STS-109/HST-SM-3B
ZNOVU VE SLUŽBÁCH ASTRONOMŮ
Mgr. ANTONÍN VÍTEK, CSc.
Nejstarší raketoplán americké flotily Columbia prošel od své poslední expedice
STS-93 do vesmíru v červenci 1999 generální
opravou. Během pobytu ve výrobním závodě v Downey v Kalifornii dostal kromě
jiného novou palubní desku vybavenou plochými obrazovkami, integrujícími dřívější
mechanické ručičkové i páskové ukazatele do virtuální elektronické podoby. Jedinou
věc však změnit možno nebylo. Konstrukce tohoto družicového stupně je robustnější
než u dalších modelů a proto i nosnost Columbie je nižší než u ostatních raketoplánů.
Z tohoto důvodu bude i nadále určen k samostatným letům do vesmíru a budovanou
Mezinárodní kosmickou stanici nikdy nenavštíví. Proto mu byla svěřena i údržba
Hubbleova kosmického dalekohledu (HST).
Na vývoj, stavbu, vypuštění a provoz HST
dosud vydali američtí daňoví poplatníci přes 6 miliard dolarů. Za to však mají
astronomové celého světa zdarma k dispozici jeden z nejmocnějších hvězdářských
přístrojů, který nebývalým způsobem v průběhu uplynulých téměř 12 let1)
přispěl k pokroku v poznávání Vesmíru. Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA)
počítá s tím, že bude v provozu nejméně do konce tohoto desetiletí. Znamená
to však, že je třeba zajistit jeho pravidelnou údržbu. Tento let, označený zkratkou
HST SM-3B, je již v pořadí čtvrtým, který se vydal k této družicové observatoři.
Zpáteční cestu z generální opravy na floridský kosmodrom Kennedy Space Center
(KSC) nastoupil na hřbetě transportního Boeingu 747-SCA s identifikačním číslem 905
ve čtvrtek 1. března 2001 a po několikadenní cestě, prodloužené vynucenými
přestávkami kvůli nepříznivému počasí na trase, sem dorazil až v ponděli 5.
března.
Po sejmutí s transportního letadla jej technici převezli do haly OPF-1, kde byl
demontován aerodynamický kryt motorového prostoru, používaný při přeletech a
makety modulů manévrovacích motorů OMS.
Pak následovaly měsíce úmorné práce na uvedení jeho systémů do letuschopného
stavu. Teprve počátkem listopadu 2001 dostal družicový stupeň, pobývající v té
době v hale OPF-3, trojici hlavních motorů s výrobními čísly 2056, 2053 a 2047. Pak
již přípravy dostaly běžný rytmus.
V montážní budově VAB se sestavovaly pomocné startovací motory SRB (výr. č.
BI-111PF), k nimž později přibyla i odhazovací nádrž ET (výr. č. ET-112A). Start
byl tehdy stanoven na 14. února 2002.
Pak však nastala nenadálá komplikace: Technici ovládající systémy družicové
observatoře HST z Goddardova
střediska kosmických letů (GSFC) v Greenbeltu poblíže Washingtonu zjistili,
že začal zlobit jeden z gyroskopů RWA, sloužících ke stabilizaci a orientaci
observatoře. Dne 10. listopadu totiž došlo k sedmiminutovému výpadku telemetrických
údajů z tohoto zařízení. Protože by jeho selhání ohrozilo činnost observatoře,
a další údržbářská mise k HST
byla naplánována až na přelom let 2004-2005, bylo rozhodnuto, že do náplně práce
osádky STS-109 bude dodatečně zahrnuta i jeho výměna.
To ovšem znamenalo zdržení, protože bylo třeba nejen připravit samotnou
gyroskopickou soupravu, ale hlavně dát čas osádce, aby nacvičila nezbytné úkony
spojené s její výměnou v trenažéru WET-F, velkém bazénu v houstonském Johnsonově
kosmickém středisku (JSC). Také bylo třeba připravit potřebné nářadí k této
montáži a prověřit je, jak se již předtím stalo se 110 různými přípravky a
nástroji - z nich 28 bylo nově vyvinuto speciálně pro let HST-SM-3B - na závěrečné
oponentuře, která se konala 7. prosince v GSFC.
Management letu proto 19. prosince rozhodl odsunout plánovaný start nejméně o
týden, tedy na 21. února s tím, že po Novém roce zhodnotí situaci znovu. Mezitím
byly na KSC po dobu Vánoc jako obvykle přerušeny veškeré přípravy.
Na dalším zasedání managementu 10. ledna 2002 padlo rozhodnutí o dalším
týdenním odkladu na 28. února, protože se zdálo, že čas na přípravy je
nedostatečný a vedení NASA nechtělo věci uspěchat.
Mezitím v OPF-3 se blížily přípravy družicového stupně ke konci a ve VAB již
čekaly startovací motory i odhazovací nádrž. K přesunu raketoplánu Columbia mezi
halami došlo ve středu 16. ledna a hned následujícího dne byl družicový stupeň
připojen k odhazovací nádrži. Od pondělí pak následovala běžná kontrola
propojení všech částí sestavy, která proběhla hladce. Pak se však situace opět
trochu zamotala.
Původně měl být raketoplán převezen na rampu již 23. ledna, ale pozemní obsluha
zjistila závadu na řízení jednoho ze čtyř housenkových pásů obřího
transportéru CT, který měl mobilní vypouštěcí zařízení MLP dopravit na rampu
LC-39A. Jeho oprava si vyžádala čas a tak se Columbia dostal na místo startu až 28.
ledna.
Ve
dnech 31. ledna až 1. února proběhlo jako obvykle za účasti letové osádky zkušební
odpočítávání TCDT a následná oponentura FRR shledala raketoplán v podstatě letuschopným
a schválila 28. únor jako den startu s jedinou podmínkou.
Technici při studiu dokumentace totiž zjistili, že šrouby držící na místě
hydraulická čerpadla APU neodpovídají specifikacím. Bylo proto rozhodnuto provést
dodatečné prověrky zda nehrozí nebezpečí, že by se mohly tyto životně důležité
prvky výbavy raketoplánu působením vibrací a přetížení v průběhu startu uvolnit
či jinak poškodit. Studium tohoto problému se protahovalo a skončilo teprve 26.
února, den poté, co začalo ostré odpočítávání.
Kompletní náklad, připravovaný dosud odděleně, dorazil na rampu LC-39A v pátek
15. února. Ještě před tím, než byl uložen do nákladového prostoru raketoplánu,
technici na poslední chvíli vyměnili soupravu silových setrvačníků RWA, určenou
pro družicovou observatoř, za jiný kus. Výsledky posledních zkoušek RWA nebyly
totiž příliš uspokojivé.
Vlastní
odpočítávání začalo jako obvykle za stavu T -43 hodin v pondělí 25. února 2002
v 10.00 místního času (EST, tedy 15:00 UT). Letová osádka dorazila na kosmodrom
již v pondělí ráno. Tvořili ji velitel fregatní kapitán Scott D. Altman (*1959,
3. let do vesmíru), pilot podplukovník Duane Carey (*1957, nováček) a letoví
specialisti dr. John Grunsfeld (*1958, 4. let), podplukovník Nancy Currieová
(*1958, 4. let), dr. Richard Linnehan (*1957, 3. let), dr. James Newman (*1956,
4. let) a dr. Michael Massimino (*1962, nováček).
Odpočítávání probíhalo vcelku hladce. Jisté vzrušení vyvolala další otázka
technického rázu, kterou vyvolaly pochyby o stavu ložisek u kol hlavního podvozku. Po
důkladném studiu dokumentace však technici dospěli k názoru, že žádné nebezpečí
nehrozí a že tedy výměna kol nebude nutná. Ta by způsobila nemalé zdržení.
Nicméně start zdržen přece jenom byl. Meteorologové totiž na okamžik startu
předpověděli, že teplota ovzduší na kosmodromu poklesne na +6 °C, tedy pod
přijatelnou hodnotu2). Připomeňme si jen, že jednou z okolností, které
způsobily havárii Challengeru, byla právě nízká teplota. Proto vedení letu na své
obvyklé kontrolní schůzi před zahájením plnění nádrže ET kryogenními pohonnými
látkami rozhodlo, že se čerpání vodíku a kyslíku a tím i start odsune o jeden den.
Na svém dalším zasedání 28. února večer řídicí tým odpovědných
pracovníků NASA rozhodl pokračovat v přípravách startu raketoplánu Columbia, který
byl stanoven na pátek 1. března na 11:22:02 UT, tedy v době rozbřesku na Cape
Canaveral. Startovní okno, v němž mohl raketoplán odstartovat, trvalo 62 minut, tedy
až do 12:24 UT. Předpověď počasí byla tentokráte vyhovující a meteorologové
dávali sedmdesátiprocentní šanci na start. Teplota v době startu se měla pohybovat
kolem 13 °C. Plnění odhazovací nádrže ET kapalnými pohonnými látkami zahájili
technici v pátek 1. března v 02:20 UT.
Letová osádka měla budíček v 00:30 UT. Po snídani, krátké lékařské
prohlídce a meteorologickém brífinku si oblékla lehké oranžové skafandry a ze
svého dočasného obydlí v budově O&CB odjela na rampu kolem 07:30 UT.
Poté, co osádka zaujala svoje místa v raketoplánu, technici zahájili hermetické
uzavírání vstupního průlezu, které dokončili v 09:58 UT. Operace se poněkud
zdržela, protože technici neměli jistotu, zda se všechny zámky dveří správně
uzamkly. Pak již přípravy ke startu pokračovaly nerušeně se dvěma plánovanými
přestávkami v T -20 minut a T -9 minut.
Raketoplán Columbia odstartoval ke svému letu na začátku startovního okna 1.
března 2002 v 11.22.02,080 UT (06.22.02,080 EST). Průběh vzletu byl normální: dvě
minuty po startu dohořely pomocné startovací motory a raketoplán pokračoval hnán
hlavními motory SSME až do T +510 sekund, kdy dosáhl suborbitální dráhy ve výši 62
až 579 km. Vše se zdálo být v pořádku, ale o pouhých šest sekund později, ještě
před tím, než byla odhozena již nepotřebná nádrž ET, se situace dramaticky
změnila.
Technici, odpovědní za termoregulační systém, zjistili z telemetrie, že průtok
chladicího média (Freonu-21) v primární smyčce č. 1 termoregulačního systému
klesl z normální hodnoty 136 kg/h nejprve na 102 kg/h, později dokonce na 88,5 kg/h,
tedy na méně, než je nejnižší povolený limit pro funkční smyčku3).
Druhý okruh pracoval normálně.
Příčinou byla zřejmě nějaká nečistota nebo cizí těleso, které se uvolnilo
působením vibrací během vzletu raketoplánu. V minulosti by takovéto zjištění
vedlo okamžitě k přerušení letu a k přistání na Zemi při nejbližší
příležitosti. Nyní již jsou pravidla mírnější, ale přesto vedení letu dali
techniků pokyn, aby celou situaci prozkoumali a samo dalo souhlas pouze s podmíněným
pokračováním v letu.
Ve 12:07:14 UT dosáhl raketoplán apogea své dráhy a piloti manévrem OMS-2
převedli družicový stupeň na výchozí dráhu ve výši 199 až 574 km.
Po nezbytné kontrole, kdy vše - kromě chladicího systému - pracovalo dobře,
dostali astronauti souhlas s otevřením dveří nákladového prostoru. Nyní, kdy
smyčky byly přepojeny do radiátorů na vnitřní straně dveří, se situace
normalizovala. Ale vyhráno ještě nebylo, neboť závada se mohla znovu objevit před
koncem letu, po opětném uzavření nákladového prostoru. Proto se vedení letu
rozhodlo pečlivě sledovat termoregulační systém. Piloti mezitím v 15:58:03 UT a
16:44:12 UT uskutečnili dva stíhací manévry NC-1A a NC-1B a celá osádka se kolem
18:22 UT uložila k prvnímu odpočinku ve vesmíru.
V Houstonu se večer znovu sešlo vedení letu, zhodnotilo situaci s freonovou smyčkou
a schválilo podmíněné pokračování letu na dalších 24 hodin.
Druhý den letu (2. března) začal budíčkem v 02:22 UT a spojař z Houstonu
informoval osádku, že zatím může pokračovat další den v letu. Altmann a Carey
opět v 05:14 UT korigovali dráhu (manévr NC-2) a přibližně hodinu nato snížili v
prostorách raketoplánu v rámci příprav na chystané výstupy tlak z normální
hodnoty 1014 hPa na 703 hPa.
Odpoledne přišel na řadu ve 14:17:54 UT další korekční manévr, NC-3. Letoví
specialisti se mezitím věnovali nejrůznějším jiným činnostem: prověřili funkčnost
dálkového manipulátoru RMS a prostřednictvím kamery na jeho konci zkontrolovali
stav nákladu v nákladovém prostoru, připravili optické navigační prostředky
pro setkání, zkontrolovali stav všech 4 skafandrů EMU, vybalili nástroje a připravili
přechodovou komoru A/L na výstup. Pracovní den ukončili večerkou v 17:52 UT.
Týž den odpoledně v 19 hodin UT se v Houstonu konalo za předsednictví hlavního
manažera letů raketoplánů Dana Dittemorea zasedání řídicího výboru odborníků,
aby posoudilo situaci na palubě raketoplánu Columbia. Na základě dobrozdání
techniků výbor rozhodl, že zjištěná snížená průchodnost jedné větve
chladicího systému elektroniky neohrožuje bezpečnost raketoplánu ani jeho posádky,
protože druhý identický okruh pracuje na plný výkon a dokonce i podezřelá větev
pracuje sice se sníženým výkonem, ale stále ještě v případě potřeby
postačujícím. Proto bylo rozhodnuto pokračovat v misi raketoplánu podle původního
plánu a uskutečnit zamýšlenou opravu Hubbleova vesmírného dalekohledu.
Třetí
den letu (3. března) vstávali astronauti o něco dříve, již v 01:52 UT. Po dvou
korekčních manévrech - NPC dvěma motory OMS v 04:09:18 UT a NC-4 v 05:25:06
UT - se raketoplán přiblížil do bodu asi 15 kilometrů za družicovou observatoří.
Tady počítače zahájily manévr Ti, kterým družicový stupeň přešel na závěrečnou
setkávací dráhu. Po dalších čtyřech drobných korekcích dráhy vyrovnal velitel
letu Scott Altman kolem 08:40 UT rychlost raketoplánu s pohybem družicové observatoře
HST v bodě ležícím asi 180
metrů pod ní. Odtud opatrně ručním řízením přibližoval Columbii do bezprostřední
blízkosti cíle. V 08:52 UT již klesla vzdálenost mezi oběma tělesy pod 100 metrů
a letový specialista dr. John Grunsfeld sdělil řídicímu středisku, že HST
vypadá v pořádku. Bylo to poprvé od poslední údržbářské mise v roce 1999, co
se do takové blízkosti k tomuto astronomickému dalekohledu dostali lidé.
Setkání bylo ukončeno v 09:28 UT. Hubbleův dalekohled se vznášel asi 10 metrů
nad nákladovým prostorem. Currieová, ovládající dálkový manipulátor od zadní
palubní desky, zahájila opatrné přisunování úchopového mechanismu k observatoři a
v 09:31 UT ji úspěšně zachytila.
V 10:32 UT složila Nancy Currieová Hubbleův vesmírný dalekohled na otočný
montážní stůl FSS v nákladovém prostoru raketoplánu, automatické zámky zaklaply a
pevně observatoř k FSS připoutaly.
V 10:51 UT se automaticky propojily konektory, kterými byly systémy družicové
observatoře napojeny na rozvodnou síť raketoplánu. To proto, že v nejbližších
okamžicích následovalo svinutí slunečních panelů observatoře do transportních
pouzder a HST by jinak zůstal
bez elektrické energie.
Tato operace byla zahájena ve 12:27 UT, kdy fotovoltaické baterie HST
byly natočeny do polohy kolmo k podélné ose tubusu, do orientace nejvhodnější
pro jejich zasouvání do transportních pouzder. Natáčení trvalo přibližně čtvrt
hodiny. Pak byl dálkovým povelem pootočen montážní stůl tak, aby osádka Columbie
dobře viděla na první namotávaný panel. Současně s tím astronauti zapojili televizní
kamery rozmístěné v nákladovém prostoru, aby dokumentovaly průběh akce.
Konečně ve 13:20 UT řídicí středisko STOCC (Space Telescope Operations Control
Center) v GSFC vyslalo povel k zahájení zasouvání prvního panelu. Protože však
mikrospínač, který měl indikovat polohu panelu "VYSUNUTO", nereagoval
správně, zasouvání panelu se nerozeběhlo. Teprve o tři minuty později, po
resetování mikrospínače, se na druhý pokus pružný panel slunečních baterií
pohnul a začal se namotávat do podlouhlé hranaté kazety. Po pěti minutách panel
zmizel v pouzdře a servomotory se vypojily. Ze dvou mikrospínačů indikujících
správné zatažení však dal signál jen jeden. Proto, aby měli technici jistotu, že
je vše správně tak jak má být, vyslali v 13:40 UT ze STOCC opakovaný signál k
zatažení panelu. Po dvou minutách napjatého očekávání se sepnul i druhý
mikrospínač.
Pak byl HST otočen s celým
pracovním stolem o 180°, aby bylo z kabiny dobře vidět na druhý panel, k jehož
zasouvání byl vyslán první signál ve 14:38 UT. Situace na začátku i konci namotávání
se opakovala téměř do puntíku, ale nakonec ve 14:46 UT byly již oba panely v
pouzdrech.
Pro případ, že by se zatažení některého z panelů nezdařilo, měli astronauti v
plánu neposlušné křídlo odhodit do prostoru a ponechat je svému osudu. Podobně byli
nuceni jednat i jejich předchůdci, když se jeden nalomený panel nepodařilo v roce
1993 namotat.
Tím byl plán práce pro ten den splněn a osádka se mohla kolem 17:52 UT uložit k
osmihodinovému odpočinku.
Čtvrtý den letu (4. března) se konečně první dvojice astronautů dostala k vlastní
opravě dalekohledu HST.
Bezprostřední přípravy k výstupu zahájili Grunsfeld a Linnehan kolem 03:50 UT.
Po oblečení skafandrů a jejich poslední kontrole nejprve uzavřeli v 06:14 UT
hermeticky průlez do obytných prostor raketoplánu a po postupné dekompresi otevřeli
v 06:32 UT poklop do nákladového prostoru. Oficiálně svoji vycházku zahájili
v 06:37 UT přepojením skafandrů na vnitřní baterie.
Po
přípravných pracích trvajících přibližně hodinu zahájili astronauti demontáž
panelu slunečních baterií SA2 na pravoboku družicové observatoře. Nejprve sklopili
nosník kazety s panelem a odpojili kabely, propojující sluneční baterie se systémy
HST. V 08:22 UT Linnehan
uvolnil zámek SADA dosud držící kazetu na místě. Pak jej Currieová, ovládající
manipulátor RMS z kabiny raketoplánu, snesla i s kazetou zpět dolů do nákladového
prostoru. Kolem 08:30 SEČ byla kazeta uchycena k nosiči nákladu RAC pro dopravu
zpět na Zemi. I když se uzamkly jen tři ze čtyř jisticích zámků, dalo Linnehanovi
středisko na srozuměnou, aby se tím zatím nezabývali a aby pokračovali raději
v montáži. Proto se pustil bez otálení do vybalování nového panelu SA3 a diodového
boxu. Grunsfeld mezitím vysoko nad nákladovým prostorem raketoplánu začal s
demontáží starého diodového boxu, kterou skončil v 09:03 UT. Toto zařízení zabraňuje
především tomu, aby při letu ve stínu Země, kdy Slunce nesvítí na panely slunečních
baterií, nedocházelo k obrácení toku elektrického proudu, který by jinak tekl
z palubních akumulátorů zpět do solárních článků. Montáž nových dílů samozřejmě
probíhala v opačném pořadí. O tři čtvrti hodiny později byl již namontován nový
box DBA. Poté se oba astronauti začali chystat na instalaci nového panelu slunečních
baterií.
V 09:51 UT vyvezl Linnehan na "vysokozdvižné plošině" nový panel z
nákladového prostoru raketoplánu k místu jeho upevnění na boku tubusu kosmického
dalekohledu. V 10:25 UT byl již nový panel fotovoltaických článků SA3 uchycen na
nosníku na boku tubusu dalekohledu a Grunsfeld zahájil propojování kabelů.
Linnehan se mezitím vrátil do nákladového prostoru a tady zápolil se čtvrtým
zámkem poutajícím panel SA2 k plošině RAC, který se mu podařilo "přesvědčit"
teprve ve 12:25 UT. Tím se dostal výstup přibližně do dvacetiminutového skluzu
proti plánu. Pak se Linnehan vyšplhal zpět k novému panelu na boku tubusu HST.
Zatímco jeho kolega pokračoval v propojování kabelů, Linnehan se pustil do rozklápění
nového panelu. Nové panely nejsou narozdíl od původních svinovací, ale rozklápěcí.
Mají přibližně o třetinu menší plochu, ale přesto dávají o 20 % vyšší výkon4).
Rozložení panelu ukončil ve 12:41 UT. Potom bylo ještě třeba utáhnout všechny
svorky, držící jej v rozloženém stavu.
Kolem 15:00 UT měli astronauti Grunsfeld a Linnehan již splněny všechny plánované
úkoly, včetně instalace doplňkové tepelné izolace, která měla chránit elektroniku
observatoře před podchlazením při plánovaném úplném odpojení dodávky elektrické
energie během výměny centrální rozvodné energetické jednotky PCU. Teprve teď
začali kosmičtí montéři uklízet nářadí a chystat se k návratu do nitra
raketoplánu.
Do přechodové komory se vrátili v 13:26 UT, o čtyři minuty později ji hermeticky
uzavřeli a zahájením její rekomprese ve 13:38 UT Grunsfeld a Linnehan oficiálně
ukončili výstup v celkovém trvání 7 hodin a 1 minuty.
Neznamenalo to však pro ně konec pracovního dne. Bylo nutno udělat běžnou
údržbu skafandrů po výstupu včetně výměny absorpčních patron s hydroxidem
lithným, zahájit dobíjení akumulátorů a doplnit vodu do klimatizačních jednotek.
Jejich kolegové mezitím připravovali další skafandry EMU a nářadí pro druhý
výstup.
K odpočinku se osádka odebrala kolem 17:52 UT.
Pátý den letu (5. března), po budíčku v 01:52 UT, nastoupili k práci vně
raketoplánu Newman a Massimino. Dekompresi přechodové komory zahájili v 06:24 UT, v
06:36 UT otevřeli výstupní průlez do nákladového prostoru a v 06:37 UT zahájili
oficiálně druhý výstup do volného prostoru.
Zatímco Newman zahájil demontáž druhého panelu fotovoltaických článků.
Massimino mezitím uvolňoval šrouby přidržující panel kryjící rozvodný blok PCU.
Když
byl Newman v 07:51 UT s demontáží starého panelu baterií hotov, Massimino jej
převezl na vysokozdvižné plošině, připevněné na konci "kanadské ruky"
do nákladového prostoru. Jako předchozího dne, tak i tentokrát došlo na výměnu
diodového bloku a konečně na montáž nového panelu slunečních baterií. Celá operace
skončila v 10:50 UT a o čtvrt hodiny později jim řídicí středisko oznámilo,
že i druhý panel dodává elektrickou energii.
Pak přišel na řadu blok silových gyroskopů RWA-1. Demontáž starého bloku
zahájil Massimino kolem 11:10 UT, zatímco Newman připravoval nový blok RWA-1R k
uvolnění z transportního nosiče.
Výměna proběhla rychle, vše bylo skončeno v 11:58 UT. Ve 13:11 UT řídicí
středisko oznámilo, že nový silový gyroskop pracuje dobře a tak po neplánované
přípravě pracoviště pro další výstup a úklidu již nepotřebného nářadí se
kolem 13:50 UT oba montéři vrátili do přechodové komory. Oficiálně Newman a
Massimino ukončili svůj výstup ve 13:56 UT. Trval tedy 7 hodin a 16 minut.
Po obvyklé údržbě skafandrů a přípravě nových EMU se osádka odebrala k
osmihodinovému odpočinku v 17:52 UT.
Šestý den letu (6. března) představoval vyvrcholení oprav Hubbleova kosmického
dalekohledu. Nejobtížnější montážní vycházka amerických astronautů při
údržbě Hubbleova vesmírného dalekohledu měla začít již kolem půl šesté
světového času, ale v průběhu příprav došlo ke komplikacím.
Jeden
ze dvou astronautů, jimž byl svěřen úkol vyměnit hlavní elektrickou rozvodnou
jednotku PCU, John Grunsfeld, zjistil při posledních prověrkách, že z chlazeného
spodního prádla jeho skafandru uniká voda. To je utkáno z bavlny s vpletenými
tenkými umělohmotnými trubičkami, jimiž proudí chladicí voda, odvádějící tělesné
teplo do klimatizační jednotky, kterou astronauti mají připevněnu na zádech
skafandru. Protože kosmický oblek je téměř dokonale tepelně izolován od okolí,
těžce pracující astronaut by se v průběhu několika desítek minut doslova "uvařil"
ve vlastním potu.
Vedení letu po zvážení situace rozhodlo, že si Grunsfeld musí nově zkompletovat
svůj skafandr. Vzal si novou horní polovinu, ale protože má vyšší postavu, musel si
skafandr přizpůsobit. K tomu slouží distanční obruče v pase, jejichž kombinacemi
je možno upravit kosmický oblek do celkem pěti možných velikostí. Vedení letu
chvíli zvažovalo, zda v souvislosti se zdržením by nemělo dojít k odkladu na ten den
plánovaného úkolu - výměny rozvodné jednotky PCU - na zítřek. Místo toho by
astronauti instalovali novou hvězdářskou kameru ACS (Advanced Camera for Surveys), což
byl podstatně jednodušší a časově méně náročný úkol. Výměnu PCU, kterou
odborníci NASA přirovnávali k transplantaci srdce, by uskutečnila osádka Columbie až
ve čtvrtek. Nakonec se však rozhodli plány neměnit a to i přes to, že astronauti
měli mít vzhledem ke zpoždění mimořádně dlouhý pracovní den.
Po nové pečlivé kontrole skafandrů v 08:11 UT začali astronauti Grunsfeld a
Linnehan vypouštět vzduch z přechodové komory. Když tlak poklesl na 5 % normální
hodnoty, uskutečnili poslední prověrku vzduchotěsnosti svých obleků a po souhlasu
řídicího střediska a dokončení dekomprese v 08:27 UT otevřeli dveře do
nákladového prostoru. O minutu později přepojením skafandrů na vlastní
akumulátorové baterie zahájili oficiálně třetí montážní výstup do volného
prostoru.
Prvním úkolem pro Linnehana bylo odpojení šesti akumulátorových baterií od
palubní sítě Hubbleova dalekohledu. Jeho kolega mezitím dokončoval instalaci
tepelné izolace na dalších částech přístrojového úseku observatoře. Tyto práce
byly dokončeny krátce před půl desátou světového času a pak, v 09:36 UT, byla
vypojena na vesmírném dalekohledu elektřina. Od tohoto okamžiku začal pro astronauty
závod s časem. Výměnu PCU bylo nutno ukončit dříve, než mráz kosmického prostoru
podchladí elektroniku HST
natolik, že by nastaly neodstranitelné škody.
Po otevření přístupových dvířek na boku observatoře začal v 10:26 UT Linnehan
odpojovat první ze 36 konektorů rozvodné jednotky. Tato skříň o rozměrech
přibližně 0,3 × 0,6 × 1,2 m na Zemi váží 75 kilogramů. V beztíži sice neváží
nic, ale její setrvačnost je stále zachována, takže manipulovat s ní i ve vesmíru
není úplně jednoduché.
V 11:28 UT už bylo odpojeno 30 ze 36 konektorů na levém boku PCU. Práce byla
obtížná, protože se při konstrukci dalekohledu vůbec nepočítalo s tím, že by
někdy mělo dojít k výměně PCU na oběžné dráze. Proto jsou konektory umístěny
na nepřístupném místě a celou manipulaci s nimi museli astronauti dělat poslepu,
vedeni jen hmatem a to v silných rukavicích skafandru. Nyní si Linnehan s Grunsfeldem
vyměnili místa, aby Grunsfeld mohl odpojit zbývajících šest kabelů, připojených
na spodní straně PCU. To netrvalo dlouho. V 11:34 UT mohl Grunsfeld uvolněnou PCU
vytáhnout z nitra observatoře a Currieová ho odvezla i s nákladem v náručí do
nákladového prostoru raketoplánu. Tady Grunsfeld předal PCU Linnehanovi, aby ji
upevnil na transportní nosič. Pak od něho převzal novou jednotku PCU a opět na
plošince na konci manipulátoru RMS vyjel k přístrojovému úseku observatoře. V 11:54
UT zasunul novou jednotku do nitra dalekohledu a začal ji upevňovat šrouby.
Krátce po 12. hodině UT začal Grunsfeld s připojováním kabelů k nové jednotce.
Práce pokračovala svižně; poslední, třicátý šestý konektor byl připojen ve 13:18
UT. Pak se Grunsfeld pustil do instalace pojistkových bloků do čtyř podružných
rozvodných skříní. Ty chrání jednotlivé spotřebiče na HST.
Ve 14:02 UT byla jednotka PCU zapojena a pozemní stanice začaly opět přijímat
telemetrii z Hubbleova vesmírného dalekohledu. Astronauti začali k rozvodné
síti observatoře připojovat původně odpojené akumulátorové baterie. Tento úkol
byl dokončen ve 14:23 UT. O minutu později byla obnovena dodávka elektřiny z
raketoplánu na HST a pozemní
středisko začalo s postupným oživováním jednotlivých systémů a vědeckých přístrojů.
Nejkritičtější část celé údržbářské mise tak měla osádka STS-109 za
sebou. Protože jim zbýval čas, tak na závěr astronauti ještě odstranili část
nyní již nepotřebné tepelné izolace. Mezitím řídicí středisko uskutečnilo
provozní zkoušky nové rozvodné jednotky PCU a shledalo, že pracuje podle
předpokladů.
Krátce po 15. hodině se astronauti vrátili do přechodové komory, uzavřeli ji a v
15:16 UT zahájili její rekompresi. Výstup byl nakonec nejkratším v průběhu mise
STS-109 a byl dokonce o 12 minut kratší, než počítal časový harmonogram. Trval 6
hodin a 48 minut.
Přesto se do postele osádka dostala až kolem 20. hodiny světového času.
Sedmý den letu (7. března) nastoupila do práce opět druhá dvojice kosmických
montérů – Newman a Masssimino. Poté, co proběhla obvyklá kontrola skafandrů a
snížení tlaku v přechodové komoře, otevřeli astronauti dveře do nákladového
prostoru a přesně v 09:00 UT přepojením skafandrů na vlastní baterie zahájili svůj
druhý výstup do volného prostoru.
Kolem
09:40 UT řídicí středisko vypojilo starou kameru FOC (Faint Object Camera) a
astronauti začali uvolňovat zámky dvířek na spodku observatoře, aby získali
přístup k vyměňovanému zařízení. V 09:54 UT Massimino začal od FOC odpojovat
konektory kabelů.
Demontáž kabelů i šroubů, přidržujících starou kameru uvnitř přístrojového
úseku observatoře, ukončili astronauti v 10:42 UT a Newman kameru vysunul z
nitra HST. Pak ji dočasně
upevnil na pomocný nosník v nákladovém prostoru a připravil novou kameru ACS
k vyzdvižení z transportního nosiče.
Massimino mezitím instaloval nové kabely na vnější straně Hubbleova dalekohledu.
Ty měly následujícího dne posloužit pro připojení nového chladicího systému. Pak
se vrátil do nákladového prostoru, aby zde pomohl při transportu kamery ACS na místo
instalace.
V 11:24 UT Newman, stojící na plošince na konci manipulátoru RSC, vyzdvihl
kameru ACS ve velikosti menší telefonní budky z jejího dosavadního lože a astronautka
Currieová ho i s jeho drahocenným nákladem v hodnotě 76 milionů dolarů5)
začala pomalu zdvihat nahoru. V 11:38 UT již byl před otevřenými dvířky na spodní
části HST a za asistence
Massimina, připoutaného k boku observatoře jisticím lanem, začal kameru zasouvat
do nitra observatoře. Massimino naváděl svého kolegu, který přes rozměrný náklad
neviděl.
Celá operace trvala přibližně pět minut. Pak následovalo přišroubování kamery
na místo a připojení kabelů, které bylo ukončeno ve 12:09 UT.
Poté přenechali astronauti ACS na starosti pozemnímu středisku, které zapojilo
proud a zahájilo prověrky nového vědeckého přístroje. Ty byly úspěšně
dokončeny ve 12:33 UT. Newman a Massimino se mezitím vrátili do nákladového prostoru,
kde sejmuli starou kameru FOC z jejího dočasného místa uložení a umístili ji do
krytu, v němž byla na oběžnou dráhu dopravena ACS. Tady bude FOC čekat na dopravu na
Zemi.
Krátce před půl druhou Mike Massimino na plošince dálkového manipulátoru vynesl
k observatoři blok elektroniky pro řízení chladicího systému kamery NICMOS. Po její
instalaci následovalo propojení konektorů, což bylo úspěšně dokončeno kolem 14:50
UT. Pak, když se astronauti přesvědčili, že kabely ničemu nepřekážejí, uzavřeli
přístupová dvířka na zadní části dalekohledu a řídicí středisko oživilo blok
řídicí elektroniky chladicího systému. V 15:11 UT ubezpečili technici ze Země
astronauty, že i tentokrát jejich snaha byla korunována úspěchem.
Pak Massimino zkontroloval, zda jsou dobře uzavřena dvířka, za něž jejich
předchůdci včera instalovali nový rozvodný systém PCU. Newman mezitím odstranil
zbývající panely tepelné izolace, které chránily elektroniku Hubbleova dalekohledu
před prochlazením během odpojení dodávky elektřiny při montáži PCU.
Po úklidu pracoviště a inventuře nářadí zamířili v 16:16 UT oba astronauti do
přechodové komory, kterou za sebou uzavřeli v 16:24 UT.
Výstup astronautů Newmana a Massimina oficiálně skončil v 16:30 UT zahájením
rekomprese přechodové komory. Trval tedy přesně sedm a půl hodiny, o plnou hodinu
déle, než předpokládal plán.
Po nezbytné údržbě skafandrů zahájili astronauti v 19:52 UT odpočinek.
Osmý den letu (8. března) řídicí středisko nechalo spát astronauty o půl hodiny
déle, aby si odpočinuli po námaze předchozích dní. Vstali až těsně před pátou
hodinou světového času.
Přípravy k dalšímu výstupu začaly přibližně o dvě hodiny později a proti plánu
se protáhly přibližně o 20 minut. Poslední, pátá vycházka z raketoplánu Columbia
v rámci údržby HST tak začala
až v 08:46 UT, kdy Grunsfeld a Linnehan přepojili svoje skafandry na vnitřní
zdroje. Hlavním úkolem bylo instalovat nový chladicí systém pro přístroj NICMOS.
Přístroj NICMOS (Near Infrared Camera and Multi Object Spectrometer) byl na
kosmické observatoři HST
instalován v průběhu druhého servisního letu v roce 1997. Jak jeho název naznačuje,
jedná se o kombinovanou kameru a spektrometr, které pracují v oblasti blízkého
infračerveného - tedy tepelného - záření. Aby jeho detektory byly co nejcitlivější,
musí být chlazeny na velmi nízkou teplotu. Proto byl vybaven zásobou dusíkového
ledu, který měl po dobu několika let zajišťovat provozní teplotu -213 °C. Bohužel,
konstrukční závada v tepelné izolaci způsobila, že tuhý dusík (svým způsobem
obdoba suchého ledu) se spotřeboval mnohem rychleji, než technici předpokládali.
Od roku 1999 je přístroj mimo provoz.
Konstruktéři proto navrhli nový chladicí systém, který pracuje na podobném
principu jako kompresorová mraznička. Místo čpavku nebo freonu však používá neon,
proháněný chladicí smyčkou miniaturní turbinou, dosahující 400 000 otáček za
minutu. Teplo je odváděno do kosmického prostoru pomocí radiátoru.
Výhodou nového systému je to, že neon se při práci chladicího systému (na
rozdíl od pevného dusíku) nespotřebovává a že tedy toto chlazení může pracovat
prakticky neomezenou dobu, i když bude chladit detektory "jen" na teplotu -203
°C.
Přibližně po třičtvrtě hodině přípravných prací v nákladovém prostoru raketoplánu
se vydali Grunsfeld a Linnehan opět ke kosmické observatoři. Linnehan uchycený
na pracovní plošině připevněné na konci manipulátoru RMS, který tentokrát ovládal
z kabiny raketoplánu pilot Scott Altman, otevřel v 09:40 UT dvířka na přístrojovém
modulu HST. Následovalo
odpojení trubek, původně sloužící k vypouštění vypařeného dusíku z chladicí
náplně přístroje NICMOS. Pak se astronaut pustil do vyřezávání otvorů ve stěně
modulu, kterým měly být protaženy trubky pro cirkulující neon. Tyto přípravné
práce byly dokončeny v 10:18 UT a Linnehan opět sjel na své vysokozdvižné plošině
do nákladového prostoru Columbie, aby zde vyzvedl chladicí jednotku NCC (NICMOS
Cryogenic Cooler). O deset minut později jej Altman i s NCC vyzvedl zpět k HST
a zde toto zařízení oba montéři umístili na podlahu přístrojového modulu v bezprostředním
sousedství přístroje NICMOS.
Pak Grunsfeld a Linnehan chladicí jednotku přišroubovali a v 11:09 UT dokončili
její elektrické připojení. Tím byla splněna první polovina úkolů páté
vycházky. Pro tu zbývající - instalaci radiátoru - si nyní vyměnili Linnehan s
Grunsfeldem místo na vysokozdvižné plošině.
Kolem 11:40 UT Grunsfeld vyvezl k observatoři radiátor, kterým bude vyzařováno
teplo z chladicího systému do kosmického prostoru, a zde jej o čtvrt hodiny později
společně s Linehanem připevnili k boku Hubbleova vesmírného dalekohledu. První
usazení radiátoru však nebylo dostatečně přesné. Proto jej museli odmontovat, znovu
přesněji usadit a teprve pak definitivně přišroubovat. Montáž skončila ve 12:24
UT. Potom kosmičtí montéři pokračovali v propojování kabelů mezi NICMOS a jeho
novým chladicím systémem.
Kolem 14. hodiny světového času byla instalace všech kabelů dokončena a
astronauti uzavřeli přístupová dvířka do přístrojového modulu laboratoře. Pak
ještě upravili podle pokynů ze střediska zástěnu, která má stínit radiátor před
přímým slunečním světlem a poté zahájili úklid pracoviště.
Poslední výstup plánovaný pro let STS-109 raketoplánu Columbia skončil v 16:06
UT po 7 hodinách a 20 minutách zahájením rekomprese přechodové komory. Celkovým
trváním 35 hodin a 55 minut všech uskutečněných výstupů byl překonán dosavadní
rekord dosažený v průběhu jedné expedice raketoplánu, kterého dosáhla osádka
Endeavour při prvním servisním letu STS-61
k Hubbleovu vesmírnému dalekohled v prosinci 1993 (35 h 25 min).
Celkově již astronauti během všech čtyř letů k této observatoři strávili
montážemi ve vesmíru 129 hodin a 10 minut.
Ve zbytku pracovního dne piloti Columbie uskutečnili 36 minut trvající korekční
manévr, při němž byla zvýšena dráha raketoplánu se stále připojeným
dalekohledem přibližně o 5 kilometrů. Tím se kompenzovala ztráta výšky
observatoře způsobená odporem atmosféry.
V době, kdy celá sedmičlenná osádka spala, řídicí středisko STOCC v Greenbeltu
uskutečnilo komplexní prověrku všech systémů HST,
která dopadla na výtečnou.
Přes noc bylo dobito i všech šest akumulátorových baterií teleskopu, takže
nic nebránilo vypuštění HST.
Krátce po sedmé hodině světového času proto uchopil Mike Massimino dálkovým
manipulátorem RMS kotvičku na boku observatoře. Přibližně o hodinu později byly
dálkovým povelem odpojeny i kabely, dosud dodávající do systémů observatoře
elektrický proud z rozvodné sítě raketoplánu a kolem 10:00 UT byly konečně uvolněny
i zámky, dosud poutající HST
k otočné montážní plošině v zadní části trupu Columbie. Pak Massimino začal
opatrně zdvíhat jedenáctitunovou vesmírnou observatoř vzhůru nad nákladový prostor.
Tady ještě proběhly poslední prověrky.
V 09:40 UT otevřeli technici dálkovým povelem poklop na konci tubusu dalekohledu.
Ten uzavíral po dobu oprav vstupní otvor, aby přímé sluneční světlo nezničilo
citlivé astronomické přístroje.
V 09:53 UT dalo řídicí středisko STOCC svolení k vypuštění Hubbleova
vesmírného dalekohledu a řídicí středisko MCC v Houstonu to vyřídilo astronautům.
Operace musela proběhnout v rámci devatenáctiminutového startovního okna, které
začínalo v 11:04 SEČ.
Piloti
dočasně vypojili stabilizační trysky raketoplánu a přesně na začátku stanoveného
intervalu Massimino uvolnil úchopový mechanismus na konci manipulátoru a opatrně
vzdálil patnáctimetrovou kanadskou ruku od observatoře. Minutu po vypuštění
HST uskutečnili piloti separační
manévr, aby se raketoplán bezpečně vzdálil od Hubbleova dalekohledu, a v 10:38
UT opětovným zapálením motorků RCS na 10 sekund převedli Columbii na samostatnou
dráhu. V rámci příprav na přistání pak ve 12:01 UT manévrem motory OMS snížili
perigeum dráhy raketoplánu o téměř 80 kilometrů.
Trvalo ještě řadu dní, než technici předali vesmírný dalekohled k dispozici
astronomům. Bylo třeba vyladit všechny systémy HST
tak, aby jejich funkce byla optimální6).
Neděle 10 března byla pro astronauty odpočinková. Zpestřením byl dvacetiminutový
rozhovor osádky Columbie se svými třemi kolegy na palubě Mezinárodní kosmické
stanice ISS. Spojení mezi raketoplánem a stanicí nebylo přímé; zajišťovaly je
sledovací družice systému TDRSS, pohybující se na stacionární dráze, a jejich
propojení zařídilo houstonské pozemní řídicí středisko. V době navázání
komunikace byly kosmické objekty od sebe vzdáleny přibližně 13 tisíc kilometrů:
Columbia se nacházela na Atlantikem a blížila se k západnímu pobřeží Afriky,
zatímco stanice letěla nad Tichým oceánem.
Jedenáctý den letu, pondělí 11. března, již byl pracovní. Velitel letu Scott
Altman a druhý pilot Douane Carey prověřovali řídicí systémy raketoplánu, včetně
zkušebního zapojení jednoho hydraulického čerpadla a zkušebních zážehů všech
řídicích trysek RCS. Přitom zjistili, že jeden ze 44 motorků nepracuje správně.
Protože však za poškozený motor mohly zaskočit tři jiné motorky, nepovažovalo
vedení letu problém za významný.
Zbytek osádky jako obvykle uklízel vnitřní prostory raketoplánu, aby volně
uložené předměty nezpůsobily během přetížení při sestupu atmosférou žádné
škody.
Poslední pracovní den na oběžné dráze byl zahájen budíčkem v 01:22 UT.
Vlastní přípravy k přistání zahájili piloti krátce po 03:00 UT, kdy začali
zapojovat tu část počítačů a navigačního zařízení, která byla po dobu letu na
oběžné dráze vypojena, aby se šetřily zásoby elektrické energie.
Protože počasí na Floridě bylo příznivé, po souhlasu řídicího střediska v 05:54
UT astronauti uzavřeli dveře nákladového prostoru a v 06:22 UT spustili v palubních
počítačích program, řídící raketoplán v průběhu sestupového manévru a přistání.
Těsně před tím však vyvstaly určité obavy. Velitel Altman při prohlídce nákladového
prostoru televizní kamerou si nebyl jist, zda se neuvolnil jeden ze zámků, poutajících
jeden ze starých panelů slunečních baterií observatoře HST,
které s sebou odváželi na Zemi. Podrobná analýza záběrů v řídicím středisku
v Houstonu však žádnou závadu neodhalila a proto osádka Columbie dostala souhlas
s pokračováním příprav na přistání.
Ty běžely hladce. Také přistávací dráha SLF na floridském kosmodromu byla v
pohotovosti a letový ředitel pro sestup, John Shannon, dal v 07:57 UT zelenou k
brzdicímu manévru.
V 08:09 UT piloti přetočili družicový stupeň do polohy pro brzdicí manévr, tedy
zádí proti směru letu a o devět minut později druhý pilot Carey spustil čerpadlo
hydrauliky APU č. 2.
V 08:22:39 UT během letu nad Indickým oceánem řídicí počítače Columbie vydaly
povel a oba motory OMS se na 244 sekund daly do práce. Rychlost raketoplánu sice
poklesla jen o 127 m/s v souladu s plánem, ale to stačilo k tomu, aby družicový
stupeň začal sestupovat k atmosféře. Po skončeném manévru se raketoplán přetočil
do polohy pro vstup do atmosféry a Carey spustil zbývající dvě čerpadla hydrauliky.
V 09:01 UT vstoupil raketoplán rychlostí 7530 m/s ve výši 120 km do hustých vrstev
atmosféry nad Tichým oceánem v blízkosti Havajských ostrovů. Od cílového letiště
jej dělilo ještě 4574 kilometrů.
Po
standardním klouzavém letu atmosférou dosedl družicový stupeň hlavním podvozkem
na dráhu 33 letiště na Kennedyho kosmickém středisku na Floridě v 09:31:53 UT.
O deset sekund se dotklo betonu i příďové kolo a v 09:33:11 UT se raketoplán
zastavil. Let trval 10 dní 22 h 09 min 51 s.
Ještě téhož dne byl družicový stupeň přetažen do budovy OPF k poletovému odstrojení.
Jeho příští let STS-107 je plánován na 19.
července tr.
Nenastanou-li žádné mimořádné události, počítá Národní úřad pro letectví a
vesmír (NASA) s tím, že příští servisní let k HST
se uskuteční buď v druhé polovině roku 2004 nebo na jaře 2005. Samotný dalekohled
má pracovat ve vesmíru nejméně do roku 2010.
-----------------
1) HST byl vypuštěn
24. dubna 1990.
2) Konkrétní hodnota limitní teploty závisí na ostatních meteorologických
parametrech, zejména na relativní vlhkosti vzduchu a na rychlosti větru. Může se
pohybovat mezi +2 až +9 °C. Při poklesu pod mezní hodnotu hrozí nadměrné
hromadění námrazy na vnějším povrchu nádrže ET.
3) Minimální potřebný průtok jednou smyčkou je 95,7 kg/h.
4) Příkon starých panelů byl 4600 W (na počátku života), u nových je 5270
W. Hmotnost jednoho křídla starých baterií byla 154 kg a rozměry 12,2 × 3,3 m, u
nových 290 kg a 7,0 × 2,6 m.
5) Finanční náklady na nové přístroje a zařízení pro HST
včetně přípravků a nářadí a nákladů na jejich vývoj a zkoušky činily 172 mil.
USD. Nejsou v tom započítány náklady na vlastní let raketoplánu.
6) Zkoušky systémů pokračovaly a vědecká pozorování nebyla v plném
rozsahu obnovena ani v době dokončování rukopisu tohoto článku (21. dubna). První
vědecká pozorování po údržbě uskutečnila kamera WF/PC-2 dne 25. března, první
zkušební pozorování novou kamerou ACS s vědeckými cíli proběhla 2. dubna.
Text, určený pro L+K, poskytl Mgr. A.Vítek
Aktualizováno : 29.04.2002
[ Obsah | Pilotované lety | STS
| STS-109 ]
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-109/lk.htm)