového ústrojí v beztíži chytáním míče a pomocí přilby VEG (Virtual Environment Generator) vytvářející virtuální realitu zkoumali, jak jim vizuální podněty a statické ústrojí ve vnitřním uchu pomáhají při orientaci v prostoru. Tyto informace jsou významné nejen pro další rozvoj pilotovaných letů, ale i pro lidi na Zemi, trpící poruchami stability. Koncem dne Buckey a Pawelczyk usmrtili injekcí jednu z březích myší a uskutečnili první pitvu ve vesmíru. Den zahájený budíčkem ve 12:39 UT skončil večerkou v 04:39 UT.

Čtvrtý den letu (20.-21. dubna) začal budíčkem ve 12:19 UT. "Vědecká" část posádky - Linnehan, Williams, Buckey a Pawelczyk - pokračovala v experimentech ve Spacelabu i na obytné palubě raketoplánu. K nejzajímavějším patřil pokus s chováním krys v bludišti, při němž se dálkově sledovala aktivita jejich mozku. Pokračovaly také pokusy s virtuální realitou.

Searfoss, Altman a Hireová, kteří sami vědecké pokusy neprováděli, se starali o "pomocné" práce. Kromě starosti o systémy raketoplánu pečovali o blaho laboratorních myší a krys, čistili klece a sledovali činnost dávkovače krmení. Část dne věnovali piloti i pravidelnému nácviku přistání na laptopu PILOT (Portable In-flight Landing Operations Trainer).

Stejně jako začátek tak i konec dne byl posunut o 20 minut; na kutě se osádka odebrala v 03:59 UT.

Úterý 21. dubna bylo dnem částečného odpočinku. Dopoledne, po budíčku v 11:59 UT, se osádka postarala o laboratorní zvířata a po experimentech se stavem vlastního vestibulárního ústrojí měla pak zbytek dne volno, které věnovala jednak pozorování Země, jednak soukromým hovorům se svými rodinami. K osmihodinovému spánku se uložila v 03:39 UT (22.4.).

Astronauti, osvěženi odpočinkem, se po budíčku v 11:39 UT šestého dne letu (22.-23. dubna) opět pustili s elánem do práce. V rámci experimentu sledujícího vývoj nervového systému u myších embryí se uskutečnila druhá pitva březí myši na oběžné dráze. Testovaly se také motorické reakce novorozených krys, starých pouze několik dní. Osádka natáčela na video jejich pohyb ve speciálním trenažéru. Pokusy s nimi se měly opakovat i po přistání, aby se zjistilo, zda se dokáží adaptovat na zemskou tíži. Podobně se sledovalo i chování ryb a plazů v akváriu VFEU. Na sobě samých sledovali astronauti změny vitální kapacity plic a koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v krvi.

V průběhu dne uskutečnili Searfoss a Altman drobnou korekci dráhy, nutnou pro zabezpečení dvou příležitostí k přistání na konci letu. Bylo při ní sníženo perigeum o 3 km; raketoplán se nyní pohyboval po dráze ve výši 253-282 km, s periodou 89.86 min a sklonem 39,01°.

K odpočinku se astronauti uložili v 03:19 UT.

Pokusy pokračovaly i sedmého dne letu (23.-24. dubna). Budíček byl opět posunut o 20 minut na 11:19 UT. Hlavní část dne zaujaly pokusy s koordinací zrakových podnětů a pohybů rukou, s funkcí vestibulárního aparátu při zátěži na rotujícím křesle a reakce srdečněcévního systému na podtlak vyvolaný na spodní část těla členů osádky v zařízení LBNP (Lower Body Negative Pressure). Večerka byla vyhlášena v 02:59 UT.

Také osmý den (24.-25. dubna) byl po budíčku v 10:59 UT naplněn prací. Buckey a Williams usmrtili a rozpitvali osm mladých krys, narozených pouhých devět dní před startem, aby zjistili, jaké změny v takto mladých organismech vyvolal stav beztíže. Vědce zejména zajímaly změny ve vestibulárním ústrojí hlodavců. Pokračovaly také pokusy na zařízení LBNP. Searfoss, Altman a Hireová se jako obvykle starali o chod raketoplánu, jehož systémy v době plánovaného začátku odpočinku osádky v 02:39 UT zatím pracovaly na jedničku. O hodinu později to však již neplatilo.

V 03:45 UT zazněl v prostorách raketoplánu poplach. Elektronika, ovládající čistič vzduchu RCRS (Regenerative Carbon dioxide Removal System) odstraňující z atmosféry raketoplánu oxid uhličitý, zařízení vypojila. Řídicí středisko požádalo osádku, která dosud byla vzhůru a věnovala se práci přes čas v laboratoři, aby přepojila ovládání na záložní elektroniku, ale ta přibližně po deseti minutách RCRS opět vypojila. Nedalo se zatím nic dělat a MCC proto požádalo astronauty, aby zařízení definitivně odpojili, aby instalovali do záložního zařízení na obytné palubě i v laboratoři kanystry s hydroxidem lithným a šli spát. Bylo už kolem 04:45 UT.

Osádce ani laboratorním zvířatům nebezpečí nehrozilo; problém však byl v tom, že zásoba kanystrů s LiOH by nestačila na celou zbývající část plánované expedice. Proto se technici na Zemi pustili přes noc do analýzy problému. Po posunutém budíčku v 11:59 UT devátého dne letu (25.-26. dubna) se astronauti opět pustili do kolotoče vědeckých experimentů, přestože jim nad hlavou visel Damoklův meč zkrácení letu. Technici v MCC stále hledali příčinu závady. Teprve v průběhu dne byla konečně nalezena: podcházel kontrolní ventil, kterým přes RCRS unikalo nepatrné množství vzduchu do vakua mimo loď a tato netěsnost způsobovala opakované vypojování systému.

Kolem 20.00 UT se Searfoss pustil do práce. Odstranil kryt zařízení RCRS, odpojil hadici vedoucí k poškozenému ventilu a izolepou ho zablokoval. Přibližně po hodině, když proběhl celý 26minutový cyklus práce RCRS*, MCC oznámilo osádce, že oprava byla úspěšná, i když za cenu toho, že raketoplán ztrácel přes tento ventil přibližně 2 kilogramy dusíku denně. Jeho zásoby na palubě byly však pro plánovaný zbytek letu dostatečně vysoké.

Nebyla to však jediná oprava, které se museli astronauti toho dne věnovat. V kleci RAHF (Research Animal Holding Facility) č. 7 selhal ventilátor. Podobně jako v případě akvária, osádka propojila tuto klec paralelně s jinou (č. 3), aby zvířata dostávala dostatek čerstvého vzduchu. Přes tyto potíže pokračovaly i pokusy a dokonce se uskutečnilo i plánované fonické spojení osádky s astronautem Andy Thomasem, pobývajícím na palubě stanice Mir. Den plný práce skončil v 03:19 UT.

Desátý den letu (26.-27. dubna) byl částečně odpočinkový. Po budíčku v 10:29 UT dopoledne se vědci věnovali studiu lidského vestibulárního aparátu na rotujícím křesle, piloti se procvičili na simulátoru PILOT a pak každý využil podle svojí libosti čtyřhodinového volna. Večerku měli v 02:09 UT. Jedenáctý den letu (27.-28. dubna) byl opět plně pracovní. Astronauti byli probuzeni hudbou z MCC v 10:09 UT. Během dne pokračovalo studium lidského vestibulárního aparátu a pokusy na zařízení LBNP. Sledovali také chování mladých krys. Odpoledne Searfoss a Altman uskutečnili další drobnou korekci oběžné dráhy, po níž se raketoplán pohyboval ve výši 246-283 km. K odpočinku se astronauti uložili v 01:49 UT.

Dvanáctý den letu (28.-29. dubna) se podobal předešlým jako vejce vejci. Budíček byl tentokrát v 09:49 UT. Pokračovalo studium vlivu beztíže na lidský organismus. Astronauti si vstříkli do krve malou dávku radioaktivně značkované látky neorepinephrinu a pak si krev v pravidelných intervalech odebírali. Úkolem bylo zjistit, jak rychle se látka uvolňuje do krve a následně se vylučuje z těla a zjistit tak, zda cévní systém ve stavu beztíže nezlenivěl. Také si zavedli tenkou jehlu do nervu na noze pod kolenem, aby se mohlo přímo sledovat šíření nervového vzruchu z mozku do končetin. Ke slovu opět přišlo i rotující křeslo. Hireová zkontrolovala stav bioreaktoru, v němž se úspěšně množily buňky ledvinové tkáně a kostní dřeně.

Systémy raketoplánu o něž se starali oba piloti spolu s Hireovou pracovaly dobře. K odpočinku se astronauti uložili až kolem 02:29 UT.

Třináctý den letu (29.-30. dubna) začal v 09:09 UT. Vědci pokračovali v pokusech zahájených předchozího dne. Buckley studoval na sedmi novorozených krysách rozvoj jejich svalstva v beztíži. Po odchodu osádky na odpočinek (kolem 01:00 UT) se zablokovalo potrubí pro odvádění odpadní vody z palivových článků. Pravděpodobnou příčinou bylo ucpání filtru, proto následujícího dne letu (30. dubna-1. května, budíček v 09:09 UT) Searfoss a Altman přepojili odpad na záložní filtr. Zdálo se z počátku, že oprava byla úspěšná, ale pak se odpouštění vody opět zastavilo. Protože na palubě byla dostatečná kapacita pro jímání odpadní vody, neznamenala závada žádný větší problém.

Přesto však vedení letu odmítlo prodloužení letu o jeden den. Důvodem však nebyla zmíněná závada, ale meteorologická situace. V neděli 3. května mělo být na Kennedy Space Center počasí příznivé, ale na následující den předpovídali meteorologové přechod fronty, která by znemožnila přistání na Floridě. Použití záložního letiště na Edwards AFB v Kalifornii by znamenalo nemalé finanční náklady navíc. Astronauti to ovšem nepřivítali příliš nadšeně. "Ani nemám dojem, že tu už jsem dva týdny," povzdechla si Hireová. "Připadá mi to, jako bychom právě odstartovali. Vůbec se mi domů nechce, docela ráda bych tu ještě pár týdnů zůstala."

Experimenty ve Spacelabu úspěšně pokračovaly i přes to, že uhynula další, v pořadí již padesátá druhá novorozená krysa. Jedna z krys, určených pro testy v bludišti, ztratila kryt elektrod implantovaných do mozku. Podle normálních pravidel měla být bezbolestně utracena, aby se předešlo jejímu trápení. Linnehan však prohlásil, že podle jeho názoru jinak vypadá zdravě a že se mu nezdá, že by jí to vadilo, a proto se rozhodl nechat ji naživu.

Před odchodem na kutě kolem 01:00 UT si Hireová, Buckey a Pawelczyk připevnili na tělo speciální senzory, které sledovaly během spánku jejich dech, svalovou aktivitu a pohyby očí.

Patnáctý den letu (1.-2. května), když vstali v 08:55 UT, uskutečnili Williams a Pawelczyk poslední pitvu na oběžné dráze; tentokráte se jednalo o novorozené krysy. Vzorky odebraných tkání byly zakonzervovány pro podrobné zkoumání na Zemi. Potom byl manipulační box rozebrán a složen pro přepravu zpět na Zemi. Sledovalo se také chování mladých krys při pohybu na zvláštním simulátoru a astronauti studovali koordinaci svých pohybů při házení a chytání míče. Hireová ukončila experimenty na bioreaktoru, zatímco piloti naposledy nacvičovali manévry při přistání na simulátoru PILOT. Do postele se všichni dostali kolem 00:20 UT.

Poslední plný den na dráze (2. května) byl po budáčku v 08:19 UT věnován bezprostředním přípravám na návrat. Vědecký tým ukončil poslední experimenty ve Spacelabu a piloti prověřili všechny systémy raketoplánu. Jedinou zjištěnou závadou bylo nefunkční chlazení hydraulického čerpadla APU č. 3, bez něhož se však mohli astronauti bezpečně obejít. Proto bylo rozhodnuto zapojit je až pouhých 6 minut před přistáním na Kennedy Space Center, aby bylo přichystáno zaskočit v případě potřeby za zbývající dvě APU. Den skončil kolem 24:00 UT.

V neděli 3. května vše šlo jak po drátku. Osádka vstala kolem 08:00 UT a začala se připravovat na sestup. Počasí na Floridě spolupracovalo a tak mohli astronauti kolem 12:30 UT uzavřít dveře nákladového prostoru. Raketoplán byl otočen zádí proti směru letu a osádka vyčkávala na povolení z MCC k zahájení sestupného manévru. To ředitel letu John Shannon vydal ve 14:46 UT. V 15:15 UT zapojili piloti čerpadlo APU č. 1 a v 15:20:20 UT počítače zažehly oba motory OMS, které pracovaly 141 s a snížily rychlost družicového stupně o 68,9 m/s. Columbia začal sestupovat k hustým vrstvám atmosféry. V 15:24 UT bylo zapojeno APU č. 2 a o 13 minut později prolétl raketoplán pomyslnou horní hranicí atmosféry ve výši 121 km.

Sestup atmosférou byl normální. Družicový stupeň dosedl hlavním podvozkem 3. května 1998 v 16:08:59 UT na dráhu 33 letiště SLF, o 14 sekund později se betonu dotklo příďové kolo a celý kolos se zastavil v 16:09:58 UT po letu trvajícím 15 dní 21 h 49 min 59 s.

Astronauti nesměli tentokrát udělat tradiční obchůzku kolem svého stroje. Okamžitě je vzali do drápů lékaři, aby je v budově OC&B mohli bezprostředně po přistání vyšetřit, což bylo ještě součástí vědecké náplně letu STS-90.

Raketoplán samotný ve večerních hodinách převezl tahač do haly č. 3 budovy OPF. Jeho další expedicí by měl být let STS-93, plánovaný na prosinec tr.

* Zařízení RCRS má dvě komory: vždy jednou z nich se prohání vzduch z kabiny a oxid uhličitý se adsorbuje na speciálním materiálu, zatímco druhá je zahřáta na vysokou teplotu a připojena k vakuu, čímž se zbaví adsorbovaného CO₂. Přibližně po půl hodině se role komor vymění..