| M.označení |
Start |
Přistání |
Délka letu |
Poznámka |
| 1981-111A |
12.11.1981 |
14.11.1981 |
2d 6h13m |
2.zkušební let STS |
Posádka :
Engle,J.H.[VE] |
Truly,R.H.[PL]
[ Popis letu | Obrázky
| Experimenty | STS-2
v NASA ]
Popis
letu : (převzato z L+K 3-4/82 se svolením Mgr. A.Vítka)
STS-2
REPRÍZA S PROBLÉMY
ANTONÍN VÍTEK, CSc.
Druhý start amerického kosmického raketoplánu Columbia, označovaný zkratkou
STS-2, bude mít nejen v americké, ale i ve světové kosmonautice trvalé
místo. Šlo totiž o první případ, kdy se do kosmického prostoru vydal po
druhé týž objekt.
Americký kosmický raketoplán je dosud ve stadiu letových zkoušek. Proto
není divu - a plány s tím vcelku počítaly - že přípravy raketoplánu ke
druhému startu trvaly přibližně půl roku, místo pouhých 160 pracovních
hodin, se kterými se počítá v rutinním provozu kosmického transportního
systému STS (Space Transportation System). Ve
fázi zkušebních letů je pochopitelně třeba provést řadu prověrek jednotlivých
komponent, vyhodnotit výsledky provedených zkoušek a na jejich základě
uskutečnit řadu konstrukčních úprav.
Přípravy byly zahájeny v montážní hale OPF (Orbiter Processing Facility)
bezprostředně poté, co byl družicový stupeň převezen na hřbetě Boeingu
747-SCA dne 28. dubna 1981 ze základny Edwards v Kalifornii na kosmodrom
Kennedy Space Center na Floridě. Podle původních plánů se počítalo s tím,
že z družicového stupně budou demontovány všechny tři hlavní motory SSME,
aby mohla být provedena jejich důkladná prohlídka. Na základě předběžné
vizuální prohlídky, uskutečněné ještě na místě přistání v Dryden Flight
Research Center, doporučili odborníci výrobce, firmy Rocketdyne, aby demontáž
nebyla prováděna a aby prověrky proběhly v kompletní sestavě. Stav motorů
byl po prvním letu skutečně vynikající; na nejkritičtějším prvku, injektoru,
nebyly žádné známky opotřebení. Pouze v jedné trysce bylo potřeba opravit
dvě z 3240 trubek, tvořících regenerativně chlazené stěny trysky. Z družicového
stupně byly podle plánu sejmuty oba dva moduly manévrovacích motorů OMS
a přední modul trysek RCS, aby mohlo být odčerpáno zbývající palivo a okysličovadlo.
Tyto nebezpečné práce se provádějí mimo montážní budovu OPF ve speciálním
zařízení HMF (Hypergolic Maintenance Facility), které je vybaveno pro práci
s jedovatými a samozápalnými pohonnými látkami.
Z motorového prostoru bylo vymontováno a nahrazeno novým jedno čerpadlo
APU (Auxilliary Power Unit) hydraulického systému, které během prvního
letu selhalo. Podobně byla nahrazena jedna z pěti inerciálních plošin navigačního
systému, u které během letu nepracovala správně klimatizace a bylo tedy
podezřeni, že přílišné výkyvy teploty mohly snížit její přesnost, přestože
ji osádka včas vypojila.
Největší zásahy si však vyžádal systém tepelné ochrany raketoplánu.
Ten se ukázal být nejzranitelnějším konstrukčním prvkem celého nového transportního
systému, i když je třeba přiznat, že někteří pracovníci NASA předpokládali
mnohem větší rozsah poškození. Přesto se počet vyměněných nebo přelepovaných
dlaždic systému tepelné ochrany blížil téměř 10% celkového počtu.
Paralelně s opravami tepelného pláště pokračovaly v OPF modifikace elektronického
vybavení raketoplánu a instalace prvního skutečného užitečného zatížení,
souboru přístrojů označovaného OSTA1, podle oddělení NASA pro kosmické
a pozemské aplikace (Office of Space and Terrestrial Applications), které
přístroje připravilo. Jak je známo, během prvního letu raketoplánu v nákladovém
prostoru raketoplánu byl jen balast. Tentokráte byl do nákladového prostoru
umístěn funkční prototyp palety, vyrobené firmou British Aerospace Corp.
jako součást modulární stavebnice univerzální kosmické laboratoře Spacelab.
Tento prototyp měl původně sloužit pouze k ověření mechanické, elektrické
a hydraulické kompatibility s trupem raketoplánu; protože však vyhovoval
letovým standardům, byl dovybaven potřebným zařízením a osazen přístroji
a získal tu čest být prvním užitečným zatížením, dopraveným do vesmíru
na palubě raketoplánu. Paleta je s trupem raketoplánu pevně spojena, během
letu se od něho neodděluje a vrací se zpět na Zemi. Během letu STS-2 měla
paleta včetně přístrojů hmotnost 4556 kg.
Dalším
prvkem užitečného zatížení byl dálkový manipulátor RMS (Remote Manipulator
System), přibližně 15 metrů dlouhá "mechanická ruka", která má
v budoucnosti sloužit k manipulaci s nákladem, např. k vypouštění družic
z nákladového prostoru, nebo naopak k zachycování volně letících objektů
a k jejich ukládání do trupu raketoplánu. Manipulátor RMS je výrobkem kanadské
firmy Spar Aerospace Ltd. a byl vyvinut za kanadské peníze. Hmotnost celého
zařízení je 410 kg.
Kromě těchto dvou experimentálních zařízení nesl raketoplán na druhý
let s sebou pochopitelně celé experimentální měřicí vybavení, sloužící
ke zjišťování funkce jeho jednotlivých systémů.
Paralelně s kontrolou systémů družicového stupně, jejich úpravami a
instalací užitečného zařízení probíhaly v hlavní montážní budově VAB (Vehicle
Assembly Building) montážní práce na odhazovací nádrži ET a pomocných startovacích
motorech SRB.
Po dokončení komplexních zkoušek družicového stupně byla Columbia 10.
srpna 1981 převezena do montážní budovy VAB a připojena k odhazovací nádrži
ET. Po mechanickém, elektrickém a hydraulickém propojení všech částí sestavy
probíhaly až do konce měsíce prověrky a 31. srpna byl raketoplán i s mobilním
vypouštěcím zařízením převezen na rampu 39A. Start byl stanoven na 9. října
1981.
Na rampě pokračovaly přípravy ke startu. V jejich rámci bylo 22. září
zahájeno tankování okysličovadla, oxidu dusičitého N2O4.
V důsledku netěsnosti v přírubě, připojující tankovací hadici k plnicímu
ventilu nádrží předního modulu manévrovacích trysek RCS, došlo k úniku
asi 4 až 10 litrů okysličovadla, které postříkalo trup raketoplánu v ploše
asi 2 x 6 metrů. Oxid dusičitý pronikl mezerami mezi dlaždicemi až do polyamidového
podkladu, který chemicky rozrušil, takže se uvolnilo a odpadlo kolem dvou
set dlaždic. Další dlaždice byly natolik zasaženy, že je museli technici
strhnout. Celkový počet vyměněných dlaždic nakonec dosáhl čísla 379. Kromě
toho okysličovadlo, které se při styku s vlhkostí mění na vysoce agresívní
kyselinu dusičnou, proniklo dovnitř do trupu, kde promáčelo polyesterové
fólie, obalující jako tepelná izolace žebra a příčky trupu. Celkem 26 izolačních
fólií muselo být vyměněno a navíc byly vyměněny i některé konektory, do
nichž se oxid dusičitý také dostal. Celá havárie měla za následek měsíc
ztráty času.
V polovině října byly následky havárie zažehnány a 17. října bylo znovu
zahájeno tankování hypergolických pohonných látek do modulů OMS a RCS.
Do každého z obou modulů OMS bylo načerpáno po 3676 kg oxidu dusičitého
a 2242 kg monometylhydrazinu, do každého ze dvou zadních modulů RCS po
762 kg okysličovadla a 482 kg paliva. Stejné pohonné hmoty byly natankovány
do předního modulu RCS v množství 687kg resp. 431 kg. Celkem bylo tedy
natankováno 9563 kg okysličovadla a 5879 kg paliva, což představuje přibližně
70% kapacity nádrží družicového stupně.
O týden později byly do Dewarových nádrží v trupu raketoplánu načerpány
zásoby kyslíku a vodíku pro palivové články a klimatizační systém a byla
připravena čerpadla hydraulického systému. Start byl stanoven na 4. listopad
1981.
Odpočítávání ke startu, které v předběžné fázi začíná v T -73 hodin,
probíhalo vcelku bez větších problémů. První problém se objevil až v T
-9 minut, kdy je předposlední plánované zastavení odpočítávání. V tomto
okamžiku hlásily přístroje nižší tlak v kyslíkové nádrži odhazovacího tanku
ET a pravděpodobně poněkud nižší množství kapalného kyslíku v tomto tanku.
Teprve po dokončení propočtů, které ukázaly, že rozdíl nemůže ohrozit průběh
letu, dal ředitel startovních operací H. Page souhlas k pokračování startovních
příprav. Odpočítávání pokračovalo automaticky až do okamžiku T-31 sekundy,
kdy počítač znovu zastavil přípravy. Tento okamžik je poslední možností
přerušit start, aniž se musí odpočítávání vracet zpět. Příčinou tentokráte
byl nízký tlak kyslíku dodávaného do palivových článků. Nominální hodnota
tlaku je 6,0 MPa a kritická dolní mez, nastavená v počítači, je 5,5 MPa,
i když články mohou pracovat až do tlaku 3,5 MPa. V okamžiku přerušení
přístroje ukazovaly 5,2 MPa. Vedení startu proto rozhodlo změnit limitní
hodnoty, uložené v paměti počítače, aby bylo možno pokračovat. To se zdařilo
u dvou palivových baterií, ale hodnotu pro třetí baterii se stále počítačovým
odborníkům nedařilo přepsat. Čas utíkal a tak nezbylo, než nejprve posunout
odpočítávání zpět na bod T-9 min a později až na T-21 min, když nastala
nutnost přejustování inerciálních plošin. Současně se však začala objevovat
další potíž. V mazacích okruzích dvou hydraulických čerpadel začal narůstat
tlak. Přestože byl stále v mezích normy, technici se obávali, že v oleji
je nečistota, která by mohla v průběhu letu zcela ucpat mazací trysky a
tak znemožnit znovunastartování čerpadel APU před návratem do atmosféry,
kdy je třeba mít v provozu nejméně jedno APU k ovládání elevonů, aerodynamické
brzdy a kormidel. Během startu znamená výpadek jediného APU okamžité nouzové
přistání, protože každé APU pohání hydraulické systémy jednoho z motorů
SSME.
Nevyřešené problémy se změnou hodnot v pozemním počítači, nejasná situace
kolem APU a zhoršující se počasí nakonec přinutily vedení startu odvolat
přípravy a odložit start.
Rozbor vzorků oleje, odebraného z čerpadel APU, ukázal, že v průběhu
prvního letu proniklo do oleje nepatrné množství hydrazinu, který se používá
jako pohonná hmota. Zásaditý hydrazin způsobil zmýdelnění jedné z přísad
oleje, která se pak vysrážela ve formě jemných vloček a skutečně zacpávala
trysky. Kdyby však APU běžely delší dobu, vločky by roztály a tlak by se
byl opět ustálil na nominální hodnotě, takže bezpečnost letu by nebyla
ohrožena. V důsledku toho nebylo nutno APU demontovat; mazací okruhy byly
pouze propláchnuty a naplněny novým olejem.
Startovní hodiny byly vráceny na T-35 hodin, i když je teoreticky možné
v případě několikadenního odkladu začínat u T-5 hodin, kdy se zahajuje
tankování nádrže ET.
V průběhu druhého odpočítávání se objevily dva poměrně závažné problémy.
Prvním bylo vysazení jednoho ze sedmi adaptérů, přenášejících data z měřicích
senzorů do palubního výpočetního systému. Závada byla řešena způsobem,
známým z našich výpočetních středisek, trpících chronickým nedostatkem
náhradních dílů. Protože nebyly po ruce náhradní díly, vymontovali technici
dva adaptéry z raketoplánu Challenger, dokončovaného v závodech firmy Rockwell
International v Palmdale. Jednotky byly letecky dopraveny z Kalifornie
na Floridu, kde jednu z nich technici namontovali do Columbie.
Druhý problém spočíval v netěsnosti kyslíkové nádrže ET. Normálně smí
tlak hélia, kterým je nádrž plněna před tankováním, klesat o 2 kPa za den;
den před startem však pokles činil 5 až 5,5 kPa. Proto byly prověřeny ventily
a nádrž byla znovu natlakována. I když se únik hélia zmenšil, přesto byl
i nadále vyšší, než požadovaly specifikace. Přesto dalo vedení souhlas
se startem.
Raketoplán
Columbia odstartoval k letu STS-2 s osádkou, kterou tvořili velitel plukovník
USAF J. H. Engle a pilot námořní kapitán R. H. Truly, dne 12. listopadu
1981 v 15.10 UT, se zpožděním přibližně 300 milisekund. Startovní hmotnost
celé sestavy byla 2 029 494 kg, tedy o 5737 kg více, než měl při zahájení
letu STS-1. Sedm sekund po startu zahájil raketoplán rotační manévr o 118°
, kterým se dostal do požadovaného azimutu letu 58°, aby mohl být naveden
na dráhu se sklonem 38° k rovníku. V T+23 s palubní počítač ověřil funkci
elevonů a kormidla. Důležitým mezníkem v průběhu vzletu raketoplánu je
dohoření a odhození startovacích motorů SRB; došlo k tomu v T+130 s bez
problémů. Odhozené motory pokračovaly v balistickém letu, během kterého
se odhazují vnější části trysek. V průběhu letu však došlo k poškození
kabeláže na obou SRB, takže konce trysek se neoddělily a byly po dopadu
na vodu zdeformovány. Jinak padákový systém pracoval spolehlivě a motory
byly vyloveny přes šestimetrové vlny v místě dopadu a potíže s utěsněním
zdeformovaných trysek.
Raketoplán pokračoval ve vzestupném letu poháněn tahem tří motorů SSME.
Tlak uvnitř spalovacích komor se pohyboval v rozmezí od 20,75 MPa do 20,77
MPa, tedy v rámcích povolené tolerance (nominální hodnota je 20,77 MPa).
V T+522 sekundy byly hlavní motory vypnuty; celková rychlost raketoplánu
v tento okamžik činila 7823,3 m/s proti plánovaným 7823,6m/s. O dvě minuty
později, v T+640s, odhodili kosmonauti vnější nádrž ET, která skončila
svoji pouť v atmosféře nad jižní částí Indického oceánu.
V průběhu navádění na dráhu pozoroval kosmonaut Truly postupný vzrůst
teploty v převodovce hydraulického čerpadla č. 1. Přestože ještě nedosahovala
mezní hodnoty, kosmonauti čerpadlo vypnuli o několik minut dříve, než požadoval
plán.
Horší závada se však projevila po několika hodinách pobytu na oběžné
dráze, když už raketoplán měl za sebou dva manévry, kterými se dostal na
základní oběžnou dráhu ve výši 222km. Výkon palivové baterie č. 1 začal
prudce klesat, takže osádce nezbylo než ji vypnout. Havárie primárního
zdroje elektrické energie byla neočekávaná; v pozemním zkušebním provozu
se podobné závady projevovaly teprve po několika tisících hodin. Raketoplán
měl sice k dispozici ještě dvě další identické baterie, z nichž kterákoliv
dávala dostatek elektrické energie potřebné pro činnost systémů raketoplánu
nutných k bezpečnému návratu na Zem, ale hrozilo nebezpečí, že by mohly
začít zlobit i zbývající baterie.
Proto vedení letu rozhodlo přejít na variantu "minimálního letového
plánu", což znamenalo zkrácení plánované doby letu ze 125 hodin na
pouhé 54 hodiny, které však postačovaly k uskutečnění základních plánovaných
experimentů.
První akcí bylo odložení dalších tří manévrů motory OMS (manévry OMS-3A,
3B a 4) ze 4. a 5. oběhu na 5. a 6. oběh, aby osádka měla dost času na
reorganizaci propojení elektrického rozvodu a odložení plánovaných zkoušek
radionavigačního systému TACAN.
Manévry motory OMS proběhly bez potíží a raketoplán se v T+8 hodin 40
minut nacházel na výsledné dráze s parametry hP = 255,6 km, hA = 257,4
km, P = 89,6 min, i = 38° (plánována byla kruhová dráha ve výši 253,7 km).
Osádka se potom věnovala experimentální činnosti, především sledování bouřkových
oblastí na denní i noční straně planety, jak vizuálně, tak prostřednictvím
elektronických detektorů a filmové kamery.
Před spánkem kosmonauti upravili podle pokynů z řídícího střediska v
texasském Houstonu elektrické rozvody s cílem maximálně zredukovat odběr
elektrické energie. Spočívalo to zejména v omezení palubního osvětlení
a ve vypojení tří ze čtyř obrazovkových displejů v pilotní kabině. To umožnilo,
aby experimenty na paletě OSTA-1 mohly běžet v automatickém režimu celou
noc.
Druhý den se uskutečnily závažné technické experimenty, zejména zkouška
možnosti manévrování raketoplánu pouze s jedním motorem OMS a možnost používání
pohonných hmot při křížovém propojení palivových nádrží.
Kromě toho došlo v T + 31 h k dalšímu neplánovanému experimentu. Protože
na hlavní palubní přístrojové desce vysadila jedna obrazovka, velitel plk.
Engle jí vyměnil za jinou, kterou vymontoval ze zadního panelu v pilotní
kabině. Přestože v rámci nácviku na let STS-2 nebyla tato operace nacvičována,
zvládl ji za pomoci palubní dokumentace a rad ze střediska za méně než
90 minut.
V
průběhu dne pokračovaly plánované pokusy s přístroji souboru OSTA-1. I
když nebylo možno např. věnovat původně plánovaný díl pozorování území
USA, bylo nashromážděno asi 80 % plánovaného objemu dat. Tak např., mapovací
radar SIR-A spotřeboval celou zásobu záznamového filmu o délce 1036 m,
z čehož asi 970 m bylo dobře exponováno. Experiment OCE měřil celkem 108
min; plánováno bylo celkem 120 min pozorování. Poněkud menší objem dat
byl získán zařízením pro studium znečištění ovzduší. Z celkové zásoby 150m
filmu byla exponována asi polovina. O něco více dat sesbíral multispektrální
infračervený radiometr, který zaznamenal asi 180 min měření z celkové kapacity
320 min magnetické pásky. Z celkového objemu dat asi 30 min připadá na
území Spojených států.
Velice zajímavým experimentem bylo zařízení FILE pro automatické identifikování
zajímavých objektů dálkového průzkumu. V průběhu zkrácené expedice bylo
pořízeno 45 kontrolních snímků.
Nejvíce zkrátka přišlo sledování bouřkových oblastí, protože tento experiment
vyžadoval nejvíce osobního času členů osádky, která se však musela věnovat
především pilotáži. Také biologický experiment Heflex utrpěl zkrácením
doby letu; uvažuje se však o možnosti jeho opětovného zařazení do dalších
expedic.
Po dalším nočním odpočinku se osádka začala připravovat k návratu na
Zemi. Po justování navigačního systému byly u končeny experimenty s přístroj
i souboru OSTA-1 a byly uzavřeny dveře nákladového prostoru.
Určité obavy vedení letu v té době vzbuzoval silný nárazový vítr, vanoucí
nad letištěm základny Edwards v Kalifornii, které bylo připraveno přijmout
vracející se raketoplán.
Raketoplán byl orientován zádí proti směru letu a ve 20.19 UT 14. listopadu
kosmonauti zapálili nad Indickým oceánem na dvě minuty motory OMS, které
snížily rychlost raketoplánu o 60m/s, takže se raketoplán začal přibližovat
po eliptické dráze horní hranici atmosféry, do níž vstoupil ve výši 120km
mimo dosah pozemních stanic nad Tichým oceánem. V průběhu klouzavého sestupu
atmosférou osádka zkoušela pilotážní manévry s cílem ověřit možnost dosažení
maximální stranové úchylky v kursu letu. Tuto možnost operativního manévrování
v horních vrstvách atmosféry totiž především vyžadují vojáci. Při těchto
úhybných manévrech je však horní strana raketoplánu vystavována dočasně
většímu tepelnému namáhání než při normálním návratu. Např. teplota během
normálního sestupu v modulu OMS se pohybuje mezi 260 °C a 315 °C; při manévru
však prudce vyskočila až na více než 370 °C.
Ve
21.10 UT navázala osádka fónické spojení s pozemními stanicemi; v té době
měl raketoplán ještě rychlost asi desetkrát převyšující rychlost zvuku.
O pět minut později převzal navigaci letu systém TACAN, který navedl Columbii
až do oblasti základny Edwards, do které se dostala ve výšce 7500m. Po
navedení zatáčkou 310° do osy přistávací dráhy dostala osádka souhlas s
automatickým přistáním, které vedly palubní počítače do okamžiku podrovnání
ve výši asi 30 m nad drahou. V tomto okamžiku převzal pilotáž velitel letu
plk. Engle, který ve 21.23 UT po letu trvajícím 2 dny 6hodin 13 minut 10
sekund, posadil raketoplán na přistávací dráhu 23 základny Edwards na dně
Rogersova jezera v Kalifornii.
Přestože let musel být pro závadu na systému zásobování elektrickou
energií podstatně zkrácen, byla většina úkolů splněna. Zkoumání příčin
havárie palivové baterie pokračuje, mezitím co pokračují přípravy k letu
STS-3, které byly zahájeny okamžitě po
příletu raketoplánu Columbia zpět na Cape Canaveral dne 25. listopadu 1981.
Aktualizováno : 15.06.1997
[ Obsah | Pilotované
lety | STS ]
Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.
(originál je na https://mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/sts/sts-2/index.htm)
