Byl to stroj, který si odmítal vybrat mezi raketou a letadlem. Space Shuttle, oficiálně známý jako Orbital Transportation System (STS), byl ambiciózním pokusem NASA vytvořit částečně znovupoužitelný dopravní prostředek schopný vstoupit na oběžnou dráhu Země. Nejenže začal; přistával. To byl radikální rozdíl oproti kapslím, které se rozstřikovaly v oceánech. Raketoplán mohl sklouznout na ranvej, přistát na kolech a odjet do hangáru.
Program začal 12. dubna 1981. Tehdy se ze startovací rampy zvedl první orbiter Columbia. Tento systém třicet let určoval americký přístup do vesmíru. Odlétala 135 misí. Poslední let skončil v roce 2011. Návrh byl složitý, protože musel splnit dva protichůdné požadavky. Musela vydržet brutální chaos na startu. Musela přežít v křehkém tichu oběžné dráhy. A musela se vrátit jako cihla.
Hlavní komponenty
Raketoplán nebyl jediným vozidlem. Jednalo se o prefabrikovanou stavbu. Systém se skládal ze tří hlavních částí.
- Orbiters: Byly to okřídlené vesmírné lodě. Nesli posádku a náklad. Byly jedinou částí, která se dostala na oběžnou dráhu.
- Externí palivová nádrž (ET): Byla to obrovská oranžová palivová nádrž. Obsahoval kapalný vodík a kapalný kyslík. Dodával energii na první dvě minuty letu. Po devastaci se oddělil a shořel v atmosféře. Nebylo znovu použitelné.
- Solid Rocket Boosters (SRB): Dvě bílé rakety připevněné po stranách. Poskytovaly počáteční trakci. Poté, co jim došlo palivo, spadly do oceánu. NASA je vyzvedla, vyčistila a natankovala na další start.
Orbiters byli hlavními postavami programu. Bylo postaveno pět z nich: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis a Endeavour. Challenger byl ztracen v roce 1986. Columbia byla ztracena v roce 2003. Zbývající tři dokončili závěrečné mise programu.
Proč na tom záleželo
Raketoplán změnil způsob, jakým přemýšlíme o kosmickém letu. Před ním byl vesmír většinou jednosměrná cesta. Šel jsi nahoru. Vraceli jste se. Šplouchal jsi do oceánu. Tím to skončilo. Raketoplán sliboval pravidelný přístup. Sliboval, že to bude vesmírný náklaďák.
“Space Shuttle byla první kosmická loď navržená pro opakované použití, která způsobila revoluci v konceptu cestování vesmírem tím, že umožnila provádět více misí pomocí stejného základního vozidla.”
Tato opětovná použitelnost snížila náklady. Alespoň teoreticky. V praxi byla příprava orbiterů pro opakované lety neuvěřitelně drahá. Dlaždice tepelného štítu byly křehké. Vyžadovali ruční ověření. Každá mise stála stovky milionů dolarů. Ale schopnost vrátit těžký náklad na Zemi byla jedinečná. Raketoplán by mohl vynést satelity na oběžnou dráhu. Mohl je opravit. Dokázal stavět struktury ve vesmíru.
Hubbleovo dědictví
Jedním z nejtrvalejších příspěvků raketoplánu byl Hubbleův vesmírný dalekohled. Hubble byl vypuštěn v roce 1990 a potřeboval renovaci. Sám to nedokázal. Raketoplán absolvoval pět servisních misí. Astronauti se vydali do vesmíru. Instalovali nové kamery. Opravovali zrcadla. Nahradily gyroskopy.
Nešlo jen o technickou podporu.
Anatomie dva miliony let starého obra
Zapomeňte na pohádky o cestování vesmírem. Americký raketoplán nebyl hladká stříbrná kulka. Byl to těžkopádný, děsivě hlasitý kříženec letadla, rakety a palivové nádrže na jedno použití.
Dostat ho do vzduchu vyžadovalo koordinovanou práci tří různých složek. Nejprve to byl orbiter. Byla to okřídlená loď, která převážela posádku a náklad. Ale nemohl létat sám. Potřeboval moc. A sice externí nádrž naplněná kapalným vodíkem a kapalným kyslíkem. Tento tank napájel tři hlavní raketové motory orbiteru. A kdyby to nestačilo, měl k němu připevněné dva masivní raketové posilovače.
Měřítko je těžké pochopit, dokud ho nezměříte.
V okamžiku spuštění vážil celý systém 2 miliony kilogramů. To je 4,4 milionu liber kovu a paliva. Byla vysoká 56 metrů. 184 stop. K pohybu této konstrukce byl zapotřebí tah 31 000 kilonewtonů. Nebo, pokud dáváte přednost intuitivnějším imperiálním jednotkám, 7 milionů lbf.
Startovací procedura byla brutální. Posilovače a hlavní motory orbiteru byly spuštěny současně. Asi dvě minuty jste seděli na řízeném výbuchu. Poté došlo k prvnímu rozchodu. Posilovače byly resetovány. Nespadly jen tak. Otevřeli padáky. Vrátili se na Zemi neporušeni. Opakovaně použitelné. To byla hlavní výhoda. Sen o vesmírném kluzáku.
Ale externí nádrž? Bylo to na jedno použití.
Jakmile orbiter dosáhl 99 % své orbitální rychlosti, nádrž se vyprázdnila. Docházela zásoba paliva. Orbiter byl od něj odpojen. Buck se nevrátil. Při opětovném vstupu do atmosféry byl zničen. Ohnivá koule na obloze.
A přesto.
Tady je ta divná část. Raketoplán startoval vertikálně. Jako každá jiná raketa. Ale jakmile vstoupil na oběžnou dráhu, sestup vše změnil. Tohle nebylo přistání rakety. Byl to neřízený klouzavý let.
Jak raketoplán přistál bez motorů
Lidé si cestování vesmírem představují jako sérii výbuchů. Nahoru. Dolů. Výložník. Ale návrat raketoplánu byl tichý.
Jakmile vyhořela externí nádrž, orbiter se stal v podstatě cihlou s křídly. Nemělo žádné motory, které by ho tlačily zpět na Zemi. Nebyly tam žádné padáky, které by ho zpomalily v tradičním slova smyslu. Musel plánovat.
To vše změnilo v našem chápání kosmodromů. Nemohli jste jen odstartovat z odpalovacího zařízení a přistát na poli. Orbiter potřeboval dráhu. Dlouhá, betonová, vyztužená, aby odolala teplu a nárazu 200tunového letadla přistávajícího rychlostí 200 mph.
Proč to postavili takhle? Protože chtěli snížit náklady na každý start. Znovupoužitelnost byla svatým grálem. Posilovače se vracely. Orbiter se vracel. Ztratila se pouze externí nádrž. Teoreticky to znamenalo, že stejné vybavení bylo možné použít desítkykrát.
V praxi?
Údržba byla noční můra. Ale fyzika zůstala stejná. Orbiter přistál jako kluzák.
Realita orbitální rychlosti
Dosažení 99% orbitální rychlosti je nejtěžší část. Externí
Raketoplán byl víc než jen raketa. Jednalo se o nákladní auto, jeřáb a laboratoř v jednom zařízení. Jeho skutečná síla spočívala v jeho nákladovém prostoru, obrovském prostoru navrženém pro umístění satelitů. Na oběžné dráze je orbiter vypustil. Mohl by se také připojit k jiným kosmickým lodím. Nebylo to děláno jen pro parádu. Astronauti využívali tyto doky k opravám vadných strojů. Na stanicích doplňovali zásoby. Vraceli zařízení na Zemi k opravě.
Některé mise trvaly dva týdny. Tato doba stačila k tomu, aby se orbiter proměnil ve specializovanou vědeckou platformu. Členové posádky pozorovali Zemi. Sledovali vesmírné objekty. Nejen přihlíželi. Zaznamenali data.
Experimenty Spacelab
Ne všechny mise zahrnovaly vybavení. Některé se věnovaly biologii. Fyzika. Raketoplán nesl přetlakový modul vyrobený společností Europa. Jmenovalo se to Spacelab. Uvnitř bylo udržováno kontrolované prostředí. Tlak se rovnal pozemským normám.
Ale váha? Zmizel.
Astronauti pracovali v podmínkách mikrogravitace. Prováděli experimenty, které nebylo možné provést na Zemi. Proč je to důležité? Protože tato data formovala naše chápání lidského zdraví ve vesmíru. Ovlivnily vědu o materiálech. Změnili přístup k navrhování budoucích laboratoří.
Tato představa byla lákavá. Americký raketoplán byl navržen tak, aby byl spolehlivým dříčem schopným absolvovat až 100 letů. První předpovědi slibovaly radikální posun. Lety na nízkou oběžnou dráhu Země by již nebyly neúměrně drahé. Staly by se rutinou. Rutina. To bylo slíbeno.
Jenže realita zasáhla.
Po zprovoznění systému se matematika již nesbližovala. Provozní náklady se dramaticky zvýšily. Čas potřebný k přípravě na další let se protáhl mnohem déle, než inženýři očekávali. Raketoplán se nestal levným způsobem, jak se dostat do vesmíru. Stala se noční můrou údržby.
Vezměme si jako příklad flotilu raketoplánů. Mezi lety 1981 a 1985 vstoupily do služby čtyři orbitery: Columbia, Challenger, Discovery a Atlantis. Columbia se stala první lodí, která letěla do vesmíru. Počáteční optimismus se však do konce tohoto období vypařil pod tíhou rzi, nutnosti výměny termodlaždic a složité logistiky.
Proč nízkonákladový model tak katastrofálně selhal? Protože lidé nejsou rakety. Nemůžete jen vyměnit pár šroubů a poslat lidi zpět do vesmíru za tři týdny. Raketoplán vyžadoval rozsáhlou manuální práci. Kontroly Opravárenské práce. Zpoždění
Očekávání nízkých nákladů na lety na nízkou oběžnou dráhu Země prostě neobstálo v realitě bezpečnostních požadavků na pilotované lety a nutnosti obnovit letovou způsobilost zařízení. Raketoplán zůstal v provozu po celá desetiletí, ale jeho finanční a logistická zátěž se stala určujícím znakem programu spíše než jeho znovupoužitelnost.
Chladná pravda o katastrofě
Stalo se to 28. ledna 1986. Sedm astronautů na palubě Challengeru zemřelo několik minut po startu. Mezi nimi byla Christa McAuliffe, soukromá občanka a učitelka. Obraz exploze se navždy vryl do veřejné paměti. Příčinou však byla mechanická závada.
Neštěstí vyšetřovala speciální prezidentská komise. Zjistila, že na jednom z pevných raketových posilovačů selhal O-kroužek. Nebyla to jen smůla. Byla to konstrukční vada. Situaci zhoršilo ráno nezvykle chladné počasí. V chladu těsnění ztratilo svou pružnost. Kolem něj prosakovaly horké plyny. Skončili zapálením paliva ve vnější nádrži raketoplánu. Výbuch se stal nevyhnutelným poté, co těsnění selhalo.
Nehoda nebyla žádná anomálie. To bylo známé riziko, ignorované kvůli tlaku termínů a povětrnostním podmínkám.
NASA okamžitě vyřadila celou flotilu raketoplánů. Další let se uskutečnil až v září 1988. Tato přestávka umožnila inženýrům odstranit konstrukční nedostatky. To také vedlo k administrativním změnám v programu raketoplánů. Na kultuře organizace záleželo stejně jako na fyzice.
Výměna ztraceného orbiteru trvala roky. Endeavour uskutečnil svůj první let v roce 1992. Byl postaven jako náhrada za Challenger. Flotila pokračovala v provozu, ale stín toho lednového rána se nikdy úplně nezvedl.
Nebylo to jen diplomatické podání ruky. Mise raketoplánů na ruskou vesmírnou stanici Mir v letech 1995 až 1998 poskytly drsné a riskantní cvičiště. NASA se potřebovala naučit, jak udržet vesmírnou loď obyvatelnou na oběžné dráze, aniž by způsobovala exploze nebo nedocházel vzduch.
“Převzali jsme zkušenosti ze stanice, kterou v podstatě držela pohromadě lepicí páska a naděje.”
Cíl byl jednoduchý: připravit se na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Realita se ukázala být matoucí.
„Svět“ byl starý. Byl to Rus. Teklo to. Ale povedlo se. A práce byla hlavním cílem.
Učit se tvrdě
Představte si, že provozujete domácnost v nulové gravitaci a vaše vodovodní potrubí občas vystříkne chladivo na jistič. Přesně taková atmosféra vládla na Miru.
NASA tam vyslala posádky raketoplánů, aby procvičily postupy. Nacvičovali dokování. Trénovali jsme výstupy do vesmíru (EVS). Nacvičovali akce v nouzových situacích, ke kterým nebyly žádné instrukce, protože je Rusové nezapisovali.
Jedna mise. Spustil se požární poplach. Uvolněný drát. Panika.
To nebyly simulace. Byly to skutečné hodiny ve vesmíru. Skutečné problémy. Skutečné důsledky.
Přechodné období
V roce 1998 se vše změnilo. Údržba “Mir” byla příliš drahá. Stanice byla příliš stará. Příliš unavený.
Zaměření se posunulo. Raketoplány začaly vynášet na oběžnou dráhu velké moduly. Farmářské sekce. Solární panely. Obytné moduly.
Raketoplán se stal univerzálním konstrukčním nástrojem. Dodával astronauty. Přinesl jídlo. Přinesl experimenty. Stavěl ISS postupně, modul po modulu.
Ale dovednosti? Zůstali. Svalová paměť nahromaděná během letů na Mir? Stále to bylo aktuální.
Proč tato etapa existovala
Proč trávit tři roky prací na zahraniční stanici, když si můžete postavit vlastní?
Protože vybudování vlastní stanice vyžaduje schopnost opravit to, co se rozbije. Nelze simulovat každé selhání. Nemůžete předvídat každý únik. Musíte tam jít. Musíte to vidět na vlastní oči. V této situaci musíte přežít.
„Svět“ poskytoval chaos. ISS poskytla měřítko.
Dědictví té doby
Dnes je ISS zázrakem mezinárodní spolupráce. Toto je laboratoř. Tohle je domov. Je to důkaz toho, co se stane, když se země přestanou hádat dostatečně dlouho na to, aby něco postavily ve vesmíru.
Tato spolupráce ale nevznikla z ničeho nic. Byl vytvořen ve stínu “The World”. V hangárech raketoplánů. Obecně panika kvůli vadnému systému.
Díváme se na lesklé moduly ISS a vidíme pokrok. Ne vždy vidíme roky pokusů a omylů, které tomu předcházely. Chaotická střední fáze. Nepříjemné přechodové fáze.
Tam došlo ke skutečné práci.
A nebylo to moc hezké. Ale povedlo se.
Zkáza se odehrála rychlostí blesku. Zrovna před minutou se po obloze nad centrálním Texasem proháněl raketoplán Columbia. V příštím okamžiku se proměnil v trosky. 1. února 2003 se orbiter zhroutil ve výšce asi 60 kilometrů. Je to asi 40 mil. Zahynulo všech sedm členů posádky. Mezi nimi byl Ilan Ramon, první izraelský astronaut ve vesmíru. Hrdost na svou zemi. Tragédie pro všechny.
Flotila raketoplánů okamžitě uzemnila. Lety se zastavily. Starty se zastavily. Země zatajila dech. Vyšetřovatelé museli pochopit důvod. Odpověď nespočívala v návratu, ale ve startu.
Nárazová pěna
Problém začal na startovací rampě. Při startu se z vnější palivové nádrže odtrhl kus izolační pěny. Nebyl to malý fragment. Byl dostatečně velký, aby způsobil vážné škody. Tento fragment zasáhl levé křídlo orbiteru. Člověk by si myslel, že takový náraz za letu povede ke katastrofě. To však není pravda. K nárazu pěny došlo během fáze výstupu. Konstrukce přežila. To zatím stačilo.
Ale byla narušena tepelná ochrana křídla. Pěna poškodila panely z uhlíkovo-uhlíkového kompozitu. Tyto panely byly první linií obrany raketoplánu proti horku. Když Columbia později znovu vstoupila do atmosféry, věci se pokazily. Superhorký vzduch našel slabé místo. Dostal se dovnitř křídla. Horko nebylo jen intenzivní. Stačilo zničit konstrukci. Křídlo je mimo provoz. Zařízení se zhroutilo ve vzduchu.
Vyšetřovací komise jasně uvedla svá zjištění. Nebyla to jen smůla. Byla to kombinace mechanického selhání a organizační slepoty. Stále existovaly stejné problémy, které zabily Challenger. Nebyli vyřazeni.
Proč musely raketoplány opustit
Katastrofa v Kolumbii změnila postoj NASA k riziku. Nešlo jen o opravu křídelních panelů. Šlo o napravení kultury, která ignorovala varování. Inženýři již dříve pozorovali nárazy pěny. Věděli o nebezpečí. Varovali před tím. Vedení tyto signály ignorovalo. Nebo alespoň nejednal s naléhavostí, kterou to vyžadovalo.
Tento vzorec ignorování známých problémů byl zaznamenán ve zprávě Challenger před několika lety. Bylo to selhání komunikace. Neschopnost stanovit priority. Bezpečnost odstoupila od pracovního plánu. Nejde jen o technickou chybu. To je lidský faktor.
Než mohly lety raketoplánů pokračovat, musela NASA vyřešit tyto logistické problémy. Přepracovali vnější palivovou nádrž. Byly zavedeny nové kontrolní postupy. Změnili jsme přístup ke komunikaci rizik. Základní problém ale zůstal: raketoplán byl příliš složitý, příliš drahý a příliš nebezpečný pro běžné používání.
Program raketoplánů začal v 70. letech 20. století. Sliboval levný a častý přístup do vesmíru. Místo toho nabídla něco jiného. Vysoké náklady. Vysoké riziko. A nakonec nedostatek udržitelného obchodního modelu. Ztráta Columbie byla poslední ranou. Dokázala, že rizika převažují nad přínosy. Zvlášť když přínos spočíval především ve vědeckých experimentech a opravách satelitů.
Dědictví získaných lekcí
Katastrofa v Kolumbii přinesla víc než jen ukončení mise. Ukončila celou jednu éru. Flotila raketoplánů byla vyřazena až do roku 2005. Když se lety obnovily, atmosféra se změnila. Důvěru vystřídala opatrnost. Ale nápis je na zdi
Ticho po řevu bylo ohlušující. Téměř třicet let určoval hukot hlavních motorů raketoplánu éru amerických vesmírných letů. Tato éra ale třeskem neskončila. Zemřela jednoho horkého červencového dne.
- července 2011 odstartovala Atlantis ke svému 135. a poslednímu letu. Nebyl to rekordní start. Nebyly překonány žádné rekordy v délce ani rozsahu. Byl to jen konec řady. Praktický, tichý konec programu, který změnil způsob, jakým přemýšlíme o nízké oběžné dráze Země.
Abyste pochopili, proč byly raketoplány vyřazeny, musíte se podívat na časovou osu. Program málem zemřel, než skutečně začal. Po tragické smrti Challengeru v roce 1986 a Columbie v roce 2003 byl rozpočet NASA pod útokem. Důvěra veřejnosti byla zničena. Myšlenka „denního autobusu do vesmíru“ se zhroutila pod tíhou obav o bezpečnost a rostoucích nákladů.
Když se 26. července 2005 po startu Discovery lety konečně obnovily, nálada v Houstonu byla ponurá. Raketoplán je zpět, ale optimismus z 80. let je pryč. Následovalo dalších šest misí. Každý start byl podroben pečlivé analýze. Každé přistání bylo úlevou. V době, kdy Atlantis v červenci 2011 přistála na Floridě, byly náznaky zřejmé již léta.
Kam letěly orbitální lodě?
Vyřazení flotily z provozu vytvořilo logistický hlavolam. Co dělat s pěti obrovskými složitými zařízeními? NASA je nezlikvidovala. Bylo by to plýtvání. Místo toho byly darovány muzeím po celých Spojených státech, čímž se drahé inženýrské úspěchy a neúspěchy proměnily v trvalé vzdělávací nástroje.
Nyní do nich můžete vstoupit. Můžete sedět v kokpitu.
- Atlantis se nachází v návštěvnickém komplexu Kennedyho vesmírného střediska na Floridě. Je zobrazen ve stejné podobě, v jaké opustil orbitu: s otevřenými dveřmi nákladového prostoru a zasunutým manipulátorem.
- Objev byl poslán do Steven F. Udvar-Hazy Center ve Virginii, součásti Národního muzea letectví a kosmonautiky Smithsonian Institution.
- Endeavour našlo svůj domov v California Science Center v Los Angeles.
- Enterprise nikdy neletěla do vesmíru. Toto byl prototyp použitý pro testy přiblížení a přistání v roce 1977. Dnes je vystaven v Intrepid Sea, Air and Space Museum v New Yorku.
Nejsou to jen zaprášené relikvie. Je to připomínka odvážného, nedokonalého a ambiciózního experimentu.
Realita po raketoplánech
Když byly raketoplány vyřazeny z provozu, na obloze zůstala prázdnota. Spojené státy měly pilotované kosmické lodě, ale žádný způsob, jak dopravit astronauty do vesmíru. Raketoplán byl náš jediný most.
NASA zabránila tomu, aby tento most shořel. Obrátili se na jiná řešení.
Během několika příštích let se američtí astronauti spoléhali na ruskou kosmickou loď Sojuz, aby je dopravila na Mezinárodní vesmírnou stanici. Bylo to pragmatické, i když politicky trapné rozhodnutí. Zaplatili jsme Rusům za přepravu našich lidí. To nebylo ideální, ale udrželo to orbitální stanici v chodu.
Ale skutečný příběh je to, co se stalo potom. Vyřazování z provozu
