Gamma č. 104 (Requiem za Columbii)

Kdyby měla Gamma svoji vlajku, visela by tento týden na půl žerdi; toto je vydání, o kterém jsem doufal, že ho nikdy nebudu muset psát. V sobotu odpoledne se na sekundu zastavilo srdce každého příznivce kosmického výzkumu. Stejně jako před sedmnácti lety blesk udeřil z jasného zimního nebe; a opět pršely z oblohy hořící trosky kosmické lodi.

Pamětníci z generace mých rodičů mají dodnes v paměti vrytý okamžik, kdy uslyšeli zprávu o atentátu na Johna Kennedyho; pro mnohé z nás bude minulá sobota podobným dnem. Když mi můj kamarád Jakub zatelefonoval tu neuvěřitelnou zvěst o ohnivém meteoru, který se přehnal napříč texaskou oblohou, najednou jsem uviděl sám sebe v nevlídném lednovém ránu osmdesátého šestého roku, jak nevěřícně zírám na kolegu, jehož slova vůbec nedávala smysl: ?Víš, co se stalo? Spadl Challenger.? ?Spadl?? Co to má znamenat, to přece... jak by mohl spadnout z oběžný dráhy? Chceš říct dekomprese jako tenkrát na Saljutu... nebo požár, jako v Apollu 1?? ?Ne, prostě spadl, po startu.? ?Po startu?? Selhání motorů? To to nemohli aspoň někam nouzově posadit?!? ?Neměli šanci; bouchla hlavní nádrž. Nikdo to nepřežil.?


?Ty asi nevíš, co se stalo dneska odpoledne? Spadla Columbia.? ?Columbia? Ty si děláš srandu... to není možný!? Ten pocit tragického deja-vu byl tak absurdní, že jsem v prvním okamžiku prostě odmítl zařadit tu zprávu do reálného světa, protože takové věci se dějí jen ve zlých snech.


Zkáza Columbie je jednou z těch událostí, po kterých už svět nikdy nebude úplně stejný jako předtím. Je to také událost, jejíž dozvuky se budou ještě dlouho rozléhat v mnoha rovinách našeho světa.


Skutečnou tragédií je tohle neštěstí samozřejmě pro ty, které postihlo v osobní rovině: rodiny, přátele, kolegy. Těžká rána zasáhla celé Spojené státy: raketoplán a jeho posádka byly ztělesněním toho nejlepšího, co Amerika vytvořila. Když takový symbol shořel v plamenech, ke všemu v těžkých časech blížící se války, nemůže to neotřást celým národem. Právem jsou proto staženy vlajky od New Yorku po San Francisco.


Jen zprostředkovaně, přesto však citelně se ta zpráva dotkla každého, kdo fandí průkopníkům kosmického výzkumu, a zejména nás pamětníků, kteří jsme netrpělivě sledovali potíže provázející vývoj Columbie i dlouhé odklady premiéry, obdivně jsme prohlíželi bohatýrské fotografie Jumbo Jetu, nesoucího na svém mohutném hřbetě toho neohrabaného kosmického ptáka, netrpělivě sledovali vleklé problémy se závěrečnou synchronizací pěti palubních počítačů, na studentské koleji u chraptícího transistoráku jsme na zakázaném Hlasu Ameriky poslouchali reportáž o úspěšném startu a pak drželi palce měsíčnímu veteránovi Johnu Youngovi, který zkušeně posadil Columbii na pouštní ranvej základny Edwards. Výstava o raketoplánu, kterou poté uspořádalo americké velvyslanectví v Praze, se pro milovníky kosmonautiky stala událostí roku.


Nehledě na lidské neštěstí, které přes pohnutý ohlas světových médií po pravdě řečeno nepřesahuje rozměry řetězové dálniční srážky, jež by se jinak odbyla třemi řádky na prostřední straně, havárie Columbie je především drtivou ranou pro celou pilotovanou kosmonautiku. Všechny tři americké raketoplány (po ztrátě Challengeru a Columbie teď z pětičlenné flotily zbyly Endeavour, Atlantis a Discovery) byly v sobotu na neurčito automaticky "uzemněny" a osud mezinárodní kosmické stanice je teď nejasný.


Na stále ještě malém kosmickém hřbitově přibylo dalších sedm křížů a operační manuály kosmických techniků a dispečerů se brzo prodlouží o několik varovných řádků. Pilotovaná kosmonautika se zase o něco vzdálila od dávných časů romantické nevinnosti, kdy byla jenom vzrušujícím dobrodružstvím rytířů bez bázně a hany, nad kterými Štěstena držela ochrannou ruku. Sobotní neštěstí nám znovu připomnělo, na co bychom někdy v úžasu před divy kosmického věku rádi zapomněli: že i ta nejdůmyslnější technika má vždycky nějaké slabé místo.


Vlna sympatií znovu ukázala, že svět je dnes opravdu velkou vesnicí - v dobrém slova smyslu, a snad nejpovzbudivější zprávou té smutné události je reakce pozůstalých, kteří bez váhání jedním hlasem vyslovili podporu pokračování kosmického výzkumu. V sezóně, kdy řada lidí shledává módním nenechat na Američanech nit suchou, není na škodu povšimnout si tohoto sympatického postoje, typického pro národ průkopníků; ne každý by v sobě našel takovou sílu v okamžiku nejtěžší osobní ztráty.


Při všech sympatiích k pozůstalým však nás amatérské nadšence pro kosmický výzkum v této chvíli samozřejmě nejvíc zajímá, jak a proč se to všechno stalo. Na tomto místě proto předám slovo odborníku z nejpovolanějších, doktoru Antonínu Vítkovi, členu České akademie věd, jehož pondělní článek pro "Letecký informační server" je nejpodrobnější analýzou zatím dostupných informací, jakou jsem na českém i světovém internetu našel. Díky laskavému svolení autora se nyní s vámi mohu o jeho článek podělit. Zájemcům o další detaily doporučuji webovou stránku doktora Vítka:
http://www.lib.cas.cz/knav/space.40/INDEX1.HTM
kde po výběru "Družice a sondy", "Columbia-STS" a "2003-003A - STS 107" najdete podrobný popis celého průběhu letu.

www.letectvi.cz

Tragédie Columbie: Chybný úhel nebo vada chladicích systémů?

Antonín Vítek: Podrobnosti k havárii raketoplánu Columbia

Jak již na těchto stránkách bylo uvedeno, nejstarší americký raketoplán Columbia se rozpadl nad Texasem při pokusu o přistání v závěru vědecké mise STS-107. Všech sedm členů osádky zahynulo. Protože však agenturní zprávy obsahovaly celou řadu nepřesností, tento článek se je snaží uvést na pravou míru.


Zahájení přistávacího manévru proběhlo zcela podle plánu. Raketoplán byl otočen zádí proti směru letu a ve 14:15:18 SEČ byly oba motory OMS zažehnuty na dobu 158 sekund. Jejich práce snížila rychlost družicového stupně o 78.6 m/s a ten začal sestupovat k atmosféře. Její horní pomyslnou hranici ve výši 121 km protnul ve 14:43:53 SEČ nad bodem zemského povrchu o souřadnicích 30.78° s.š., 167.62° z.d. rychlostí 7.50 km/s. Vzdálenost k předpokládanému místu přistání činila 8228 km, ale tu mu urazit již nebylo dopřáno.


Ve 14:51 SEČ raketoplán přeletěl pobřeží Kalifornie severně od Los Angeles. Již v tomto okamžiku se začaly objevovat první známky toho, že něco není v pořádku. Řada očitých svědků, mezi nimiž byl i australský astronom Anthony Beasley [který sledoval Columbii z kalifornského pobřeží, pozn. JP], pozorovala, že hlavní ionizovanou stopu raketoplánu doprovázejí drobné rozžhavené úlomky. Není vyloučeno, že šlo o první uvolněné dlaždice tepelné ochrany, odpadávající z levého křídla.


Ve 14:53 SEČ se začaly objevovat první poruchy poruchy v telemetrii. Nejprve vypadly senzory měřící teplotu a tlak v okruhu hydrauliky ovládající křidélka (ailerony) na odtokové hraně levého křídla.


Potom ve 14:56 SEČ teplotní senzory v šachtě levé hlavní podvozkové nohy zaznamenaly nárůst teploty. O dvě minuty později vysadila další tři čidla, tentokráte teploměry, měřící teplotu filcové vrstvy na povrchu křídla, ke které jsou přilepeny jednotlivé dlaždice. Pak začal růst tlak v pneumatikách podvozku. To vše naznačuje, že tepelná ochrana křídla začala katastrofálně selhávat


Ve 14:59 SEČ vysadily senzory tlaku a teploty v pneumatikách levého podvozku. Ztráta těchto důležitých dat spustila v kabině osádky poplach. To si stačily ještě Země s osádkou vzájemně potvrdit, ale krátce nato, ve 14:59:22 SEČ bylo s raketoplánem ztraceno rádiové spojení. V té době se družicový stupeň nacházel ve výši 63 135 m a letěl rychlostí přibližně 20 000 km/h (Mach 18.3) a tepelné i aerodynamické namáhání dosahovalo maxima. Přitom dráha raketoplánu až do tohoto okamžiku sledovala přesně předpokládanou trajektorii.


Ve 14:05 UT při přeletu nad Texasem byly pozorovány žhnoucí úlomky v plazmové stopě za hlavní částí raketoplánu. Vertikální složka rychlosti (rychlost klesání) vzrostla proti plánu sedminásobně. Rozbor videzáznamů se zdá potvrzovat teorii, že jako první se odlomilo levé křídlo družicového stupně.


Postupný nárůst teploty uvnitř křídla vede k přesvědčení, že konečnou příčinou havárie bylo nejméně sedm minut trvající odlupování dlaždic tepelné ochrany. Naproti tomu ztráta podélné stability letounu by způsobila prudký vzrůst úhlu náběhu s následnou mechanickou destrukcí křídel, což by neposkytlo čas k tomuto postupnému tepelnému nárůstu.


Podle meteorologického radiolokátoru pracujícího v oblasti Houstonu trosky raketoplánu dopadly v eliptické oblasti o rozměrech přibližně 500×100 km jihovýchodně od Dallasu na východojihovýchod a táhnoucí se přes východní Texas a celou Louisianu až na druhý břeh řeky Mississippi. Velké množství trosek bylo později nalezeno zejména v okrese Nacogdoches ve východním Texasu, včetně zbytků těl členů osádky.


Oblast pádu raketoplánu byla okamžitě uzavřena pro lety letadel s výjimkou záchranných a vyhledávacích týmů ve výškách pod 1000 metrů a obyvatelstvo bylo informováno o nebezpečí přítomnosti jedovatých látek (zbytků toxických pohonných látek) v troskách. Nebyla však zatím hlášena žádná zranění či úmrtí osob na zemi a také materiální škody způsobené pádem trosek jsou zatím zanedbatelného rozsahu.


Co bylo prapříčinou zhroucení systému tepelné ochrany se dnes ještě nedá říci. Jedno je však jisté. Asi minitu a 20 sekund po vzletu zaregistovaly kamery sledující let raketoplánu, že od odhazovací nádrže ET [External Tank, tj. vnější nádrž; pozn. JP] se odloupl značně velký kus polyuretanové pěny v prostoru pod horním závěsným nosíkem, kterým je nádrž připevněna k družicovému stupni. Kus polyuretanu potom narazil na levé křídlo družicového stupně poblíž jeho náběžné hrany.


Tato pěna slouží jako tepelná izolace, zabraňující jednak vypařování kapalného kyslíku a vodíku z nádrže, jedna snižující množství namrzající vodní páry na vnější straně nádrže. Ještě v pátek ředitelé letu prohlašovali, že se při tom nemohlo nic stát a že tepelná ochrana raketoplánu je v pořádku. I kdyby však nebyla, nedalo by se nic dělat. Astronauti nejsou vybaveni prostředky pro její opravu.


Nepříjemné bylo také to, že raketoplán tentokrát neměl ve výbavě ani manipulátor RMS (vzhledem k plánovaným úkolům). Proto se nemohla uskutečit obhlídka vnějšího pláště raketoplánu v místech, kam astronauti z kabiny nedohlédnou.


Havárie Columbie nejhůře postihne projekt Mezinárodní vesmírné stanice. Je zcela logické, že starty všech raketoplánů byly do odvolání zastaveny a jejich obnovení závisí na rychlosti vyšetřování a samozřejmě na jeho výsledcích. Pokud se ukáže, že příčinou byla nešťastná náhoda a že nebude třeba udělat nic jiného, než "dát pozor" na nějaké okolnosti, mohly by být obnoveny v průběhu jednoho roku. Pokud se ukáže, že se jedná o konstrukční vadu, pak se může opakovat situace po havárii Challengeru. Tam jsme museli čekat na nový start raketoplánu 30 měsíců (jestli správně počítám).


Co bude mezitím s ISS? Těžko říci. Jsou tu v podstatě tři možnosti:

? Současná osádka zakonzervuje stanici a vrátí se na Zemi na Sojuzu.
? Současná osádka si prodlouží o něco svůj pobyt a vyčká příletu návštěvnické osádky, která bude vycvičena specificky pro uvedení stanice do bezpilotního režimu.
? Rusové zvýší produkci Sojuzů a hlavně Progressů a zajistí tak kontinuitu využívání ISS.

Všechna tato možná řešení jsou nouzová, ale umožnila by stanici "přežít", dokud Američané znovu nezprovozní svoje raketoplány. I tak však bude jejich flotila mít o 25 % menší kapacitu. Je třeba si uvědomit, že i Columbia se měla zapojit do výstavby stanice.

Doktor Vítek ve svém článku zveřejněném necelé dva dny po havárii správně předpověděl směr vyšetřování, které NASA momentálně sleduje; všechny od té doby získané indicie potvrzují výše uvedenou hypotézu. Článek také mimo jiné uvádí do správných souvislostí poněkud zmatenou informaci, kterou bylo možno slyšet v sobotních televizních zprávách, že totiž raketoplán vstoupil do atmosféry sedmkrát větší rychlostí než bylo plánováno; to byl na první pohled zjevný fyzikální nesmysl. Raketoplán podle plánu zahájil brzdící manévr nad Indickým oceánem, kdy pomocí zážehu hlavního motoru v trvání 158 sekund snížil rychlost z 7,578 km/s na 7,500 km/s a touto rychlostí po dalších osmnácti minutách vstoupil do hustých vrstev atmosféry (rozumíme si, že pojem "hranice atmosféry" je dán spíše dohodou, protože neexistuje žádná ostrá mez mezi vesmírným prostorem a Zemí; hustota atmosféry roste plynule). Kdyby měl mít raketoplán při vstupu do atmosféry sedminásobně vyšší rychlost než je nominální, musel by ji naopak zvýšit na fantastických 54 km/s. Taková rychlost by ho s velkou rezervou vyslala mimo sluneční soustavu do mezihvězdného prostoru; není ovšem třeba dodávat, že omezená zásoba paliva na palubě raketoplánu neumožňuje ani zlomek tak obrovského zrychlení. Pojem "sedmkrát vyšší" se vztahoval k vertikální složce rychlosti po vstupu do atmosféry a neznamenal nic jiného, než že rozpadající se vrak s utrženým křídlem prostě padá k zemi rychleji než plachtící letadlo; nejednalo se tedy o příčinu, nýbrž následek havárie. Budiž nám to poučením, že jakmile začne elegantní televizní hlasatelka mluvit o kosmonautice, je lépe rozpomenout se na středoškolskou fyziku a nespoléhat se slepě na ukvapená novinářská tvrzení.


Až se budete tento týden zase dívat na oblohu, věnujte tichou vzpomínku těm, kteří před čtyřmi dny jejímu zkoumání obětovali svoje životy. Příčinami a následky havárie se bude zabývat i příští číslo Gammy.

Na přiloženém obrázku ze zdrojů NASA je zachycena Columbia, stoupající z mysu Canaveral ke svému poslednímu letu.