kosmo.cz - Pilotované lety - STS

M.označení	Start	Přistání	Délka letu	Poznámka
1985-063A	29.07.1985	06.08.1985	7d22h45m	Spacelab

[ Popis letu | Obrázky | Experimenty | STS-51-F v NASA ]

Popis letu : (převzato z L+K 11-12/86 se svolením Mgr. A.Vítka)

STS-51-F

JEN SE DVĚMA MOTORY

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

Let 51-F převzal raketoplán Challenger, předurčený k zániku, což ještě v létě 1985 nikdo netušil. Přitom právě komplikace při startu a zvláště průběh navádění na oběžnou dráhu naznačovaly dosti zřetelně, že kvalita technického vybavení není taková, jaká by měla být. Jenže pro tentokrát dopadlo ještě všechno dobře, takže místo důvodů k zamyšlení nastoupil u vedoucích činitelů NASA spíše pocit klamného uspokojení asi v tom smyslu, že "ať se stane cokoliv, vždycky se to dá nějak zvládnout".

Osádku raketoplánu tvořili plukovník Gordon Fullerton jako velitel, pilot Roy D. Bridges, rovněž plukovník vojenského letectva, a tři letoví specialisté: dr. Karl G. Henize, astronom, dr. Franklin Story Musgrave, lékař a biofyzik v jedné osobě a dr. Anthony W. England, geofyzik. Specialisty pro užitečné zatížení byli jmenováni dva astrofyzikové: osmačtyřicetiletý dr. Loren W. Acton a jedenačtyřicetiletý dr. John-David F. Bartoe. Profese specialistů souvisela s programem letu. V nákladovém prostoru Challengeru byl připraven Spacelab 2, sestávající ze tří palet a také z "iglú s elektronikou a třemi řídicími počítači. První paleta (bráno od kabiny osádky směrem k motorovému prostoru) nesla IPS (Instrument Pointing System), západoněmecké zařízení pro umístění přístrojů, vyžadujících velice přesné zaměření na nebeské objekty. IPS může nasměrovat přístroje do celkové hmotnosti 2000 kg s odchylkou nepřevyšující 1 úhlovou vteřinu. Tentokráte bylo osazeno čtyřmi dalekohledy, určenými především pro výzkum Slunce.

Druhá paleta Spacelabu nesla rentgenový dalekohled. Na třetí byl pro změnu dalekohled pracující v oboru infračerveného záření, a také experiment pro sledování chování supratekutého hélia ve stavu beztíže. Na zvláštní nosné konstrukci mezi paletami a motorovým prostorem byl upevněn i přístroj pro registraci těžkých atomových jader v kosmickém záření. Na třetí paletě byla také malá družice PDP (Plasma Diagnostics Package) pro studium plasmatu v okolí raketoplánu.

V obytném prostoru nesl Challenger ještě PGU (Plant Growth Unit), což je pokusný skleník k pěstování rostlin v kosmickém prostoru.

O to, že většina těchto přístrojů a zařízení byla alespoň k něčemu dobrá, se v prvé řadě zasloužili kosmonauti, kteří ve spolupráci s řídícím střediskem překonali řadu technických potíží.

Raketoplán Challenger, který se měl zanedlouho stát Charónovým člunem pro sedm amerických kosmonautů, pronásledovaly potíže už loňského roku, při letu 51-F. Problémy začaly hned při startu. První pokus se uskutečnil 12. 7.1985 ve 20.30 UT. V čase T -3 s, v době, kdy už běžely motory SSME, zaregistroval počítač u motoru č. 2 příliš vysokou teplotu v okruhu chlazení, kterým proudí piynný lodík a vydal proto pokyn k zastavení chodu. Prověrka ukázala, že šlo o vadný snímač teploty, takže po výměně vadných částí (19. 7.) bylo rozhodnuto uskutečnit start 29. 7. se začátkem okna v 18.46 UT.

Den před startem se ukázalo, že jeden ze tří počítačů v "iglú" není schopen provozu. Rozhodnutí o startu to však neovlivnilo.

Při kontrolách v průběhu závěrečného dne přišli technici na závadu jednoho gyroskopu v řídicím systému levého motoru SRB. Tento problém obešli změnou programu, podle níž měly palubní počítače chybné údaje úhlových rychlostí z tohoto gyroskopu prostě ignorovat. Těsně před startem však vznikla pochybnost o správnosti úpravy v programu a odpočítávání se zastavilo na T-9 minut. Opakované prověrky programu před jeho novým nahráním do palubních počítačů se protáhly natolik, že v 19. 13. UT došlo k rozhodnutí vrátit odpočítávání na T-20 minut a znovu nastavit gyroskopy navigačního systému raketoplánu. Odpočítávání se znovu rozběhlo až ve 20.30 UT a vlastní start, zahajující padesátý pilotovaný let v USA - se uskutečnil ve 21.00 UT.

Start však neznamenal konec, ale teprve začátek skutečných potíží. V T+180 s dosáhl raketoplán rychlosti 1939 m/s, což mu umožňovalo dosáhnout záložního letiště v Zaragoze ve Španělsku. Kosmonaut Richards, spojař z Houstonu, to pro osádku komentoval slovy: "Challenger, možnost TAL (Trans Atlantic Landing) na dva motory!"

Jako by ho tím uřkl. V T +210s zaregistrovala Jenny H. Howardová, hlavní technička pro motory SSME v řídicím středisku, varovný světelný signál, ukazující, že jedno ze dvou teplotních čidel na vysokotlakém palivovém čerpadle prostředního motoru SSME ukazuje teplotu nad 1340°C, tedy nad horní mezí stupnice ukazatele. Challenger byl v té chvíli ve výšce 88 km a letěl rychlostí 2195 m/s. Jeho osádka neměla tuto indikaci k dispozici a řídicí středisko nic nepodnikalo, protože bylo jasné, že jde pouze o selhání senzoru B. Druhé teplotní čidlo do páru - senzor A - ukazovalo normálně, takže Howardová pouze informovala o situaci řediele letu Lacefielda.

V T+283 s dosáhl Challenger ve výši 96 km rychlosti 2400 m/s. Při této rychlosti se už nemohl vrátit zpět na Kennedy Space Center v případě výpadku jednoho motoru, což spojař z Houstonu komentoval: "Challenger, návrat nemožný!"

V T+312 s byla už rychlost raketoplánu - 3400 m/s - dostatečná k tomu, aby mohl dosáhnout oběžné dráhy pouze se dvěma motory. Naštěstí, protože v T+345 s se na palubní desce Challengeru před Fullertonem a Bridgesem rozsvítila červená signálka a zároveň se rozezvučel varovný signál. Ukazatel tlaku v prostředním motoru SSME (č. 2) spadl na nulu. Neklamné znamení, že se motor vypnul. "Houstone," volal velitel Challengeru, "ukazuje nám to, že prostřední motor selhal!" Raketoplán měl v té době rychlost 3855 m/s a byl ve výšce 108 km nad Zemí.

V řídicím středisku zjistili závadu v témže okamžiku jako osádka raketoplánu. Obrazovka před Howardovou ukazovala, že teplota snímače B na palivovém čerpadle prostředního motoru SSME vyletěla na 755 °C, což je kritická hodnota. Ohlásila havárii motoru řediteli letu a ten se okamžitě informoval u Briana Perryho, letového dynamika, jaký nouzový režim je vhodno použít. Vzhledem k dosažené rychlosti raketoplánu a na základě průběžné analýzy letu počítačem Perry doporučil, aby Challenger přešel na nouzové navedení na oběžnou dráhu. Lacefield dal příslušný pokyn Richardsovi, který řekl do mikrofonu: "Challenger, nouzové ATO, nouzové ATO!"

Sotva dozněl Richardsův hlas, otočil Fullerton přepínač na panelu do polohy ATO (Abort To Orbit) a stiskl tlačítko nouzového manévru. Bylo T +355 s, pouhých 10 sekund po vysazení motoru.

Palubní počítače přešly na nouzový režim a okamžitě daly povel k zapálení obou motorů OMS. Ne proto, aby vykompenzovaly ztracený tah prostředního SSME - na to byly OMS příliš slabé - ale aby během 108 s odlehčily raketoplánu o 1980 kg pohonných hmot, které OMS za tu dobu spotřebovaly.

V T+420 s měl Challenger rychlost 4697 m/s, s níž mohl dosáhnout Zaragozy i jen s jedním motorem SSME, ale vyhráno dosud nebylo.

Naopak: v T+482s Howardová zjistila, že se začíná chovat podivně i jeden ze dvou dosud fungujících SSME. Selhal mu totiž senzor B zcela stejným způsobem jako předtím u prostředního motoru a senzor A ukazoval teplotu jen o 20 °C pod havarijní mezí. Opět letěla informace k Lacefieldovi že hrozí výpadek dalšího motoru. Ředitel letu rozhodl okamžitě: "Richardsi, řekněte osádce Challengeru, ať vypnou jištění na hlavních motorech!"

Jakmile byl jeho pokyn předán nahoru, překlopil Fullerton další přepínač na palubní desce, čímž zrušil střežení režimu práce motorů SSME počítači a převzal tuto zodpovědnou úlohu na sebe. V té době byla už rychlost Challengeru taková, že by se dostal na oběžnou dráhu i s jedním jediným motorem SSME v chodu. Dráha by však byla tak nízká, že by raketoplán musel okamžitě jít na přistání a navíc by přitom hrozilo nebezpečí, že trosky odhazovací nádrže ET dopadnou na území Evropy v pruhu táhnoucím se od střední Francie, přes Švýcarsko, Itálii a Řecko. Změnou režimu hlídání chodu motorů na manuální bylo nebezpečí vypnutí druhého motoru zažehnáno a raketoplán se podařilo v T+581 s navést ve výši 113 km na počáteční dráhu. Rychlost 7857 m/s však byla o 35 m/s nižší, než plánovaná. To však stačilo k tomu, aby odhozená nádrž ET přeletěla Saúdskou Arábii a její trosky neškodně skončily v oceánu.

V T+33min proběhl další navigační manévr, který zavedl Challenger, šetřící nyní pohonnými hmotami pro OMS jako šafránem, na dráhu ve výši hP = 196 až hA = 261 km. Ta byla později upravena dalšími manévry na kruhovou ve výši 315 km místo původně plánovaných 382 km. Tím se ovšem zkrátila i doba oběhu z předpokládaných 92,2 min na 90,8 min, což si vyžádalo rychlou úpravu všech plánů astronomických pozorování.

Po tomto komplikovaném dosažení oběžné dráhy se osádka Challengeru rozdělila na dvě směny: "modrou" (England, Bartoe, Musgrave) a "červenou" (Henize, Acton, Bridges). Velitel Fullerton zůstal v záloze.

Obtíže letové byly nyní nahrazeny potížemi pracovními. Skoro po celou dobu letu zlobil IPS, který tvrdošíjně odmítal držet stabilitu. Vinu nesly nedostatky v programovém vybavení počítačů, které měly řídit činnost servomotorů na všech osách IPS a tim kompenzovat pohyby raketoplánu.

Závada znamenala zatížení pro piloty (Musgrave v modré a Bridges v červené směně), kteří periodicky nechávali letět raketoplán "bezmotorově", tj. nestabilizovaně. Slunce bylo přitom zaměřováno přímo pomocí detektorů IPS. Všeobecným překvapením bylo, jak snadno se podařilo celý raketoplán rozhoupat. Jeho osádka to mohla sledovat na televizním monitoru, který přenášel do kabiny obraz z dalekohledu. Normální pohyb kosmonauta po kabině dokázal rozkývat raketoplán o 3 až 5 obloukových vteřin, silný náraz na stěnu až o 20 vteřin.

Hlavní sluneční dalekohled SOUP (Solar Optical Universal Polarimetr) se podařilo uvést do provozu až 4. srpna. Závadu na něm nejspíš odstranil otřes způsobený zapálením motorů OMS při posledním sledování plasmy v okolí raketoplánu při spuštěných motorech. Oživení dalekohledu si však vynutilo další reorganizaci pozorování, aby SOUP bylo možno přednostně využívat v závěru kosmického letu.

Nižší dráha také nepříznivě ovlivnila výsledky měření na spektrometru CHASE (Coronal Helium Abundance Spacelab Experiment), určeném pro sledování obsahu helia ve sluneční chromosféře. Protože raketoplán létal o 70 km níže, než žádal plán, byla absorpce slunečního světla dopadajícího do spektrometru na palubě Spacelabu 2 okolní zemskou atmosférou větší než se původně čekalo.

Také snímky pořízené dalekohledem HRTS (High Resolution Telescope and Spectrograph) pro sledování Slunce v oblasti ultrafialového záření utrpěly újmu. Selhání klimatizace způsobilo ohřátí filmových materiálů až na 38 °C a zavinilo nežádoucí závoj, který snížil vysokou rozlišovací schopnost měřicího systému.

V průběhu letu vypustila osádka raketoplánu malou družici PDP, která byla později zachycena. Během letu sloužila k měření plasmatu v okolí raketoplánu.

I tento pokus doplatil na komplikovanou situaci při navádění na oběžnou dráhu protože místo pětinásobného zapálení motorů OMS se pro nedostatek pohonných hmot zkoušelo jen dvakrát, jak ovlivní chod motorů koncentraci jednotlivých iontů v okolí raketoplánu.

Aby bylo možno vynahradit uvedené ztráty a nasbírat více poznatků, rozhodlo se řídicí středisko prodloužit let Challengeru o jeden den. Raketoplán tedy přistál až 6. 8. v 19.45 UT na dráze 23 na Edwards AFB v Kalifornii, po letu trvajícím 7 dní, 22 hodin, 46 minut a 12 sekund.

I tak bylo z raketoplánu na Zemi během letu předáno rekordní množství informací - 1,25x10^12 bitů, což reprezentuje 370km magnetické pásky. Na Challenger došlo z řídicího střediska celkem 12 932 povelů pro přístroje a jeho osádka spotřebovala k vypsání změn v letovém plánu 130m papíru na palubním dálnopisu.

Přitom první poletová inspekce motorů SSME, které byly příčinou komplikací, neukázala na jejich vlastní konstrukci žádné závady. Potvrdilo se, že šlo pouze o závadu na senzorech, které se odlomily. Proto byly před dalším letem nahrazeny novými, podstatně robustnějšími.

Aktualizováno : 18.07.1997

[ 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-51f/index.htm)