STS-125/HST SM-4
Ve službách astronomů
Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.
L+K 7/2009
Po
havárii raketoplánu Columbia se zdálo být
jisté, že se poslední, pátá plánovaná opravářská mise k Hubbleovu vesmírnému
dalekohledu HST, neuskuteční.
Znamenalo to obrovské zklamání pro astronomy, kteří doufali, že tento vynikající
nástroj, přinášející množství nových poznatků o blízkých i vzdálených nebeských
objektech, udrží v provozu, než bude vypuštěn nový větší dalekohled JWST kolem
roku 2013.
Úřad NASA byl vystaven obrovskému tlaku ze strany politiků,
ovlivněných veřejným míněním, aby ukončil provoz raketoplánů, na které se nahlíželo
jako na příliš nebezpečné pro americké astronauty. Pouze okolnost, že se Američané
již dříve zavázali zajistit vypouštění stavebních dílů Mezinárodní vesmírné
stanice nejen vlastni výroby, ale také zhotovených zahraničními partnery - především
Evropou a Japonskem, dokázala prosadit obnovení letů raketoplánů, byť časově
omezené rokem 2010. Přestože to vyšetřující komise doslovně nevyžadovala, rozhodlo
se vedení NASA, že expedice z bezpečnostních důvodů omezí pouze na lety k ISS.
Tam totiž mohla posádka raketoplánu v případě jeho neopravitelného poškození
vyčkat v bezpečí až tři měsíce než pro ni dorazí jiný raketoplán a dopraví ji
zpátky na Zemi. Proto administrátor NASA Sean O‘Keefe z harmonogramu letů STS
opravářskou misi k HST 16. ledna 2004 oficiálně vypustil. Nicméně na žádost
Komise pro výzkum vesmíru při Národní akademii véd (NAS) 30. ledna požádal předsedu
vyšetřovací komise havárie Columbe admirála Hala Gehmana, aby ještě znovu zvážil
možná rizika takové mise. Protože Gehman potvrdil zvýšená rizika pro posádku
i loď, O‘Keefe 1. června 2004 vyzval průmyslové podniky, aby navrhly robotickou
misi, která by mohla astronauty zastat nebo v krajním případě bezpečně HST odstranit
z oběžně dráhy.
Někdo by mohl namítnout: vždyť by raketoplán vyslaný k
dalekohledu mohl domanévrovat k ISS a připojit se k ni. Bylo by nutné, aby i v
tomto případě nesl stykovací modul umožňující připojení k ISS. Je však nezbytné
si uvědomit, že HST a ISS se pohybují po drahách ležících v různých rovinách:
dalekohled se pohybuje po dráze se sklonem 28,48°, naproti tornu dráha stanice
má sklon 51,64° k rovníku. Přelet k ISS by tedy znamenal nejen nutnost vyrovnání
výšek drah, ale také změnu sklonu o 23,16°. Předpokládáme-li, že by se při
tomto manévru obě tělesa pohybovala ve výšce kolem 350 km, pak by potřebná
změna rychlosti pro manévr činila přibližně 3,1 km/s. Přitom manévrovací
kapacita motorů OMS po navedeni na výchozí dráhu činí jen 270 m/s, tedy necelou
desetinu množství nutného k přeletu na ISS.
Astronomové se však nevzdávali. Rozběhlo se v podstatě
celosvětové lobování za nové zařazení opravářské mise, které trvalo několik
let. Teprve poté co v čele NASA nahradil Samuel Goldin předchozího
administrátora O‘Keefeho a když také zvláštní pracovní skupina NAS shledala, že
velice nákladná robotická mise k Hubbleovu dalekohledu má jen minimální šance
na úspěch, opravářská mise 31. října 2006 znovu přibyla do rozpisu letů.
Dostala označení STS-125 a předběžné se s ní počítalo od jara do podzimu roku
2008. Nahrávala tomu také skutečnost, že úpravy technologie nanášení izolační
pěny na odhazovací nádrže ET se ukázaly být účinné a že její odpadávání se při
do té doby uskutečněných letech skutečně snížilo na minimum.
Vedení NASA proto okamžitě vybralo pro let STS-125 posádku,
kterou vytvořila směs zkušených astronautů i nováčků. Velitelem byl jmenován
Scott D. Altmann (nar. 1959, STS-90 v dubnu 1998, STS-106 v září 2000 a STS-109
v březnu 2002), druhým pilotem se stal Gregory C. Johnson (nar. 1954, nováček).
Za letové specialisty byli vybráni Michael T. Good, (nar. 1962, nováček), K.
Megan McArthurová (nar. 1971, nováček), John M. Grunsteld (nar. 1958, STS-67 v
březnu 1995, STS-81 v lednu 1997, STS-103 v prosinci 1999 a STS-109 v březnu
2002), Michael J. Massimino (nar. 1962, STS-109 v březnu 2002) a Andrew J.
Feustel (nar. 1965, nováček). Všichni tři ostřílení mazáci se dokonce
zúčastnili předcházející opravářské mise k HST, takže přesně věděli, co je
očekává.
Ve
Vědeckém ústavu kosmického dalekohledu STScI (Space Telescope Science Institute)
měli vědci připraveny dva nové přístroje, které měly nahradit starší experimentální
vybavení. Byli by velmi zklamáni, kdyby tyto špičkové výrobky v ceně téměř miliardy
dolarů zůstaly k nepotřebě na Zemi. Šlo především o spektrograf COS (Cosmic
Origins Spectrograph), který představuje zatím nejcitlivější zařízení toho typu
pracující v oblasti ultrafialového záření. Jeho hlavním úkolem bude průzkum
tak zvané kosmické sítě, struktury tvořené řetězci tisíců galaxií a hvězdného
plynu, mezi nimiž se nachází obrovské zdánlivě prázdné prostory. Tvar a struktura
těchto lineárních útvarů je dána především gravitaci neviditelné černé hmoty
a zdá se, že právě COS může přinést o ni nové informace. Druhým přístrojem byla
v pořadí již třetí širokoúhlá kamera WFC3 (Wide Field Camera 3), která je citlivá
ve značném rozsahu vlnových délek: od blízké infračerveně přes viditelnou až
po ultrafialovou oblast. Stejně jako jejich předchůdkyně bude zkoumat nejen
blízké cíle jako planety a jiná tělesa naší sluneční soustavy, ale i vzdálenější
galaxie a kupy galaxií. Kromě toho budou astronomové moci pozorovat i velmi
vzdálené a tedy velmi staré objekty, galaxie a kvazary, které byly dosud mimo
dosah Hubbleova dalekohledu.
Dalším úkolem měla být výměna jednoho z trojice pointačních
senzorů FGS (Fine Guidance Sensor), jenž selhal, repasovaným kusem. Ten
astronauti přivezli z poslední údržby HST. I když hlavním úkolem těchto
minidalekohledů je přesné zaměření hlavního zrcadla HST žádaným směrem, snímky
pořízené ve viditelné a ultrafialové oblasti slouží ke studiu blízkých
hvězdokup a galaxií.
I když by HST mohl bez těchto nových či opravených přístrojů
pracovat uspokojivě dále, nedalo se to říci o služebních systémech. V prvé řadě
šlo o šest úhloměrných gyroskopů, používaných při orientaci celé družice. Staré
- už sice dvakrát vyměňované (v létech 1993 a 1999) - postupně vypadávaly a hrozilo
nebezpečí, že brzy odejdou i poslední dva. Další problém představovaly palubní
nikl-vodíkové akumulátory, zásobující systémy observatoře na noční straně
oběhu. Dosavadní baterie byly ve vesmíru již devatenáct roků, tedy více než
trojnásobek garanční doby a samozřejmě to se podepsalo na jejich kapacitě.
Proto byla do nákladu zařazena i kompletní sada šesti nových akumulátorů s
celkovou kapacitou 450 Ah.
Zcela nové zařízení, které mělo být instalováno na spodku
dalekohledu, byl stykovací uzel SCRS (Soft Capture and Rendezvous System).
Sestává ze dvou částí. První je navigační systém RNS (Relative Navigation
System), který má v budoucnosti umožnit řízení příletu automatického tahače do
bezprostřední blízkosti HST. Mechanická část zařízení, označovaná SCM (Soft
Capture Mechanism), má potom zajistit pevné připojení tahače. Vedení NASA se
totiž obává, že masivní části dalekohledu mohou při jeho přirozeném zániku v
atmosféře „přežít“ a dopadnout až na Zemi, kde by mohly způsobit škody na
majetku, případně i ohrozit lidské životy. Proto má být po vyřazení z provozu
použit automatický tahač k tomu, aby HST byl bezpečně naveden do vybrané
oblasti oceánu. Nevylučuje se však ani možnost návštěvy dalekohledu pilotovanou
misí lodi Orion, která by byla v tom případě vybavena odpovídajícím stykovacím
systémem.
Výcvik posádky i příprava nákladu pro údržbářskou misi pokračovala
bez větších problémů. Raketoplán Atlantis se vrátil ze svého předchozího letu
STS-122 na kosmodrom KSC
na Floridě 20. února 2003. Prošel obvyklou údržbou v hale OPF, při níž dostal
novou trojici motorů SSME (výr. č. 2059, 2044 a 2057). Po jejím ukončení byl
23. srpna 2008 převezen do montážní budovy VAB, kde jej technici připojili k
odhazovací nádrži ET-127 a již 2. září putoval na rampu LC-39A. Start byl stanoven
na 8. října 2008. Pak ale 29. září 2008 zasáhl osud. Na kanálu A formátovací
jednotky CU-SDF (Control Unit/Science Data Formatter) pro přenos vědeckých dat
došlo k závadě, která si vynutila přepojení na záložní kanál B. To znamenalo,
že v případě další podobné poruchy bude dalekohled bezcenný. Naštěstí byl ve
skladu v Goddardově středisku kosmických letů (GSFC) v Greenbeltu záložní exemplář
pro pozemní zkoušky, ale ten tam ležel dvacet let. Technici usoudili, že bude
nezbytné jej důkladně prověřit. A důsledek? Start Atlantis byl odložen na neurčito.
Aby
se nezdržovaly další lety raketoplánů, putoval Atlantis 20. října zpět do budovy
VAB. Tam byl odpojen od nádrže ET-127 (tu technici použili pro let STS-119)
a samotný družicový stupeň odsunuli opět do montážní haly OPF-1, kde čekal až
do 23. března 2009. Toho dne se přesunul zpět do budovy VAB, kde jej technici
připojili k nádrži ET-130 spojené s vzletovými stupni SRB (výr. č. BI-137/RSRM-105).
Na rampu LC-39A se vrátil 31. března. Souběžně připravovaný raketoplán Endeavour,
který měl sloužit jako záchranný stroj, převezl pásový tahač na sousední rampu
LC-39B 17. dubna. Ostré odpočítávání ke startu se rozeběhlo od T-43 hodin 9.
května 2009 a dospělo ke kýženě nule 11. května 2009 - v 18:01:56 světového
času (UTC).
Průběh vzletu byl hladký až na jednu drobnost: nárazem
pravděpodobně odděleného většího kusu ledu v T +1:48 se poškodila černá glazura
pěti dlaždic tepelné ochrany v přední části napojeni pravé poloviny křídla.
Jednotlivá poškození neměla hloubku větší než několik málo milimetrů a
horizontálně nepřesahovala 25 milimetrů, i když jejich řada dosahovala celkové
délky 550 mm. Pozdější podrobné šetření vyloučilo, že by toto poškození mohlo být
nebezpečné při sestupu atmosférou.
Po vypojení motorů SSME v T +08:43 a odhození již nepotřebné
nádrže ET pokračoval Atlantis v letu po suborbitální dráze do apogea. Zde v
18:45:41 UTC zážehem motorů OMS přešel na výchozí dráhu a zahájil stíhání
dalekohledu HST.
Druhý den letu byl věnován obvyklé kontrole tepelné ochrany
která však kromě již zmíněného šrámu nenašla žádná poškození. Třetí den letu
(13. května) kolem 17:10 UTC Altman ručním řízením vyrovnal rychlost
raketoplánu s družicovým dalekohledem HST. McArthurová, ovládající od zadní
palubní desky robotický manipulátor SRMS, o tři minuty později zachytila
kotvičku na dalekohledu a pomalu jej stáhla do nákladového prostoru. Tam jej
uložila na montážní stůl FSS (Flight Support System).
Čtvrtý den letu (14. května) zahájili Grunsfeld a Feustel
přepojením skafandrů na vnitřní zdroje proudu oficiálně výstup EVA-1. Jejich
prvním úkolem bylo odpojení a vyjmuti staré kamery WFPC-2 (Wide Field Planetary
Camera 2). Během demontáže měli problémy s uvolněním šroubu přidržujícího
kameru v nitru dalekohledu. Vyšroubování pomoci bateriového nářadí PGT (Pistol
Grip Tool) se nezdařilo. Teprve po namazání šroubu a použití ruční ráčny se
Feustelovi podařilo šroub uvolnit. Uvolněnou kameru pak dočasně umístili na
provizorní nosník na boku nákladového prostoru raketoplánu. Z transportního
krytu pak vyzvedli novou kameru WFC-3, kterou již bez větších problémů umístili
do nitra přístrojového úseku, připojili všechny kabely a zajistili přístroj
šroubem.
Podobným způsobem Feustel za asistence Grunsfelda vyměnil
komunikační blok SI C&DHU s nefunkční formátovací jednotkou. Dalším úkolem
bylo připojení stykovacího uzlu na spodek přístrojového úseku HST, které měl na
starosti Grunsfeld. Všechny plánované úkoly první vycházky byly tím splněny a
oba montéři se vrátili do přechodově komory modulu Quest a zahájením napouštění
vzduchu do ní ve 20:12 UTC EVA-1 ukončili. Výstup trval 7 h 20 min místo
plánovaných 6 h 30 min.
Pátý den letu (15. května) ve 12:49 UTC zahájila výstup
EVA-2 druhá dvojice astronautů, Massimino a Good. Během první části vycházky
vyměnili všechny tři dvojice úhloměrných gyroskopů RSU (Rate Sensor Unit).
Následovala úspěšná výměna části akumulátorových baterií. Druhý výstup byl
velmi dlouhý; trval 7 h 56 min místo 6 h 25 min a skončil ve 20:45 UTC.
Šestý
den letu (16. května) v 13:35 UTC vyrazili do práce ve volném prostoru
opět Grunsfeld a Feustel. Z přístrojového úseku dalekohledu demontovali již
nepotřebnou korekční optiku COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial
Replacement) - novináři zvanou „brýle pro Hubbleho“ - a na její místo instalovali
nový spektrograf COS. Potom ještě zvládli opravu kamery ACS (Advanced Camera
for Surveys), než ukončili výstup EVA-3 ve 20:11 UTC po 6 h 36 min pobytu ve
volném prostoru (plán 6 h 30 min).
Čtvrtý výstup EVA-4 zahájili Massimino a Good sedmého dne
letu ve 13:45 (UTC). Prvním úkolem byla oprava zdrojové jednotky přístroje STIS
(Space Telescope Imaging Spectrograph). Otevření přístupových dvířek nebylo
problémem, zato odmontování manipulačního madla se ukázalo být oříškem. První
tři šrouby šly ven hladce, ale u posledního, čtvrtého došlo k deformaci jeho
hlavy, a tím byl konec. Nic nepomáhalo, a tak se nakonec řídicí středisko v
Houstonu odhodlalo k použití brutální síly: astronauti se pevně ukotvili a
madlem, působícím jako páka, hlavu šroubu prostě ulomili. Madlo totiž stejně
měli odvézt na Zemi, protože se s další údržbářskou misí k HST nepočítá.
Následovala demontáž vlastního krytu elektroniky přístroje
STIS, což znamenalo vyšroubovat celkem 111 šroubků tří různých velikostí.
Protože hrozilo nebezpečí, že by některý z nich mohl uplavat a uvnitř HST
působit neplechu, vymysleli technici speciální přípravek FCP (Fastener Capture
Plate), který na kryt nasadili a jenž pak jednotlivé šroubky lapal. Osvědčil se
perfektně. Po sejmutí krytu již nic nebránilo výměně desky nízkonapěťového
zdroje LVPS-2 (Low Voltage Power Supply), který v roce 2004 selhal. Pak následovala
zpětná montáž krytu elektroniky a uzavření přístupových dvířek ke STIS.
Plánovanou instalaci nového tepelného a protimeteorického krytu na část
přístrojového úseku museli oželet. Výstup EVA-4 i tak trval 8 h 02 min místo
obvyklých 6 h 30 min a skončil ve 21:47 UTC.
Osmý den letu (18. května) Grunsfeld a Feustel zahájili
výstup EVA-5 ve 12:20 UTC. Nejprve vyměnili další část akumulátorových baterií
a potom se pustili do výměny pointačního dalekohledu FGS. Přitom opět narazili
na problémy s uvolňováním zámků a šroubů, ale nakonec to zvládli. V další části
výstupu vyměňovali starou tepelnou obšívku za novou z trvanlivějšího materiálu.
Výstup ukončili v 19:22 UTC. Trval 7 h 02 min (plán 5 h 45 min). Devátý
den letu (19. května) ve 12:57 UTC McArthurová manipulátorem SRMS vypustila HST
opět k samostatnému letu a piloti dvěma úhybnými manévry Atlantis bezpečně
vzdálili. V druhé polovině dne, ve 14:57:34 UTC snížili perigeum dráhy
družicového stupně tak, aby nebyl zbytečně vystaven hrozbě zásahu kosmického
smetí vzniklého rozstřelením čínské družice FY-1C. Následný opětný průzkum
tepelné ochrany naštěstí žádná poškození neobjevil.
Zpestření volného desátého dne letu představoval krátký
rozhovor posádky z prezidentem Obamou, který jí pogratuloval k úspěšnému
splnění úkolů mise.
Vlastní návrat na Zemi byl původně plánován na Floridu 22.
května, ale počasí nespolupracovalo. Po dvoudenních odkladech uskutečnil raketoplán
brzdicí manévr až 24. května 2009 ve 14:23:41 UTC a po standardním sestupu atmosférou
stroj přistál v 15:39:05 UTC na dráze 22 základny Edwards
AFB v Kalifornii. Zpět na kosmodrom jej dopravil letoun Boeing 747-SCA až
2. června 2009. Jeho další misí má být let STS-129
k ISS, plánovaný na 22. listopadu 2009.
Vyšlo v L+K 7/2009
Aktualizováno : 20.11.2011
[ Obsah | Pilotované
lety | STS | STS-125 ]
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-125/lk.htm)
