Záběr z raketové zkoušky záchranného systému lodi Dragon 2 společnosti SpaceX v úterý 5. května 2015
Ve středu 6. května uskutečnila společnost SpaceX na floridském mysu Canaveral zkoušku raketového záchranného systému, který musí v případě havárie nosné rakety na startu zajistit posádce záchranu. Jeho spolehlivost je podmínkou, aby v roce 2017 mohly být zahájeny přípravy prvního pilotovaného startu „soukromé“ lodi Dragon 2.
Grafika zachycuje průběh zkoušky záchranného systému lodi Dragon: 0 s: Zážeh 8 motorů SD (SuperDracos) a jejich okamžitý maximální. 0,5: Po vertikálním stoupání přechází kabina do mírného náklonu směrem k oceánu, tedy k místu očekávaného nouzového přistání. Motory SD korigují svůj tah pro udržení plánované dráhy v reálném čase podle naměřených hodnot. 5 s: Motory končí činnost, pohonné hmoty jsou spotřebovány. Kabina lodi Dragon stoupá ještě dalších 15 s do předpokládaného nejvyššího bodu své dráhy v 1500 m. 21 s: Odděluje se spodní nákladový díl lodi, tzv. trunk, a Dragon se pozvolna začíná natáčet tepelným štítem směrem k zemi. 25 s: Vypuštěny jsou 2 dva malé stabilizační padáky (podle nouzového harmonogramu by to mělo být maximálně 6 s po odhození trunku). 35 s: Kabina padá k zemi ve stabilizované poloze a jsou vypuštěny tři hlavní nosné padáky. 107 s: Kabina lodi Dragon dosedá pod padáky na hladinu oceánu asi 2200 m od místa startu
Systém raketových motorů v bocích kabiny pro posádku dopravil kabinu do výšky bezpečné pro přistání na padácích podobně, jako dnes z nulové výšky katapultovací sedačky dopravují piloty stíhacích letounů do výšky potřebné pro záchranu na osobním padáku. Osm raketových motorů zabudovaných do stěn kabiny lodi Dragon dokáže během dvou sekund dopravit kabinu do výšky téměř 100 metrů a během pěti sekund do výšky téměř 500 metrů.
Záchranný systém není u Dragonu připevněn na věžovitou konstrukci v horní části kabiny, jak to známe již od startů lodí Mercury nebo Apollo či ze současných startů lodí Sojuz, ale je začleněn přímo do konstrukce kabiny. Dokonce se výhledově zvažuje možnost využití pro přistání při návratu z oběžné dráhy místo klasických padáků.
Cíle nynější zkoušky byly jasné: prověřit správné řazení důležitých fází záchrany na časové ose a současně prověřit schopnosti osmi motorů SuperDraco. Pochopitelně mnohá čidla snímala i to, jak průběh záchranné operace může působit na posádku, tedy nejen jaké budou nejvyšší hodnoty přetížení, ale i jak silné budou vibrace, jak budou pracovat všechny systémy zajištění životních podmínek apod. Čidla byla instalována například i ve zkušební figuríně, která byla uložena na jednu ze sedaček v kabině.
Ještě letos v létě bude následovat další zkouška záchranného systému, kdy se tentokrát bude prověřovat možnost záchrany posádky při havárii nosné rakety zhruba v polovině vzletu na oběžnou dráhu, kdy dochází k největšímu namáhání nosiče a kdy může dojít k technickým problémům zabraňujícím pokračovat ve vzletu.
Pohled do nitra kosmické lodi Dragon 2 před zkouškou záchranného systému plné čidel, senzorů a se zkušebním manekýnem, ze kterého jsou vidět pouze nohy.
Pozor, nehoda
Dřívější záchranné systémy kosmických lodí byly odlišné. První sovětské Vostoky nabídly spíše krajně problematickou možnost záchrany, pokud by k havárii rakety došlo na rampě, nebo v prvních fázích vzletu. Kosmonaut se měl katapultovat ve svém rozměrném křesle, které bylo jinak standardně určeno k neméně nezvyklému způsobu návratu na Zemi, což si vyžádala konstrukce kabiny i rychlost jejího spíše dopadu než přistání pod hlavním padákem, která přesahovala 8 m/s.
Zkouška záchranného systému lodi Apollo
Vostok byl totiž postaven z připravované špionážní fotografické družice Zenit. Umístění závěsů padáků po levé ruce kosmonauta i značná dopadová rychlost hrozily až vážným zraněním, proto se kosmonaut podle zvoleného schématu letu ve výšce kolem 7 km při sestupu kabiny z ní katapultoval a přistával samostatně na osobním padáku. Dopad poměrně značnou rychlostí v kabině a navíc na pravý bok by ohrožoval kosmonauta na životě.
Ještě v roce 1964 se v SSSR oficiálně nepsalo, jak přistání probíhá. Nanejvýš se uvádělo, že kosmonaut mohl zvolit „přistání v kabině, nebo katapultáž“. Podrobnosti o katapultovacím křesle a katapultování kosmonauta z kabiny během přistávacího manévru byly oficiálně zveřejněny až v roce 1965, kdy byla nosná raketa s lodí Vostok představena na letecké a kosmické výstavě v Le Bourget ve Francii.
Tehdejší sovětská cenzura však v tomto roce zamlčela, že oslavovaná „vícemístná loď Voschod“ je vlastně jen upravenou jednomístnou lodí Vostok a že v případě havárie na rampě, nebo během první fáze vzletu neměly jejich obě posádky sebemenší šanci na záchranu.
Startovací rampa lodi Vostok. V levé části fotografie jsou vidět záchranné sítě, do kterých měl případně dopadnout zachráněný kosmonaut.
Při katapultování kosmonauta z lodi Vostok při havárii rakety na rampě, nebo v počáteční fázi vzletu hrozilo nebezpečí, že v malé výšce se nestačí otevřít jeho padák. Dodnes nebylo zveřejněno mnoho podrobností, ale z toho, co archivy a vzpomínky přímých pamětníků zpřístupnily, je zřejmé, že po katapultování se mělo křeslo okamžitě oddělit a kosmonaut měl dopadnout do rozměrné ocelové sítě natažené hned u rampy ve směru předpokládané katapultáže a potom ještě zhruba ve vzdálenosti 1500 m. Lze se zcela důvodně domnívat, že pokud by tento „osobitý“ způsob záchrany kosmonaut vůbec přežil, pak nejspíš s vážným zraněním.
Katapultovací křesla s dostatečným dostupem pro bezpečné přistání kosmonautů na padáku nesla americká dvoumístná loď Gemini. Katapultovacími křesly byl vybaven i první americký raketoplán při zkušebních startech s dvoučlennou posádkou a počítalo se s nimi i pro pilotované lety sovětského kosmoplánu.
První americká loď Mercury nesla „záchrannou věž“, trubkovou konstrukci s raketou na tuhé pohonné hmoty, která měla v případě havárie rakety na rampě, nebo v prvních fázích vzletu dopravit kabinu do bezpečné výšky pro návrat na padáku. Šlo o unikátní nápad hlavního konstruktéra Maxe Fagetta, který ho předložil v roce 1958. Podobným záchranným systémem byly vybaveny také další americké lodě Apollo (viz video níže), počítalo se s ním pro pilotované lety lodí TKS z Čelomějovy konstrukční kanceláře a je dodnes nedílnou součástí pilotovaných lodí Sojuz.
Po prvních fázích vzletu se záchranná raketa s konstrukcí nosné věžičky odhazuje, protože ve větších výškách lze již bez problémů oddělit kabinu, která se pak po balistické dráze může vrátit na padáku zpátky a úspěšně přistát.
Havárie bez posádky
Při havárii rakety Mercury Atlas 3 se zkušební kabinou Mercury (No. 8), tehdy ještě bez kosmonauta, pracoval 25. 4. 1961 záchranný systém úspěšně. Kabinu oddělil a vynesl do výšky potřebné pro nouzový návrat na padáku. Vzlet byl přerušen řídicím střediskem po 43,3 s od startu. Záchranná raketa dopravila kabinu se zkušební figurínou do výšky 7,2 km, odkud na padáku přistála asi 1,8 od rampy č. 14 na mysu Canaveral. Let trval pouhých 7 minut a 19 sekund, většinu z toho samozřejmě během klesání na padáku.
A jak se říká, vše spatné je k něčemu dobré, a tak technici i vedoucí programu Mercury byli spokojeni, že si naostro prověřili činnost záchranného systému i práci vyhledávacích čet, které vyzvedly kabinu po 20 minutách z vln Atlantského oceánu.
K podobné události došlo i na Bajkonuru dne 14. 12. 1966 při nevydařeném pokusu o start zkušební lodi Sojuz. Motory středního (druhého) stupně se sice zažehly, ale automatika je okamžitě vypnula, protože selhaly čtyři boční motorové první stupně, které se vůbec nezapálily. Rampa i raketa byly ochlazeny vodou a k raketě se opět vztyčily opěrné věže a montážní konstrukce, aby technici mohli vše řádně prohlédnout a aby se raketa při silnějším poryvu větru nezřítila, protože byla naplněná pohonnými hmotami, což by znamenalo velkou katastrofu.
Průběh zkoušky první záchranné raketové věžičky určené pro kosmické lodi Mercury, která se uskutečnila 9. 5. 1960 na základně Wallops Island. Kabina byla vynesena do výšky 750 m nejvyšší rychlostí 1571 km/h a po 1 minutě a 16 sekundách kabina přistála na padáku ve vzdálenosti kolem 1 km od místa zahájení zkoušky
Při přiblížení opěrných věží a posléze také montážních a obslužných konstrukcí však s největší pravděpodobností došlo k mírnému otřesu či k náklonu rakety. Automatika záchranného systému byla seřízena tak, aby při podobném silném otřesu a náklonu vydala povel k zážehu záchranných raket na tuhé pohonné hmoty. Kabina zkušebního Sojuzu byla tedy vynesena do bezpečné výšky, odkud se snesla na padáku, ale došlo k požáru a výbuchu třetího stupně rakety a posléze ke zničení celé rakety i rampy. Naštěstí téměř všichni, kdo byli v těch chvílích u rakety, stačili utéct, zahynul pouze major Korostyljov, jeden z důstojníků pracovní technické směny. Několik techniků však utrpělo velmi těžká zranění a popáleniny.
Trnitá cesta ke spáse života
Neúspěšný start Sojuzu T-10-1 (nebo také T-10a) 26. září 1983
Všechny popsané způsoby jsou jedinou možnou cestou k záchraně, ale kosmonauti při nich musí překonat i značné krátkodobé přetížení. Například dvojice Titov a Strekalov, která se zatím jako jediná naostro seznámila s činností „záchranné věžičky“ při požáru nosné rakety na rampě, zažila krátkodobé přetížení údajně téměř až 20 g.
Strekalov měl za sebou už zkušenost z kosmického letu, Titov letěl poprvé. Takže jakmile Strekalov ze zvuků doléhajících do kabiny zjistil, že se děje něco závažného, a než se na palubní desce rozsvítil nápis informující o havárii a zazněla siréna, rychle řekl Titovovi, aby si pevně utáhl popruhy. To je mělo ochránit před tvrdším dopadem. Záchranný systém pracoval pět sekund, kabinu vynesl do výšky kolem jednoho kilometru a po celkem pěti minutách a třinácti sekundách dosedla kabina s kosmonauty asi čtyři kilometry od hořící rakety na rampě. Záchranné jednotky k nim v noční tmě dorazily za 45 minut.
Oddělení záchranného systému při neúspěšném startu Sojuzu T-10a (či T-10-1)
O podrobnostech této záchrany se v tehdejším SSSR oficiálně nepsalo a nemluvilo, ale když vše prosáklo v odborných kruzích v zahraničí a především se o celé události mluvilo v kuloárech Mezinárodního astronautického kongresu (shodou okolností se v tom roce sešel v Praze), uvolnila kremelská cenzura některé podrobnosti. Videozáznam záchrany posádky byl zveřejněn až později:
Zajímavostí je, že průběh záchrany zkušební kabiny Sojuz bez posádky byl na reálných záběrech představen například také v roce 1984 ve filmu Vozvraščenije s orbity (v českém dabingu Návrat z kosmu), tedy v době, kdy kremelská cenzura teprve postupně uvolňovala do té doby přísně utajované technické a historické podrobnosti.
„Nevděčný“ zachráněný šimpanz
Ke kuriózní nehodě došlo při zkušebním bezpilotním startu kabiny Mercury na raketě Redstone k prvnímu suborbitálnímu letu 21. 11. 1960. Vinou technické závady se raketa nevznesla, pouze nadskočila do zhruba 100 mm, motor zhasl a raketa dosedla zpátky do startovního lůžka. Havarijní systém vše zaznamenal jako kritickou situaci a vydal povel k zážehu únikové rakety na vrcholu věžovité konstrukce.
Došlo však k souhře nečekaných událostí a oddělila se pouze konstrukce se záchrannou raketou, která vzlétla do výšky 1 220 m a dopadla asi 365 m daleko od rampy. Kabina zůstala připojená k raketě. Protože však byl aktivován záchranný systém, detekoval barometr výšku pro urychlené otevření padáků, a z horní části kabiny se postupně vyhodily brzdící, stabilizační a hlavní padák. Hrozilo nebezpečí, že při prudkém závanu větru by padáky mohly svalit raketu naplněnou pohonnými látkami. Nic takového se naštěstí nestalo a technici mohli následující den raketu i s kabinou sejmout z nestabilního umístění na rampě. Záznam z nehody si můžete prohlédnout zde:
Také při zkušebním startu rakety Redstone s kabinou Mercury, v níž byl šimpanz Ham, k letu po balistické dráze došlo 31. 1. 1961 v důsledku technických nesrovnalostí 2 minuty a 17 sekund ke spuštění záchranného motoru, který tentokrát kabinu oddělil a navedl ji na samostatnou dráhu k sice poněkud tvrdšímu, ale nakonec přece jen šťastnému přistání pod padákem, které Ham přečkal bez zdravotních následků.
Když ho později představili novinářům na tiskové konferenci a Ham si povšiml sedačky, v níž absolvoval svůj dramatický raketový let, nesmírně se prý rozčílil a málem vzteky pokousal ošetřovatele, na které se ještě vteřinku předtím usmíval. Zážitek z raketového letu byl zjevně velice silný.
