Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Space Shuttle

Z části znovupoužitelný pilotovaný kosmický raketoplán NASA k dopravě osob a užitečného zařízení (družic apod.) na oběžnou dráhu okolo Země.

Technický popis raketoplánu

Raketoplán se skládá ze tří hlavních částí. Orbiteru (družicový systém), startovacích motorů na tuhé pohonné látky SRB a obrovské nádrže ET pro kapalný kyslík a kapalný vodík. Celková hmotnost komplexu na startu je cca. 2050 tun a nosnost zhruba 24,4 tun (tedy 1,19% z celkové startovací hmotnosti).


Orbiter

Jedná se vlastně o letoun uzpůsobený k letu na oběžné dráze a je celkově znovupoužitelný. Na palubu se vejde celkem 7 osob, v případě nutnosti až 10 osob. Prostor v kabině činí 71,5 m3 a v ní tráví astronauté celou dobu cesty na ISS nebo dané mise (kupříkladu servisní mise k HST) . Nákladový prostor má rozměry 18,3 * 5,2 * 4,0 metrů a při startu je samozřejmě uzavřen, ale ihned na oběžné dráze se otevře, aby mohla správě fungovat tepelná regulace. K pohonu tvoří trojice hlavních motorů SSME, ale během letu se používají slabší, nýbrž dostačující motory OMS a další malé trysky k menším korekcím a stabilizaci orbiteru na oběžné dráze. Celková startovací hmotnost je zhruba 120 tun a ta přistávací se pohybuje okolo 100 tun (podle STS-121).

Ilustrační foto...
Obr.: Kresba orbiteru, zdroj: NASA
SSME (Space shuttle main engine)

…jsou hlavní kyslíko-vodíkové motory, které jsou v činnosti celých 520 sekund. Vyrábí jej firma Rocketdyne. Za jednu sekundu spotřebuje jeden motor zhruba 467 kg kapalného vodíku a kyslíku. Vytvoří maximální tah 2,277 MN ve vakuu (1,819 MN u země), přičemž je možno tah regulovat v rozmezí od 67% do 109% nominálního tahu. Zajímavostí je uzavřený cyklus.

Ilustrační foto...
Obr.: Hlavní kyslíko-vodíkové motory SSME
Tepelná ochrana

Při návratu se třením o husté vrstvy atmosféry vytváří při vysoké rychlosti i velmi horká plazma. Před vysokými teplotami je tedy nutno povrch raketoplánu chránit. Systém se nazývá TPS (Thermal protection system). Nejvíce tepelně namáhaná místa (nos letounu a náběžné hrany křídel) jsou pokryta speciálními destičkami RCC (Reinforced carbon-carbon). Ty jsou nesmírně odolné proti teplu a mají dokonce malou roztažnost a změnu svého tvaru v závislostě na teplotě. Jejich největší nevýhodou je právě "neodolnost" proti nárazům, což se stalo osudné pro raketoplán Columbii. Zbytek raketoplánu (celá spodní část a vybraná místa na konstrukci) jsou dále chráněna keramickými destičkami. Dalo by se říci, že každá destička je originál a jednotlivé části mají pro sebe speciálně navržené destičky. Jejich celkový počet je asi 30 000.

Ilustrační foto...
Obr.: Tepelné destičky a náběžná hrana křídla
SRB (Solid rocket booster)

Jedná se o dva 45,5 metru vysoké raketové motory s průměrem 3,8 m. Po startu dávají maximální tah 11,8 MN. Po zhruba 122 sekundách činnosti jsou ve výšce asi 45 km odhozeny a následně každý z nich přistává na třech padácích. Motor SRB se skládá ze čtyř k sobě připojených segmentů a horní části s padákem. Po přistání na vodní hladinu jsou vždy vyzdvihnuty, ošetřeny a následně se připravují k dalšímu použití. Motory SRB vyrábí firma Thiokol ATK. Hmotnost činí 590 tun a z toho 87 tun konstrukce (tedy téměř 15%).

Motorů SRB bude využito i při programu Constellation, kdy budou sloužit (samozřejmě jako upravené) v prvním stupni nosiče Ares I, který bude sloužit pro vynášení pilotované lodi Orion.


ET (External tank)

Je rozměrově největší součástí celé sestavy. Byla vyvinuta firmou Lockheed Martin. Má tvar válce se zašpičatělou vejčitou špičkou. Známa je svou typickou oranžovou barvou, avšak dříve byla i šedá. Uvnitř jsou dvě nádrže. Ta spodní o objemu 1515 m3 nese až 102,6 tun kapalného vodíku. Druhá nádrž, umístěná nahoře, slouží k uschování kapalného kyslíku. Má objem 554 m3 a unese ho 616,5 tun. Nádrž se vyrábí blízko New Orleans v Michoud Assembly Facility. Nádrž ET není znovupoužitelná a po vypotřebování pohonných látek zaniká v atmosféře.

Ilustrační foto...
Obr.: Hlavní nádrž ET

Popis letu

Přípravy ke startu

Po návratu z předchozí mise je raketoplán dopraven do haly OPF (Orbiter processing facility), kde je vyložen náklad, který se vrátil na Zem, je zkontrolována tepelná ochrana a samozřejmě odčerpány zbylé pohonné složky. Vymontují se a někdy dokonce nahradí jinými motory SSME. Po této revizi je raketoplán převezen do haly velké montážní haly VAB, kde se připojí k již nachystaným motorům SRB a nádrži ET. Takto spojený celek se pomocí pásového dopravníku přepraví na startovací rampu LC-39A nebo LC39B, kde se nachází další obslužná zařízení potřebná ke startu.

Ilustrační foto...
Obr.: Atlantis na startovací rampě 39A (STS-79)
Start

Přesně v čase T: -6,6 s se zažehne trojice kysíkovodíkových motorů SSME, které již za 3 sekundy běží na plný tah (100%). V čase T:0 s se zažehne dvojice startovacích motorů SRB, které za nepatrný okamžik dosáhnou plného tahu a v tu chvíli se raketoplán zvedá ze startovací rampy. Vrcholek obslužné věže mine za cca. 10 s. Následuje natočení celé sestavy ve směru letu a především se dostává Orbiter pod nádrž ET. Mezi 32 až 50 sekundou letu je snžen tah hlavních motorů na 67%, čímž se snižuje odpor. Po 52 sekundách ve výšce asi 7 km dosahuje již rychlosti zvuku. Ve 45km se odhazuje dvojice SRB (v té chvíli má letící komplex rychlost téměř 1500 m/s), které však ještě vlastní setrvačností doletí do výše až 66 km a následně se snesou na padácích zhruba 250 km od místa startu a z části se naplní vodou. Tudíž na vodní hladině "plavou". Raketoplán následně pokračuje v letu za pohonu SSME. Až v čase T: 7:30 až 8:00 se snižuje jejich tah na cca. 67%. Při tomto tahu letí zhruba jednu minutu a následně se motory vypnou a v čase T: 8:50 s se odhazuje hlavní nádrž ET. V tu chvíli však raketoplán ještě není na oběžné dráze, musí ještě udělat několik drobných raketových zážehů ke konečnému navedení na oběžnou dráhu.

Ilustrační foto...
Obr.: Noční start raketoplánu Discovery (STS-116)
Co když se něco nepovede?

Start raketoplánu je nesmírně složitý proces. Ze zkušeností se musí počítat vždy s mnoha krizovými situacemi, které mohou nastat a proto je pro ně připravena celá řada nouzových přerušení letu s cílem zachránit posádku a ve většině případů i letoun.Manévry jsou tedy následující:

RTLS (Return tu launch Site) - manévr je možno uskutečnit do 245 sekundy letu za předpokladu, že funguje alespoň jeden SSME motor. Jak již název napovídá, jedná se o řešení, kdy se raketoplán vrací na místo startu. Natočí se proti směru letu, vynuluje svoji rychlost a následně urychlí orbiter ve směru k přistávací dráze a teprve teď odhodí ET nádrž.


TAL (Trans-Atlantic Landing) - je manévr možný uskutečnit od 150 do 275 sekundy letu a opět za předpokladu činnosti alespoň jednoho motoru. Ten udělí potřebnou rychlost k přelétnutí Atlantického oceánu a následně se odhazuje nádrž. Přistání je možné v Evropě (Španělsko-Zaragoza; Francie-Moron) nebo v Africe (Maroko-ben Gueir; Gambie-Banjul).


ATO (Abort to Orbit) - raketoplán se dostane na nízkou a především bezpečnou oběžnou dráhu, kde může setrvat delší dobu.


AOA (Abort once around) - V případě, kdy hrozí nebezpečí nebo není možné navedení na plánovanou oběžnou dráhu se raketoplán navede na manévr Abort once around - tedy návrat po jednom oběhu na území USA. Manévr ATO a AOA je možno uskutečnit až po 260 sekundě od startu.

Na oběžné dráze

Po navedení na oběžnou dráhu se otevře poklop nákladového prostoru. To je nutné pro bezproblémový chod klimatizace. Další činnosti na oběžné dráze se odvíjejí hlavně od cílů dané mise. Vždy je nutné udělat prověrku TPS (Thermal protection system).

Ilustrační foto...
Obr.: Pohled na spojovací uzel a záď raketoplánu. Vpravo je vidět Canadarm (Kanadská ruka).
Přistání

Je chápáno spolu se startem jako nejvíce riziková část letu. Nejednou totiž špatná přistávací fáze stála život astronautů. Například Sojuz-1 s Vladimírem Komarovem, let Sojuzu-11 nebo let právě raketoplánu Columbie. Přistání by se dalo rozdělit na tři fáze. Tou první je příprava na přistání, kde se celá posádka a pozemní personál připravuje na přistání. Kontrolují se všechny důležité systémy a na Zemi se pečlivě sleduje počasí v přístavácích oblastech nejen na Floridě ale i na záložních letištích v USA, Evropě i Africe. Další fází je vlastní přistání. Nejdříve se zažehnou motory OMS, které sníží rychlost o zhruba 100 m/s, což má za důsledek následný vstup do atmosféry cca. ve výšce 120 km, při rychlosti 7,6 km/s. V tu chvíli dělí raketoplán od dosednutím na přistávací dráhu zhruba 30 minut a ve vzdálenosti 8000 km. Následuje brždění o husté vrstvy atmosféry - nejrizikovější část přistání, navedení přistávací dráhu a následné přistání. Těsně před přistáním se zvedne špice nahoru a letoun se tím tak zbrzí. Po dosednutí na ranvej se ze zádi "vystřelí" padák, který zbrzdí rychlost a letoun se zastaví.

Ilustrační foto...
Obr.: Endeavour přistává na KSC (STS-108)


Historie projektu

Vznik projektu

Po projektu Apollo se americká kosmonautika orientovala k vývoji znovupoužitelného nosiče. Tím měl být raketoplán. Oficiálně vyhlásil 5.1.1972 prezident USA Richard Nixon, že se bude vyvíjet znovupoužitelný dopravní prostředek k dopravě osob a užitečného zařízení na oběžnou dráhu. Tím byl vlastně projekt odstartován, co se týče politického pohledu. Jelikož řada podobných myšlenek se objevovala už dávno předtím.

Flotila

Pathfinder(OV-098)
Je pouze hmotnostní maketa určená k testování různých zařízení (například jeřábů). Díky ní nemusel být k těmto testům použit znatelně dražší exemplář Enterprise. V roce 1983-1984 byl k vidění na výstavě v Tokiu a dnes ho můžeme vidět v kosmickém a raketovém centru Huntsville (Alabama).

Enterprise (OV-101)
Šlo o stroj určený pro pozemní zkoušky a lety v atmosféře po vypuštění z upraveného Boeingu 747. NASA ho převzala už v roce 1976 a o rok později absolvoval několik letů na hřbetě Boeingu. Neměl destičky tepelné ochrany, motory SSME a další. Prostě nebyl vybaven pro lety do kosmu. Z počátku se předpokládalo, že se později upravený tak, aby byl letů schopen. Od toho se však upustilo. I přesto byl velice důležitým článkem ve vývoji letounu. Pojmenovaný je podle stejnomené lodi ze sci-fi seriálu Star-Trek.

Columbia (OV-102)

Je první exemplář určený k letům do vesmíru. NASA ho převzala v březnu 1979 a jeho první start se uskutečnil 12.dubna 1981 s dvojčlennou posádkou. Bylo to přesně 20 let poté, co J. A. Gagarin jako první člověk vzlétl do vesmíru. Nakonec Columbia uskutečnila celkem 28 letů. Při posledním letu STS-107 zahynulo všech sedm členů posádky při návratu v atmosféře.

Challenger (OV-099)

Byl předán v červnu 1982 a již 4.dubna 1983 absolvoval svůj první kosmický let a to misi STS-6. Celkem se podíval za hranice atmosféry pouze devětkrát. Při svém posledním desátém letu explodoval 73 sekund po startu a zahynula i celá jeho sedmičlenná posádka. Po této katastrofě následovala v letech raketoplánů téměř tříletá přestávka.

Discovery (OV-103)

Dalším exemplářem byl Discovery, který NASA převzala v říjnu 1983, tedy krátce po Challengeru. Doposud má za sebou 33 letů, ale tím tato úspěšná série nekončí.

Atlantis (OV-104)

Byl dokončen v roce 1985 jako čtvrtý provozu schopný letoun. Na svém kontě má již 26 letů. O mnoho více jich však nebude, protože v roce 2008 by měl odejít do výslužby.

Endeavour (OV-105)

Jako náhrada za Challenger byl postaven a v roce 1991 předán exemplář s číslem OV-105 Endeavour. K únoru 2007 má za sebou celkem 19 letů. Svůj jubilejní 20 let by si měl odbýt někdy v polovině letošního roku při misi STS-118.


Havárie

Challenger

V kalendáři je 28. leden 1986 a na rampě na floridském misu Canaveral stojí raketoplán Challenger. Připraven ke své misi STS-51L. Na palubě je sedm astronautů: Scobee (velitel), Smith (pilot), Resnik[ová] (palubní specialista), Onizuka (palubní specialista), McNair (palubní specialista), Jarvis (palubní specialista), McAuliffe[ová] (palubní specialista; účastnice programu „teacher in space“).


Start se měl uskutečnit už 22. ledna. Vinou problémů se odsunul až o šest dní později. V noci panoval na kosmodromu mráz. Začalo plnění hlavní nádrže a všechny ostatní procedury potřebné ke startu. Do rána se na raketoplánu i na rampě vytvořila námraza i kusy ledu. Nikdy předtím se v podobných podmínkách nestartovalo. Technici Morton Thiokolu (výrobce motorů SRB) sice nabádali o odložení startu.Nadřízení jejich varování vlastně ignorovali. Motory sice měly vydržet tyto podínky, ale nikdy v nich nebyly testovány. Co za nehodu tedy mohlo? Již několik sekund po startu se objevil černý obláček kouře unikajících motoru SRB. Toho si ovšem v té době snad nikdo nevšiml a tudíž tomu nemohla být věnována pozornost a stejně by nikdo nemohl nic udělat, protože havarijní manévry přichází na řadu až po odhození právě dvouch startovacích motorů SRB. Další průběh probíhal na první pohled bez problému. To se však změnilo v čase T+73, kdy celý raketoplán nečekaně explodoval. Vinou toho, že těsnící kroužky mezi jednotlivými segmenty nebyly koncipovány s předpokladem na ostatní vedlejší vlivy (například teplotu). Poté motor narazil do nádrže ET a ta samozřejmě explodovala. Je pravděpodobné, že astronauti nezahynuli hned. Dokonce je tu domněnka, že zemřeli až při pádu kabiny na vodní hladinu. Motory pokračovaly dále v letu. Jeden z nich ovšem změnil směr nad obydlenou oblast a tak musel být zničen nejen on ale i ten druhý, protože destrukce byla nařízena na stejnou frekvenci. Tudíž se přišlo o poměrně velmi cenný důkaz. Další let se konal až po téměř tříleté odmlce.

Ilustrační foto...
Obr.: Challenger krátce po tragickém výbuchu (STS-51L).
Columbia

Mise STS-107 jako jedna z mála v poslední době nebyla určena k návštěvě ISS. Velký tlak médií a veřejnosti si vynutil čistě vědeckou misi. A tak 16.ledna 2003 odstartovala na svoji téměř šestnáctidenní misi. Vše probíhalo bez problému a zdálo se, že vše se podařilo. Zbývalo jediné – přistát. Přistání se plánovalo na 1. února. Přesně na 14:16 UT (světového času). Zhruba 17 minut před přistáním bylo náhle ztraceno spojení. To se nepodařilo navázat už nikdy. O chvíli později byly vidět hořící trosky na obloze.


Rázem propukl obrovský smutek a byla sestavena CAIB, tedy hlavní vyšetřující komise. Ta měla hlavní dva úkoly. Tím první bylo ujasnění celé havárie. Zjistit co a hlavně proč se stalo. Za druhé měla za úkol vyvodit z této strašné události důsledky, doporučení a vydat závěrečnou zprávu. Nakonec bylo zjištěno, že za tragédii může kus pěnové izolace z hlavní nádrže ET. Palivo v nádrži je podchlazené a tudíž i pěnová izolace na nádrži má nízkou teplotu. Po startu se ovšem vinou silných vibrací tato pěnová izolace odlupuje a i přes svou nepatrnou váhu mají různě velké kusy této izolace velkou kinetickou energii. Právě v čase T+81 s jeden kus narazil do náběžné hrany levého křídla. Tedy do RCC tepelné ochrany, které vážně poškodil.


Dříve se žádné kontroly na oběžné dráze nedělaly a tak se prostě o ničem nevědělo. Při návratu zpátky na Zem v hustých vrstvách atmosféry se při vysoké rychlosti vytváří horká plazma. Ta pronikla do poškozených tepelných destiček a postupně pronikala dále do křídla. Následovala destrukce křídla a téměř okamžitě i celého letounu. Konečná doporučení byla četná. Mezi hlavní však patřilo „nařízení“ o zamezení odpadávání kusů zmrzlé izolace, což je v prakticky téměř nemožné. Sice se podařilo tento jev zredukovat, ale ne zcela mu zamezit a dokonce v dalších letech byly registrovány další nebezpečné kusy, které naštěstí minuly povrch tepelné ochrany. Dále se detailně dokumentuje start a pomocí roborického ramene, otočky u ISS atd. se na oběžné dráze opticky kontrolují keramické destičky. Na závěr bych se zmínil o doporučení startovat pouze ve dne, kdy jsou dobré fotografické podmínky. Od tohoto bylo nakonec kvůli nedostatku startovacích oken, času a také dobrých výsledků pozorování upuštěno.

Ilustrační foto...
Obr.: Sedm statečných. Astronauti mise STS-107, jenž tragicky skončila.

Budoucnost

Po havárii Columbie bylo jasné, že flotila raketoplánu jednoduše stárne. Vždyť první start se uskutečnil už více před 26 lety. Americká kosmonautika si také vybrala nový směr, kam se bude ubírat – návrat na Měsíc za pomocí nové kosmické lodi Orion a nosičů Ares I a Ares V. Později možná pilotovaný let na Mars.


Jelikož vývoj nových prostředků i když s využitím mnoha již vyvinutých technologií bude velmi drahý a jelikož je udržování provozu schopnosti raketoplán je také nesmírně drahý musí se prostě jasně udat priority. Tak se tedy rozhodlo, že lety raketoplánů se ukončí již v roce 2010 a následně bude několik let NASA bez pilotovaného prostředku k dopravě osob na oběžnou dráhu. To ovšem znamená, že se musí do té doby dostavět Mezinárodní kosmická stanice (ISS), jelikož segmenty jsou jasně koncipovány pro dopravu do vesmíru pomocí právě raketoplánu. A tak se s největší pravděpodobností v roce 2010 po více jak téměř 30 letech ukončí americká flotila raketoplánů svůj provoz a následně přenechá své místo nové lodi Orion.


poznámka: Všechny fotografie byly převzaty od NASA.

Michal Polák

 IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Hubble objevil záhadný objekt
Ilustrační foto...
Týden s vesmírem 17
Ilustrační foto...
Jarní setkání Amatérské prohlídky oblohy v O
Ilustrační foto...
Obloha v listopadu
Ilustrační foto...
NASA a ESA budou u Marsu spolupracovat
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691