kosmo.cz - Pilotované lety - STS

M.označení	Start	Přistání	Délka letu	Poznámka
1984-093A	30.08.1984	05.09.1984	6d 0h56m	SBS 4, Leasat 2, Telstar 3

[ Popis letu | Obrázky | Experimenty | STS-41-D v NASA ]

Popis letu : (převzato z L+K 24/84 se svolením Mgr. A.Vítka)

STS-41-D

PLAMENY NAMÍSTO STARTU

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

Lidové rčení "do třetice všeho zlého" prokázalo u amerického raketoplánu OV-103 Discovery plnou měrou svoji oprávněnost. Přitom ani zdaleka nejde o skutečnost, že Discovery je třetím strojem tohoto typu, ani o souvislost s málo záslužným využitím. raketoplánů k vojenským účelům. O potvrzení lidové moudrosti se třetí raketoplán zasloužil docela jinak.

Discovery byl v hrubé stavbě dokončen roku 1983 a koncem téhož roku dopraven na Kennedy Space Center. Tady do něho technici zabudovali motory SSME, vybavili jej palubními počítači a doplnili řadou zařízení nezbytných pro start. S tím se počítalo v polovině července 1984.

Discovery s vlastní hmotností 67100 kg představoval prozatím nejlehčí exemplář ze všech tří raketoplánů: byl o 3370 kg lehčí než Columbie při letu STS-9 a o 318 kg lehčí než Challenger při letu 41-C. Snížení hmotnosti se podařilo dosáhnout výměnou většiny křemenných dlaždic tepelné ochrany na horním povrchu nosných ploch a trupu za pružnou izolaci z křemenné plsti (AFRSI), a také náhradou některých hliníkových žeber a podélníků v konstrukci křídel výrobky z grafitoepoxydového laminátu.

Naproti tomu došlo k zesílení tepelné izolace modulů manévrovacích motorů OMS, jejichž povrch byl v předchozích expedicích vystaven vyššímu tepelnému zatížení, nežli se čekalo.

Discovery dorazil na rampu 39A v květnu t. r. Zde se 2. 6. uskutečnil zkušební zážeh motorů SSME. Jejich hoření po dobu 18 sekund proběhlo uspokojivě. Z příruby u turbíny hydraulického čerpadla APU č. 3 sice nepatrné unikal hydrazin, ovšem v množství ležícím hluboko pod povolenou tolerancí, takže zkušební technici nad touto maličkostí mávli rukou. Horší bylo porušení ochranné molybdenové fólie mezi stěnou spalovací komory a potrubím, odvádějícím horké spalné plyny z turbíny turbočerpadla u motoru SSME č. 3. Motor byl proto 15. 6. vyměněn přímo na rampě, což zdrželo start plánovaný původně na 22. 6. o čtyři dny.

Osádku Discovery tvořili H. W. Hartsfield (velitel), M. L. Coats (druhý pilot), letoví specialisté dr. A. Resniková, dr. S. A. Hawley a R. M. Mullane a konečně "první cestující" v raketoplánu, Charles D. Walker, inženýr od firmy McDonnell Douglas, který měl na starosti elektroforézu. Tato šestice přiletěla na Cape Canaveral 23. 6. a svoje místa v raketoplánu zaujala v ranních hodinách 25. 6. Start s délkou okna 43 minut byl stanoven na 08.43 východoamerického letního času (EDT). Odpočítávání běželo hladce až do T-32 min. kdy pátý, záložní počítač AP-101 (IBM) odmítl nastartovat program 102. Záložní počítač se ovšem zapojuje do hry pouze tehdy, když ve čtveřici hlavních počítačů. jež jsou spolu propojeny a kontrolují se navzájem asi 440 krát za sekundu, dojde k nesouhlasu informací. Tento pátý počítač je vybaven celkově jednodušším programem, přičemž jeho část 102 slouží ke sledování průběhu startu.

Obtíž s vysazením tohoto programu se sice podařilo napoprvé překonat, avšak v T-20min záložní počítač opět odmítl provést jiný příkaz z klávesnice a signalizoval na obrazovce "vážnou technickou závadu". Odpočítávání přesto běželo dál, protože středisko řídící start doufalo, že i tuto závadu bude možno vzhledem k délce startovního okna odstranit včas.

Při plánovaném přerušení v T-9 min se však ukázalo, že závadu nelze odstranit bez výměny počítače. Pokus o start tím pádem skončil fiaskem a ředitel letu se rozhodl pro odklad o 24 hodin.

V noci z 25. na 26. 6. padla mlha, která si preventivně vynutila prodloužení startovního okna na 85 min, protože nikdo nemohl vědět, kdy se viditelnost zlepší. Odpočítávání probíhalo opět hladce, takže přesně podle programu, v T-6,6 sekundy mohly palubní počítače Discovery zahájit zážehovou sekvenci, při níž se normálně s odstupem 120 milisekund zapalují jednotlivé motory SSME. Tentokrát však v T-4s vydaly počítače signál k přerušení startovních operací!

Měřicí kanál A u pravobočního motoru č. 3, který se zažehuje jako první, totiž při kontrole palivových ventilů zjistil, že ventil pro vodík se neotevřel. (Pootevření na 6 % a 10 % má být dosaženo vždy v krocích po 20ms počítáno od okamžiku zahájení zážehové sekvence.) Počítač proto nejprve přepojil na kanál B, který příkaz k otvírání ventilů zopakoval a také potvrdil jeho provedení. Současně však počítače zjistily, že ke startu, tj. k zážehu motorů SRB a k odpoutání od rampy ještě nedošlo (bylo by to v okamžiku T + O) a mohly tedy vydat další příkaz, totiž zastavit nahazování motorů vůbec. To se ovšem stalo již po zážehu levobočního motoru SSME č. 2, ale ještě před spuštěním motoru č. 1, umístěného ve střední poloze nahoře.

Technici ve středisku řídícím start v tom okamžiku strnuli zděšením. Informace o vypojení motoru č. 1 na obrazovky počítačů nedošla, takže v prvním momentě nebylo jisto, zda "jednička" neběží. Od plamenů z její trysky by totiž na Zemi mohlo dojít k přehřátí odhazovací nádrže ET a k výbuchu veškeré zásoby kapalného vodíku. Proto 17 s po havarijním vypojení motorů vyvolal ing. D. Luna, hlavní koordinátor startu, poplach pro případ, že by SSME č. 1 zůstal v chodu. O tři sekundy později ing. Weinberg, vedoucí startovních operací. vyhlásil osádce Discovery pohotovost k rychlé evakuaci raketoplánu, což znamenalo vyhlídku na sjezd nouzovou lanovkou do úkrytu vzdáleného asi 300 m od rampy. Coats, druhý pilot, na to reagoval dotazem, zda má ručně vypojit motor č. 1. Současně se ozvala kontrola, která měla na starosti stav jednotlivých motorů SSME. Všichni tři technici prohlásili, že "jednička" došla jen k přípravám a na opětovný dotaz potvrdili, že ani jeden z motorů SSME není v chodu. Jejich zprávu potvrdil i velitel raketoplánu Hartsfield s tím, že na kontrolním panelu svítí jen signálky motorů č. 2 a 3, oznamující, že pouze tyto motory nastartovaly a byly automaticky vypojeny.

V T + 53 s potvrdilo středisko řídící start zajištění všech tří motorů SSME a požádalo Coatse, aby ručně vypojil čerpadla APU. Ta dosud zůstávala v chodu proto, aby v případě potřeby bylo možno hydraulicky ovládat hlavní palivové ventily SSME.

V T + 119s prohlásil Gene Thomas, hlavní inženýr z NASA, že bezprostřední nebezpečí nehrozí a o 21 s později oznámila Nora Lavinková, odpovědná za pozemní počítač řídící start, že tento stroj ukončil veškeré akce spojené se zajištěním raketoplánu po nezdařeném startu.

Na pohled bylo tedy vše v pořádku, ale v T + 210 s upozornil jeden z techniků na to, že na televizním monitoru č. 58 je vidět plameny šlehající v okolí trysek motorů. Technik se nemýlil. Z motoru č. 3 unikal plynný vodík, který se od rozpálených ploch vzňal.

Oheň znamenal pro Discovery nové ohrožení. Plameny se uhnízdily na trupové klapce a v T + 215 s dosahovaly až do výše 3 metrů. Izolační ucpávka z ablativního materiálu mezi dlaždicemi chránícími klapku se žárem začínala škvařit. Pozemní personál však zapojil trysky zalévající rampu vodou a studená sprcha oheň uhasila.

Oddech však netrval dlouho. V T + 710 s požár vypukl nanovo a byl za 55s opět uhašen tryskající vodou. Další případné hašení si od této chvíle vzalo na starost záložní středisko, aby se to hlavní mohlo soustředit na vlastní systémy raketoplánu.

V daném okamžiku nebyl totiž požár pro Discovery největším nebezpečím. Významnější hrozbou se stalo rychlé odpařování vodíku v nádrži ET. Množství této pohonné látky spotřebované při startu nebylo zanedbatelné. Nemělo-li dojít k varu zbývající zásoby zkapalněného plynu, bylo především potřeba jeho úbytek doplnit.

Mezitím však v T + 846 s - vypukl požár potřetí a když byl v T + 960 s potlačen, vzplanul ještě jednou v T + 1060 s. Teprve asi po 20 minutách od okamžiku neuskutečněného startu se podařilo ochladit záď raketoplánu natolik, aby k dalšímu samovznícení vodíku již nedocházelo.

Hlavní středisko zařídilo odčerpání kapalného kyslíku z nádrže ET; na vodík došlo až později. Osádka opustila raketoplán přibližně v T + 40 min normálním způsobem, tj. po přístupovém můstku a výtahem. Její místo zaujal jediný kosmonaut, Michael J. Smith, aby se podílel na vypínání přístrojů uvnitř raketoplánu.

Stejně jako u běžnějšího požáru panovaly i zde obavy, že při hašení natropila více škody voda než sálající plameny. K popraskání dlaždic tepelné ochrany naštěstí nedošlo, i když asi 2 m2 jejich plochy se žárem zbortily a ablativní materiál byl poškozen v rozloze asi 14 m2. Z řady trysek motorů RCS bylo však třeba vyčerpat vodu a motory vysušit a vyčistit. Středem pozornosti se přirozeně stal SSME č. 3, který celou patálii způsobil. K všeobecnému překvapení nenašli technici na motoru sebemenší závadu a také vodíkový ventil poslouchal jako hodinky. Jeho selhání způsobil nejspíše plynný dusík, používaný k proplachování potrubí. Tento pravděpodobně porušenou izolací pronikl do některých míst ventilu a po napuštění potrubí kapalným vodíkem tam zmrzl. Následkem toho fungoval hlavní ventil ztuha a na první povel se nepootevřel včas do předepsané polohy. Podle druhé hypotézy zavinil drhnutí ventilu nepatrný úlomek izolace, který se dočasně dostal do jeho ložisek.

Vedení NASA se každopádně rozhodlo vyměnit nejen ventil, ale celý motor, i když to znamenalo odklad startu o více než obvyklých čtrnáct dní, plánovaných pro opakování zážehu motorů na rampě.

Zdržení ovšem nabourávalo celý program dalších startů raketoplánu. Ředitelství se proto 12. 7. rozhodlo spojit lety 41-D a 41-F (let 41-E byl zrušen již dříve), aby časová ztráta byla alespoň zčásti kompenzována. To ovšem znamenalo i úpravu ve složení užitečného zatížení.

Nákladový prostor Discovery byl otevřen již dříve (29. 6.). Hašení zde naštěstí nenatropilo žádné škody. Z původního programu letu vypadla velkoformátová kamera pro dálkový průzkum Země a čtyři kanystry GAS s různými experimenty.

Jejich místo vedle již dříve naložené stacionární telekomunikační družice Leasat 1, určené pro vojenské účely, zaujaly další dvě družice: SBS-D a Telstar 3C. Jejich zařazení do programu umožnila úspěšná zkouška trysky motoru PAM-D, která se uskutečnila 9. 7.

Z původního nákladu nadále zůstal zkušební prototyp panelu se slunečními bateriemi, elektroforetické zařízení, dvě filmovací kamery a studentský experiment na přípravu monokrystalu india.

Demontáž sestavy, výměna nákladu, jakož i opětná montáž družicového stupně k odhazovací nádrži, zabrala zbytek července, avšak 9. 8. putoval kompletní složený raketoplán zpět na rampu 39A. Třetí pokus o start byl stanoven na 24. 8., ale po různých drobných potížích na rampě sklouzl nejprve na 29. 8. a později ještě o 24 hodin, tedy na 30. 8. na 08.35 východoamerického letního času.

V průběhu odpočítávání, v noci z 28. 8. na 29. 8., programátoři ještě nahonem přepracovali programy řídící start. Současně prováděné simulace nového programového vybavení počítačů AP-101 pro let 51-A totiž ukázaly, že při nahromadění úkolů uložených počítačům by mohlo dojít ke zpoždění povelů pro kritické úkony, jako je odhození motorů SRB nebo nádrže ET. Za zcela výjimečných okolností by toto zpoždění mohlo dosáhnout místo povolených 0,5 milisekundy hodnoty několika desetin sekundy a způsobit havárii raketoplánu. Oprava startovního programu si vyžádala vsuvku o velikosti 24 byte.

Další obtíž se ukázala 30. 8. v T-45 min, když vysadil jeden z počítačů v pozemním středisku řídícím start. Situaci se podařilo zvládnout záložním počítačem, ale to ještě stále nebyl konec potížím.

V T-9 min proniklo do prostoru kosmodromu soukromé letadlo Piper Aztec, patřící zubnímu lékaři z Jacksonville, a dostalo se až 10 km od startovní rampy. Zvědavého vetřelce zahnal vojenský neozbrojený letoun Lockheed AC-130, ovšem start se opozdil o 6 min 54 s, takže k němu došlo až ve 12.41.54 UT. Zpoždění se však snadno vešlo do 31 minutového startovního okna.

Rekordní startovní hmotnost po výměně nákladu činila 2050 tun a od T + 6,5 s si vyžádala zvýšení plánovaného výkonu motorů na 104%. K odhození SRB došlo 125 s po startu, motory SSME byly vypojeny v T + 8 min 35 s. Odhozená nádrž ET putovala do Indického oceánu. Manévr OMS-1 v T + 10 min 25 s přivedl Discovery na dráhu 94-296km se sklonem 28,5° k rovníku a závěrečný manévr OMS-2 v T + 45 min ji upravil na kruhovou ve výšce 296 km nad Zemí.

Půldruhé hodiny po startu otevřela osádka nákladový prostor a dala se do práce. V T + 7 h 58 min vypustili letoví specialisté družici SBS-D. Její urychlovací motor PAM-D tentokrát nezklamal a dovedl družici na plánovanou přechodovou dráhu.

V raketoplánu zatím proběhly provozní zkoušky další "kanadské ruky"; Resniková která prověřovala její funkce, tehdy ještě netušila, že právě tato ruka pomůže později Discovery z nesnází.

Zato Charles Walker, který měl na starosti elektroforetické zařízení CFES-III, narazil hned při přípravě pokusu na první potíž: nefungovalo mu zařízení pro odstraňování bublinek z pracovní komory. Následkem toho se pufrovací roztok dostal i tam, kde neměl být a Walkerovi nakonec nezbylo nic jiného, nežli vadnou část zařízení nahradit rezervní sadou. Mnoho si s tím však nepomohl. Druhý den letu se mu sice podařilo naplnit přístroj pufrem, takže po 3 hodinách, potřebných ke stabilizaci průtoku, mohl zapojit elektrický obvod. Už po hodině však začal nekontrolovaně kolísat vnitřní tlak a přístroj se nakonec samočinně vypnul.

Když se závada opakovala podruhé, provedli technici na Zemi její analýzu a došli k názoru, že jde o příliš silnou zpětnou vazbu v elektronickém řízení, která vede k rozkmitání systému.

V průběhu dalších dnů letu změnil Walker na doporučení ředitele programu CFES časovou konstantu zpětné vazby z 10 s na 50 s, avšak ani tento zásah nepomohl. Walker nakonec řídil přístroj ručně, ale i tak došlo během letu nejméně ještě dvakrát k výpadku elektroniky. Nakonec se z elektroforézy podařilo získat asi 790 ml vzorku, tj. asi 83 % plánovaného množství.

Druhý den letu - 31. 8. - se Hawley a Mullane ujali družice Leasat 1 - první družice konstruované pouze pro vypouštění z raketoplánu. Leasat byla v nákladovém prostoru umístěna tak, že její podélná osa souhlasila s osou raketoplánu, kdežto družice SBS a Telstar jsou zde situovány kolmo k této ose. Při vypouštění Leasatu stačilo uvést družici do rotace a přehoupnout ji přes okraj nákladového prostoru. Při tom se družice otáčela asi dvakrát za minutu a vzdalovala se od raketoplánu rychlostí asi 0,5 m/s.

Když Discovery provedla úhybný manévr, zrychlila družice Leasat vlastními tryskami rotaci na 33/min a později ve dvou etapách přešla na přechodovou dráhu pomocí dvoustupňové urychlovací rakety. Vypouštění popsaným způsobem se podařilo bez chyby hned napoprvé. O den později - 1. 9. - ve 13.24 UT opustila nákladový prostor také družice Telstar 3C, ovšem již známým způsobem.

Odpoledne téhož dne zahájila dr. Resniková první pokusy se zkušebním prototypem panelu na sluneční baterie. Tento panel dosahuje v rozloženém stavu 31 m a v budoucnu má sloužit k dodávce 12,5 kW elektrické energie pro stálou pilotovanou stanici.

Ze začátku vysunula Resniková tento panel, složený jako harmonika z 86 článků, pouze na délku 22 m, což trvalo 9 min 19 s, a po pár minutách jej zase úspěšně složila. Při druhém rozvinutí zapojil Hartsfield malé dolaďovací Vernierovy motorky s tahem 107 N (motory RCS byly na tento pokus příliš silné), aby vyzkoušel jejich účinek na vysunutý panel. Ukázalo se, že k vibracím dochází spíše při vysouvání panelu nežli při manévrování s raketoplánem. takže s patřičnou dávkou opatrnosti nebude nutno panel před změnou polohy zatahovat. Při použití Vernierových motorů se konec panelu vychyloval maximálně na čtvrt metru na každou stranu. V průběhu zkoušek kolem 19.05 UT se dr. Resnikové podařilo vysunout harmoniku bez potíží na celou délku a také opakování pokusů během dalšího dne proběhlo úspěšně.

Čtvrtého dne letu - 2. 9. - však osádka Discovery zjistila, že otvor na levém boku raketoplánu, kudy se vypouští odpadní voda z palivových článků, je zablokována ledem. Inspekce pomocí televizní kamery na konci manipulátoru RMS ukázala, že rozsochatý ledový rampouch je dlouhý asi 450 mm a kosmonauti odhadli jeho hmotnost na 4 až 10 kg. Hrozilo nebezpečí, že se ledová drúza při vstupu do atmosféry vlivem aerodynamických sil roztříští a že její kusy by mohly poškodit tepelnou izolaci na levém modulu manévrovacího motoru OMS. To se také zřejmě stalo při únorovém letu Challengeru a i když takové poškození v podstatě neznamenalo přímé ohrožení, mohlo způsobit alespoň ztrátu času a také peněz při nákladné opravě.

Osádka Discovery se tedy zaměřila na to, aby se ledového nebezpečí zbavila. Manévry s raketoplánem pomocí motorků RCS nevedly k úspěchu - rampouch držel na izolační plsti jako helvetská víra. Kosmonauti tedy zkusili zapojit topení v ústí výpustného otvoru a tlakem vody se pokoušeli rampouch odtrhnout. Částečně se jim podařilo led natavit, avšak voda pronikající škvírami okamžitě mrzla a rampouch během operace nabyl na rozměrech, takže nakonec dosáhl délky 600 mm a průměru 250 mm. Jeho objem se zvětšil natolik, že dokázal ucpat i vedle ležící výpustný otvor záchodu, ačkoli ten byl vzdálen od původně zamrzlého otvoru plných 180 mm. Zkrátka a dobře: záchod se octl mimo provoz a osádce raketoplánu nezbylo než chodit na malou stranu do pytlíků, jako za dob Apolla; přitom mohla děkovat osudu, že alespoň druhá funkce jejího sociálního zařízení nebyla ledem ohrožena.

V noci z 2. na 3. 9. začala skupina tří kosmonautů na Zemi s nácvikem v simulátoru SES. Šlo o to, použít k uražení rampouchu "kanadskou ruku", a přitom nepoškodit ochranné obložení raketoplánu. Potíž spočívala v tom, že přímá vizuální kontrola při manipulaci s RMS nebyla možná. Osádka raketoplánu mezitím odpočívala, ale Discovery byla během jejího spánku natočena tak, aby levý bok raketoplánu byl co nejvíce natočen ke Slunci. Trochu to pomohlo - rampouch v noci z části roztál, či spíše odsublimoval.

Ráno 3. 9. se počítalo se zásahem RMS. Ovšem v případě, že by operace s rukou selhala, hodlalo řídicí středisko prodloužit let o jeden den a vyslat Hawleye a Mullana 4. 9. do kosmického prostoru. Vzhledem k tomu začali tito dva kosmonauti už 3. 9. vdechovat čistý kyslík a Hartsfield také dopoledne 3. 9. předem snížil tlak atmosféry v obytných prostorách raketoplánu. Ráno 3. 9. došel ze Země kompletní návod postupu k odstranění ledu dálkovým manipulátorem, v němž nechyběly ani příslušné nákresy. Manipulace s "rukou" se ujal sám velitel raketoplánu za asistence dr. Resnikové, která sledovala z levého okna pilotní kabiny pohyb ruky až tam, kam mohla dohlédnout. RMS se pohybovala rovnoběžně s bokem trupu vzdálena od izolačních dlaždic pouhých 120mm. Vlastní zásah však dopadl nad očekávání: rampouch se ulomil a jeho zbytek, dlouhý asi 10 centimetrů, nebyl už nebezpečný. Problém s poškozením raketoplánu odpadl a osádka Discovery se uložila k poslednímu odpočinku před přistáním. Byla však z něho vyburcována už hodinu před budíčkem, když řídicí středisko zaregistrovalo trojnásobně vyšší spotřebu kyslíku než povoluje norma. Ještě rozespalí kosmonauti museli vypojit klimatizační systém č. 2, který pravděpodobně toto plýtvání kyslíkem způsobil.

Vlastní přistání proběhlo už bez problémů. V 09.20 UT byly uzavřeny dveře nákladového prostoru, na 96. oběhu, ve 12.36 UT, asi 900 km jihovýchodně od Madagaskaru snížilo 168 s hoření motorů OMS rychlost lodi o 92,5 m/s. Discovery vstoupila do atmosféry východně od Guamu a řízena autopilotem sestupovala po dráze dlouhé celkem 7597 km. V průběhu letu atmosférou se uskutečnilo 11 cvičných manévrů, za účelem získání dat o aerodynamickém chování třetího, poněkud konstrukčně odlišného raketoplánu.

Těsně před přistáním se řízení ujal Hartsfield osobně, nejspíš proto, že nemohl odolat pokušení. Raketoplán přistál v 13.38 UT, asi 760 m za prahem dráhy 17 na Edwards AFB. Jeho doběh obnášel 3135 m. Celková doba letu činila 6 dní 55 minut 46 sekund. Při první prohlídce po přistání technici konstatovali, že raketoplán je ve velmi dobrém stavu. Došlo ke ztrátě nebo poškození jen několika málo dlaždic tepelné ochrany.

Aktualizováno : 11.07.1997

[ 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-41d/index.htm)