Záchranné systémy, 2. část: Historie úniků za letu
U dopravních letadel se často říká, že nejkritičtější části letu jsou start a přistání. Totéž se dá říct v podstatě o raketách a kosmických lodích. V minulém dílu tohoto seriálu jsme si naznačili řadu nebezpečných situací, které mohou potkat raketu a pilotovanou kosmickou loď, když stojí rampě. V tomto článku se podíváme na situace, při kterých bylo nutné přerušit probíhající let nebo kosmická loď musela uniknout pryč od selhávající rakety. Kromě historie použití těchto záchranných systémů se také podíváme do nedávné minulosti, kdy společnost Blue Origin provedla test úniku za letu.
Nezdařený start družice Intelsat 708 na raketě CZ-3B z roku 1996 (Zdroj: Cox Report)
Už při historicky prvním úspěšném startu na oběžnou dráhu, při kterém byla 4. října 1957 vynesena družice Sputnik-1, došlo k tomu, že jeden z postranních bloků (blok G) nedosáhl nominálního výkonu a celá raketa Sputnik (derivát Koroljovovy R-7) se začala naklánět na jednu stranu. Řídící systém rakety začal tuto odchylku korigovat, ale náklon se stále zvětšoval. Naštěstí se onen blok G rozjel na požadovaný výkon prakticky sekundu před tím, než by náklon překročil povolenou hranici. To by vedlo k tomu, že řídící systém by přerušil let a raketa by spadla nedaleko od startovací rampy. Jak uvádí Tomáš Přibyl ve své přednášce Když padají rakety, Sověti/Rusové dosud nezveřejnili záběry ze startu, ač máme spoustu snímků z vývozu rakety i řadu snímků družice Sputnik-1. Vedle pak vidíte snímek z nezdařené mise Intelsat 708 na čínské raketě CZ-3B, která selhala podobným způsobem.
K prvnímu ostrému použití záchranné věžičky, o které jsme psali v první části tohoto článku, došlo ještě před začátkem éry pilotovaných kosmických letů. Psal se 31. leden 1961 a na rampě LC-5 na mysu Canaveral stála raketa Redstone s lodí Mercury 2. Start této rakety měl být ostrý test všech systémů před startem Alana Sheparda. Šlo o nepilotovaný let, pokud tedy nebudeme počítat šimpanze Hama, který byl jediným pasažérem lodi. Ve skutečnosti se prakticky jednalo o let, kde se pokazilo, co mohlo. A veškeré problémy si odskákal Ham.
Raketa se začala odchylovat od plánované dráhy, spotřeba kyslíku pro motory byla vyšší než plánovaná a proto hlavní motor rakety zhasl předčasně. Ham byl při startu vystaven přetížení přibližně 17 G a dosáhl rychlostí asi o 500 m/s vyšší, než bylo plánováno. Aby smůly nebylo dost, z důvodu předčasného poklesu tlaku v komoře motoru došlo k aktivaci únikového systému ve formě záchranné věžičky. Navíc nastala dehermetizace kabiny lodi, při které tlak klesl na pětinu nominální hodnoty. S tímto jediným problémem neměl Ham žádné potíže, neboť měl svůj vlastní tvrdý skafandr, který mu udržel dýchatelnou atmosféru. Z důvodu vysoké rychlosti zažil o 2 minuty delší stav beztíže a při sestupu přetížení skoro 15 g (o 3 víc, než bylo plánováno). Při přistání pak beriliový štít prorazil do lodi Mercury dva otvory, a do lodi začala vnikat voda. Naštěstí se šimpanze podařilo včas zachránit. Následující video pochází z dobových záběrů, proto jsou vynechány zmínky o jakýchkoliv problémech.
Šimpanz Ham po zkušebním letu Mercury-Redstone 2 (Foto: NASA)
Kvůli této nešťastné misi přišla Amerika o prvenství ve vyslání člověka do vesmíru, naplánovala totiž další bezpilotní misi Mercury-Redstone DB, místo aby zariskovala a rovnou do vesmíru vyslala Alana Sheparda. Prvenství v kategorii prvního obletu Země člověkem by však připadlo SSSR tak jako tak.
I v případě pilotované kosmonautiky bylo v jednom případě nutné odpoutat se za letu od nosné rakety a raději sestoupit po balistické dráze. Psal se duben 1975 a na orbitální stanici Saljut 4 se chystali letět Oleg Makarov a Vasilij Lazarev v lodi Sojuz-18-1. Start z Bajkonuru proběhl v pořádku a bez problémů se obešlo i odhození postranních bloků a záchranné věžičky, která od jistého okamžiku tvoří jen zbytečnou zátěž. Potíže nastaly v okamžiku oddělování centrálního a horního stupně, přibližně ve 288. sekundě letu. Otevřely se jen 3 zámky ze 6, které držely oba stupně pohromadě. Potom došlo k zážehu horního stupně, a směrem vzhůru tím pádem mířila prapodivná konstrukce, kdy motor horního stupně opaloval napůl držící stupeň centrální, který za ním vlál. Výsledkem bylo okamžité odchýlení od letové trajektorie.
Lazarev a Makarov během nácviku v simulátoru v lodi Sojuz (Foto: Roskosmos)
V čase 295 sekund po startu byla odchylka detekována a vyhodnocena jako nepřípustná a byla zahájena sekvence přerušení letu. Protože věžička již byla odhozena, provedly přerušení letu motory lodi Sojuz-18-1. Jelikož v okamžiku přerušení letu mířila celá sestava již k Zemi, bylo přetížení při brždění o atmosféru značně vyšší než běžných 15 g – dosahovala téměř 21 g! Po 21 minutách od startu přistála loď Sojuz nedaleko města Alejsk.
Nutno podotknout, že Vasilij Lazarev se z havárie nikdy pořádně neuzdravil a v roce 1990 zemřel. Oleg Makarov absolvoval poté ještě několik dalších letů do vesmíru. Lze tedy bez nadsázky říci, že nebýt snahy konstruktérů, inženýrů a programátorů, kteří se snaží předvídat možné i takřka nemožné situace, oba kosmonauti by selhání nosné rakety nepřežili. Pokud totiž dojde k výraznému odchýlení od kurzu, bývá například u vojenských raket ve zvyku na dálku aktivovat autodestrukci. Zde je na místě připomenout pokročilý autonomní destrukční systém raket Falcon.
Zde je na místě otázka, zda existuje vůbec nějaký filmový záběr, který by zobrazoval záchranu za letu? Ano a není jen jeden. Pro účely tohoto článku jsme zvolili dvě následující videa, která velmi pěkně zobrazují celý proces záchrany.
První z nich pochází z testu únikového systému lodi Apollo z 19. května 1965. Mělo při něm dojít k úniku za letu v řídkých vrstvách atmosféry, kde aerodynamické řídící prvky lodi ztrácí svou účinnost. Problém se ale objevil už přibližně 2,5 sekundy po startu, kdy došlo k selhání řídícího systému. Raketa přešla do nekontrolovatelné rotace po podélné ose lodi, která posléze dosáhla rychlosti až 260 stupňů za sekundu.
Na videu je vidět, jak se celá konstrukce rakety Little Joe II vlivem rotace rozpadá. Tím došlo k přerušení elektrických obvodů do záchranné věžičky, což řídící systém vyhodnocuje jako pokyn pro její zážeh, a došlo tak k úniku za letu. Pro maketu lodi Apollo celá situace dopadla šťastně, přistála na padácích. Jednalo se tedy o neplánovaně ostrý test úniku za letu, který záchranný systém splnil a prokázal svoji účinnost. Pokud by byli na palubě astronauti, celou situaci by s největší pravděpodobností přežili.
Druhé video nás zavede do nedávné minulosti. Dne 5. října 2016 v západním texasu byl na Figure 2 Ranch Airport (Van Horn, Culberson County, Texas) vyvezen druhý exemplář rakety New Shepard firmy Blue Origin. Byl uskutečněn pátý a finální start této suborbitální rakety. Cílem tohoto startu bylo uskutečnit test záchrany kabiny za letu, která bude v budoucnu vynášet platící zákazníky na hranici vesmíru. Test byl proveden 45 sekund po startu při rychlosti přibližně 630 km/h, tedy v okamžiku největšího aerodynamického náporu (max-Q). Kabina má záchranný motor integrován v trupu, jedná se o motor na tuhé pohonné látky.
Zkouška byla úspěšná, záchranný motor odnesl kabinu do bezpečí a ta v čase 4 minuty 15 sekund dosedla na padácích. Je poměrně překvapivé, že i samotná raketa tento test přečkala a sedm a půl minuty po startu přistála zpátky na startovní rampě, i když mírně nakloněna na jednu stranu. Společnost Blue Origin přitom nepředpokládala, že New Shepard test přežije, i když uvedla, že pokud by se tak náhodou stalo, poputuje do muzea. Kabina i druhý exemplář rakety New Shepard byly po tomto testu vyřazeny z aktivní služby.
Tolik tedy pohled do minulosti. Ukázali jsme si, že posádka musí mít šanci se z případných problémů dostat i za letu, byť by se jednalo třeba jen o let suborbitální. Nejen v raketové technice platí totiž výrok Johna Stappa, který prováděl testy na Hollomanově letecké základně v Novém Mexiku, že co se pokazit může, to se pokazí. Pro úplnost o jeho osobě dodávám, že na této základně jako dobrovolník podstupoval testy brždění na raketových saních, kdy zažil zpomalení 46,2 g, tedy nejvyšší dosud známé přetížení, které člověk dobrovolně podstoupil při pohybu čelem dopředu. Tyto testy měly za úkol zjistit, jaké zrychlení vydrží živé organismy včetně člověka. Rekord při pohybu zády dopředu je přes 80 g.
V poslední části naší minisérie se přesuneme do budoucnosti a podíváme se podrobněji na plánovaný test záchrany Crew Dragonu za letu a také se dočtete o obdobném testu lodi Orion.
Podpořte projekt ElonX
- Novinky o Starlinku: Snímek družice na orbitě, spolehlivost přenosu při letu Starship, továrna v Texasu a další - 17. 11. 2024
- Mise GSAT-N2 - 15. 11. 2024
- Mise Optus-X - 13. 11. 2024
Gratulujem! Vynikajúca práca! Zgustol som si 😁