Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Letadlem do vesmíru. Exkluzivní seriál o dobývání kosmu

aktualizováno 
Okřídlené rakety se objevovaly v úvahách průkopníků kosmonautiky od počátku třicátých let minulého století, první zřejmě v díle Raketenflughtechnik, které vydal v roce 1933 německý technik Eugen Sänger. Za druhé světové války nabídl Sänger své ideje útočným snahám Německa.

Letoun Bell X-1

Projektoval globální raketový bombardér Silbervogel, který by postupnými odrazy o horní vrstvy atmosféry, jako vržená žabka po hladině rybníka, mohl obkroužit zeměkouli, aniž by k tomu potřeboval dosáhnout první kosmické rychlosti. Mnohem skromnějším krokem v oblasti okřídlených raket byla snaha von Braunova spolupracovníka Ludwiga Rotha prodloužit na dvojnásobek dolet balistických raket A-4 (V-2) přidáním krátkých šípovitých křídel. Střela, neúspěšně vyzkoušená koncem roku 1944 a podruhé na počátku 1945 pod označením A-4b, měla mít dosah až 500 km. Naproti tomu okřídlená raketa A-9 zůstala jen na papíře.

4. října 1957 vypustil Sovětský svaz první umělou družici Země – Sputnik. Byl to začátek nové epochy v dějinách lidstva – epochy pronikání člověka do vesmíru.

Tuto historii půlstoletí kosmonautiky sledujeme v seriálu, jehož nové díly přinášíme každý týden.

1. díl  Co bylo před Sputnikem
2. díl Družice zjistily, že vesmír je radioaktivní
3. díl První byl Gagarin
4. díl Kosmonautika zmenšila zeměkouli
5. díl Světové počasí hlídáme z kosmu téměř 50 let
6.díl Chytré automaty proklestily cestu člověka na Měsíc
7.díl První ztracené životy
8.díl Rusové podcenili Američany a závod o Měsíc prohráli
9.díl Proč na Měsíci nepřistáli jako první Rusové?
10.díl K planetám sluneční soustavy
11.díl Člověk buduje první příbytky v kosmu 
12.díl První mimozemské mezinárodní setkání\
13.díl Jak Američané vybudovali Nebeskou laboratoř
14.díl Češi se v kosmu neztratili.

V USA po 2. světové válce začali používat okřídlených raket dvojím způsobem. Jednak zahájili vývoj plošníkových raketových střel, především typu SM-64 Navajo u firmy North American Aviation, podobných německé létající pumě V-1 (Fi-103), ale poháněných raketovým motorem. Z hlediska budoucí kosmonautiky však byl významnější počin letecké firmy Bell Aircraft, která ve spolupráci s Národním poradním výborem pro letectví (NACA – National Advisory Committee for Aeronautics), armádou a letectvem zahájila stavbu série pilotovaných experimentálních raketových letadel řady X. Na prvním z nich, X-1, kapitán vojenského letectva Charles „Chuck“ Yeager překonal 14. října 1947 jako první člověk na světě rychlost zvuku.

Lákání veřejnosti

První publikace, která seznámila širší americkou veřejnost s plány na pilotované lety člověka do vesmíru, a to hned v okřídlených strojích, vyšla na stránkách časopisu Collier’s 22. března 1952. Na titulní stránce se tehdy objevila obří raketa s transportním kosmickým strojem s šípovými křídly, kterou namaloval Chesley Bonnestell na základě technických nákresů od Wernhera von Brauna. Článek vzbudil značnou pozornost, takže následovala celá řada dalších pokračování. Přestože šlo o záležitost, která zaváněla senzací, chopil se této tématiky i velmi seriozní časopis Time. V prosinci 1952 zveřejnil také von Braunovy návrhy – v nich se pro transportní kosmické lodi pendlující mezi Zemí a oběžnou drahou poprvé objevil termín „Shuttle“. Pozadu nezůstali ani hollywoodští producenti, kteří natočili film The Conquest of Space (Dobytí vesmíru).

Von Braun měl pravdu, když v těchto článcích tvrdil, že lety člověka do vesmíru jsou na spadnutí. Pouhých pět let dělilo lidstvo od začátku kosmické éry a jen devět od letu prvního člověka na oběžnou dráhu. A také věděl, že by měl pro své plány získat prosté Američany, kteří pak budou tlačit na své zákonodárce, aby na ně poskytli peníze.

Von Braun vždy uvažoval megalomansky. Jeho loď měla dopravovat na oběžnou dráhu náklad o hmotnosti 32,6 tuny a vzletová hmotnost celého třístupňového kolosu se pohybovala kolem 7000 tun. Nepoměr proti skutečným raketoplánům s maximální nosností 27,5 tuny při celkové váze 2200 tun se dá snadno pochopit: používají energeticky výhodné pohonné látky – kapalný vodík a kyslík – zatímco projekt z počátku padesátých let minulého století počítal s méně výkonným hydrazinem a kyselinou dusičnou.

Lidé s chutí četli futuristické články von Brauna a dalších průkopníků výzkumu vesmíru – byli mezi nimi například Willi Ley, astronom Fred Whipple a jeden za zakladatelů kosmického lékařství Heinz Haber. Přesto však vláda nepřikládala projektům pilotovaných výprav do vesmíru význam. Vždyť i méně nákladný projekt vypuštění vědecké družice v rámci chystaného Mezinárodního geofyzikálního roku odborníci prosazovali s obtížemi.

Zato na poli letectví pokračoval vývoj rychle kupředu. Po letounu Bell X-1 a jeho pozdějších modifikacích přišla firma Douglas s raketovým letadlem D-558-2 Skyrocket, které 20. listopadu 1953 překonalo dvojnásobek rychlosti zvuku. O necelé tři roky později, 27. září 1956 pilot Mel Apt na letadle Bell X-2 dokonce dosáhl trojnásobku rychlosti zvuku.

Padesátá léta sice znamenala bleskový nástup supersonických proudových vojenských letadel, ale bylo třeba zkoumat možnosti ještě rychlejšího pohybu letadel ovzduším. Při hypersonických rychlostech vyšších než čtyřnásobek rychlosti zvuku se již začal významně projevovat aerodynamický ohřev trupu a křídla. A právě tyto problémy měl zkoumat nový letoun.

Letadlem na hranice vesmíru

Průkopnická americká firma v oblasti nadzvukových raketových letadel Bell Aircraft měla v komisi pro aerodynamiku výboru NACA svého zástupce. Robert Woods, spoluzakladatel továrny, navrhl již v říjnu 1951 komisi, že by bylo vhodné postavit další raketové letadlo umožňující dosahovat velkých rychlostí a výšek. V lednu 1952 předložil návrh stavby stroje schopného letět rychlostí přes 5 machů – tedy pětinásobku rychlosti zvuku – a výšky kolem 80 kilometrů. Logicky předpokládal, že kontrakt dostane Bell. Aby svůj návrh podepřel, předložil interní projekt dvoustupňového globálního pilotovaného raketového bombardéru Bomi (Bomber Missile), který vypracoval Walter Dornberger, bývalý von Braunův šéf v Peenemünde.

NACA byla takovým experimentům sice nakloněna, ale nejprve je začala zkoumat sama v Langleyově letecké laboratoři (LAL, dnešní NASA Langley Research Center – LaRC) v Hamptonu na jihu státu Virginia poblíž Norfolku. Tříčlenná pracovní skupina zjišťovala přínos navrhovaných experimentů a ve své závěrečné zprávě z června 1953 dokonce šla tak daleko, že hovořila o možnosti jejich využití při konstrukci budoucích hypersonických dopravních letadel. A to nejdůležitější – stavbu hypersonika plně doporučila.

Rychlost běžných stihačů rychle rostla, a proto se v říjnu 1954 NACA rozhodl změnit specifikace experimentálního stroje a požadovat rychlost nejméně 7 machů a výšku aspoň 76 kilometrů. Očekávaná maximální teplota při návratu do hustých vrstev atmosféry měla dosahovat až 670 ºC. NACA vypsal 30. prosince 1955 soutěž na vývoj a stavbu tří exemplářů letadla, které dostalo označení X-15. Vyhrála ji firma North American Aviation. Raketovou pohonnou jednotku měla dodat společnost Reaction Motors.

Povrch letadla byl proti aerodynamickému ohřevu chráněn nikl-chromovou slitinou Inconel-X 750. V zádi letadla se nacházel raketový motor XLR-99 o řiditelném tahu 254 až 311 kilonewtonů (kN), spalující kapalný amoniak s kapalným kyslíkem. Do výšky kolem 10 kilometrů jej vynášel bombardér Boeing B-52. Tady se raketoplán odpojil a po několika sekundách volného pádu zapálil motor a X-15 zahájil strmý výstup do výšky. Po dosažení maximální rychlosti pokračoval v letu setrvačností po balistické křivce vzhůru, přičemž jeho pilot zažíval stav beztíže. Teprve po návratu do hustých vrstev atmosféry opět začal pociťovat přetížení. Letadlo pak klouzavým letem dorazilo k letišti – zkoušelo se nad kalifornskou Edwardsovou leteckou základnou (Edwards AFB) v Mojavské poušti – a přistálo na lyžovém podvozku. První bezpilotní klouzavý let uskutečnil pilot Scotty Crossfield 8. června 1959, první se zapojeným raketovým motorem 17. září téhož roku, Při prvních zkušebních letech se používal prozatímně slabší motor XLR-11.

Neil Armstrong u letadla X-15
Neil Armstrong u letadla X-15

Raketoplány X-15 uskutečnily do roku 1968 celkem 199 letů. Přitom vytvořily několik světových rekordů. Pilot William Knight 3. října 1967 dosáhl maximální rychlosti Mach 6,72 a Joseph Walker 19. července a 22. srpna 1963 překonal výšku 100 km. Ta se podle pravidel Mezinárodní letecké federace FAI považuje za hranici vesmíru. Výškový rekord 108 km překonal až raketoplán SpaceShipOne v roce 2004.

Lety X-15 se neobešly bez problémů. Během sestupu atmosférou 15. listopadu 1967 se stroj dostal do vývrtky. Rychlost rotace stále rostla, až přetížení dosáhlo 15g a odstředivá síla letoun roztrhala. Pilot Michael Adams zahynul.

Dva z mužů pilotujících X-15 se později stali astronauty NASA: Neil A. Armstrong a Joseph H. Engle.

Zkušenosti získané v rámci projektu X-15 se později zúročily při vývoji amerického kosmického raketoplánu. Musíme si uvědomit, že let kopíroval nejdůležitější momenty kosmické expedice – vzlet, pobyt v beztíži i návrat do atmosféry, byť při čtyřikrát nižších rychlostech. Aerodynamické řízení letu však bylo podobné jako u dnešních raketoplánů. Mnoho zkušeností si tak do NASA přinesly takové osobnosti, jakými byli konstruktér lodí Mercury, Gemini a Apollo Maxime A. Faget, pozdější ředitel Johnsonova kosmického střediska Robert R. Gilruth a náměstek generálního ředitele NASA pro pilotované lety Charles J. Donlan.

Ještě v roce 1957 NACA a vojenské letectvo zvažovalo možnost stavby verze letounu X-15B, kterou by vynášela až na oběžnou dráhu kolem Země okřídlená raketa Navajo. Poté, co se NACA přeměnila na Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) a odstartoval projekt pilotovaných letů Mercury, tento plán padl.

Vojenský kosmický kluzák

Ani Dornbergerův projekt Bomi nezapadl, rozpracovával ho Boeing. Ve druhé polovině padesátých let minulého století řada lidí ve vojenském letectvu uvažovala o dalších programech navazujících na hypersonický letoun X-15. Návrhů se sešla celá řada: Projekt Hywards (HYpersonic WeApons Research and Development System) experimentálního raketoplánu, využívajícího při vzletu vztlakových sil, robotický bezpilotní bombardér Robo (RObotic BOmber) a dva průzkumné kosmické letouny WS-118-P a Brass Bell (Bronzový zvon). Z těchto roztříštěných plánů se pokusilo vedení vojenského letectva vytvořit koncem roku 1957 jediný smysluplný program.

Pod vlivem Sängerových prací zvažovali odborníci na velitelství leteckého výzkumu a vývoje (ARDC – Air Research and Development Command) o využití žabkovitých skoků na horní hranici atmosféry k prodlužování doletu suborbitálních letadel. Tento princip sami nazývali „dynamické plachtění“ (anglicky „dynamic soaring“). Z toho vznikl název nového projektu Dyna-Soar, který oficiálně začal 24. října 1957 pod kódovým označením WS-464L (Weapons System). Počátkem roku 1958 studovali možnost jeho realizace specialisté devíti průmyslových firem, které usilovaly o získání kontraktu na výrobu kosmického kluzáku. Nakonec zůstali v této soutěži v červnu 1958 jen dva uchazeči: firma Boeing a tým Bell Aircraft-Martin.

Prvotní představy ARDC byly ambiciózní, protože vlastně zahrnovaly řadu předchozích návrhů pod jedinou hlavičkou. Program měl mít tři fáze. Dyna-Soar I měl být experimentální letoun, Dyna-Soar II měl sloužit ke kosmické rozvědce a konečně Dyna-Soar III měl být orbitálním bombardérem.

Avšak vojenské cíle tohoto projektu neměly smysl. Pro dopravu nukleárních náloží na území SSSR si vojenské letectvo objednalo mezikontinentální balistickou raketu Atlas, jejíž vývoj už končil, připravovala se i raketa druhé generace Titan a do operačního nasazení přicházela raketa středního doletu Thor. Pro fotografický průzkum z oběžné dráhy se chystaly družice řady Corona, první měly startovat už v roce 1959.

Proto náměstek ministra obrany Donald Quarles počátkem roku 1959 pouze podmínečně souhlasil s experimentální fází programu, a to do té doby, než ARDC předloží rozumné návrhy na vojenské využití Dyna-Soar. V jeho intencích pak v dubnu ředitel vojenského výzkumu a techniky Pentagonu Herbert York specifikaci upřesnil: Má se jednat o experimentální hypersonický pilotovaný letoun, schopný dosáhnout rychlosti 6,7 km/s – tedy podstatně méně než je první kosmická rychlost – a schopný manévrování v atmosféře. Jako ústupek slíbil odborníkům z štábu letectva, že mohou do projektu zahrnout i zkoumání možných vojenských aplikací.

V létě roku 1959 v ARDC hodnotili navrhovaná řešení, předložená průmyslem. Přestože firma Bell Aircraft měla více zkušeností – pracovala šest let na Dornbergerově projektu Bomi, z něhož koncepce Dyna-Soar vycházela – tendr nakonec vyhrál Boeing. Zakázku podepsali v listopadu 1959.

Zákonodárcům v Kongresu se nelíbily vysoké finanční náklady a kromě toho mnozí měli výhrady k umisťování zbraní do kosmického prostoru. Obávali se odezvy ze strany SSSR. Jejich obavy se vskutku později naplnily, protože v roce 1964 začala Mikojanova konstrukční kancelář vyvíjet k podobným účelům kosmický letoun Spiral – ale to tehdy nikdo v zahraničí nevěděl.

Návrh firmy Boeing i jeho konkurenta proto prozkoumala vědecká poradní rada vojenského letectva. V dubnu 1960 nakonec projekt Boeingu s drobnými připomínkami schválila. Stroj měl být jednomístný o délce 10,66 m, s deltovými křídly o rozpětí 6,34 m s konci zahnutým v pravém úhlu vzhůru a vzletové hmotnosti 5165 kg. Trup měl být zhotoven z nikl-chrom-kobalt-molybdenové slitiny René 41. Vlastní tepelnou ochranu měly na spodní straně trupu tvořit desky z molybdenu, příď – podobně jako u současných raketoplánů – měl krýt kužel z grafitu podložený konstrukcí ze zirkonu.

S první startem do vesmíru bez posádky se počítalo na leden 1966. Teprve třetí expedice v červenci měla být pilotovaná. Proto v polovině roku 1960 tajně vznikla šestičlenná skupina kosmonautů, která zahájila výcvik.

Uvažovalo se o použití balistické rakety Titan I jako nosiče. Její výkon však nestačil k dosažení orbitální rychlosti, a proto neměl Dyna-Soar uletět ani celý oběh kolem Země. Po startu z mysu Canaveral na Floridě by zamířil na východ, přeletěl Atlantik, Afriku a Indický oceán a do atmosféry by vstoupil nad Austrálií. Odtud by přeskákal Pacifik a přistál někde na území USA. Postupem doby se změnily nosiče až na mnohem silnější Titan-IIIC vybavený restartovatelným třetím stupněm Transtage. Výkon této rakety již umožňoval několikrát obletět zeměkouli. Transtage měla zůstat spojená s kosmickým kluzákem a v závěru letu její dva motory měly sloužit ke snížení rychlosti a k zahájení sestupu do zemské atmosféry. Tento plán byl schválen v květnu 1962.

Po nástupu Johna F. Kennedyho do funkce prezidenta v lednu 1961 vyzval jeho nový ministr obrany Robert S. McNamara představitele letectva, aby zdůvodnili vojenský význam projektu Dyna-Soar. Třebaže se jim to opět nepodařilo, doporučil ministr v říjnu 1961 prezidentovi tento program zatím nerušit, ale ponechat ho jako ryze výzkumný úkol. Agonie Dyna-Soar se tím prodloužila o další dva roky. Ryze experimentální role vedla letectvo k tomu, že program přejmenovalo na X-20. Ale ani technicky nic výrazného nepřinesl. Konkurenční projekt ASSET (Aerothermodynamic/elastic Structural Systems Environmental Test), umožňující bezpilotními prostředky zkoumat hypersonický vstup okřídlených těles do zemské atmosféry, byl výrazně lacinější a přinášel zkušenosti v kratších lhůtách.

McNamara se vrátil k X-20 v březnu 1963. Nařídil: Vypracujte studii, zda pro prověření vojenského významu pilotované kosmonautiky lépe poslouží upravené lodi Gemini, nebo X-20! A to byl konec X-20. Třebaže mohl mít úspěch a během několika málo let by tento stroj mohl startovat do vesmíru, odepsali ho. Přitom Boeing už vyrobil téměř polovinu dílů pro desetikusovou sérii těchto kosmických letadel. Přednost dostala vojenská družicová laboratoř MOL a loď Blue Gemini – obě později také odtroubené.

Oficiálně program X-20 skončil 10. prosince 1963. Stál americké poplatníky 660 milionů dolarů. I když zdánlivě šlo o zcela vyhozené peníze – na rozdíl od programu X-15 – získané zkušenosti posloužily i tvůrcům kosmického raketoplánu.

Létající vana

Aerodynamicky řízený sestup z kosmického prostoru hypersonickými rychlostmi by se obešel bez křídel. Na to přišli odborníci v Amesově letecké laboratoři (AAL, nynější NASA Ames Research Center – ARC) v Moffett Fieldu poblíž San Franciska v Kalifornii. H. Julian Allen tady v padesátých létech pracoval na optimalizaci tvaru hlavic balistických raket, padajících do atmosféry obrovskými rychlostmi. Přišel na to, že optimální bude v podstatě kuželovitý tvar, ale s oblou tupou špičkou. Její tvar způsobí, že rázová vlna, v níž je největší žár, se více vzdáli od hlavice a ta se tolik nezahřeje. Jeho spolupracovník Alfred Eggers šel ve svých úvahách ještě dále: Co kdybychom ten kužel na jedné straně naplocho seřízli? Pak by obtékání tělesa proudem vzduchu nebylo symetrické a hlavice by mohla v atmosféře dokonce manévrovat. Tehdy se pravděpodobně zrodila idea vztlakového tělesa, v angličtině zvaného „lifting body“.

Pro ověřování vlastností postavili v roce 1957 první malé modely tělesa, které dostalo označení M1. Písmeno „M“ znamenalo „manned“, tedy pilotovaný. Ukázalo se, že za velmi vysokých rychlostí může dobře manévrovat, ale při podzvukových rychlostech ztrácí stabilitu a přistát už vůbec nemůže. Nevadí! Postavíme nový model M-2, opatříme jej po stranách dvěma kýlovými plochami – ty mu dají potřebnou stabilitu.

Počítalo se s letovými zkouškami. Těžiště prací se proto přesunulo na vojenskou základnu Edwards, kde měla od čtyřicátých let svoji základnu organizace NACA a kde také probíhaly experimentální lety letadla X-15. Hlavní postavou se tady stal Robert Reed, nadšený plachtař a stavitel rádiem řízených modelů letadel. Aby práci urychlil, spojil se s kamarádem z aeroklubu. V Leteckém výzkumném středisku NASA (Flight Research Center, nyní nesoucím jméno prvního generálního ředitele NASA, Dryden Flight Research Center – DFRC) postavili z ocelových trubek vnitřní konstrukci a Reedův známý, Gus Briegleb z Mirage Dry Lake v Kalifornii ji potáhl překližkou. Zrodil se model M2-F1. Měl rozpětí 4,32 m, délku 6,10 m, výšku 2,89 m a vzletovou hmotnost 567 kg.

Vztlakové těleso M2-F1
Vztlakové těleso M2-F1

Jak nový letoun dostat do vzduchu? Aerodynamika nevalná, odpor vzduchu velký. Žádné z vozidel NASA na základně nemělo dostatečný výkon, aby na ranveji M2-F1 roztáhlo na letovou rychlost. Reed se svými přáteli se vydal po autobazarech, než našli co hledali: odstrojený Pontiac s vyladěným motorem na vysoký výkon a s náhonem na všechna čtyři kola, který dosahoval rychlosti až 175 km/h. Vůz, který se měl pohybovat po letišti, nastříkali podle předpisu žlutou barvou a opatřili nápisem NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION.

První zkoušky vlečení po zemi dopadly dobře. Proto se mohl 5. dubna 1963 posadil zkušební pilot NASA Milt Thompson do kokpitu a stařičký Pontiac mu umožnil krátký skok vzduchem. I následující zkoušky dopadly dobře. K dalším experimentům použili dopravní letadlo Douglas C-47, vojenskou verzi světoznámé Dakoty. První let se uskutečnil 14. srpna 1963 a letoun opět pilotoval Thompson. I když tvar M2 byl optimalizovaný na hypersonické rychlosti, klouzavý let probíhal bez obtíží a stroj přistál hladce.

Reeda, který měl málo peněz, naštěstí podporoval ředitel střediska Paul F. Bickle. V dubnu 1964 Bickle informoval o úspěšných zkouškách ředitelství NASA ve Washingtonu a zdůraznil, že „výsledky budou ještě lepší, když do toho budeme více investovat“. Nadřízení doporučení přijali a navýšili rozpočet, takže středisko mohlo zadat firmě Northrop kontrakt, na jehož základě vyrobila celokovovou modifikaci, která nesla označení M2-F2. Vnějším vzhledem kopírovala tvar svého předchůdce, ale byla podstatně těžší, vzletová hmotnost činila 3395 kg. Letoun vybavili raketovým motorem XLR-11 o tahu 36 kN, který mu umožňoval dosáhnout rychlosti až 750 km/h.

Letoun M2-F2 vynášel do výše kolem 14 km upravený bombardér B-52. První zkušební bezmotorový let pilotoval opět Thompson 12. července 1966. Šestnáct bezmotorových letů ukázalo, že při nízkých rychlost to podle vyjádření pilotů „létá jako cihla“. Když se vysunul podvozek, aerodynamický odpor se ještě zvětšil, a proto s tím piloti vyčkávali co nejdéle. Při posledním, sedmnáctém letu 10. května 1967 se to nevyplatilo. Pilot Bruce Peterson promeškal vhodný okamžik, stroj narazil do země rychlostí přes 300 km/h a šestkrát se převrátil. Pilot sice přežil, ale přišel o pravé oko.

Havarované vztlakové těleso M2-F2
Havarované vztlakové těleso M2-F2

Vedle tohoto modelu stavěla firma Northrop pro NASA ještě typ HL-10 (Horizontál Landing), který byl ještě těžší. I když z počátku trpěl problémy se stabilitou, pozdější úpravy je odstranily. Od 22. prosince 1966 do 17. července 1970 vykonal 37 letů bez jediné nehody a dosáhl přitom maximální rychlosti 1976 km/h a maximálního dostupu přes 27,5 km.

Již první výsledky zkoušek vztlakových těles v NASA vzbudily značný zájem inženýrů Laboratoře letecké dynamiky (Flight Dynamics Laboratory) na základně Wright-Patterson vojenského letectva ve státě Ohio. Od počátku roku 1960 tam zkoumali aerodynamiku a termodynamiku vstupu bezpilotních těles do zemské atmosféry v rámci programu ASSET. Šlo o malé hypersonické kluzáky tvarem trochu připomínajícími žehličku o délce 1,75 m a s rozpětím deltovitého křídla 1,39 m. Těleso o vzletové hmotnosti 540 kg vynášely do výšky kolem 60 až 70 km balistické rakety Thor, případně dvoustupňové verze nosiče Thor-Delta. Po letu po balistické dráze přistávaly na hladině jižního Atlantiku v okolí ostrova Ascension.

Na spodní stranu křídla výzkumníci umisťovali dlaždice vyrobené z různých materiálů, aby zjišťovali jejich tepelnou odolnost. Původně to potřebovali vědět ke konstrukci kluzáku Dyna-Soar, ale ve výzkumech pokračovali i po zrušení tohoto projektu. Údaje o velikosti ohřevu přenášela na zemi telemetrie. Letadélko bylo sice vybaveno plováky, aby se po přistání na mořskou hladinu nepotopilo, ale vyhledávací služba je vyzvedla pouze jednou. Od 18. září 1963 do 23. února 1965 uskutečnili šest zkoušek, při jedné selhala nosná raketa.

Testování modelů M2-F2 a HL-10 bylo velmi nadějné. Vojenští letci proto chtěli vztlaková tělesa také vyzkoušet. U firmy Martin Marietta objednali pět letových exemplářů bezpilotních vztlakových těles označených X-23A. Měla délku 2,10 m, šířku 1,20 m a vzletovou hmotnost 405 kg. Na balistickou dráhu s nejvyšším bodem ležícím ve výšce kolem 1500 km je vynášely rakety Atlas. Většina vnitřní konstrukce trupu byla z titanových slitin. Jako tepelnou ochranu tentokrát konstruktéři použili ablativní materiál, tedy odtavující se syntetickou pryskyřici. Přistávaly na padáku, v plánovaném místě je měl zachytit letoun, ale podařilo se to ze tří pokusů pouze jednou.

Kosmickou agenturu láká raketoplán

V roce 1968, kdy vrcholily přípravy k vyslání prvních lidí k Měsíci už rozpočet NASA výrazně klesal. Nicméně generální ředitel Thomas O. Paine stále doufal, že se vrátí tučná léta z první poloviny šedesátých let, a proto byl novým ambiciózním plánům nakloněn. Patřila k nim i stavba mnohonásobně použitelného dopravního prostředku, který měl výrazně zlevnit dopravu nákladů na oběžnou dráhu a umožňovat i jeho dopravu zpět na povrch Země. Vždyť nejsilnější americké nosné rakety použitelné jen jednou byly drahé: Saturn 1B přišel na 45 milionů a Saturn 5 dokonce na 185 milionů dolarů. Uvažovalo se sice o možnost vícenásobného použití prvního stupně – idea, která je i dnes stále přetřásaná –, ale technické problémy nakonec všechny konstruktéry odradily. Naproti tomu řada průmyslových firma vytvářela návrhy koncepčně vycházejících spíše z poznatků stavby moderních dopravních letadel, což byla také slepá ulička.

S prvním realističtějším projektem přišel Max Hunter z vývojového týmu firmy Lockheed Missiles and Space Company. Když tam na podzim 1965 nastoupil, jeho nadřízený se ho zeptal, jestli existuje něco, na čem se dosud ve společnosti a na čem by chtěl sám dělat. Hunter si vzal čas na rozmyšlenou a po několika dnech navrhl: „Rád bych se věnoval hospodárnosti kosmické dopravy.“ To byla zajímavá myšlenka. Nejvyšší vedení firmy souhlasilo.

Hunter měl bohaté zkušenosti. Dříve pracoval u firmy Douglas v oblasti ekonomiky provozu populárních dopravních letadel DC-6 a DC-7. Později se stal hlavním inženýrem při vývoji nosné rakety Delta, která – jak známo – je dodnes jedním z nejužívanějších amerických kosmických nosičů. Mohl tedy uplatnit zkušenosti z obou oborů.

Nabízely se v podstatě dvě možnosti: Buď dvoustupňový stroj, který by tvořil velký okřídlený mateřský letoun s posádkou, vynášející menší orbitální letadlo do výšky přes 10 kilometrů. Oba stroje by vzlétaly a přistávaly horizontálně. Náklady na vývoj by však byly značně vysoké. Proto Hunter navrhl v roce 1966 kompromisní řešení, jedenapůlstupňové, které nazval Star Clipper. Vlastní kosmické letadlo typu vztlakového tělesa mělo mít délku 25 m a rozpětí 15,85 m při startu a zahájení sestupu atmosférou. Proměnná geometrie křídla by při podzvukových rychlostech zajistila lepší ovladatelnost. Dvě obří odhazovatelné nádrže na kapalný kyslík a vodík by zásobovaly tří až pět motorů, podobných současným motorům SSME kosmického raketoplánu. Vzletová hmotnost celé natankované sestavy se odhadovala na 1600 tun a nosnost stroje na nízkou oběžnou dráhu měla činit 22,7 tuny.

Ekonomické rozbory ukazovaly, že provoz dvoustupňové varianty by byl až třikrát levnější. Když se však započítaly vývojové a pořizovací náklady, projevilo by se to teprve při sto startech jednoho stroje ročně.

Konkurenční projekt nazvaný Triamese, na kterém pracovala firma Convair pro vojenské letectvo, tvořila tři téměř identické vztlaková tělesa. Každé z nich mělo dva kyslíkovodíkové motory. Během vzletu dva z letounů nesly pouze pohonné látky, třetí – umístěné uprostřed – mělo jen část trupu vyplněnou nádržemi pro závěrečné navedení na oběžnou dráhu. Při startovací hmotnosti 520 tun mohl tento stroj dopravit na oběžnou dráhu něco přes 11 tun užitečného nákladu.

V NASA mezitím probíhaly interní studie, které podporoval náměstek generálního ředitele pro pilotované lety George Mueller. I když ho dost zatěžoval měsíční program Apollo a silně prosazoval i navazující Apollo Applications, uvědomoval si nezbytnost laciného přístupu do vesmíru. Vždyť bylo třeba vybudovat velkou kosmickou stanici, která by byla životaschopná.

Proto svolal do ústředí NASA ve Washingtonu v lednu 1968konferenci předních teoretiků i zástupců průmyslu, aby přednesli návrhy na budoucí kosmické dopravní prostředky. Objevila se celé řada projektů, některé využívaly kombinace s jednorázovými raketami, ale většina měla podobně jako Hunterův návrh odhazovatelné nádrže s pohonnými látkami.

V Johnsonově kosmickém středisku v Houstonu se mnohonásobně použitelným kosmickým strojem začal v roce 1968 zabývat i šéfkonstruktér Maxime A. Faget. Vycházel ze zkušeností z projektu raketoplánu X-15. Nejvýhodnější by byl orbitální letoun, který svým vzhledem – štíhlým trupem a kratšími křídly s malou šípovitostí – také toto letadlo připomínal. Avšak tím, jak se tento stroj dostane na oběžnou dráhu, se nezabýval, to přenechával jiným. Z hlediska aerodynamiky šlo bezesporu o pěkné letadlo, ale mělo velkou vadu – při velmi vysokých rychlostech nemohlo významně měnit směr letu.

Na počátku roku 1969 prezident Nixon pověřil viceprezidenta Spiro T. Agnewa, aby organizoval pracovní skupinu STG (Space Task Group), která vypracuje koncepci budoucího vývoje kosmonautiky. První zasedání STG se konalo 7. března 1969. Na vypracování podkladů pro prezidenta se podíleli hlavně úřadující ředitel NASA t¨Thomas O. Paine, jeho náměstek Robert Seamans a prezidentův vědecký poradce Lee Dubridge. Do výhledových pánů se dostala nejen velká družicové stanice pro 12 osob, ale také let lidí na Mars a samozřejmě i kosmický raketoplán. Protože se počítalo až se 150 starty ročně, dostala přednost dražší varianta se dvěma okřídlenými stupni.

V červnu 1970 vedení NASA vypsalo podle této představy soutěž na zpracování předběžného projektu raketoplánu. Účastnila se jí dvě průmyslová uskupení: North American/Convair a McDonnell Douglas/Martin Marietta a samostatně firma Grumman. Výsledky svých studií firmy předložily již v červnu 1971.

Těsně před tím vstoupilo do hry vojenské letectvo. Podle změněných výhledových plánů nemohla NASA, ani civilní komerční sektor naplnit požadovaný roční počet startů. Proto se kosmická agentura obrátila na ministerstvo obrany, aby dopravu většiny budoucích družic převedlo na chystané raketoplány. Jednání pokračovala úspěšně ale vojáci měli zásadní podmínku: raketoplány musí mít tak velkou manévrovací schopnost, aby mohly přistávat až 1800 km do strany od roviny dráhy. V případě nouze je totiž nutné, aby s tajnými náklady mohly přistát na některé z amerických vojenských základen v USA i v zahraničí. Požadovali také, aby při startech na polární dráhy uvezl raketoplán nejméně 18 tun nákladu.

Proto musel NASA tyto požadavky vyslyšet. Družicový stupeň proto musí mít křídlo tvaru delta, což ho značně tepelně zatíží během sestupu atmosférou. Další studie ukázala, že vývojové náklady dvoustupňové verze přesáhnou částku 14 miliard dolarů. Prezident Nixon se toho zalekl a prohlásil: „Kupte raketoplán kde chcete, ale ať nestojí víc, než pět miliard!“

Kompromis na obzoru

Plány Agnewovy pracovní skupiny nevyšly, byly by příliš drahé. Se stanicí na dráze kolem Zemi i na Měsíci nikdo nepočítal, o Marsu se nemluvilo. To znamenalo, že se podstatně sníží počet startů raketoplánů. Prezidentovo šetření tyto úvahy umocnilo.

NASA se vrátil k myšlence jedenapůlstupňové varianty s odhazovací palivovou nádrží. Koncepčně tomu nejvíc blížil návrh firmy Grumman, který navíc počítal se dvěmi pomocnými startovacími motory na tuhé pohonné látky, které se po dohoření snesou na padácích a bude je možno znovu použít. Jedině odhazovací nádrž na vodík a kyslík se při každém letu zničí, takže náklady na jeden start budou ležet v rozmezí 10 až 15 milionů dolarů (v cenách roku 1970). Takový plán již Nixona uspokojoval a proto 5. ledna 1972 se zahájením výroby pětikusové série kosmických raketoplánů souhlasil. Na vývoj schválil 5,2 miliardy, s dvacetiprocentní rezervou.

Firma Grumman však zakázku nedostala. Stavbu družicového stupně – vlastního letadla – NASA přiklepl firmě North American Aviation (později Rockwell International, nyní Boeing), výrobu odhazovací nádrže ET získala Martin Marietta (nyní Lockheed Martin) a zhotovení pomocných startovacích motorů na tuhé pohonné látky SRB dostala na starost továrna Morton Thiokol (nyní Alliant Systems).

Připojení Columbie k odhazovací nádrži ET a startovacím motorům SRB
Připojení Columbie k odhazovací nádrži ET a startovacím motorům SRB

Jako první dokončili v Downey v Kalifornii kus s výrobním číslem OV-101, který se podle původního návrhu měl jmenovat Constitution. Spontánně však vypukla nátlaková akce milionů fanoušků televizního seriálu Star Trek. Ti bombardovali prezidenta Forda tak dlouho, až povolil a pokřtil tento stroj Enterprise. Tento exemplář předal výrobce zástupcům NASA 17. září 1976.

OV-101 nebyl zpočátku určen k letům do vesmíru. Byl vynášen na hřbetě dopravního letadla Boeing 747-SCA do výšky kolem 10 km a odtud klouzavým letem přistával na letišti základny Edwards v Kalifornii. Původně se počítalo s jeho přestavbou na plnohodnotný kosmický stroj, ale příliš robustní konstrukce to nedovolovala..

Boeing 747-SCA s Columbií odlétá ze základny Edwards směrem na Floridu
Boeing 747-SCA s Columbií odlétá ze základny Edwards směrem na Floridu

Druhý exemplář OV-102 získal NASA o dva a půl roku později, 8. března 1979. Dostal jméno Columbia podle plachetní fregaty, která byla jednou z prvních lodí amerického válečného námořnictva, jež obeplula zeměkouli.

Do Kennedyho kosmického střediska (J. F. Kennedy Space Center) na Floridě dorazila Columbia 24. března 1979. V hangáru OPF-1 ji museli technici dokompletovat. Znamenalo to nalepit více než 30 tisíc keramických dlažic, dokončit instalaci elektroniky a vyzkoušet ji, připojil moduly se manévrovacími motory OMS a RCS a usadit tři hlavní motory SSME.

Největší malér vznikl s dlaždicemi tepelné ochrany. NASA chtěl ušetřil, najal proto studenty, kteří pod dohledem odborníků měli většinu nalepit. Když kontrolovali kvalitu, přišli na to, je nalepili nedbale. Dlaždice museli strhnout a znovu je lepili profesionálové. Tepelný štít tedy dokončili až 16. listopadu 1980.

Po ukončení zkoušek putoval družicový stupeň 24. listopadu do montážní budovy VAB (Vehicle Assembly Building), kde jej technici připojili k odhazovací nádrži ET a pomocným motorům SRB, stojícím na pohyblivém vypouštěcím zařízení MLP (Mobile Launcher Platform). Po prověrkách celé sestavy jej 29. prosince 1980 odvezl pásový transportér na rampu 39A.

Přípravy na první start

Odpočítávání k letové premiéře zahájili odborníci ve středisku řízení startu 5. dubna 1981 ve 23:30 místního času (EST) – v T-4 dny a 30 minut před startem. Piloti Columbie John W. Young a Robert L. Crippen přiletěli z Houstonu 8. dubna. Závěrečná a současně největší přípravná operace – tankování odhazovací nádrže vodíkem a kyslíkem – proběhla v naprostém pořádku. Columbia mohla letět.

Posádka letu STS-1: Young (vlevo) a Crippen
Posádka letu STS-1: Young (vlevo) a Crippen

V pátek 10. dubna, v den plánovaného startu, Younga a Crippena probudili v 02:15 EST. Po snídani a po krátké lékařské prohlídce se kosmonauti oblékli do skafandrů, které byly určeny pouze pro pobyt v kabině, nikoliv v kosmickém prostoru. Až do výše 36 km nad Zemí sloužily kosmonautům pouze jako ochrana v případě katapultáže.

Na rampu odjeli v 03:50 EST. Po dvaceti minutách dorazili k rampě, vyjeli výtahem přístupovém můstku a za asistence členů pozemní obsluhy zaujali svá místa na palubě. Mezi 04:50 a 05:20 EST uzavřeli technici vstup do raketoplánu. Oba zkušební piloti spočívali na křeslech, vleže na zádech a s nohama vzhůru.

V T-51 minut začala příprava navigačních systémů pro start. Běžela hladce až do plánovaného přerušení v T-20 min. V této chvíli se však objevily první obtíže. Přístroje hlásily, že palivová baterie číslo 2 produkuje více vody, než odpovídá její zátěži. Zvýšený odběr proudu mohl zavinit vnitřním zkrat baterie. Avšak celková spotřeba energie ležela v mezích tolerance. Vedoucí odborníci nad tím mávli rukou a povolili pokračovat v odpočítávání.

V 06:20 EST se tedy přípravy znovu rozeběhly. Kosmonauti vydali povel k přechodu počítačů na startovní režim. Ke čtyřem hlavním počítačům AP-101, které až dosud kontrolovaly stav raketoplánu a sledovaly průběh operací, se nyní připojil pátý, běžící prozatím naprázdno. Současně s jeho vstupem však propukla krize.

Okamžitě po zapojení ohlásil pátý počítač na obrazovce v kabině raketoplánu a také u příslušného pultu ve středisku startu, že „neobdržel data“.

Crippen, expert přes programové vybavení, učinil to jediné, co v tom okamžiku mohl udělat – zmáčkl tlačítka RESET a chybu vymazal. Jeho zákrok nepomohl. Hlášeni záložního počítače o nedostatku dat se za okamžik objevilo na obrazovce znovu.

Odpočítávání pokračovalo dále až do T-9 min, kde bylo plánováno desetiminutové přerušení. Odborníci se mezitím pustili do hledání chyby a zároveň přemýšleli o situaci.

Především prohlédli program záložního počítače, protože ho vytvořili u firmy Rockwell, zatímco pro čtveřici hlavních počítačů ho sestavila firma IBM. Dále zjišťovali, jestli na záložním počítači není technická závada. Kdyby ji našli, potřebovali k jeho výměně dvě hodiny. Také mohl být chybně nahrán do záložního počítače program.

Nic nenašli! Řešení si vyžádá delší dobu. Odpočítávání se vrátilo na T-23 minut. Zhruba po jedné hodině je totiž třeba znovu nastavit inerciální plošiny, což se dělá před T-21 minut.

Čekali 28 minut. Young bral zdržení s humorem:

„Stejně jsme to přerušení udělali schválně, abychom mohli sníst ty burritos, co jsme si vzali s sebou“!

Po necelé půlhodině se odpočítávání znovu rozeběhlo až do T-16 minut, kdy se objevila stejná závada do třetice: Záložní počítač neobdržel data.

Teď už nemohli nic dělat. Ředitel startu George Page 10. dubna v 09:59 EST vypuštění odvolal. Startovní okno pro tento den trvalo sice 6 hodin a 36 minut, takže zbývalo ještě asi 3,5 hodiny času. Zasáhli však lékaři: „Nedoporučujeme, aby oba kosmonauti setrvali ve své nepřirozené poloze tak dlouhou dobu.“ Argument lékařů rozhodl. Ovšem tím ztratili nejméně dva dny, protože museli vypustit odhazovací nádrž ET, vysušit ji a připravit k novému tankování.

Krátce po tom, co Young a Crippen opustili Columbii, příčinu závady objevili. To je ironie osudu. Spočívala v chybné synchronizaci počítačů: čtyři hlavní se předešly o 40 milisekund oproti pátému, záložnímu, takže při jeho dotazu na data byla už data dávno odeslána. Časová tolerance při jejich příjmu činí totiž pouze 4 milisekundy.

Náhradní řešení zabraňující opakování závady měli pracovnici firmy IBM již v pátek v 5 hodin odpoledne. Nové datum startu tedy mohli stanovit na neděli 12. dubna.

Raketoplán startuje

V pátek bylo nádherné počasí, zlobila technika. V neděli naopak. Přípravy ke startu probíhaly bez závad, zato nad Atlantikem se vytvořila hradba bouřkových mračen, kterou východní vítr hnal pomalu, ale neúprosně nad pevninu. Přitom nároky kladené na povětrnostní podmínky při startu Columbie jsou mnohem větší, než tomu bylo v případě dřívějších raket: smi být maximálně 50 % oblačnosti a jen mírný vítr, aby případné nouzové přistání raketoplánu proběhlo za nejvýhodnějších podmínek.

Hrozba velké oblačnosti vedli k uspíšení startu Columbie o čtvrt hodiny, z plánovaných 07:00 na 06:45 EST. Předstartovní operace probíhaly bez poruch, nic tomu nebránilo. První a zároveň poslední závada se projevila až v T - 90 s, když drobná chyba zavinila přerušení spojení se sledovací stanicí MILA (Merrittt Island Lunch Area), která měla pomocí radiolokátoru prověřovat první fáze startu. Čas běžel, hrozilo zhoršení počasí, proto nakonec od radiolokační kontroly upustili.

Young a Crippen dávno seděli ve svých křeslech. Také raketoplán byl půldruhé minuty před startem v plné pohotovosti. Pojistné záklopky na nádrži ET se uzavřely už dřív, tlak v ní dosáhl provozní hodnoty, čerpadla pracovala na plné obrátky a tlak v hydraulice hlavních motorů neustále stoupal.

V T - 25 s se aktivovala hydraulika pomocných startovacích motorů. Od tohoto okamžiku neměly už pozemní počítače možnost zasáhnout do dalšího průběhu operace a odpovědnost za ni převzaly v celém rozsahu počítače na palubě raketoplánu. V T -18 s byly nastaveny trysky motorů SRB do směru pro start. V T -11 s začalo postřikování startovní rampy, aby vodní kapky vytvořily clonu proti zvukovým vlnám, odráženým zpět přímo proti raketoplánu. V T - 3,8 s se postupně zažehly hlavní motorů, v intervalech po 120 milisekundách, aby se snížil náraz na konstrukci raketoplánu.

Celý trup se naklonil o 60 centimetrů dopředu. V T + 0,24 s dosáhly už všechny motory SSME 90 % nominálního tahu a současně se rozpojily elektrické a hydraulické konektory mezi rampou a raketoplánem. V T + 2,8 s, po ukončení tohoto procesu, dal počítač povel k zážehu motorů SRB.

Columbia se odpoutala od rampy v 07:00:03,983 EST. Let STS-1 započal.

Columbia vzlétne k prvnímu zkušebnímu letu STS-1
Columbia vzlétne k prvnímu zkušebnímu letu STS-1

Young později vzpomínal: „Co na mne nejvíc zapůsobilo v těch zhruba deseti sekundách kolem startu, když se zažehovaly dva motory na tuhé pohonné látky a tři hlavní motory v oblaku ohně a kouře – to bylo to absolutní ticho. Nikdy nezapomenu na příšernou krásu toho krátkého okamžiku. I když vylétla z rampy obrovská příšera v plamenech a kouři, aby spálila vše kolem, nic jsem neslyšel. Teprve potom se ozval strašlivý rachot, jako pekelné hřmění… Pak následoval náraz, podobný, jaký jsem cítil při katapultáži z letadlové lodi. Jen jsem litoval, že to nemohu současně sledovat zvenčí.“

Tepová frekvence Crippena v okamžiku startu vyskočila na 130 údarů ze minutu, zatímco u Younga zůstala na 80. Letový lékař to komentoval:

„John to už několikrát zažil.“

„Kdepak,“ kontroval Young. „Já jsem už tak starej, že mi srdce prostě rychleji běžet ani nemůže!“

„John celu start proste prospal,“ smál se letový ředitel Neil Hutchinson.

Řídící středisko startu na kosmodromu krátce po úspěšném vzletu Columbie
Řídící středisko startu na kosmodromu krátce po úspěšném vzletu Columbie

V T + 6 s po startu, když Columbia minula nejvyšší bod obslužné věže ve výši 106 m rychlostí asi 120 km/h, zahájila rotační manévr, který ji přivedl do požadované roviny letu. O dvě sekundy později se začal měnit i náklon. Nádrž ET byla nyní nahoře a hlavy pilotů směřovaly dolů k Zemi.

Přibližně 40 sekund po startu zpozorovali Young a Crippen déšť drobných úlomků, které odletovaly ze špičky odhazovací nádrže. Jejich původ se nepodařilo vystopovat. Mohly to být částečky namrzlého ledu nebo i úlomky izolační pěnové hmoty.

Ve výšce 50 km nad Zemí dohořely motory SRB a z oken raketoplánu zahlédli oba piloti záblesk zážehu odhazovacích raket. Oddělené motory pokračovaly v letu po balistické dráze a přistály na padácích do moře ve vzdálenosti 330 km od místa startu.

Kinoteodolit IGOR zychytil oddělení motorů SRB
Kinoteodolit IGOR zychytil oddělení motorů SRB

Odhozené motory SRB, každý na třech padácích, skončily svou pouť v Atlantiku a vlečné lodě Liberty a Freedom je odtáhly zpět k mysu Caneveral.

Po odhození motorů SRB se let raketoplánu zklidnil. Piloti teď mohli bez problémů sledovat údaje na obrazovkách. Dráha by la téměř ideální a počítače pomalu vyrovnávali drobné uchylky zpsůbené vyšším výkonem motorů na tuhé pohonné látky.

V T + 8 minut 34 sekundy počítače vypojily hlavní motory. Columbia dosáhla rychlosti 7829,4 m/s, o 0,6 m/s více, než předpokládal plán. Deset sekund po vypojení motorů ET se odpojila potrubí a odstřelením mechanických spojů se takřka prázdná nádrž oddělila od mateřského tělesa.

Odhozená nádrž ET
Odhozená nádrž ET

Raketoplán rychle zamířil dolů, k Zemi, pryč od tohoto tělesa, aby se s ním nesrazil. Nádrž zanikla v hustých vrstvách atmosféry nad Indickým oceánem, asi 20 km od předpokládaného bodu. Zbytek paliva, který ještě obsahovala, by umožnil zvýšení nosnosti raketoplánu v případě letu STS-1 asi o půl tuny.

V T + 10 minut 23 sekund byly na půldruhé minuty zapáleny dva motory OMS, takže Columbia získala dodatečnou rychlost 75 m/s a přešla na eliptickou dráhu s apogeem 244 km.

Další manévr proběhl nad Indickým oceánem 43 minut po startu a přivedl Columbii na kruhovou dráhu ve výši 241 km nad Zemí. Astronauti měli chvilku oddechu, kterou využili k popsání svých prvních pocitů.

„Mašina pracovala perfektně,“ pochvaloval si Young, „A tady v beztíže je to nádherné. Za to vděčíme spoustě lidí … Rádi bychom poděkovali všem, kteří dovedli raketoplán až do vesmíru a je pro nás velká čest, že jsme při tom.“

„Musel bych jako obvykle dělat Johnovi ozvěnu a opakovat jeho slova,“ řekl Crippen. „Jako zelenáč jsem vůbec nevěděl, co se děje, ale bylo to prostě nádherné. … Myslím, že teď máme věc, která bude k užitku nejen naší vlasti, ale celému lidstvu … Rád bych teď připomněl několik lidí, kteří položili své životy během zkušebního odpočítávání před několika týdny, Johna Bjornstada a Forresta Coleho. Ti byli oddáni našemu kosmickému programu a teď by s pýchou sledovali, čeho jsme dosáhli.“

Bjornstad a Cole chtěli zkontrolovat hlavní motory v okamžiku, kdy celý motorový prostor byl naplněn dusíkem a udusili se.

Astronauti se pustili do prověrek systémů raketoplánu s takovou vervou, že je středisko v Houstonu pochválilo:

„Hoši, pracujete skutečně fest.“

„Ty tomu říkáš práce,“ žertoval Young, „my rozhodně to za práci nepovažujeme.“

Na začátku druhého obletu začali Young a Crippen zkoušet ovládání dveří nákladového prostoru.

Jejich dálkové otevření bylo totiž rozhodující podmínkou pro další let. Na vnitřní straně dveří jsou radiátory klimatizačního systému, který prozatím ochlazoval elektroniku Columbie jen vodou, pomocí výparníků. Bez otevření dveří by museli přistát ještě před úplným vyčerpáním vodní rezervy, tedy do konce třetího oběhu kolem Země.

Taky si museli ozkoušet, jestli se dveře dají zase zavřít. Kdyby se jim to nepodařilo, vstup do atmosféry by musel skončit katastrofou.

Zpočátku proto manipulovali kosmonauti pouze s jedním křídlem dveří a po jeho otevření dali povel k opětovnému zavření. Kdyby zavírací mechanismus selhal, musel by se Crippena převléknout do těžkého skafandru, vstoupit do nákladového prostoru, půlku dveří nouzově uzavřít a zajistil pomocí mechanického zařízení. Hladký průběh zkoušky dovolil kosmonautům, aby nechali obě křídla dveří otevřená a v zajištěné poloze.

Po otevření nákladového prostoru zjistili, že na krytu motorů OMS chybí dvě izolační dlaždice a že dalších 17 je poškozeno. Na horní straně raketoplánu dohromady o nic nešlo. Horší by bylo, kdyby se poškodila izolace na místě více tepelně namáhaném, jakým je bezesporu spodek, ale tam kosmonauti neviděli. Proto raketoplán fotografovala základna vojenského letectva na Havajských ostrovech pomocí speciálních kamer. Naštěstí snímky žádné poškození neodhalily, což se také po ukončení letu potvrdilo. Drobné šrámy na spodku Columbie mohly způsobit kamínky, odletující z dráhy při přistání raketoplánu.

Asi dvě hodiny po startu odložili oba piloti lehké ochranné skafandry a v rychlosti něco snědli. Na pátém oběhu je čekal manévr, po němž se Columbia dostala na přechodovou dráhu ve tvaru elipsy. Čtvrtá korekce zakotvila raketoplán na kruhové dráze ve výši 280 km.

Tam vyzkoušeli motory RCS. A potom se věnovali televiznímu přenosu pro pozemské zájemce. Na osmém oběhu v klidu povečeřeli. Místo siesty se však pustili do ruční navigace pomocí hvězd. Na lodích Apollo měli kosmonauti s dalekohledy navigačních systémů potíže, tentokrát si optici dali záležet, takže test proběhl na výbornou.

Na devátém oběhu udělali ještě pár drobných prací a pak si šli lehnout.

Druhý den letu

Druhý den ve 4 hodiny ráno, asi 21 hodin po startu, probudilo kosmonauty strašlivé bučení, chrochtání a mňoukání. Nahrávka této „kočičiny“, vysílané ze řídícího střediska v Houstonu místo budíčku, představovala vhodný úvod. Pondělí totiž kontrolovali všechna možná zařízení.

Ukázalo se, že selhal jeden systém záznamu technických dat na magnetickou pásku. Dále zlobila klimatizace, takže teplota v prostorách Columbie se udržovala jen asi na 16 °C. Oba muži se museli teple obléci, aby předešli nachlazení. Také hygienické zařízení nebylo zcela v pořádku a znepříjemňovalo obvyklé lidské záležitosti.

Po ukončení prověrek museli odpoledne ještě nacvičit oblékání do lehkých skafandrů určených pro start a pro přistání. Ke spánku se dostali až ve 20 hodin večer, na začátku šestadvacátého oběhu kolem Země.

Třetí den letu

Houston je budil opět časně ráno, už o půl čtvrté. Museli se připravovat na přistání. Nejprve uklidili volně ložené věci do příslušných přihrádek. Pak připravili systémy raketoplánu na vstup do atmosféry a kompletně překontrolovali přístroje. Při všech operacích se Young a Crippen pohybovali v prostorách Columbie bez obtíží, často ani nepotřebovali připravené úchytky. Na čtyřiatřicátém oběhu vypojili systémy na obytné palubě, přešli na letovou palubu a oblékli se do skafandrů. O oběh později uzavřeli dveře nákladového prostoru, všechno znovu překontrolovali, upravili si vystřelovací sedačky a připoutali se.

„Všechno je v nejlepším pořádku,“ ubezpečil řídicí středisko Young, „Jediná smutná věc je ta, že se už chystáme dolů.“

Návrat zahájili kolem 10. hodiny. Columbia přešla do takové polohy, aby trysky motorů OMS mířily v okamžiku zážehu přesně proti směru letu. Zažehly se v T + 43 hodin 21 minut, kdy letěli nad Indickým oceánem, mimo dosah sledovacích stanic. Manévr proběhl úspěšně a přivedl Columbii na dráhu 270 km – povrch Země.

„Manévr normální,“ hlásil lakonicky Young na Zemi přes pozemní stanici Yarragadee v Austrálii.

„Znamenáme,“ potvrdil příjem zprávy spojař astronaut Joe Allen. „To bylo snad nejkratší hlášení o manévru v historii střediska. Jinak čtyři letouny typu T-38 ze základny Edwards už odstartovaly, aby tvořily Columbii doprovod“.

Po brzdicím manévru se raketoplán otočil opět přídí dopředu a zaujal sklon 18° vzhledem k místnímu horizontu. Okamžik vstupu do atmosféry nastal ve 12:50 EST nad Tichým oceánem, po průletu nad ostrovem Guam. Do přistání zbývalo Columbii ještě 8140 km. Kolem raketoplánu se začala vytvářet obálka žhavé plazmy, která zabraňovala rádiovému spojení.

„Deset sekund do ztráty spojení,“ upozorňoval posádku Allen. „Uslyšíme vás při rychlosti 18 machů.“

Zpočátku udržovaly orientaci raketoplánu motory RCS. Aerodynamické řídicí plochy, elevony, klapka i kormidla, však ovlivnily let dříve, nežli se očekávalo. Sestup v této fázi probíhal neobyčejně hladce. Úpravy dráhy pomocí kormidel byly minimální, hydraulika spotřebovala během celého přistání činila jen asi 40 % plánovaného množství pohonných látek. Rychlost stále klesala. Konečně se astronauti ozvali:

„Halo Houstone, tady Columbia. Děláme deset celých tři machy a jsme ve výši jedna osm osm.“

Znamenalo to, že letí rychlostí 3,5 kilometru za sekundu ve výšce 56 kilometrů nad Zemí. Když rychlost klesla pod dva machy, byl průběh letu velice nepříjemný. Kosmonautům připomínal nejspíše jízdu na valše. Columbia se zklidnila opět když zpomalila pod 900 km/h.

Od tichomořského pobřeží až k místu přistání sestupovala Columbia v horizontálních vlnovkách, přičemž ztrácela rychlost i výšku. Původně nalétávala od západoseverozápadu, takže musela ve výši 10 km udělat okruh kolem letiště, aby se letoun dostal do osy přistávací dráhy.

Závěrečný sestup pod úhlem 20° začal ve vzdálenosti 8 km od prahu dráhy. Ve výši asi 900 m se projevil přebytek rychlosti a piloti museli užít aerodynamické brzdy kombinované s klapkou. Manévr však zvýšil klouzavost, takže Columbia přeletěla plánovaný bod přistání o 600 až 900 metrů. Dosedová vertikální rychlost činila 0,2 až 0,4 m/s, což bylo hluboko pod povolenou hranicí 0,9 m/s.

Přistáli ve 13:20:52 EST. Raketoplán se dotkl dráhy 23 Edwardsovy základny v Kalifornii asi o dvě minuty dříve proti původnímu letovému plánu. V tomto okamžiku dotyku měl rychlost kolem 348 km/h a zastavil se po dojezdu asi 2700 m dlouhém.

Columbie přistává na dráze 23 základny Edwards směrem na Floridu
Columbie přistává na dráze 23 základny Edwards směrem na Floridu

Ještě hodinu museli strávit Young a Crippen na palubě. Průzkumné chemické družstvo našlo v blízkosti Columbie stopy oxidu dusičitého. Young už byl netrpělivý:

„Co tam proboha děláte, už jsme mohli být dávno venku,“ rozčiloval se. „Mám ho sám zavézt do hangáru?“

„Počkej, musíme ho nejdřív oprášit,“ uklidňoval ho žertem Allen.

„Houstone, jste tam?“

„Ano pane,“ odpovědělo středisko, „už netrpělivě očekáváme, až vystoupíte.“

„Stále jsme uvnitř,“ reptal Young. „Jestli takhle budou vypadat operační lety, tak se s tím bude muset něco udělat. Rozumíš mi?“

„Johne, tlačím jak můžu!“

„Co sakra tlačíš!!!“

„Poslouchej, konverzace začíná být trochu osobní, co kdybys raději zkontroloval, jestli jsi všechno spakoval do ranečku?“

„Máš pravdu …“ a zaklení.

Přivítání bylo velkolepé, s prezidentskou zdravicí.

Pozemní personál vítá Younga a Crippena po přistání
Pozemní personál vítá Younga a Crippena po přistání

Začala éra letů raketoplánů, technického zázraku, ale – jak se ukázalo – i ekonomického propadáku.

Životy hlavních postav

John Watts Young (* 24. 9. 1930, San Francisco, stát Kalifornie) – americký vojenský pilot a kosmonaut.

Po ukončení středoškolského studia v městě Orgando na Floridě pokračoval ve studiu na Georgijském technickém institut (Georgia Institute of Technology), kde v roce 1952 získal titul bakaláře věd v oboru leteckokosmického inženýrství. Bezprostředně poté vstoupil do řad válečního námořnictva. Nejprve sloužil na torpédoborci USS Laws, se kterým se zúčastnil korejské války. po návratu do USA se podrobil leteckému výcviku. Od roku 1965 sloužil jako stíhací pilot. V roce 1959 absolvoval Školu zkušebních pilotů vojenského námořnictva. Poté se jako zkušební pilot účastnil zkoušek zbraňových systémů stíhacích letounů Crusader a Phantom. Na Phantomu vytvořil v roce 1962 světové rekordy v rychlosti stoupání do výšky 3000 a 25 000 metrů. V témže roce byl přijat do oddílu kosmonautů NASA. První kosmický let uskutečnil na palubě lodi Gemini 3 v březnu 1965 ve funkci druhého pilota, o rok později, v červenci 1966 velel lodi Gemini 10. Při třetím letu v květnu 1969 na palubě Apolla 10 v roce pilota velitelského modulu létal kolem Měsíce, na jehož povrchu přistál jako velitel expedice Apollo 16 v dubnu 1972. V dubnu 1981 velel raketoplánu Columbia při jeho prvním letu STS-1 do vesmíru. Jeho poslední expedicí byl desetidenní let STS-9 raketoplánu Columbia v listopadu s evropskou laboratoří Spacelab, při kterém velel šestičlenné posádce. Od počátku roku 1974 byl vedoucím týmu kosmonautů NASA až do května 1987, kdy se stal zvláštním asistentem ředitele Johnsonova kosmického střediska (JSC) pro techniku, provoz a bezpečnost. Od února 1996 až do svého odchodu na odpočinek na konci roku 2004 byl náměstkem ředitele JSC. Od té doby se jako soukromník věnuje otázkám ekologie a energetiky.

Robert Laurel Crippen (* 11. 9. 1937, Beaumont, stát Texas) – americký vojenský pilot a kosmonaut.

Po ukončení střední školy v městečku Caney v Texasu studoval na Texaské univerzitě, kde v roce 1960 získal titul bakaláře věd v oboru leteckokosmické techniky. Poté vstoupil do řad vojenského námořnictva. Letecký výcvik prodělal na letištích Whiting Fied na Floridě a Chase Field v Texasu. V létech 1962–1964 sloužil jako stíhací pilot na letadlové lodi Independente. Pak absolvoval Školu zkušebních pilotů vojenského letectva na základně Edwards v Kalifornii. Po jejím absolvování tam sloužil jako instruktor až října 1966, kdy byl vybrán do týmu kosmonautů pro projekt vojenské kosmické laboratoře MOL . Po zrušení tohoto programu přešel v roce 1969 do týmu kosmonautů NASA. Svůj první kosmický let STS-1 uskutečnil ve funkci druhého pilota raketoplánu Columbia v dubnu 1981. Při dalších třech expedicích již zastával funkci velitele posádky, a to STS-7 v červnu 1983, STS-41C v dubnu 1984 a STS-41G v říjnu 1984. V letech 1986 až 1989 zastával funkci zástupce ředitele programu letů raketoplánu na ústředí NASA, ale vykonával ji na kosmodromu Kennedyho kosmického střediska (KSC) na Floridě, kde přímo řídil přípravu raketoplánů ke startu. V létech 1990–1992 pracoval ve Washingtonu jako ředitel programu raketoplánů. Poté se stal ředitelem kosmodromu KSC. Tuto funkci zastával až do svého odchodu z NASA v lednu 1995. Krátkou dobu pak působil jako viceprezident divize simulátorů u firmy Lockheed Martin Information Systems, než v prosinci 1996 získal funkci prezidenta Thiokol Propulsion Group (nyní součást Alliant Systems), která mj. vyrábí pomocné startovací motory SRB pro raketoplány. Tuto funkci zastával až do dubna 2001, kdy odešel na odpočinek. V létech 1999 až 2000 byl prezidentem profesní organizace Americký institut letectví a astronautiky (AIAA – American Institute of Aeronautics and Astronautics).


Technika:

Space Shuttle (STS)

Pilotovaný kosmický raketoplán postavila firma Rockwell International, Space Systems Group (nyní Boeing North American) v Palmdale, Kalifornie. Provozovatelem je NASA Johnson Space Center, Houston, Texas pro Office of Space Flight, Washington, DC.

Raketoplán Columbia sestává ze tří částí: družicového stupně (Orbiter) vybaveného hlavními motory SSME (Space Shuttle Main Engines), odhazovací nádrže ET (External Tank) a dvou vzletových stupňů SRB (Solid Rocket Boosters).

Dva vzletové stupně SRB s motory RSRM (Reusable Solid Rocket Motors) na tuhé pohonné látky (polybutadienakrylát-hliník-chloristan amonný) o délce 45,46 m, průměru 3,8 m a vzletové hmotnosti 2×590 t vybavené výkyvnými tryskami vyvíjejí při vzletu tah 2×11,8 MN. Doba jejich funkce činí 120 s. Poté se oddělují a na padácích se snášejí do moře, odkud jsou vyloveny a připraveny k dalšímu použití.

Nádrž ET o délce 47,0 m a průměru 8,4 m nese zásoby kapalného vodíku (102 600 kg) a kyslíku (616 500 kg) pro motory SSME. Po dosažení suborbitální dráhy je odhozena a zaniká v atmosféře.

Okřídlený družicový stupeň výr. č. OV-102 o délce 37,24 m, výšce 17,25 m a rozpětí 23,79 m sestává z dvoupodlažního prostoru pro osádku, trupu a motorového prostoru. Prostor pro Posádku (7 osob, v nouzových případech až 10 osob) má objem 71,5 m3 s atmosférou normálního vzduchu o tlaku 1014 hPa. V horní části se nachází letová paluba vybavená 10 okny, na níž jsou soustředěny prvky řízení. Při prvním startu zde byla umístěna pouze dvě vystřelovací křesla, umožňující záchranu pilotů v případě havárie v malých výškách. V dolní části je obytná paluba s bočním průlezem pro nástup a výstup osádky a s průlezem do nákladového prostoru, sanitárním zařízením, kuchyňkou a místy pro odpočinek. V její přední části je umístěna většina řídicí elektroniky. Pod podlahou obytné paluby se nachází klimatizační zařízení. V trupu o rozměrech 18.3×5.2×4.0 m je umístěn nákladový prostor, uzavíratelný dvoukřídlými dveřmi, na jejichž vnitřní straně jsou radiátory klimatizačního systému. V trupu se nachází mj. dálkový manipulátor RMS (Remote Manipulator System), 3 palivové baterie s výkonem 3×7 kW (v maximu 3×12 kW) a 4 nádrže s kyslíkem a 4 nádrže s vodíkem nutnými pro jejich provoz. V zadní části jsou umístěna 3 turbočerpadla APU (Auxiliary Power Units) hydraulického systému pro ovládání motorů SSME a aerodynamických řídicích ploch. V motorovém prostoru se nacházejí 3 kyslíkovodíkové motory SSME o tahu 3×2,1 MN ve vakuu. Pod motorovým prostorem je umístěn trupový elevon. Nad motorovým prostorem po stranách kýlové plochy s kormidly a aerodynamickou brzdou jsou připevněny dva moduly OMS (Orbital Maneuvering System), každý s jedním motorem OMS o tahu 26,7 kN, 12 řídicími motory RCS (Reaction Control System) o tahu 3,87 kN a 2 vernierovými motory o tahu 111 N. Jako pohonné látky pro OMS a RCS slouží monometylhydrazin a oxid dusičitý. Další modul RCS se 14 motory o tahu 3,87 kN a se 2 motory o tahu 111 N je zabudován v přídi raketoplánu. Povrch raketoplánu je pokryt systémem tepelné ochrany, tvořeným převážně dlaždicemi ze slinutého pěnového křemene. Pro přistání je raketoplán vybaven vysouvacím podvozkem.


 Prameny

 - H. E. Newell: Beyond the Atmosphere: Early Years of Space Science. Washington, 1980.
 - T. A. Heppenheimer: The Space Shuttle Decision: NASA's Search for a Reusable Space Vehicle. (NASA History Series, SP-4221). Washington, 1999.
 - R. D. Reed, D. Lister: Wingless Flight: The Lifting Body Story. (NASA History Series, SP-4220). Washington, 1997.

Autoři seriálu

Mgr. Antonín Vítek, CSc. (*1940): do roku 1985 vědecký pracovník Ústavu organické chemie a biochemie ČSAV, poté v Základní knihovně ČSAV (nyní Knihovna AV ČR). Účastnil se vývoje krystalizátoru ČSK-1 pro družicové stanice Saljut a Mir. Autor článků o kosmonautice v časopisech Vesmír a Letectví kosmonautika. Spoluautor Malé encyklopedie kosmonautiky (1982). Autor internetové encyklopedie SPACE-40.

Ing. Karel Pacner (*1936): redaktor Mladé fronty a MF Dnes pro vědu, v listopadu a prosinci 1989 jeden ze tří volených zástupců šéfredaktora MF. Napsal přes 25 knih věnovaných kosmonautice, nejnověji moderní historii a špionáži. Poslední knihy: Atomoví vyzvědači (2007), Kolumbové vesmíru, 1. díl Souboj o Měsíc (2006), 2. díl Souboj o stanice (2007).






Hlavní zprávy

Další z rubriky

Loď Šen-čou 9 před spojením s experimentálním modulem Tchien-kung 1
Čínská stanice zrychluje svůj pád k Zemi. Kam spadne, není jisté

K Zemi se blíží několikatunová kosmická stanice, jež byla vůbec první, kterou se Číně podařilo vynést na oběžnou dráhu. Původní odhad termínu dopadu až 100 kg...  celý článek

Animace asteroidu 2012 TC4, který proletěl nedaleko Země.
Varovný systém Země před asteroidy nezafungoval uspokojivě kvůli hurikánu

Relativně blízko naší planety proletěl asteroid, který umožnil vyzkoušet varovný systém, který má před podobnými potenciálně nebezpečnými objekty varovat.  celý článek

Uvnitř téměř zamrzlé stanice Saljut-7 v představě filmařů
Pracovali poslepu ve tmě, mrazu a nedýchatelném vzduchu. Zachránili Saljut 7

Na neovladatelné stanici Saljut 7 panoval mráz a tma. Kosmonauti se museli chodit ohřívat do své domovské lodi Sojuz. Takto prožili několik dlouhých dní....  celý článek

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.