kosmo.cz - Pilotované lety

První americké kosmické lodě.

MERCURY (popis lodi a stručné zhodnocení projektu)

Znak programu Mercury Kosmická loď typu Mercury umožňovala let jednoho kosmonauta na nízké dráze kolem Země po dobu 5 hodin (po úpravách až 1. den).

Tento typ první americké kosmické lodi vzlétl na oběžnou dráhu kolem Země s kosmonauty na palubě celkem čtyřikrát: 20. února 1962 (John Herschell Glenn), 24. května 1962 (Malcolm Scott Carpenter), 3. října 1962 (Walter Marty Schirra) a 15. května 1963 (Leroy Gordon Cooper). Těmto letům předcházely dva pilotované suborbitální lety: 5. května 1961 (Alan Barlett Shepard) a 21.července 1961 (Virgil Ivan Grissom) a další balistické a orbitální testy v letech 1960 až 1961 (figuríny, šimpanz Ham a Enos).

KABINA LODI

Byla zhotovena z titanových listů (plechů) o síle 0,25 mm. Měla dva otvory - horní a boční. Mezi vnějším a vnitřním pláštěm byla tepelná a zvuková izolační látka. Širší konec kuželovitého tělesa kabiny měl beryliovou desku, jež sloužila jako pohlcovač tepla při vnoření kabiny do hustých vrstev atmosféry. Na této desce byly také upevněny brzdicí rakety. Přední část kabiny, která vnikala do atmosféry, byla tupá, aby se dosáhlo maximálního čelního odporu vzduchu a co nejrovnoměrnějšího rozdělování tepla po povrchu. Celá kabina snesla přetížení 25 g ve směru osy, 4 g z boku, 25 g při startu a 15 g při nárazu na mořskou hladinu. Kromě toho musela vydržet nárazy malých meteorů. Pro vnější pozorování za letu byla kabina vybavena dalekohledem, který se vysunoval po dosažení oběžné dráhy a automaticky se ukrýval při opětném sestupu do atmosféry. (Pro odlehčení váhy byl tento periskop odstraněn při letu Coopera.) Ve stěně kabiny bylo okénko (průzor). Kabina měla dále záchranné zařízení. Po vyslání elektrického signálu v případě nebezpečí se přerušovala dodávka kapalných pohonných hmot, kabina se oddělovala od nosné rakety a zapojily se malé záchranné rakety. Havarijní soustavu mohli zapnout jak z řídícího pozemního střediska, tak i samotný kosmonaut.

Při letech prvních tří kosmonautů byly v kabině 3 standardní baterie o výkonu 3 kWh a jedna baterie o výkonu 1,5 kWh. Zajišťovaly napájení přístrojů elektřinou během letu a 12 hodin po přistání.

V kabině byly letecké hodiny, stopky odpočítávající vteřiny po startu, časový mechanismus a relé, které zapojovalo brzdicí zařízení a předávalo signál na zemský povrch. Barometrický výškoměr měl jednostranný indikátor od 0 do 30,5 kilometrů se dvěma čárkami u číslic 6,4 a 3 km, kdy docházelo k otevření brzdicích padáků.

Na přístrojové desce bylo přes sto lamp, ciferníků a přepínačů. 16mm kamera uložená zleva od hlavy kosmonauta byla určena ke snímání údajů přístrojů během letu. Druhá kamera byla umístěna na přístrojové desce a filmovala kosmonauta. Na pravé straně přístrojové desky byly číselníky, jež dávaly kosmonautovi zprávy o ovzduší v kabině (tlak, vlhkost, teplota, obsah kyslíku apod.). Právě tak zde byly přepínače k ovlivňování těchto faktorů a kontrolní přístroje pro rádiový provoz se Zemí. Na levé straně pak byla kontrolní světla a přepínače ručního řízení lodi.

STABILIZAČNÍ A ŘÍDICÍ SOUSTAVA

Loď měla automatickou stabilizační a řídicí soustavu, která po oddělení kabiny od nosné rakety zabraňovala jejímu otáčení, orientovala kabinu tepelným štítem dopředu a před zapojením brzdicího zařízení kabinu stabilizovala. Dále zde byla soustava reagující na změnu rychlosti, ruční a elektrický řídicí systém. Plyn potřebný k řízení lodi na dráze procházel přes záklopky k 18 tryskám. Ruční a automatické řízení polohy zabezpečovalo 6 až 12 trysek (2 až 4 trysky v každém ze tří základních směrů). Část z nich měla regulaci tahu od 0,5 až 1,8 do 10,9 kilopondu, část od 0,5 do 2,7 kilopondu.

PŘISTÁVACÍ MANÉVR

Po zapojení brzdicích motorů byl zahájen sestup kabiny z oběžné dráhy. Ve výši devadesáti kilometrů se začala zvyšovat teplota ochranného štítu. Maximální teplota byla naměřena asi po dobu dvou minut ve výši 40 km při rychlosti 24 200 km za hodinu - 1650 stupňů Celsia. Sestup z výše devadesáti kilometrů do výše 19 kilometrů trval asi pět minut, přičemž kabina proletěla 1220 km a rychlost se snížila z 28 200 km/hod na pouhých 435 km/hod. Ve výši 6,4 km se vypouštěl padák o průměru 1,8 m, který stabilizoval kabinu a o tři a půl kilometru níž se rozevíral základní padák o průměru 20 m. Při rozevření hlavního padáku se odhazovala hlubinná bomba, jež byla nastavena na výbuch v hloubce 1 km. Začaly zároveň pracovat dva radiomajáky, které měly skládací antény. Předávaly kódované signály. Uvádělo se v činnost i přerušované světlo s intenzitou 2 milióny lumenů s intervalem dvě vteřiny mezi záblesky. V noci bylo možno toto světlo zahlédnout na vzdálenost 37 km. Pracovní doba radiomajáků a světelného majáku byla 24 hodin. Po rozevření hlavního padáku se uvolňoval i tepelný štít, který klesnul dolů a vytvořil vzdušnou podušku ohraničenou štítem, dnem kabiny a pásem ze speciální látky o výši 1,2 m. Tím se snížila síla nárazu.

Kabina po přistání vypouštěla i svítící aluminiový prášek, jenž vytvářel kolem místa přistání skvrnu, která byla vidět ze vzdálenosti od devíti do 37 kilometrů podle toho, jak byla osvětlena sluncem. Tato skvrna vydržela na hladině 4 až 12 hodin.

Kosmonaut mohl odhodit příklop kabiny stisknutím knoflíku, který uvedl v činnost pomocné raketky. Kromě toho zde bylo výtažné lano. Loď mohla otevřít i záchranná četa zvenčí. Uprostřed kabiny pod periskopem byly desky s mapou, na které bylo zachyceno rozmístění záchranných lodí, letounů. Do mapy se zanášely těsně před startem i údaje o oblačnosti a celková meteorologická situace. Kosmonaut měl rovněž k dispozici záchrannou loďku. Měla oranžovou barvu a její nátěr odrážel radarové impulsy. Zátěž dávala loďce větší stabilitu. Složena vážila 1,5 kg.

ZABEZPEČOVACÍ SLUŽBA

Při letech amerických kosmonautů na lodích Mercury se ve všech případech plánovalo přistání na mořskou hladinu. Přitom se však počítalo v případě nutnosti i s přistáním na kontinentech Severní Amerika a Afrika. V Atlantickém oceánu bylo celkem deset plánovaných oblastí přistání, Jež odpovídaly havarijnímu přerušení letu na určitých místech dráhy. Elektronkové stroje na pozorovacích stanicích umožňovaly určit místo přistání s přesností 185 km v pruhu širokém 46 km na každou stranu podél projekce oběžné dráhy na zemský povrch.

NOSNÁ RAKETA

Pro orbitální lety lodí Mercury kolem Země byla používána raketa ATLAS D. První stupeň měl dva motory na kapalné pohonné hmoty Rocketdyne, jež vyvíjely tah po 68 000 kp. Motor druhého stupně byl rovněž na kapalné pohonné hmoty a vyvíjel tah 27 000 kp. Raketa vynášela kosmickou loď na oběžnou dráhu rychlostí kolem 28 200 km za hodinu.

Při suborbitálních letech lodí Mercury v letech 1960 až 1961 byla používána nosná raketa Redstone.

* * *

V červnu 1963 Američané oznámili, že program vypouštění jednoho člověka na oběžnou dráhu skončil. Byla zároveň vydána čtyřiačtyřicetistránková zpráva Národního úřadu pro aeronautiku a kosmický prostor. Tento dokument byl tvrdou obžalobou amerických dodavatelských firem, které prý nedodržením řádných technologických postupů zavinily až dvaadvacetiměsíční zpoždění celého programu a dopustily se celé řady závad. Na projektu Mercury pracovalo 12 hlavních dodavatelů, 75 velkých subdodavatelů a 7200 menších firem.

Ve zprávě se uvádělo, že při prvních letech bez posádky televizní kamera zjistila, jak se v beztížném stavu po kabině volně pohybují hromádky hadrů, odřezky drátů, šrouby a svorky. Při inspekci před startem Glenna bylo v mnoha místech objeveno vadné elektrické spojení, čímž se stala bezcennými nouzová zařízení, jimiž byl kosmonaut vybaven pro mimořádné případy. Při přípravách na vzlet Schirry muselo být 14 baterií vyřazeno z provozu pro vadné těsnění. Během letu tohoto třetího amerického kosmonauta byl částečně zablokován chladicí systém ztuhlými mazadly, takže Schirra jen s velkými obtížemi upravoval vhodnou teplotu. Při Cooperově letu se nepodařilo uvolnit od kabiny brzdicí rakety, protože uvolňovací náplň byla příliš slabá. Systém odstraňující vlhkost a pot byl ucpán kovovými třískami z hřídele pumpy. Dokonce ani voda a kyslík pro kosmonauty neměly náležitou čistotu. Při kontrole Cooperovy kabiny nalezli inspektoři celkem 720 závad, z nichž 526 lze přímo připsat na vrub nedostatečné kvalitě výroby. Tolik z oficiální zprávy NASA.

CO ŘÍKALI PO PŘISTÁNÍ KOSMONAUTÉ?

GLENN: Už při prvním obletu byl zachycen signál hlásící poruchu od mechanismu, jenž sloužil k odpoutání tepelného ochranného štítu. A brzy tento signál opakovaly jedna za druhou kontrolní stanice v celé pozorovací síti... Signál naznačoval, že se tepelný štít snad uvolnil už na oběžné dráze. Kdyby tomu tak skutečně bylo, hrozilo nebezpečí, že až kabina vletí velkou rychlostí do atmosféry, ochranný štít se odtrhne ...

Při druhém a třetím obletu se začaly množit další závady. Došlo k poruše automatické stabilizace kabiny a Glenn musel přejít na ruční řízení. “Při druhém a třetím obletu jsem strávil devět desetin doby tím, že jsem se musel plně soustředit na ruční kontrolní systém." Glenn měl rovněž obtíže s celou řadou přístrojů, jež používal za letu. Vážnou závadou bylo i zvýšení teploty v lodi na 41 stupňů Celsia.

Když Glenn letěl nad východní částí Tichého oceánu, doporučili mu z kontrolního střediska, aby na kabině nechal obaly brzdicích raket a vysvětlili mu podrobně, že se obávají uvolnění ochranného štítu. “Věděl jsem, že to byla nepříjemná porucha ..." Co však měl dělat. Zapjal brzdicí rakety. V kabině začalo být velmi horko a rudá zář zalila průzor. Pak zaslechl kosmonaut ránu za sebou. “Bylo jasné, že se něco trhá na okraji kabiny. Hořící sedmi až osmi-palcové kusy se trhaly a svistěly kolem průzoru ... Snažil jsem se sedět bez hnuti, abych uvolňoval co nejmíň dodatečného tepla z vlastního těla. Potil jsem se však odshora až dolů. Když jsem spatřil kusy brzdicích raket, napadlo mne, zda se skutečně ten ochranný beryliový štít neuvolnil. Když se to tak vezme dohromady, mohl to být velmi ošklivý den ..."

COOPER: “Ačkoli byla teplota ve skafandru zpočátku uspokojivá, musil jsem, podobně jako Wally Schirra, neustále seřizovat průtok vody, abych udržel teplotu ve stanovených mezích. Pumpa kondenzačního zařízení, namontovaná těsně před startem, vypověděla službu, takže se kondenzační nádrž přeplnila a ve skafandru bylo po celou dobu letu velmi vlhko. Již při prvním obletu jsem se setkal s velkým problémem - vážnou závadou té částí zařízení, která měla zabezpečovat životně důležité funkce. Hrozilo nebezpečí, že vypoví službu ještě před ukončením 22. obletu. Výměník tepla, regulující teplotu v našich skafandrech vstřikováním chlazené vody, pracoval nepravidelně. Přivádí-li se do výměníku příliš mnoho chladicí tekutiny, zamrzá, v opačném případě se přehřívá. V obou případech výsledkem je, že se přehřívá i skafandr. Výměník tepla jevil snahu přecházet z jednoho extrému do druhého. Proto jsem byl nucen seřizovat ventil regulující průtok vody každých 10 až 15 minut. Tyto potíže s chladicím systémem změnily můj časový rozvrh práce a odpočinku natolik, že jsem mohl - místo plánovaného osmihodinového spánku - pouze podřimovat...

Měl jsem potíže s jídlem. Nepodařilo se mi například vpravit vodu do sáčků z plastické hmoty, obsahujících dehydrované potraviny. Rozptýlil jsem kapky vody po celé kabině a musel jsem je pak doslova chytat do kapesníku. Sáhl jsem tedy po malých obložených chlebech v obalech z plastické hmoty, ale zjistil jsem, že se úplně rozdrobily. Zbyly mi tedy jen malé sladké zákusky. Po celý let jsem nejedl nic jiného než ovocné a datlové chlebíčky ...

Při dalším pokračování letu se objevila další obtíž - v systému, který mě měl zásobovat pitnou vodou. V posledních hodinách letu byla voda všude, ale ani kapka k pití... Při čtvrtém obletu se uvolnily spoje v kolenních ohybech skafandru. Podařilo se mi však “odstranit" tuto závadu jednoduše tím, že jsem natáhl nohy až pod palubní desku.

Hlavní obtíž na mne však ještě čekala. Automatický systém, který navádí kabinu na sestupnou dráhu, začal pracovat v okamžiku, kdy jsem měl před sebou ještě tři oblety. Při 21. obletu pak vysadil energetický zdroj automatického systému... Situace byla úplně jasná: orientovat kabinu tak, aby bylo možno uvést v činnost brzdicí rakety a řídit obtížný návrat z kosmického prostoru - to vše záviselo od tohoto okamžiku pouze na mně ..."

* * *

Cooperův let byl posledním v rámci programu Mercury. Když srovnáme údaje o kosmických lodích Vostok, vidíme na první pohled, že Vostok umožňoval svou velikostí daleko širší a dlouhodobější výzkumný program než první typ americké kosmické lodi. Je možno tak soudit i podle výsledků, které oba typy dosáhly: Glenn a Carpenter obletěli Zemi každý třikrát, Schirra šestkrát, Cooper dvaadvacetkrát. Zatímco Gagarin jednou, Titov sedmnáctkrát, Popovič 48krát, Nikolajev 64krát, Těreškovová 47krát a Bykovskij 81krát.

Vostok umožňoval i daleko větší pohodlí kosmonautům a jeho systémy pracovaly spolehlivěji než americké kosmické lodi. (Bylo to dáno i jejich vahou — typ Mercury vážil při startu od 1857 do 1905 kg, na oběžné dráze pak kolem 1313 kg. Váha vostoků se pohybovala kolem 4730 kilogramů.) Zatímco kabina Mercury se zastavila na hranici 22 obletů, typ Vostok je - podle prohlášeni sovětských vědců - schopen zajistit pobyt člověka na oběžné dráze po dobu deseti až dvanácti dnů.

V prvním kole letů člověka do vesmíru tedy zcela jasně získali prvenství sovětští vědci. Američané se s tím samozřejmě nesmířili. To dokazuje urychlené rozpracování dalšího programu s názvem Gemini, při němž byly v letech 1965 až 1966 vypouštěny na oběžné dráhy kolem Země dvoučlenné posádky amerických kosmonautů.

Zpracováno podle článku v časopisu Radar z roku 1964

Fotografie a nákresy k článku: Snímky: NASA a archív

Kosmonaut během letu v kabině kosmické lodi Mercury
Kosmická loď Mercury – kresba
Šatna amerických kosmonautů v programu Mercury
Vyzvedávání kabiny Mercury jeřábem na loď po přistání
----------------------------------------------
Detail palubní desky kabiny “Mercury". Na základě zkušeností, získaných při Shepardově letu, byly kabiny, připravované pro další lety, dokonaleji vybaveny, např. zlepšeným poloautomatickým systémem řízení, malé kruhové pozorovací okénko (na snímku vlevo) bylo nahrazeno větším, trojúhelníkového tvaru, atd. (tento snímek je z časopisu Křídla vlasti 15/1961)

Přepis a úprava článku : M.Filip, 17.4.2005

Aktualizováno: 15.05.2005

[ Obsah | Pilotované lety | Přehled lodí a kosmonautů ]

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/mercury/mercury.htm)