kosmo.cz - Pilotované lety - STS

M.označení	Start	Přistání	Délka letu	Poznámka
1996-012A	22.02.1996	08.03.1996	15d17h40m	TSS-1R, USMP-3

[ Popis letu | Obrázky | Experimenty | STS-75 v NASA ]

Popis letu (text, určený pro L+K poskytl Mgr. A.Vítek)

STS-75/TSS-1R/USMP-3

ZTRACENÁ DRUŽICE

Ing. JOSEF KRUPIČKA, CSc., Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.

Columbia - nejstarší raketoplán americké vesmírné flotily - se vrátil z mise STS-73 přímo na Kennedy Space Center. Tam byl 5. listopadu 1995 odtažen do haly č. 2 budovy OPF k obvyklým poletovým procedurám, počínajících vyložením nákladového prostoru a výměnou motorů SSME za jiné (výr. č. 2029, 2034 a 2017). Jedinou méně obvyklou operací při tom byla výměna okna č. 6, jehož povrch poznamenaly šrámy z předchozích letů. Hlavní užitečné zatížení, které tvořila automatická materiálová laboratoř USMP-3 a italská družice TSS-1R (Tethered Satellite System), určená k vlečení, mezitím procházelo předstartovními přípravami v budově OC&B. Pořadové označení družice 1R znamenalo, že jde o opakování (R jako Reflight) nezdařeného pokusu z mise STS-46 na přelomu července a srpna 1992, při níž se nepodařilo odvinout kabel s družicí na požadovanou délku přibližně 20 kilometrů*.

Po ukončení prací v OPF putoval družicový stupeň v úterý 23. ledna 1996 do budovy VAB, kde ho již očekávaly připravené startovací motory SRB (soubor BI-078 s motory výr. č. 360W053A a 360W053B) spolu s obří odhazovací nádrží ET (výr. č. ET-76). K propojení systémů postačil technikům hned následující den, takže po nezbytných zkouškách odvlékl tahač 29. ledna kompletní sestavu na rampu 39B. Tady, na obslužné věži v bílém pokoji PCR (Payload Changeout Room), byl uložen hlavní letový náklad. Na své přestěhování do nákladového prostoru však musel ještě nějaký čas počkat.

Prověrky vysokotlakého turbočerpadla kapalného vodíku na motoru č.1 totiž nedopadly uspokojivě, takže technici hned 30. ledna zahájili jeho výměnu přímo na rampě.

Přes značnou náročnost operace se ji podařilo dokončit již 3. února, i když se původně počítalo s celým týdnem práce. Mezitím, ve dnech 1. a 2. února, proběhla na rampě obvyklá procedura zkušebního odpočítávání TCDT, samozřejmě za účasti hlavní osádky. Její základ tvořili velitel pplk. USMC Andrew M. Allen (STS-46 v červenci 1992, STS-62 v 1994), pilot pplk. USAF Scott J. Horowitz (nováček) a velitel užitečného zatížení Franklin R. Chang-Diaz (STS 61-C v 1986, STS-34 v 1989, STS-46 v červenci 1992, STS-60 v 1994). Letoví specialisté tvořili pestrý mezinárodní tým. Západoevropskou organizaci pro výzkum vesmíru ESA tu zastupovali italský astronaut Maurizio Cheli (nováček) a Švýcar Claude Nicollier (STS-46 v července 1992, STS-61 v 1993), NASA pak dr. Jeffrey A. Hoffman (STS 51-D v dubnu 1985, STS-35 v prosinci 1990, STS-46 v červenci 1992, STS-61 v prosinci 1993). Osádku doplňoval nováček, specialista pro užitečné zatížení Umberto Guidoni, reprezentující italskou kosmickou agenturu ASI.

V pátek 9. února se sešla komise FRR, která stanovila datum startu na 22. února. Mezitím pokračovaly přípravy raketoplánu i jeho nákladu ke startu. Přitom se vyskytly nějaké problémy při instalaci letových baterií do italské družice, což oddálilo definitivní uzavření nákladového prostoru Columbie až na 19. února. Přesto však - přesně podle plánu - začalo ještě téhož dne ostré odpočítávání od stavu T -43 h.

Countdown probíhal vcelku hladce. Mírný poplach vyvolalo odhalení, že spodek nádrže ET a levého motoru SRB je polit neznámou kapalinou. Chemická analýza zjistila, že jde o zředěný roztok hydroxidu sodného, který se používá k likvidaci oxidu dusičitého, pokud dojde k jeho úniku při plnění nádrží motorů OMS a RCS. Svolaný tým odborníků usoudil, že zředěný louh nemůže ublížit ani nátěru na stěnách SRB, ani polyuretanové izolaci odhazovací nádrže, takže odpočítávání nebylo ani na okamžik přerušeno, samozřejmě s výjimkou obvyklých zastavení. I počasí tentokrát výjimečně spolupracovalo a tak raketoplán vyrazil na svoji devatenáctou pouť do vesmíru zcela dle plánu: 22. února 1996 v 15.18.00,004 místního času EST (20.18.00 UT). Šest sekund po startu však přístroje na palubní desce Columbie její osádce signalizovaly, že provozní tlak na motoru v pozici č.2 vykazuje jen 40% normální hodnoty. Současně palubní počítače ohlásily, že jejich povely, předávané tomuto motoru, nejsou akceptovány. V podstatě však šlo jen o planý poplach, způsobený dvojí, vzájemně nezávislou chybou palubních indikátorů, protože sledovací telemetrické údaje, vysílané z lodi na Zemi, žádnou anomálii nezaregistrovaly. Jedinou skutečnou závadou byla netěsnost v přírubě na přívodu paliva do turbíny hydraulického turbočerpadla APU č.1 - to však nemohlo bezpečnost letu ohrozit.

Průběh startu byl naopak nominální. SRB dohořely a byly odhozeny v T +126,32 s, zatímco hlavní motory SSME dostaly příkaz k vypojení až v T +508,0 s. Následoval manévr OMS-2, který osádka uskutečnila v T +39 min 52,3 s (20.57.52 UT) pomocí hlavních manévrovacích motorů. Jejich zážeh na 144,2s zvýšil rychlost družicového stupně o 67,6 m/s a převedl ho na pracovní dráhu ve výšce 296 - 302 km s dobou oběhu 90,51 min a se sklonem k rovníku 28,47°.

Po běžných prověrkách systémů raketoplánu dalo řídicí středisko v Houstonu souhlas k zahájení operací na oběžné dráze, což v prvé řadě znamenalo otevření nákladového prostoru asi dvě hodiny po startu.

Kolem 23.00 UT zahájili Calude Nicollier a Franklin Chang-Diaz aktivaci pomocného vybavení pro obsluhu TSS. Osádka raketoplánu se tentokrát rozdělila ne do dvou, ale do tří směn, protože plán práce byl mimořádně nabitý. Noční směna se věnovala především testování systémů družice, určené k vlečení, jejíž vypuštění bylo plánováno na sobotní odpoledne kolem 19.37 UT. Během těchto testů se však vynořily problémy s přenosem telemetrických dat z pomocných přístrojů TSS, umístěných mimo družici v nákladovém prostoru, do počítačového systému na palubě raketoplánu.

Jaksi bokem zahájila osádka Columbie přípravy na materiálové experimenty. Na obytné palubě nainstalovala manipulační box, určený pro pokusy s hořením materiálů v beztížném stavu a spustila také automatickou laboratoř CPCG pro komerční výrobu krystalů bílkovin.

V pátek pokračovaly přípravy k vypuštění TSS. Ukázalo se, že vinu na přerušovaném přenosu dat má multiplexer SFMDM (Smart Flexible Multiplexer Demultiplexer), přezdívaný "Smartflex" a umístěný v nákladovém prostoru. Ten prostě čas od času vypadával. Přepojení na záložní jednotku sice problém vyřešilo, ale technici na Zemi si vyžádali více času na komplexní prozkoumání závady, protože občasný výpadek poukazoval na to, že nároky na přenos dat po připojení dalších experimentů, umístěných v nákladovém prostoru přesahovaly možnosti multiplexeru. I když se tato závada netýkala přímo přenosu povelů na družici a jí naměřených údajů zpět na raketoplán - to obstarával rádiový spoj - bylo třeba problém vyřešit ještě před vypuštěním družice.

Potíže byly také s přenosným počítačem PGCS (Portable General Purpose Support Computer), který měl zpracovávat naměřená data z italské družice. Ukázalo se, že přístroj je neobyčejně pomalý, čemuž neodpomohla ani výměna laptopu za jiný, takže bez problémů v komplexu TSS zůstal nakonec jedině raketoplán.

V sobotu v brzkých ranních hodinách pokračovaly testy multiplexeru. Podle postupu pečlivě připraveného na Zemi zapojovala osádka Columbie v nákladovém prostoru jeden přístroj za druhým. Kolem 07.00 UT (02.00 CST) byly aktivovány veškeré experimenty a multiplexer spolehlivě pracoval. Data proudila do laptopu a přes něj dolů na Zemi. Všichni si oddechli a v duchu drželi palce, aby tohle štěstí vydrželo.

Přesto vedení letu na žádost techniků odložilo vypuštění TSS o 24 hodin, protože činnost Smartflexu bylo třeba řádně ověřit. Ke spěchu nebyl důvod, protože původní plán mise měl v záloze možnost prodloužení doby letu o plné dva dny.

Dlouho očekávaný okamžik vypuštění nadešel v neděli 25. února odpoledne. Příhradová konstrukce s lůžkem připomínajícím košík, se pomalu vysunula nad nákladový prostor do výšky 12 m. Po poslední ověření, že rádiové spojení mezi družicí a raketoplánem funguje, byl oddělen kabel spojující dosud družici s raketoplánem a TSS přešla na vnitřní zdroje proudu. Pak, ve 20.45 UT, se uvolnily zámky poutající TSS v hnízdě. Impuls, vyvolaný tahem trysek na stlačený dusík, pomalu vytáhl první centimetry kabelu a družice se začala vzdalovat od raketoplánu, který v té době letěl s vypnutým systém stabilizace, aby náhodné zapálení trysek RCS nerušilo odpoutání vlečeného satelitu.

Hlavní cíle pokusu s vlečenou družicí byly dva. Jednak šlo o všeobecné studování mechanických vlastností soustavy dvou těles, spojených velmi dlouhým lanem, zejména však o zjišťování elektrodynamických vlastností dvou objektů, pohybujících se v magnetickém poli Země a spojených vodičem. Proto místo lana bylo použito velmi tenkého kabelu s vodivým jádrem, obaleným izolací. Celkový průměr kabelu byl pouhých 2,5 mm. Podle elementárních pouček se ve vodiči, pohybujícím se v magnetickém poli, indukuje elektrický proud. Proudovou smyčku uzavírá plazma v okolním prostoru**.

O hodinu později již družice minula pomyslný milník 843 stop, tedy 257 m, kde před tři a půl rokem vadný nýt zabránil dalšímu odvíjení kabelu. Tentokrát se zdálo, že všechno je v v naprostém pořádku. Přístroje na družici i v nákladovém prostoru chrlily nepřetržitý proud naměřených dat a vědci z italské kosmické agentury ASI i z americké NASA si mnuli ruce. Ale jak už to bývá, chválili den před večerem.

Družice měla podle plánu dosáhnout maximální vzdálenosti necelých 21 km od raketoplánu v sobotu pozdě večer; poté se počítalo se 24 hodinami vědeckých měření, po nichž by v pondělí večer nastalo zpětné navíjení kabelu, aby se v úterý kolem 18.43 UT družice ocitla zpět ve svém hnízdě.

Místo toho přišla katastrofa. Tažný kabel se již skoro úplně odvinul - na měřiči vzdálenosti bylo 19 695,2 metru - ale pak zcela nečekaně praskl uvnitř příhradové konstrukce nesoucí košík. Bylo pondělí 26. února, 01.29.26 UT.

Zákony nebeské mechaniky okamžitě zapracovaly. Družice na konci dvacetikilometrového praku vystřelila kupředu relativní rychlostí přibližně 24 m/s, čímž přešla na dráhu ve výšce 315 - 404 km. Na té se vzdalovala od raketoplánu rychlostí přibližně 770 km za oběh.

Protože družice byla zásobována elektrickou energií z vlastních chemických baterií, bylo možno dálkovým povelem vypojit některé přístroje a stabilizační systém, pracující na stlačený dusík. Toto nouzové opatření však nestačilo. Dosah rádiového spojení z raketoplánu byl omezený a na povrchu Země bylo jen devět stanic, schopných sledovat telemetrii ze ztraceného satelitu; vysílat k němu povely mohla jen jediná stanice v areálu JSC v Houstonu (Texas). Navíc bylo - v 16.08 UT, při nejbližším navázání kontaktu ze Země - zjištěno, že hlavní ventily dusíkových nádrží se neuzavřely a že všechen plyn unikl do vesmíru. Také dva ze čtyř stabilizačních gyroskopů nepracovaly. Družice letěla nestabilizovaně, pomalu rotujíc rychlostí 0,6 otáčky za minutu. Jen gravitační gradient pomalu směroval utržené lano do vertikály směrem ke středu Země. Za těchto okolností byly povelem z Houstonu opět zapojeny vědecké přístroje. Družice pracovala celkem ještě asi čtyři a půl dne, během nich nasbírala řadu dat o magnetickém poli a o chování plazmatu v prostoru okolo Země.

Poletové vyšetřování zjistilo, že prapříčinou přetržení kabelu byla výrobní vada v jeho izolaci. Vodivý vměstek v umělé hmotě způsobil probití 3500 voltů a vznik elektrického oblouku. Trvalo 9 sekund, nežli se kabel, odvíjený rychlostí 1 m/s dostal z dosahu vodivých kladek. Proud o síle přibližně 1 A spálil většinu izolační vrstvy. Pak již stačila síla 65 N, aby se spojení s družicí přetrhlo.

Zklamaní astronauti museli ještě ke všemu navinout zpět asi 9,75 m plandajícího zbytku kabelu v příhradové konstrukci a celou ji i s opuštěným hnízdem zasunout zpět do trupu raketoplánu. Zde ji také v 18.58 UT zajistili. Měření přístrojů experimentu TSS umístěných v nákladovém prostoru však pokračovala až do 2. března.

Pak se plná pozornost osádky Columbie přesunula na materiálové pokusy, tvořící soubor USMP-3. Rozdělení na směny bylo reorganizováno: velitel Andy Allen se připojil k "červenému" týmu, zatímco Jeff Hoffman se stal členem "modré" směny.

O slovo se také přihlásili zvědaví novináři během odpolední tiskové konference. Ta se samozřejmě zaměřila především na ztrátu družice. Astronauti přitom vyvrátili názor, že by při přetržení kabelu hrozilo jim či raketoplánu nějaké nebezpečí.

V úterý měla osádka půldenní volno, aby si po dramatickém průběhu předchozích dnů trochu oddechla, nežli se zas pustí do vědecké práce. Již dříve, ve středu 28. února, vedení letu definitivně opustilo myšlenku, že by se raketoplán pokusil dostihnout utrženou družici, aby se pokusil o její zachycení, nebo alespoň provedl její důkladnou inspekci. Důvodem odmítnutí záchranného plánu byl především nedostatek pohonných látek pro manévrovací motory OMS. S množstvím paliva, které bylo k dispozici, by se sice dala družice dohonit během šesti dnů, ale pak by zbyla jen velice nepatrná rezerva pro bezpečný návrat domů. Navíc tu byly problémy s radiolokačním naváděním raketoplánu na cíl a také vybavení astronautů pro výstup do volného prostoru s cílem "ulovit" utrženou družici, bylo více než nedostatečné.

Poslední den v únoru Jeff Hoffman překonal dosavadní rekord Kathy Thorntonové v kumulované době letu na raketoplánech (975 h 18 min).

V pátek 1. března kolem 05.17 UT se TSS přiblížila k raketoplánu na vzdálenost pouhých 85 km. Osádka Columbie pozorovala družici i utržený dvacetikilometrový kabel pouhým okem a podařilo se jí setkání zaznamenat na video. Gravitační gradient orientoval lano vertikálním směrem a družice podle telemetrických údajů pomalu rotovala kolem své osy. Po dobu asi 50 minut, v době největšího přiblížení k raketoplánu, přijímal družicový stupeň telemetrii z družice, což umožnilo získat jednak další vědecké informace, ale také údaje o technickém stavu systémů ztraceného satelitu. Signál jeho palubního vysílače však pomalu slábl, jak se vybíjely autonomní baterie. Poslední spojení z pozemních stanic na floridském kosmodromu a na Bahamských ostrovech se uskutečnilo v pátek v 11.44 UT. Na dalším oběhu již družice oněměla, což znamenalo definitivní konec mise TSS-1R. Pro úplnost dodejme, že zanikla v hustých vrstvách atmosféry 19. března 1996.

Přes uvedenou havárii přinesl pokus s upoutanou družicí zajímavé výsledky o elektrodynamických vlastnostech kabelů ve vesmíru. Např. při délce kabelu 16,1 km bylo ve vodivém jádru kabelu indukováno napětí (elektromotorická síla) 2862 voltů a protékal jím proud o síle 470 mA, i když teoretické modely předpovídaly jen 270 mA.

Osádka raketoplánu se nyní věnovala kontrole většinou automaticky probíhajících materiálových pokusů v USMP-3.

V pátek 1. března byly na pořadu dne pokusy s hořením ve stavu beztíže, a to v malém proskleném manipulačním boxu na obytné palubě.

Odpoledne pozdravil italské členy osádky Maurizia Cheliho a Umberta Guidoniho italský ministr pro vysoké školy a vědu Giorgio Salvini.

Určité zpestření letu znamenala v sobotu 2. března závada na výparníku klimatizačního systému FES (Flash Evaporator System). Jako už mnohokrát při předchozích letech tak i při expedici STS-75 v něm zamrzla voda a vytvořila ledovou zátku. Tu bylo třeba částečně roztavit a zbytek vypudit ven pomocí přetlaku. Přes toto vyrušení pokračovaly vědecké pokusy na palubě nezmenšenou měrou. Na žádost vědců, sledujících postup svých experimentů z vědeckého řídicího středisko POCC v Marshall Space Flight Center v Huntsville (Alabama), rozhodlo 4. března vedení letu o prodloužení expedice o celý další den. Rozhodnutí padlo s lehkým srdcem, protože všechny systémy raketoplánu pracovaly bez problémů. Pouze jednu ze tří inerciálních plošin IMU (č. 3) bylo třeba opakovaně překalibrovat, když u ní piloti shledali menší odchylku v nastavení jednoho z gyroskopů. To je ovšem běžná záležitost, která nepředstavuje žádnou kritickou závadu. Protože však stále pokračující rozlaďování měřicího prvku mohlo indikovat nedostatečné mazání ložisek tohoto gyroskopu a následně vést k jeho poškození, byla IMU č. 3 vypojena a uvedena do chodu znovu až těsně před přistáním. Po dobu letu na dráze totiž raketoplánu postačilo mít v provozu dokonce pouze jedinou plošinu. Ani opětné zamrznutí výparníku FES, k němuž došlo 5. března, neznamenalo žádnou komplikaci.

Téhož dne kolem 16.25 UT se utržená TSS opět přiblížila k raketoplánu, tentokrát přibližně na vzdálenost jen 100 km. Vzájemná poloha družice, Slunce a raketoplánu však neumožnila osádce vizuální pozorování. To se podařilo až na dalším oběhu, kdy se obě tělesa minula ve vzdálenosti asi 830 km.

O den později - 6. března - při přeletu nad Floridou se astronauti spojili s osádkou raketoplánu Atlantis, která právě uskutečňovala na rampě 39B simulované odpočítávání TCDT. Během několika desítek vteřin rádiového spojení si velitelé vyměnili pozdravy, zatímco zbytek osádky STS-75 se tísnil kolem stropních okének, aby zahlédl kosmodrom, odkud před dvěma týdny vzlétli.

I se dnem prodloužení se však přibližoval konec letu. Astronauti ještě uvedli pomocí trysek RCS raketoplán do pomalé rotace, aby na žádost vědců sledovali, jak slabá odstředivá síla ovlivní průběh některých materiálových pokusů. Večer však už začala demontáž manipulačního boxu na obytné palubě, který úspěšně posloužil k řadě opakovaných pokusů s hořením látek v beztíži.

Ve čtvrtek 7. března velitel Andy Aleen a pilot Scott Horowitz, kterým ještě asistoval Maurizio Cheli, uskutečnili obvyklou prověrku systémů raketoplánu. Přitom zjistili, že nepracuje jeden ze čtyř měřicích kanálů zjišťujících nastavení elevonů a kormidla. Technici na Zemi začali ve spolupráci s piloty závadu analyzovat, zatímco zbytek osádky se věnoval úklidu vnitřních prostor raketoplánu.

V rámci příprav na přistání došlo v 10.20 UT na korekci dráhy pomocí motorů OMS zapojených na 30 sekund, což znamenalo změnu rychlosti Columbie o 15,1 m/s.

Pak následovaly testy jednotlivých systémů. Mimořádně dlouhé pětadvacetiminutové zkušební spuštění hydraulického čerpadla č. 1 bylo vynuceno problémy v jednom ze čtyř kanálů ovládání aerodynamických řídicích prvků, který nakonec bylo nutno odpojit. Zato dvojnásobné prověření všech trysek RCS dopadlo na výtečnou. Vypojená IMU č. 3 byla znovu uvedena do chodu a všechny tři plošiny byly pečlivě překalibrovány. Vše bylo připraveno na návrat domů.

Pro pátek 8. března padaly v úvahu dvě možnosti přistání na Floridě a dvě na základně Edwards. Počasí na kosmodromu bylo však nestálé a vedení letu již předem vyloučilo první ze dvou možností k přistání zde. Vzhledem k dostatečným zásobám kyslíku i vodíku se nepředpokládalo využití diverzního letiště v Mojavské poušti (i když to bylo pro všechny případy v pohotovosti); vedení letu dávalo přednost prodloužení expedice o další den před nutností přepravy raketoplánu letecky z Kalifornie na Floridu.

Skutečně, v pátek bylo počasí nad Floridou tak nestálé, že došlo k odkladu přistání až na sobotu. Již uzavřené dveře nákladového prostoru byly tedy znovu otevřeny, aby radiátory klimatizačního systému mohly opět fungovat, a osádka se mohla těšit z volného dne na oběžné dráze.

První ze sobotních možností přistání připadala na časné ranní hodiny (brzdicí zážeh motorů OMS v 11.23 UT, tj. 05.23 CST); proto se astronauti odebrali na kutě se značným časovým předstihem. S budíčkem se počítalo kolem 04.00 UT (v Houstonu v té době byl ještě pátek, 22.00 CST).

Osádka dokončila přípravy k přistání a v 08.44 UT byly definitivně uzavřeny dveře nákladového prostoru.

První ze tří možností přistání na Kennedy Space Center nebyla využita pro nízkou oblačnost, ale později se počasí umoudřilo. Motory OMS na Columbii se proto mohly rozběhnout ve 12.55.43 UT na 214 sekund, takže snížily rychlost družicového stupně o 109,7 m/s. Raketoplán začal sestupovat k zemskému povrchu. Betonového povrchu dráhy 33 se kola jeho hlavního podvozku dotkla v 03.58.21 UT (08.58.21 EST); o 15 sekund později je následovalo přední povozkové kolo a celý kolos se zastavil ve 13.59.25 UT. Let STS-75 trval 15 dní 17 h 40 min 21 s. O tři hodiny později byl družicový stupeň odtažen do haly č. 2 OPF k přípravám na let STS-78.

*Viz L+K 69, 1993, č. 7, s. 455-459

**Viz L+K 68, 1992, č. 20, s. 1261-1264.

Aktualizováno : 05.03.1997

[ 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-75/index.htm)