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

Obecně o projektu Space Shuttle, část druhá

V druhém a posledním dílu tohoto článku se kromě dokončení popisu odvětví projektu Space Shuttle zaměříme speciálně na obecný popis, úvahy a fakta o dnešním raketoplánu a ještě na mnoho dalších věcí okolo.

12:SRB CEV: Toto je první koncept postrádající klasické rysy všech výše jmenovaných odvětví projektu Space Shuttle. Tato raketa si je celým způsobem zpracování velmi podobná s níže jmenovaným nosičem CLV (Crew Launch Vehicle). Třetí stupeň této rakety již představuje užitečné zatížení s nějakým urychlovacím stupněm, který ho dopraví na oběžnou dráhu odpovídající jeho požadované činnosti. Koncept této rakety vznikl až v roce 2004 - později byl ale spolu s Heavy Lift Carrier 2015 (viz. níže) zrušen, protože byly vyvinuty dvě velmi podobné rakety, které ovšem budou sloužit k úplně jiným účelům. Nové čistě nákladní rakety již zkrátka nejsou potřeba.

13:Heavy Lift Carrier 2015: Tento obrovský nákladní nosič je jeden ze dvou "novodobých" konceptů spadajících do projektu Space Shuttle. Jeho zpracování bylo dokončeno v roce 2004 stejně jako u předchozího konceptu. Je víceméně stejný s níže jmenovaným cargo LV. Tato část projektu byla ovšem zrušena - v činnostech, které by raketa umožňovala nebyla ani jedna, která by byla potřeba.

14:CLV: Nynější název tohoto nosiče je Ares I. Jedná se o jednoduchou pilotovanou raketu jejíž zpracování se koncepčně vrací do 80. let - dá se tedy laicky říct, že je to "klasická raketa". Některé jeho součásti plynou z ozkoušených částí dnes používaného raketoplánu. První stupeň rakety bude víceméně jen upravený blok SRB (bude to poprvé, kdy bude u prvního stupně pilotované rakety použit motor výhradně na tuhé pohonné látky). Druhý stupeň už bude úplně nový - bude poháněn jedním motorem J-2X na kapalné pohonné látky (kapalný kyslík a kapalný vodík). První vývojový stupeň tohoto motoru byl již v kosmonautice používán pod názvem J-2 v druhém stupni měsíční rakety Saturn V - tento motor je tedy jen vylepšením starého konceptu. Třetí nosný stupeň již tato raketa nemá - už následuje jen kosmická loď Orion s maximálně čtyřčlennou posádkou. Tato raketa bude použita výhradně k vynášení kosmické lodi Orion, která bude sloužit k výměnám stálé posádky na Mezinárodní vesmírné stanici, později, pokud bude vyvinuta nákladní verze této lodi, tak bude na stanici dovážet i náklad. Dále bude používána pro pilotované mise na Měsíc společně s měsíčním přistávacím modulem (viz. níže) a v budoucnosti možná i dále, ovšem to už je moc daleko na to, aby jsme to v této chvíli mohli usoudit. První zkušební start Ares I je v současnosti plánován na rok 2009.

15:Cargo LV: Nyní se tento nosič jmenuje Ares V, což je spolu s Ares I velmi známý název. Tato nákladní raketa bude v budoucnosti použita na vynášení měsíčního přistávacího modulu a pohonné jednotky (kterou bude tvořit třetí stupeň rakety) k pilotované misi na Měsíc. První stupeň rakety tvoří dva urychlovací pětisegmenční bloky SRB převzaté z raketoplánu. Druhý stupeň bude k pohonu používat pět kyslíkovodíkových motorů RS-68 převzaté z prvního stupně rakety Delta IV. První a druhý stupeň budou na Zemi zapáleny současně. Po několika minutách se oddělí urychlovací bloky a raketu bude pohánět už jen druhý stupeň. Ten dostane raketu až na nízkou orbitální dráhu, kde bude oddělen. Poslední třetí stupeň rakety, který tvoří pět motorů J-2X vytáhne náklad až na operační oběžnou dráhu. Tam bude užitečné zatížení (lunární přistávací modul) připojen k lodi Orion, která s astronauty odstartuje několik dní poté a třetí stupeň rakety Ares V nasměruje ze zbývajících zásob paliva loď Orion s přistávacím modulem k Měsíci. Další plánované pokračování této měsíční mise je popsáno na mnoha odkazech. Ares V má stejně jako Ares I některá převzatá zařízení z dnešního raketoplánu - Ares V jich má ovšem mnohem více - např.: dva urychlovací bloky SRB, zvětšenou nádrž ET zásobující motory prvního stupně, atd.

Ilustrační foto...
Obr.: Velikostní porovnání rakety Saturn V, amerického raketoplánu a raket Ares I a Ares V

S výjimkou posledních dvou nosičů a nosiče Shuttle byla ale všechna ostatní odvětví projektu zrušena. Nosiče SRB CEV a Heavy Lift Carrier 2015 byly zrušeny víceméně jen proto, že jen nebyly potřeba - místo nich ale vznikly dva velmi podobné nosiče (Ares I a Ares V), které ovšem poslouží k jiným účelům, než k vynášení nepilotovaných družic a sond. Zbytek nosičů byl zrušen jednak z finančních důvodů (nákladnost provozu všech odvětví "najednou" i přes první velmi pozitivní odhady ceny jednoho startu, které se ovšem při provozu jediného realizovaného odvětví opravdu velmi zvětšily, si určitě dovedete představit...) a jednak proto, že se plánovalo (a bylo také realizováno) zařadit do programu startů raketoplánů i vynášení všemožných družic (od vojenských, přes všechny patřící NASA až po komerční meteorologické družice), takže zbývající koncepty byly vyhodnoceny jako víceméně zbytečné a tím pádem byly zrušeny.

V následujícím textu se opět omezíme jen na jediný realizovaný koncept projektu a povíme si o něm něco více. Podle prvních odhadů měl jeden start raketoplánu stát asi 10 milionů dolarů, což pro NASA představovalo obrovskou výhodu. Původní plány do budoucnosti dokonce počítaly s tím, že bude zastaven provoz všech raket a raketoplány budou bez problémů a hlavně levně schopny starty s týdenními intervaly zastat aktivitu všech raket za menší cenu. Situace financování a počtu startů za rok je v současnosti taková: Přípravy a samotný start jednoho raketoplánu se pohybuje v rozmezí 400-600 milionů dolarů a startuje se průměrně čtyřikrát do roka (v tomto roce byly zatím realizovány dva starty - Atlantis STS- 117 a Endeavour STS-118, na další start se připravují raketoplány Discovery STS-120 a Atlantis STS-122). Nejvíce raketoplánů letělo v roce 1985 - tehdy letěly raketoplány do vesmíru devětkrát. Je to tedy oproti plánovaným odhadům obrovský rozdíl. Možná si někteří z vás říkají proč tedy NASA raketoplány jednoduše nezruší a nezačne urychleně vyvíjet nový systém Orion s raketami Ares I a Ares V. odpověď je jasná - když se s raketoplány začalo počítat jako se stavitelskou jednotkou pro Mezinárodní vesmírnou stanici, tak se všechny moduly dělaly přesně do nákladového prostoru raketoplánu. Jiná raketa, ať už americká, ruská nebo jakákoli jiná by je vzhledem k jejich velikosti a dalším aspektům nemohla dostat do vesmíru. Rakety jsou dělány přesně pro užitečné zatížení určité hmotnosti a u každého typu je to odlišné. Navíc neexistuje raketa, která by byla schopná na oběžnou dráhu dostat lidskou posádku společně s užitečným zatížením - to zvládne jen raketoplán. Ten ale má ještě mnohem více schopností, které jiné kosmické dopravní prostředky nemají a v blízké budoucnosti jen tak mít nebudou. Mezi tyto schopnosti patří:

1. Již jmenovaná schopnost dostat na oběžnou dráhu posádku i náklad najednou. Toho je nejvíce využito při letech na Mezinárodní vesmírnou stanici, protože k úplnému připojení všech nových modulů je potřeba asistence astronautů při výstupu do volného prostoru, který obstarají členové posádky raketoplánu (zpravidla dva z palubních specialistů, kteří jsou na činnosti daného výstupu přesně připraveni z výcviku na Zemi). Na druhé straně je let amerického raketoplánu bez posádky nemožný (kdežto u ruského Buranu byla automatická pilotáž možná a jeho jediném letu do vesmíru i využitá).

2. Schopnost vypouštět a hlavně opětovně zachycovat libovolné družice, které mohou být buď na oběžné dráze opraveny, nebo mohou být vloženy do nákladového prostoru a dopraveny zpět na Zem. Tato schopnost byla využita u obrovského množství družic - po havárii raketoplánu Columbia byly ale veškeré lety, které nemají nic společného se stanicí ISS zakázány. Jeden let mimo ISS se ale nakonec podařilo prosadit - poslední plánovanou opravu Hubblova vesmírného dalekohledu. To prosadili hlavně vědci, protože zatím neexistuje žádný jiný teleskop, který by měl takový dosah a to ještě s tím, že není rušen vlivy zemské atmosféry.

3. Je možné vložit do raketoplánu i vědeckou laboratoř (SpaceLab, nebo SpaceHab), kde budou po dobu letu prováděny vědecké experimenty. Raketoplán tedy poslouží jako krátkodobá vědecká laboratoř umístěná na oběžné dráze. Takových výzkumných misí bylo provedeno velmi mnoho - poslední byla mise raketoplánu Columbia STS-107, která skončila havárií při průletu atmosférou.

4. Do nákladového prostoru raketoplánu může být vloženo obrovské a velmi rozmanité množství věcí, které budou použity k experimentům, nebo budou připojeny k vesmírné stanici, nebo k jinému kosmickému tělesu, které potřebuje opravu, nebo modernizaci. Zajímavým příkladem experimentů byla při letu raketoplánu Atlantis STS-61-B "stavebnice" z kovových tyčí, která po sestavení vytvořila velmi dlouhý panel, který byl poté kosmonauty podroben zkouškám pevnosti a dalších vlastností. Další zařízení, které může být do nákladového prostoru raketoplánu vloženo je přechodová komora a stykovací zařízení. Tato dvě zařízení obrovským způsobem zvětšují samostatnost a univerzálnost raketoplánu. Ovšem přechodová komora bude použita již jen jednou při servisní opravě Hubblova dalekohledu - při ostatních misích, kde se raketoplán pomocí stykovacího zařízení spojí se stanicí ISS není přechodová komora potřeba, protože všichni astronauti používají k výstupu do volného prostoru přechodovou komoru modulu Quest.

Ilustrační foto...
Obr.: Hubblův vesmírný teleskop připojený k raketoplánu Discovery při misi STS-82

Není tedy divu, že se představitelům NASA projekt velmi líbil - sliboval totiž nahrazení absolutně všech ostatních kosmických dopravních prostředků a ještě několik funkcí přidal.Všechny zmiňované funkce byly ve vesmíru mnohokrát využity. Hlavně při opravách družic, které byly při startu, nebo na oběžné dráze poškozeny nebo jednoduše opotřebovány - většinou byly tak drahé, že pro NASA bylo výhodnější dát několik milionů za start raketoplánu, než nadobro ztratit družici, která mohla stát miliardu nebo i více dolarů.

Mnoho lidí v současnosti mluví o tom, že jsou raketoplány jednoduše zastaralé. To je ovšem jen velmi rozšířený omyl. Když totiž vezmeme v potaz všechna vylepšení, kterými raketoplány za těch bezmála 26 let prošly, tak vyjde najevo, že jsou to stále moderní stroje, které jsou stále schopny bezpečně a spolehlivě fungovat. Je pravda, že v minulosti docházelo většinou při předstartovních operacích k problémům, které mohly klidně skončit katastrofou např.: požár u motorů SSME, netěsnost palivového potrubí ve spoji mezi nádrží ET a orbiterem, poruchy hydraulických turbočerpadel APU (Auxiliary Power Unit) a mnoho dalšího. Nikdy žádná porucha nezpůsobila havárii raketoplánu ještě před vzletem - vždy se nebezpečí podařilo zažehnat. V některých případech měl ale raketoplán na mále - např. při prvním letu raketoplánu Discovery na misi STS-41-D. Tam byl nejdříve problém při průběhu zážehové sekvence motorů SSME - palubní počítač dal kvůli problémům s palivovým ventilem řídícím průtok vodíku do jednoho z motorů příkaz k zastavení zážehové sekvence asi čtyři sekundy před startem. Ovšem pracovníci v řídícím středisku nedostali od počítačů potvrzení, že byl motor č. 1 vypnut (kdyby nebyl, tak může od plamenů z jeho expanzní trysky dojít k přehřátí povrchu nádrže ET a výbuchu jejích veškerých zásob paliva). Naštěstí ho ale počítač vypnul. První nebezpečí bylo tedy zažehnáno. Ovšem asi o tři minuty později došlo k požáru u motoru č. 3. Z jeho trysky začal unikat vodík, který se od rozžhavených ploch startovací rampy vzňal. Plamen byl poměrně velký - měl až tři metry a šlehal na povrch raketoplánu. Technikům se opakovaně objevující plameny nakonec asi po dvaceti minutách podařilo uhasit tryskami zalévajícími rampu vodou. Tím celé nebezpečí skončilo - raketoplán byl sice od plamenů poškozen, ale zůstal celý i s posádkou. V minulosti se tedy velmi často stávalo, že bylo odpočítávání ukončeno např. 3 sekundy před startem, protože palubní počítače zjistily nějaký problém (a ve většině případů start ukončily oprávněně…). V současnosti se to už ale opravdu nestává. Když je start odložen, tak většinou z důvodů špatného počasí a nikoli poruchy (a když už, tak nikdy né tak závažné, jako byly v minulosti).

Ilustrační foto...
Obr.: Začátek startovní sekvence motorů SSME raketoplánu Atlantis STS-117

Pokud jde o havárie, tak ty byly jak známo dvě. Obě skončily smrtí posádky a zničením orbiteru (Challenger a později Columbia). Většině lidí tato skutečnost stačí k odsouzení spolehlivosti raketoplánů. Vezměme ale v úvahu např. ruský Sojuz. Tam byly také dvě havárie a všechny měly stejné následky jako u raketoplánů. Pořád se ale o Sojuzech mluví jako o velmi spolehlivém kosmickém dopravním prostředku. Je to samozřejmě oprávněné, protože více havárií nebylo a díky své jednoduchosti a mnoha modernizacím je loď také velmi spolehlivá. Ovšem raketoplány také další havárii nezažily. A vzhledem k jejich složitosti a mnoha modernizacím je jejich spolehlivost také obrovská. Největší chybu vidí odborná i laická veřejnost ve způsobu provedení tepelné ochrany raketoplánu. Ta je udělána z neuvěřitelně křehkých materiálů, které jsou ale na druhé straně neuvěřitelně tepelně odolné. Ovšem při závažnějším poškození určitého místa odpadá jakákoli tepelná odolnost. Způsob provedení tepelné ochrany byl schválen již v prvních projektech hovořících o orbiteru raketoplánu. Pracovníci NASA, kteří hledali nejlepší způsob jejího provedení měli kromě této ještě jednu možnost. Ta spočívala v provedení z kovového tepelného pancíře (speciální slitiny velmi tepelně odolných kovů). Ten by byl na orbiteru naskládán způsobem částečného překrývání ("zkrátka jako šupiny na rybě") - poskytoval by jednak výbornou ochranu při průletu atmosférou a jednak by byl velmi odolný. Ovšem na druhé straně by byl velmi těžký. Bylo tedy nakonec přistoupeno k druhé variantě. Při všech opatřeních, které udělal NASA proti odpadávání pěnové izolace z nádrže ET, která právě při nárazu do orbiteru páchá škody na tepelné ochraně je pravděpodobnost ulomení tak velkého kusu, který by zásahem do orbiteru napáchal takové škody, že by byl ohrožen život posádky opravdu minimální. Musí se ale bohužel počítat s tím, že něco odpadne vždy, ať to orbiter zasáhne, nebo ne (ovšem s následky postihující pouze finance NASA, které musí být po přistání dodatečně vydány na opravu poškozeného místa tepelné ochrany).

Nyní se pozastavíme nad sestavením startovního komplexu raketoplánu. Jeho vzletovou část tvoří nádrž ET a dva postraní vzletové bloky SRB. Původně měla tato část sloužit i k vynášení výše jmenovaných verzí projektu. Potom by ji bylo možné srovnávat s ruskou raketou Eněrgija. Ta totiž se svými několika typy (některé ovšem nebyly realizovány)umožňovala vynášení několika typů kosmických lodí z nichž byl pilotovaný jen raketoplán Buran. Tato sestava pomocí dvou neuvěřitelně silných motorů na tuhé pohonné látky (každý je po dobu hoření, což že asi 120 sekund schopný unést až 1000 tun) a jedné obrovské nádrže na kapalné pohonné látky pro motory SSME vynáší samotný orbiter raketoplánu, který v době startu váží asi 120 tun (kdežto zbytek soustavy váží asi 1930 tun). Samotné poskládání této soustavy je podle některých lidí velmi nebezpečné. V klasické pilotované raketě jsou nádrže s palivem pod kosmickou lodí, ovšem tady je nádrž podél celého raketoplánu. Když by např. vybuchla palivová nádrž prvního stupně rakety Sojuz dvacet sekund po startu, tak by se okamžitě aktivovaly záchranné motory na špičce rakety a oddělila by se kabina s kosmonauty. Motory by kabinu s kosmonauty velmi rychle a za obrovského přetížení dostaly do bezpečné vzdálenosti od vybuchující rakety a později by kabina přistála na padácích. Kdyby ale dvacet sekund po startu vybuchla nádrž ET, tak je výsledek jasný. Výbuch, který se dá přirovnat k síle malé jaderné bomby by okamžitě rozmetal orbiter, ve kterém by ještě okamžitě explodovaly jeho zásoby pohonných hmot. Astronauti by zřejmě během méně než jedné sekundy zemřeli v důsledku obrovského tlaku a teploty. Při misi raketoplánu Challenger STS-51L se stalo něco podobného, ale tam byl výbuch nádrže ET již v době, kdy v ní bylo o něco méně pohonných hmot. Dvacet sekund po startu by to bylo o hodně jiné… Na orbiter raketoplánu nelze namontovat žádná záchranná zařízení a ani do něj není technicky možné dát sedačky umožňující katapultování.

Ilustrační foto...
Obr.: Pohled na startovní sestavu raketoplánu

Posádka se může v nouzové situaci zachránit výskokem z raketoplánu s použitím padáku, ale tam je podmínka, že raketoplán nemůže být v moc velké výšce a nesmí mít moc vysokou rychlost. Druhou alternativou předčasného ukončení mise jsou záchranné atmosférické manévry (RTLS -Return To Launch Site, TAL -Trans Atlantic Landing, ATO - Abort To Orbit a AOA - Abort Once Around). Tyto manévry jsou cestou k předčasnému ukončení mise, nebo v případě ATO k nouzovému navedení na oběžnou dráhu. Jejich použití je možné v případě výpadku jednoho nebo více motorů SSME během letu, nebo kvůli jinému závažnému problému během startu. Žádný z manévrů předčasného ukončení mise nebyl nikdy použit. Jen jednou musel být použit manévr ATO z důvodu výpadku jednoho motoru SSME - raketoplán byl úspěšně naveden na nouzovou oběžnou dráhu, kde splnil většinu úkolů a poté se bezpečně vrátil na Zemi. Všechny manévry jsou nahrané v palubních počítačích a v případě jejich potřeby je počítač provede z větší části automaticky - velitel mise by raketoplán řídil jen při poslední části přistávání.

Ilustrační foto...
Obr.: Raketoplán Atlantis přistává a úspěšně tím zakončuje misi STS-115

Koncept vícenásobně použitelného kosmického dopravního prostředku v podání kosmického raketoplánu předběhl především technickou úrovní svoji dobu a i přesto ho NASA dokázal od roku 1981 používat. Za celou historii provozu raketoplánů bylo zatím uskutečněno 119 letů do vesmíru, z čehož skončily dva katastrofou a ostatní byly úspěšné. Právě kvůli jejich obrovské technické složitosti a náročnosti na údržbu jsou tak drahé. Ukončení jejich provozu je plánováno po dostavění stanice ISS, což má být v roce 2010. Poté půjdou všechny existující orbitery do výslužby a NASA začne urychleně vyvíjet rakety Ares I a Ares V s kosmickou lodí Orion. Americká kosmonautika se koncepčně vrátí do 80. let, kdy byl provozován program Apollo. Je pravděpodobné, že myšlenka vícenásobně použitelného kosmického dopravního prostředku nebude navždy zapomenuta. Naproti dosud používaným jednorázovým (nebo částečně znovupoužitelným - plánuje se na systém Orion) kabinám je to neuvěřitelná výhoda. Současná doba, i když technologii raketoplánů dovoluje používat, tak jen velmi draze a komplikovaně. Je tedy technicky a ekonomicky výhodnější přejít na klasické pilotované systémy, které ovšem budou mnohem větší a modernější než Apollo.

Krutá realita tedy zní: současnost patří raketám, ale snad jednou někdo v budoucnosti vyvine nový typ kosmického dopravního prostředku, který bude mít společné rysy s, v té době již ukončeným, ale přesto velmi úspěšným projektem Space Shuttle.


První díl je k dispozici zde.


Za významnou pomoc s celým tímto i předešlým článkem děkuji panu Mgr. Antonínu Vítkovi, Csc.

Tomáš Kovařík

| Zdroj: astronautix.com  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
Rádio IAN: Velký třesk a co bylo po něm II
Ilustrační foto...
Viděli jste polární záři?
Ilustrační foto...
Prof. R. Kreutz - Hvězdářství II
Ilustrační foto...
Na prvním místě jsou peníze
Ilustrační foto...
Iridia jdou dolů
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