Kterak si pro Columbii málem zubatá přišla

Start raketoplánu Columbia s družicí Chandra (mek.kosmo.cz)

V červenci 1999 se nad kosmodromem na Cape Canaveral vznášel smrti stín. Startující raketoplán Columbia měl za úkol vynést na oběžnou dráhu rentgenovou observatoř AXAF/Chandra. V okamžiku startu se však vyskytly problémy, které mohly způsobit potenciální katastrofu.

Po dlouhých odkladech startu, způsobených hlavně potížemi při sestavování a testování rentgenové družice Chandra – nákladu Columbie -, bylo rozhodnuto její start provést 20. července 1999. Družice Chandra spolu s raketovým stupněm IUS představovaly nejtěžší náklad pro raketoplán v historii – téměř 23 tun váhy.

Z historie projektu

Družice Chandra v nákladovém prostoru raketoplánu (s urychlovacím modulem IUS) (mek.kosmo.cz)

V roce 1976 padlo rozhodnutí o stavbě a vypuštění dalších velkých dalekohledů mimo Hubbleova dalekohledu, který v té době již byl značně rozpracován. Mělo jít o observatoře pozorující v dalších oborech elektromagnetického spektra. Pro obor infračerveného záření se začalo pracovat na družici SIRTF (později pojmenované Spitzer), pro obor tvrdého gama záření šlo o družici GRO (Compton) a pro rentgenové družici AXAF (Chandra). Spolu s HST šlo o jedny z největších projektů NASA.

Marné pokusy o start

Posádka STS-93 (wikipedia.org)

Při prvním pokusu o start byla přítomna manželka amerického prezidenta Hillary Clintonová, která měla symbolicky zdůraznit, že poprvé je velitelkou raketoplánu žena. Byla jím plukovník Eileen Collinsová, která měla na kontě již dva lety. Dalšími členy posádky byli Jeffrey Ashby (ten byl jako jediný nováček), Catherine Colemanová, astronom Steven Hawley (byl členem výpravy STS-31, která vynesla HST) a francouzský astronaut Michel Tognini.

Odpočítávání probíhalo nad očekávání dobře. Do startu zbývalo jen několik sekund, když si jeden z techniků všiml příliš vysoké koncentrace vodíku v motorové sekci – více než dvojnásobně překračující limit. Okamžitě proto přerušil start – v T-7 sekund! V té době už hořely vodíkové zápalníky a do zážehu SSME zbývaly pouhopouhé čtyři desetiny sekundy. Zvýšená koncentrace vodíku mohla při zažehnutí motorů způsobit explozi.

Po vypojení všech zařízení raketoplánu opustila zklamaná posádka prostor odpalovací rampy. Zhruba ve stejnou chvíli se ukázalo, že reálně problém neexistoval a šlo o chybu měření – skutečná koncentrace vodíku byla zhruba třetinová v porovnání s limitem a šestinová ve srovnání s tím, co hlásil hmotový spektrometr. Start byl přesunut na 22. červenec.

Druhé odpočítávání probíhalo v pořádku až do času T-9 min, kdy se velmi zhoršilo počasí. Počasí se ale mělo vylepšit, tak odpočet zatím stál na T-5 min. Počasí se ale neumoudřilo, a tak bylo nutno odpočet zase zastavit a poslat posádku do obytných prostor O&CB.

Třetí pokus o start bylo možné provést hned další den. Stalo se tak s termínem startu kolem půlnoci. Motory SSME se nakonec zažehly v půl jedné ráno východního času.

Poškozené chladicí trubičky SSME (mek.kosmo.cz)

A v ten moment začaly události mít spád. Několik sekund před vzlétnutím poškodila uvolněná zlatá zátka o rozměrech 22/3 mm, kterou byla zaslepena jedna tryska kyslíkového injektoru, tři trubičky v jednom motoru SSME, ve kterých proudí kapalný vodík a ochlazuje motor. Prasknutím těchto trubiček vodík unikal mimo tempem 2 kg.s^-1. O tom nikdo v tu chvíli neměl ani ponětí. Naštěstí nepraskly další trubičky, což by mohlo mít pro raketoplán i okolí katastrofální důsledky. Pokud by prasklo 20 až 30 trubiček, byl by raketoplán s to situaci zvládnout – počítač by odpojil motor a raketoplán by provedl manévr RTLS s přistáním na Floridě. Při vyšším počtu hrozila exploze motoru – byť tato možnost se jeví jako málo pravděpodobná.

Potížím ale nebyl konec.

V T+5 sekund byla posádka Columbie překvapena náhlým poplachem. V přístrojové části raketoplánu se střetly dva kabely, z nichž jeden měl porušenou izolaci, a došlo tak k asi půlsekundovému zkratu. Ten odpojil jednu palivovou baterii a jeden ze tří rozvodů elektrické energie, čímž vypadly dva řídící bloky u dvou motorů. Protože má ale každý z motorů dvě tyto řídící jednotky, mohlo se v letu pokračovat, pouze posádka podle pokynů upravila nastavení pojistek.

Protože stále vytékal vodík z rozbitých chladicích trubiček na motoru SSME, dosáhl raketoplán finální výšky 260/290 km namísto plánované 286/290 km. Nicméně to nemohlo vypuštění Chandry ohrozit. Cady Colemanová v poledne téhož dne Chandru vypustila a urychlovací motor IUS (a později rovněž vlastní motory Chandry) ji vynesl na dráhu ve výšce 9 652/139 189 km.

Mise pokračovala dál astronomickým pozorováním Měsíce a Venuše, zkoušením videorekordéru pro ISS a třetí den rovněž rozhovorem s posádkou stanice Mir. Columbia přistála na Kennedyho základně 27. 7. ve 23:20 východoamerického času.

Co víte o Chandře?

Schéma družce Chandra (wikipedia.org)

Následující fakta jsou ze stránky nasa.gov.

• Observatoř Chandra je největším rentgenovým dalekohledem na světě s osminásobně lepší rozlišovací schopností a schopností detekovat dvacetkrát méně jasné objekty než předchozí rentgenové observatoře.
• Chandra byla spolu s IUS nejtěžším nákladem, jaký kdy raketoplán vezl.
• Chandra má rozlišovací schopnost půl obloukové vteřiny – jako kdybyste si chtěli přečíst písmena na značce Stop ze vzdálenosti 20 kilometrů.
• Chandra studuje kvasary takové, jak byly před 10 miliardami let.
• Chandra je s to zkoumat materiál padající do černé díry – a to v poslední milisekundě předtím, než se tak stane.
• HST zvýšil pozorovací schopnost dalekohledů od dob Galiea Galileiho půlmiliardkrát. Chandra zvyšuje schopnost sledovat oblohu v rentgenové oblasti miliardkrát v porovnání s prvním rentgenovým teleskopem, a to za pouhá tři desetiletí.
• Pokud by stát Colorado byl hladký jak zrcadlo Chandry, pak by hora Pikes Peak (výška 4300 m) byla méně jak palec vysoká.

Zdroje:
STS-93/CXO – NEJTĚŽŠÍ A NEJDRAŽŠÍ
Rentgenová observatoř Chandra
STS-93
Chandra X-ray Observatory