STS-1: první let raketoplánu Columbia

Údaje o misi

Datum: 12.–14. dubna 1981
Agentura: National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Těleso: Nízká oběžná dráha (LEO)
Nosič: Space Shuttle
Mise: STS-1

#NASA#USA#Raketoplán#Space Shuttle#Columbia

Obsah hesla · 20

První let bez zkoušky ve vesmíru

Dne 12. dubna 1981 stáli John Young a Robert Crippen na rampě 39A v kabině Columbie. Pod nimi byla přibližně dvoutisícitunová sestava, nad nimi otevřená cesta na oběžnou dráhu. Orbiter ještě nikdy nebyl ve vesmíru — ani bez posádky. STS-1 proto nebyla běžná dopravní mise, ale první skutečná zkouška celého raketoplánu od startu až po přistání.

Prototyp Enterprise v roce 1977 prokázal, že orbiter umí klouzat k přistání po uvolnění z letounu Boeing 747. Neměl však motory ani tepelnou ochranu pro kosmický let. Columbia musela jako první ověřit to, co pozemní zkoušky a simulace nedokázaly spojit v jediný celek.

Columbia, bílá vnější nádrž a dva pomocné motory tvořily sestavu prvního letu.

Posádka

Proč vznikl raketoplán

Po programu Apollo chtěla NASA stroj, který se vrátí a po opravách znovu poletí. Orbiter měl startovat jako raketa, pracovat na oběžné dráze jako kosmická loď a přistávat jako kluzák. Slib opakovaného použití byl technicky lákavý, ale vyžadoval propojit kryogenické motory, velký nákladový prostor, tepelný štít a přesné řízení při návratu.

STS-1 zahájila letové zkoušky systému, nikoli pravidelný provoz. Měřicí přístroje zaznamenávaly zatížení a chování stroje v prostředích, která se dala na Zemi napodobit jen částečně.

Tři části systému měly rozdílnou úlohu během startu, letu a návratu.

Columbia: loď s křídly

Orbiter nesl posádku, nákladový prostor, tři hlavní motory a systémy pro manévrování na orbitě. Hlavní motory spalovaly kapalný kyslík a vodík přiváděné z vnější nádrže. Menší motory v zadních pouzdrech upravovaly oběžnou dráhu a manévrovací trysky natáčely loď. Po vyčerpání nádrže pokračoval orbiter sám.

Nákladový prostor na STS-1 neobsahoval běžný komerční náklad. Byl zaměřen na zkoušky, včetně přístrojů pro sběr letových dat. Dveře nákladového prostoru nesly radiátory potřebné k odvádění tepla; jejich otevření na orbitě bylo jedním z prvních zásadních úkolů posádky.

Kabina, nákladový prostor a zadní motorová část v jednom pohledu.

Rozmístění hlavních systémů orbiteru při prvním letu.

Tři hlavní motory pracovaly při startu; dva motory OMS sloužily k manévrům na orbitě.

Dva piloti a tisíce dlaždic

Velitel John Young už měl za sebou lety Gemini a Apollo včetně pobytu na Měsíci při Apollu 16. Pro pilota Roberta Crippena to byl první kosmický let. Oba seděli ve vystřelovacích sedačkách a měli tlakové obleky, ale při celé misi neexistovala jednoduchá možnost úniku z každé fáze letu.

Zásadní překážkou přípravy Columbie byly keramické dlaždice tepelné ochrany. Když orbiter v březnu 1979 dorazil na Floridu, tisíce dlaždic ještě nebyly na místě. Technici museli kontrolovat přilnutí jednotlivých kusů a mnohé znovu upevnit. Právě jejich spolehlivost měla rozhodnout o bezpečném návratu z orbity.

Young a Crippen pracovali v přední části orbiteru, ve velmi malém prostoru pro první let.

Bílá nádrž a dva pomocné motory

Dva pomocné motory na tuhé pohonné látky poskytly při startu většinu tahu. Po přibližně dvou minutách se oddělily a na padácích sestoupily do Atlantiku k vyzvednutí. Vnější nádrž zásobovala hlavní motory kapalinami a byla jedinou velkou částí sestavy, která se nevracela k dalšímu použití.

Nádrž STS-1 byla natřená na bílo. Bílou nádrž měl ještě druhý let; od STS-3 zůstávala tepelná izolace bez nátěru, čímž NASA snížila hmotnost. Oranžová nádrž na pozdějších záběrech proto není správným obrazem prvního startu.

Nádrž dodávala kyslík a vodík; pomocné motory byly po letu vyloveny.

Dlouhá cesta na rampu 39A

Columbia dorazila na Kennedyho kosmické středisko v březnu 1979. Dokončení tepelného štítu a náročné zkoušky hlavních motorů posunuly první start daleko za původní plány. Sestavu 29. prosince 1980 převezl pásový transportér na rampu 39A, odkud kdysi startovalo Apollo 11. V únoru 1981 proběhl krátký statický zážeh všech tří hlavních motorů.

Přípravy poznamenala i tragédie. Po březnové zkoušce odpočtu vstoupili pracovníci do prostoru orbiteru naplněného dusíkem. Dva zemřeli a třetí utrpěl trvalé následky. Událost připomíná, že rizika kosmických letů nezačínají až okamžikem startu.

Místo prvního startu raketoplánu na Kennedyho kosmickém středisku.

Sestava vyjela z montážní haly VAB na konci prosince 1980.

Čtyřicet milisekund, které odložily start

První pokus 10. dubna 1981 byl zrušen několik minut před startem. Čtyři primární palubní počítače se neshodly se záložním systémem: časování jejich činnosti se lišilo asi o 40 milisekund. Posádka se vrátila o dva dny později, když inženýři problém obešli a systém znovu prověřili.

Sledujte nás

Sledujte nás na sociálních sítích

Nové desky, zajímavosti a zákulisí psaní encyklopedie hned, jak vzniknou.

Dne 12. dubna 1981 v 12:00:03 UTC Columbia odstartovala. Datum připadlo přesně na dvacáté výročí letu Jurije Gagarina, prvního člověka ve vesmíru. Ohlasy na pobřeží Floridy byly obrovské, ale v řídicím středisku šlo především o měření letu dosud nevyzkoušeného stroje.

Od zážehu po oběžnou dráhu

Po startu se sestava natočila do plánované orientace. Pomocné motory se oddělily přibližně v čase T+2:12. Tři hlavní motory pokračovaly v práci do zhruba T+8:34; krátce poté se oddělila prázdná vnější nádrž. Motory OMS pak upravily dráhu Columbie. Sklon orbity dosahoval asi 40,3° a její výška se po manévrech pohybovala kolem 270 kilometrů.

STS-1 byl současně test rakety, kosmické lodi i přistávajícího letounu. Právě proto nestačilo ověřit pouze dosažení orbity: posádka a týmy na Zemi sledovaly každý krok až k návratu.

Přibližné milníky od startu přes oddělení SRB a nádrže po let orbiteru.

Poškození, které nikdo na palubě neviděl

Zážeh pomocných motorů vyvolal na rampě silnější tlakovou vlnu, než se čekalo. Odražený impuls zatížil Columbii, vychýlil zadní aerodynamickou klapku a poškodil vzpěru v přední části. Rozsah poškození bylo možné plně určit až po přistání. Podle poletových zjištění raketoplán ztratil 16 dlaždic tepelné ochrany a dalších 148 bylo poškozeno.

NASA před dalším letem změnila vodní systém, který tlumil akustické a tlakové účinky startu. STS-1 tak přinesla konkrétní konstrukční poučení i tam, kde posádka nemohla problém během letu rozpoznat.

Odraz tlaku od rampy zasáhl orbiter silněji, než předpokládaly výpočty.

Dva dny zkoušek nad Zemí

Na oběžné dráze Young a Crippen otevřeli dveře nákladového prostoru a zprovoznili radiátory. Zkoušeli orientační trysky, motory OMS, řízení a další systémy. Kamera přitom odhalila chybějící dlaždice na pouzdrech motorů OMS. Stav spodní strany, která měla při návratu čelit největšímu tepelnému zatížení, posádka přímo vidět nemohla.

Mise trvala něco přes 54 hodin a NASA zaznamenává 36 oběhů Země. Některé přehledy uvádějí 37, protože přistání nastalo během dalšího okruhu; pro jednotnost článku používáme oficiální počet 36. Primárním cílem letu bylo ověřit schopnost bezpečně vzlétnout, pracovat v kosmu a vrátit se.

Zkoušky systémů, otevření dveří nákladového prostoru a 36 oběhů Země.

Žhavý návrat a přistání bez motoru

Při 36. oběhu motory OMS snížily rychlost Columbie a nasměrovaly ji do atmosféry. Orbiter vstupoval přibližně pod úhlem náběhu 40°, aby horké proudění nesly chráněné plochy. Okolo lodi vzniklo plazma a rádiové spojení se na část návratu přerušilo. Aerodynamická klapka na zádi se musela vychýlit víc, než inženýři čekali — důležitý údaj pro pozdější lety.

Young převzal ruční řízení při nadzvukové rychlosti. Bez možnosti opakovat přiblížení dovedl kluzák na dráhu 23 vyschlého jezera Rogers Dry Lake u Edwardsovy základny. Columbia dosedla 14. dubna 1981 v 18:20:57 UTC rychlostí přibližně 340 km/h. První úplný let raketoplánu trval 2 dny, 6 hodin, 20 minut a 53 sekund.

Od deorbitačního zážehu přes průlet atmosférou po dosednutí v Kalifornii.

Co první mise dokázala a co odhalila

STS-1 prokázala, že raketoplán může vynést posádku na orbitu a vrátit ji na dráhu. Poletová kontrola však současně odkryla poškozené dlaždice, účinky tlakové vlny a odchylky při návratu. Výsledek tedy nebyl důkazem bezrizikovosti; byl začátkem série letových zkoušek a úprav.

Columbia odstartovala znovu při STS-2 v listopadu 1981, čímž se stala prvním kosmickým plavidlem s posádkou, které se vrátilo na oběžnou dráhu. Program raketoplánů nakonec vykonal 135 misí. STS-1 zůstává okamžikem, kdy se ambiciózní představa znovupoužitelné kosmické lodi poprvé střetla s plnou realitou letu.