Program Space Shuttle

Spoločné logo programu Space Shuttle. Každý let mal potom osobitný emblém

Raketoplán Columbia na štartovacom komplexe 39A počas príprav na svoj prvý let (misia STS-1), 5. marec 1981

Space Shuttle bol kozmický program NASA pilotovaných raketoplánov Space Shuttle. Trval od roku 1972, kedy začal, do roku 2011.

Z technologického hľadiska sa tento program úplne odlišoval od všetkých predchádzajúcich amerických pilotovaných kozmických programov (Mercury, Gemini, Apollo). Zatiaľ čo kozmické lode v týchto programoch mohli letieť do vesmíru len raz a vynášali ich nosné rakety, Space Shuttle bol sčasti znovupoužiteľný a pri pravidelnej údržbe a modernizácii mal byť schopný absolvovať až 50 letov. Zároveň bol jedinou kozmickou loďou schopnou vynášať posádku aj objemný náklad do vesmíru súčasne. Pôvodné plány počítali so znovupoužiteľnosťou celého stroja, ale náklady na vývoj takéhoto kozmického dopravného prostriedku by boli priveľké. Projekt sa v úvodnej fáze niekoľkokrát menil a konečná realizácia sa dostávala do sklzu najmä kvôli rozpočtovým problémom.

Program Space Shuttle bol tiež najdlhšie trvajúcim americkým kozmickým programom a programom s najväčším množstvom letov. Do jeho ukončenia v júli 2011 sa uskutočnilo 135 letov. Dva lety skončili haváriou, pri ktorej zahynuli v oboch prípadoch sedemčlenné posádky strojov. Napriek tomu program Space Shuttle pretrval a jeho posledným veľkým cieľom bolo dobudovanie Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS).

Vývoj predstáv

Problematika viacnásobne použiteľného kozmického prostriedku sa na začiatku histórie pilotovaných letov preberala len okrajovo. Brzdenie v atmosfére po návrate z kozmu, ktoré by ponúkalo väčšie možnosti manévrovania, boli spočiatku hľadané kvôli nutnosti zlepšiť schopnosť telesa pristáť vo zvolenej oblasti. Prvým projektom kozmického klzáku bol X-20 Dyna-Soar firmy Boeing. Na jeho realizáciu sa vynaložili značné náklady, ale v roku 1963 bol projekt zrušený v prospech vojenskej družicovej stanice MOL (neskôr tiež zrušenej). Tieto výskumy však boli prínosné pre ďalšie návrhy okrídlených kozmických lodí.

Účel

Umelecké zobrazenie konceptu plánovaného vynesenia stanice Skylab na vyššiu obežnú dráhu

Projekt Space Shuttle nasledoval po programe Apollo, ktorého vyvrcholením sa stali pristátia amerických posádok na Mesiaci. Po tomto úspechu predniesla na prejednávaní budúcej koncepcie americkej kozmonautiky špeciálna komisia STG (Space Task Group) návrh cesty človeka na Mars. Ďalšie návrhy zahŕňali plány na stanicu na zemskej orbite, trvale obývateľnú mesačnú základňu a viacnásobne použiteľný kozmický dopravný prostriedok. Hlavným problémom realizácie týchto návrhov však boli financie. V roku 1971 dostala NASA od svojho založenia po prvýkrát znížený rozpočet. To znamenalo, že musela nielen zamietnuť úvahy o ceste na Mars a ďalších veľkolepých návrhoch, ale o rok neskôr skončil aj program Apollo. Jediným návrhom, v ktorom NASA ďalej pokračovala, sa stal vývoj viacnásobne použiteľného kozmického dopravného prostriedku. Podľa slov prezidenta Nixona by sa mal nájsť lacnejší a menej náročný spôsob dopravy telies do kozmu, než akým boli nosné rakety. Projekt vývoja raketoplánu dostal veľkú podporu aj zo stany armády, ktorá chcela dopravu väčšiny budúcich družíc do kozmu previesť na raketoplány. Vývojový program bol schválený v roku 1972.

Projekt však od samotného začiatku poznamenal nedostatok financií. Prvé predstavy počítali až so 150 štartmi ročne. V roku 1975 sa počítalo priemerne so 60 letmi za rok (plán bol 725 letov za 12 rokov), v roku 1980 už len zhruba so 40 štartmi za rok (487 letov v priebehu 12 rokov) a v roku 1982, keď už mali raketoplány prvé skúšobné lety za sebou, s 23 štartmi za rok (278 letov za 12 rokov). V skutočnosti sa uskutočnilo počas 30-ročnej histórie programu iba 135 štartov, čo je priemerne 4,5 štartu za rok.

Od raketoplánov sa tiež očakávalo, že zachránia a znovuosídlia prvú a jedinú americkú kozmickú stanicu Skylab, ktorá po opustení poslednou posádkou v roku 1974 postupne klesala do zemskej atmosféry. Stanicu mal vyniesť na vyššiu orbitu raketoplán pri misii STS-3, na ktorú začali v marci 1978 trénovať astronauti Fred Haise a Jack Lousma. Sklzy vo vývoji a príprave na štart prvého exempláru však spôsobili, že 15. decembra 1978 NASA priznala, že stanicu už nie je možné zachrániť.

Vývoj

Rôzne koncepty raketoplánu

Spočiatku existovali dve možnosti, ako by mal viacnásobne použiteľný kozmický dopravný prostriedok vyzerať. Prvá spočívala v dvojstupňovom stroji, ktorý pozostával z dvoch samostatných okrídlených kozmických lodí. Druhý variant predstavoval len jedno okrídlené teleso, ktoré by nieslo dve odhadzovacie nádrže na kvapalný vodík a kyslík. V júni 1970 vypísalo vedenie NASA súťaž na spracovanie predbežného projektu raketoplánu. Vývoj dvojstupňového variantu raketoplánu sa však ukázal byť neúnosne drahým. NASA preto zostala pri návrhu jeden a polstupňového variantu raketoplánu, čo znamená variantu, v ktorom prvý a druhý raketový stupeň pracujú súčasne, ale druhý omnoho dlhšie ako prvý. Tento návrh podrobne rozpracovávali firmy Grumman a Boeing. Návrh firmy Grumann však počítal s tým, že odhadzovacia nádrž nesúca kvapalný vodík a kyslík sa pri každom lete zničí. Celý stroj tak už nemohol byť viacnásobne použiteľný. Nakoľko však náklady na vývoj takéhoto typu stroja boli menšie než neúnosne veľké náklady na vývoj kozmickej lode, ktorá by mohla zopakovať let celá, NASA pristúpila na prvú možnosť. To síce zmenšilo náklady na vývoj, ale vzrástli náklady na prevádzku takejto kozmickej lode.

Vo finálnom návrhu sa Space Shuttle napokon skladal zo štyroch hlavných častí: z družicového stupňa (orbitera), ktorý bol jeho najzložitejšou súčasťou – niesol krídla, kabínu pre posádku, ako aj všetok náklad, z odhadzovacej nádrže ET (najväčší konštrukčný prvok), z ktorej sa do družicového stupňa počas štartu privádza palivo (kvapalný vodík a kyslík) a z dvojice štartovacích motorov SRB. Zatiaľ čo orbiter a motory SRB boli znovupoužiteľné, pretože dokázali po splnení svojho účelu pristáť na Zemi (orbiter kĺzavým letom podobným pristávaniu lietadla; SRB na padákoch), nádrž ET sa nedala znova použiť a pri každom lete zanikla zhorením v atmosfére. Orbiter bol pri návrate z kozmu chránený originálnym tepelným štítom, ktorý pozostáva z obrovského množstva navzájom veľmi tesne priliehajúcich žiaruvzdorných dlaždíc. Podobne ako počet štartov postupne klesali aj predstavy o počte použití každého orbitera. Pôvodné plány hovorili až o 500 letoch každého družicového stupňa, neskôr, po spresnení technických podmienok, poklesli na 100 letov. Skutočnosť bola taká, že najväčší počet letov, ktoré kedy jeden orbiter absolvoval, bol 39.

Dodávatelia

Dňa 26. júla 1972 NASA oznámila, že hlavným dodávateľom raketoplánu a výrobcom jeho družicového stupňa bude firma North American Avation (dnes súčasť Boeingu). Prvotný kontrakt počítal s výrobou piatich letuschopných exemplárov orbitera. Prvá misia sa mala uskutočniť v roku 1978, dva roky po dokončení prvého prototypu. North American Avation bola prostredníctvom svojej pobočky Rocketdyne aj dodávateľom hlavných motorov raketoplánu. Zmluvy na výrobu ďalších častí, u ktorých sa nepredpokladal taký zdĺhavý vývoj, NASA uzavrela až neskôr. Výrobu odhadzovacej nádrže s palivom označenej ako External Tank (ET) dostala firma Martin Marietta (dnes súčasť firmy Lockheed Martin) a pomocné štartovacie motory vyrobila Morton-Thiokol (dnes súčasť spoločnosti Northrop Grumman). Detaily prvej koncepcie boli dokončené v októbri 1972. Práce na niektorých komponentoch dostali subdodávatelia, napríklad systém orbitálnych motorov Orbital Maneuvering System (OMS) dodal McDonnel Douglas.

Požiadavka na viacnásobné použitie stroja bola v programe Space Shuttle kľúčová. Prvé štúdie podcenili jej náročnosť. Raketoplán musel mať dlhodobo zaručenú mechanickú a tepelnú odolnosť počas namáhania pri štarte a pristátí. Projekt sa stával finančne veľmi náročným. Nedarilo sa držať jeho vývojový harmonogram ani rozpočet.

Ciele misií

Unikátny spôsob záchrany družice Intelsat 603 raketoplánom Endeavour pri misii STS-49, 13. máj 1992

Okrem vypúšťania družíc na obežnú dráhu a ich opätovného zachytávania mal raketoplán veľkú úlohu pri vedeckom výskume. V niektorých misiách, ktoré možno označiť ako „vedecké“, mal raketoplán vo svojom nákladovom priestore hermetizované laboratórium vyrábané špeciálne pre raketoplán. Starší model tohto laboratória bol Spacelab, novší Spacehab. V posádke raketoplánu, ktorá mohla byť až sedemčlenná, sa v úlohe letových špecialistov nachádzali vedci a lekári. Cieľom výskumov bolo sledovanie procesov prebiehajúcich v beztiažovom stave a účinky bezváhového stavu na živé organizmy, ako aj sledovanie procesov prebiehajúcich na Zemi, v jej atmosfére, či v okolitom kozme.

Ďalšou skupinou misií boli vojenské misie, ktoré prebiehali do roku 1986. Pri vojenských letoch išlo o vypúšťanie odpočúvacích či výstražných družíc.

Veľký význam mali raketoplány aj pri vynášaní kozmických sond na obežnú dráhu Zeme, skadiaľ sa potom prostredníctvom vlastných motorov vydali na cesty k iným planétam. Medziplanetárne sondy vypustené raketoplánom boli Magellan (k Venuši), Galileo (k Jupiteru a jeho mesiacom) a Ulysses (k Slnku).

Kozmodrómy programu

Letecký pohľad na štartovací komplex 39 v Kennedyho vesmírnom stredisku na Floride v časoch programu Space Shuttle, 19. január 1998

Pôvodné plány hovorili o tom, že raketoplán by mal byť schopný štartovať z dvoch kozmodrómov: z Kennedyho vesmírneho strediska (Kennedy Space Center, KSC) na Floride a z kalifornskej Vandenbergovej základne vzdušných síl (Vandenberg Air Force Base). V oboch prípadoch sa štartovacími rampami raketoplánu mali stať staršie rampy prebudované na účel programu Space Shuttle. V prípade Kennedyho strediska sa pre účely raketoplánu prebudoval štartovací komplex 39, z ktorého predtým štartovali rakety programu Apollo, kým na Vandenbergovej základni sa za týmto účelom prebudovávali rampy pôvodne plánované pre rakety Titan IIIM v programe vojenskej družicovej stanice MOL. Na oboch kozmodrómoch sa tiež vybudovala pristávacia dráha. Kým práce na Kennedyho vesmírnom stredisku sa úspešne dotiahli až do konca, práce na Vandenbergovej základni sa predražovali a dostávali do sklzu. Okrem bežných problémov financie narastali aj kvôli geografickým a klimatickým odlišnostiam Vandenbergovej základne od Kennedyho vesmírneho strediska. Vzdialenosť montážnej budovy a obslužnej veže od štartovacej rampy je na Vandenbergovej základni veľmi malá, čo vytváralo nutnosť posilniť ich ochranu proti akustickým, tlakovým a tepelným účinkom štartu. Zároveň sa predpokladala intenzívnejšia tvorba námrazy na nádrži ET, ako na východnejšom kozmodróme na Floride. V rámci úsporných opatrení sa postupne zrušila výstavba niektorých objektov plánovaných pre túto základňu. Úspešne sa podarilo ukončiť predĺženie dráhy mobilnej obslužnej veže a upraviť centrum pre riadenie štartu raketoplánov. Nádrž ET sa mala na kozmodróm prevážať špeciálnym plavidlom, do prístavu vzdialeného od miesta štartu asi 3,5 km, motory SRB sa mali prepravovať vlakom vo forme jednotlivých segmentov. Vo vzdialenosti 137 km východne od miesta predpokladaného štartu raketoplánov bolo zriadené aj stredisko na čistenie a demontáž motorov SRB vylovených po štarte z mora. Z tohto kozmodrómu mali štartovať prevažne vojenské lety. Napokon, po havárii raketoplánu Challenger v roku 1986, využívanie raketoplánu armádou skončilo a od plánu používať na štarty raketoplánov Vandenbergovu základňu sa úplne upustilo. Jediným kozmodrómom, z ktorého lety programu Space Shuttle štartovali, tak zostalo Kennedyho vesmírne stredisko.

Skafandre programu

Skafandre na štart a pristávanie

Posádka prvej misie raketoplánu STS-1, John Young a Robert Crippen, v zlatistých skafandroch EES

Astronaut Nicholas Patrick pózuje v skafandri ACES bez padáka a vybavenia na prežitie

Ako každý kozmický program aj Space Shuttle vyvíjal vlastné skafandre. Pri prvých štyroch skúšobných letoch nosili dvojčlenné posádky skafandre EES (Ejection Escape Suit). Mali slúžiť na ochranu posádky v prípade, že bude nutné sa v priebehu štartu alebo pristávania zo stroja katapultovať. Ich súčasťou bol tzv. anti-G oblek, ktorý pri manévroch s veľkým preťažením vytláča krv zo spodnej časti tela do hornej, aby sa predošlo škodlivým účinkom preťaženia na ľudský organizmus. Do vlastného skafandra sa nastupovalo zozadu. Vesta, ktorá sa navliekala na vrch tohto skafandra, obsahovala padákovú výstroj a plávaciu vestu.

Pri viacčlenných posádkach však nebolo možné používať katapultovacie kreslá, a tak stratil zmysel aj tento typ skafandrov. V misiách STS-5 až STS-51-L lietali posádky len v modrých leteckých kombinézach s prilbami chrániacimi hlavu pred otrasmi a pred prípadným dymom.

Situácia sa zmenila po havárii raketoplánu Challenger. Napriek absencii skafandrov totiž prinajmenšom niektorí členovia posádky v torze raketoplánu zostali pri vedomí, no bez padákov sa nemohli zachrániť. Preto začal v roku 1987 vývoj nového typu skafandra známeho pod skratkou LES (Launch and Entry Suit). Ako už názov napovedá, posádka si ho obliekala pred štartom a pristávaním. Jeho vývojárom bola podobne ako v predchádzajúcom prípade firma David Clark. Skafandre boli polopretlakové – tlak atmosféry vhodný na dýchanie sa udržiaval len v prilbe skafandra a tlak okolo zvyšku tela zabezpečovali nafukovacie vaky. Skafandre mali oranžovú farbu, aby vďaka nej mohli záchranné tímy astronautov v prípade havárie ľahko nájsť. Prvýkrát sa použili pri misii STS-26 v roku 1988.

V priebehu 90. rokov boli pôvodné skafandre LES vytláčané novým typom skafandrov – ACES (Advanced Crew Escape Unit). Na rozdiel od predošlého typu boli už plne pretlakové, pohyblivejšie a ľahšie. Posledný skafander LES sa použil pri misii STS-88 v roku 1998. Odvtedy až do konca programu používali astronauti počas kritických manévrov len skafandre ACES.

Skafandre na EVA

Na výstupy do otvoreného vesmíru z raketoplánu sa používal úplne iný typ skafandrov. Žiaden z predchádzajúcich typov totiž nedokázal ochrániť posádku na dostatočný čas pred vákuom a ďalšími kozmickými vplyvmi. K tomuto účelu vznikol skafander EMU (Extravehicular Mobility Unit). Mal bielu farbu a skladal sa z dvoch polovíc – jedna na hornú, druhá na spodnú časť tela. Na chrbte skafandrov bol „batoh“ zabezpečujúci zásobu kyslíka, vody a ďalšieho vybavenia na prežitie astronauta. Vyvinula ich firma Hamilton Standard. Prvé modely vážili 115 kg, ale používali sa len v stave beztiaže. Minimálne dva kusy skafandrov EMU boli na palube raketoplánu pri každej misii aj v prípade, že výstup nebol na pláne.

EMU sa postupne vylepšoval a je z neho odvodená aj verzia používaná pre výstupy do vesmíru z ISS. K skafandrom časom pribudlo aj raketové kreslo MMU (Manned Maneuvering Unit), ale to sa prestalo používať.

Dejiny programu

Skúšobné prototypy

Maketa Pathfinder pri skúškach

Posádky pre skúšobné lety Approach and Landing Tests (ALT) pózujú pred raketoplánom Enterprise, 17. september 1976. Zľava doprava: Gordon Fullerton, Fred Haise, Joe Engle a Richard Truly

Jednotlivé exempláre raketoplánov sa označovali ako OV, čo bola skratka z názvu Orbiter Vehicle (v preklade: orbitálny letúň; skrátene: orbiter). Po tomto označení nasledovala pomlčka a trojmiestne číslo. Prvá číslica označovala sériu: 0 neletuschopné exempláre a 1 letuschopné. Číslo 2 malo byť vyhradené pre raketoplány novej generácie, ktoré mali nahradiť existujúcu flotilu. Na prvý pohľad mali byť podobné orbiterom prvej generácie, ale vnútri mali mať úplne novú výbavu.

Ďalšie dve číslice mali určovať poradové číslo konkrétneho stroja. Keďže v programe nastávalo veľa zmien, tieto čísla nezodpovedali realite konečného zaradenia orbiterov, pretože kým pôvodne neletuschopný exemplár OV-099 neskôr prebudovali na letuschopný Challenger, exempláre s označením OV-100 a OV-101 nikdy do kozmu neleteli. Maketa raketoplánu OV-100 dostala dodatočne meno Explorer. Na rozdiel od predošlej makety bolo možné vstúpiť do jej interiéru a slúžila na rozmerové testy pri výrobe nádrže ET.

Dňa 17. septembra 1976 sa uskutočnilo slávnostné predstavenie prvého družicového stupňa raketoplánu (orbitera) a zároveň jeho odovzdanie NASA. Mal výrobné číslo OV-101 a dokončili ho v Downey v Kalifornii. Pôvodne sa mal volať Constitution (Ústava), ale na základe celonárodnej listovej kampane bol na nátlak fanúšikov televízneho seriálu Star Trek nakoniec pomenovaný Enterprise. Enterprise však ešte nebol určený na vesmírne lety, hoci neskôr sa uvažovalo o jeho prestavbe na letuschopný exemplár (ktorá sa ale nikdy neuskutočnila). K tomu mu chýbali niektoré dôležité prvky, napríklad motory SSME. Slúžil len na atmosférické skúšky pristávania, ktoré prebiehali tak, že ho špeciálne upravené lietadlo Shuttle Carrier Aircraft (SCA) vynieslo do výšky okolo 10 km a potom sám kĺzavým letom pristával. Spočiatku, pri sledovaní základných aerodynamických vlastností, bol raketoplán počas celého letu pripevnený k lietadlu, niekedy ešte s aerodynamickým nadstavcom na motorovej sekcii. Neskôr sa k skúšobným letom na chrbte lietadla pridala posádka raketoplánu.

Samostatné skúšobné lety niesli označenie Approach and Landing Tests (ALT) a zúčastnili sa ich dve dvojčlenné posádky. Príprava posádok na let prebiehala v špeciálne upravenom lietadle Shuttle Training Aircraft (STA), v ktorom bolo miesto druhého pilota (vľavo) nahradené rovnakým riadením, aké je v raketopláne. Prvý samostatný let, pri ktorom lietadlo SCA uvoľnilo Enterprise na samostatný let, sa uskutočnil 12. augusta 1977. Samostatné lety raketoplánu prebiehali s aerodynamickým nadstavcom, ale aj bez neho. Prebiehali tiež skúšky transportu raketoplánu na chrbte SCA na veľké vzdialenosti. Skúšobné lety s Enterprise skončili v októbri 1977. Hoci tieto testy ukázali, že raketoplány sú schopné lietať v zemskej atmosfére a pristávať, objavili sa nové problémy a celý projekt sa dostával do časového sklzu. Kongres Spojených štátov zamietol finančné prostriedky na stavbu piateho raketoplánu – ich flotila sa preto skladala len zo štyroch strojov. Hoci vedenie NASA znížené finančné prostriedky stále veľmi kritizovalo, napokon NASA musela vyškrtnúť zo zoznamu realizovaných plánov aj ďalšie položky, napríklad stavbu bezpečnostných bariér pozdĺž pristávacích dráh.

V roku 1977 bola v Marshallovom stredisku vesmírnych letov (Marshall Space Flight Center) postavená maketa raketoplánu. Tento exemplár nebol schopný ani atmosférických letov, ale používal sa len na testovanie pozemných zariadení a prípravu personálu na práce so skutočnými raketoplánmi. Maketa raketoplánu dostala neskôr pomenovanie Pathfinder a v súčasnosti je vystavená v United States Space & Rocket Center v Huntsville v Alabame.

Prípravné práce na prvý štart

Columbia krátko po zložení z lietadla SCA 24. marca 1979, kedy prvýkrát prišla na Kennedyho vesmírne stredisko

V roku 1978 sa na let začala pripravovať prvá dvojčlenná posádka, ktorú tvorili veliteľ John Young a pilot Robert Crippen. Prvý operačný raketoplán s menom Columbia dostala NASA až v marci 1979, čo však bol už prvý termín (hoci v tom čase dávno neaktuálny) predpokladaného štartu. Pri skúšobnom lete lietadla SCA s Columbiou na chrbte však niektoré z dlaždíc jej tepelnej ochrany odpadli a poškodili niekoľko iných dlaždíc. Stroj sa následne musel opravovať, a tak sa na Kennedyho vesmírne stredisko vydával s dvojtýždňovým oneskorením. Prišiel tam 24. marca, no vtedy ešte ani zďaleka nebol v letuschopnom stave. Chýbali mu ešte hlavné motory, pomocné generátory hydrauliky, palivové články, riadiace počítače, tepelná izolácia motorov a 7 800 doštičiek tepelnej ochrany (iný zdroj uvádza až 30 000). Columbia bola pritom prvý stroj, ktorý mal byť vybavený motormi SSME a kompletnou tepelnou ochranou. Prvý dátum štartu bol stanovený na 31. marec 1980. V auguste 1979 dostala Columbia motory SSME, s ktorými boli dlho značné technické problémy. Prvou kompletnou a letuschopnou časťou raketoplánu boli motory SRB – dvojica raketových motorov na tuhé pohonné hmoty, ktoré sa z boku pripájali k nádrži ET. Ich posledný test, po ktorom boli vyhlásené za letuschopné, sa uskutočnil 17. septembra 1979.

Problémy s tepelným štítom

V snahe ušetriť finančné prostriedky najala firma Rockwell International na lepenie doštičiek tepelnej ochrany vysokoškolských študentov, ktorí však prácu vykonali nespoľahlivo. Niektoré doštičky sa museli strhnúť a znova prilepiť. Nasledujúceho roku sa kritériá na dynamickú pevnosť tepelného štítu zvýšili, a tak bolo treba vymeniť ďalších 3 400 doštičiek. Medzi nimi i také, ktoré už raz boli menené. Rekonštrukcia tepelného štítu si napokon vyžiadala celý rok a skončila sa až 16. novembra 1980. Až potom, 24. novembra, sa Columbia mohla presunúť do montážnej haly Vehicle Assembly Building (VAB), v ktorej bola pripojená k nádrži ET. K ET sa zase z oboch strán symetricky pripájali motory SRB a celý tento komplex bol zostavený na mobilnom vypúšťacom zariadení Mobile Launcher platform (MLP). Dňa 29. decembra sa MLP so svojím nákladom vydal na sedemhodinovú cestu na štartovací komplex 39A, kde začali záverečné skúšky.

Už pred prvým štartom sa vyskytli obavy vyplývajúce z krehkosti dlaždíc, ktoré by mohli byť poškodené padajúcimi kusmi materiálu (najmä ľadu) pri štarte. Objavil sa dokonca návrh inšpekcie tepelného štítu pri prvom lete, ale nakoniec sa zrušil s tým, že dlaždice zodpovedajú kritériám. Napokon, hoci z prvého a 26 ďalších letov sa Columbia bezpečne vrátila, sa obavy ukázali byť opodstatnené. Pri misii STS-107 v roku 2003 totiž dlaždice chrániace ľavé krídlo Columbie poškodil počas štartu kus izolačnej peny odpadnutej z nádrže ET. Poškodenie bolo také závažné, že Columbia sa pri návrate do atmosféry rozpadla a celá jej sedemčlenná posádka zahynula.

Prvé lety

Štart raketoplánu Columbia na jeho prvú misiu STS-1, 12. apríl 1981

Pohľad zo zadných okienok raketoplánu Columbia na laboratórium Spacelab počas jeho prvého letu pri misii STS-9, 28. november 1983

Prvá misia v programe Space Shuttle mala označenie STS-1. Predchádzalo jej viac ako štvordňové odpočítavanie, pričom plánovaný dátum štartu bol 10. apríl 1981. Pre poruchu na jednom z riadiacich počítačov sa musel štart odložiť o dva dni. Columbia tak odštartovala na svoju prvú misiu 12. apríla 1981, čo bolo zároveň 20. výročie štartu prvého človeka do vesmíru. Misia STS-1 trvala dva dni a prebehla bez väčších komplikácií. Išlo o prvý americký pilotovaný kozmický let od roku 1975, kedy sa uskutočnil spoločný americko-sovietsky let Apollo-Sojuz.

Po bezproblémovom pristátí Columbie na Edwardsovej základni vzdušných síl sa približne o pol roka vydala Columbia do vesmíru znova. Jej posádku tvoril veliteľ Joe Engle a pilot Richard Truly. Hoci let mal podľa plánu trvať 5 dní, napokon sa musel rapídne skrátiť na dva dni a šesť hodín, a bol dokonca o sedem minút kratší ako prvý skúšobný let. Dôvodom bol výpadok jednej z dvoch palubných batérií. Nasledovali ďalšie skúšobné lety STS-3 a STS-4, stále s dvojčlennou posádkou. Až piata misia, STS-5, sa dala považovať za prvý operačný let, pretože počas nej boli z nákladového priestoru Columbie po prvýkrát vypustené dve družice. Posádka raketoplánu sa zároveň rozšírila na štyri osoby.

Šiesty let raketoplánu do vesmíru už neabsolvovala Columbia, ale ďalší exemplár orbitera Challenger, ktorý bol odovzdaný NASA 30. júna 1982. Challenger bol pôvodne skonštruovaný len ako skúšobný stroj, čomu zodpovedá aj jeho označenie STA-099, ale NASA ho prestavala na plnohodnotný raketoplán. Challenger mal oproti Columbii malé konštrukčné rozdiely, vďaka čomu bola jeho prázdna hmotnosť o 1 128 kg menšia. Na svoj prvý let odštartoval 4. apríla 1983. Challenger vypustil do vesmíru prvú družicu zo série Tracking and Data Relay Satellite (TDRS), ktoré uľahčovali komunikáciu raketoplánov so Zemou. Celkový počet vypustených družíc TDRS bol 9, ale nie všetky sa dostali do vesmíru v nákladovom priestore raketoplánu. Počas tejto misie sa vyskúšal aj prvý výstup astronautov z raketoplánu do otvoreného priestoru. O viac než rok neskôr absolvoval svoj prvý let aj tretí dokončený raketoplán OV-103 s menom Discovery a o ďalší rok aj OV-104 Atlantis. Od roku 1984 sa misie prestali označovať poradovým číslom, ale prešlo sa na zložitejší systém, ktorý však pretrval len dva roky, kým sa vrátilo k pôvodnému označeniu.

Havária Challengera

Raketoplán Challenger v okamihu deštrukcie, 28. január 1986

Veľkým zlomom v programe raketoplánov sa stala havária raketoplánu Challenger, vo svojom čase najtragickejšia kozmická havária. Challenger odštartoval 28. januára 1986 so sedemčlennou posádkou na misiu, ktorá mala podľa plánu trvať sedem dní. Ciele misie boli zmiešané: vypustenie dvojice družíc (z ktorých jedna bola druhou družicou série TDRS) a astronomické pozorovania a experimenty. Let však trval len 73 sekúnd – potom raketoplán explodoval a celá jeho posádka zahynula. Príčinou bola netesnosť motora SRB a následný únik spalín, ktoré prepálili povrch motora a neskôr aj jeho spoj s ET, následkom čoho motor prerazil stenu nádrže a jej obsah sa vznietil. Katastrofu sledovali v priamom prenose diváci po celom svete.

Po havárii boli lety raketoplánov pozastavené na viac ako dva a pol roka. Zdržalo a skomplikovalo sa tým vypustenie mnohých významných družíc a sond, napríklad sondy Galileo a Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu. Raketoplán prekonal veľké konštrukčné zmeny, zaviedli sa nové bezpečnostné opatrenia, no jeho prevádzkové náklady tým ešte vzrástli. V roku 1988 sa lety obnovili. Ako náhrada za zničený Challenger bol postavený v poradí už piaty orbiter – Endeavour.

90. roky

V 90. rokoch 20. storočia absolvovali raketoplány veľa úspešných misií, medzi ktoré patrí najmä vypustenie Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu na obežnú dráhu v roku 1990 a jeho následná oprava v roku 1993. Ročne sa uskutočnilo približne 6 až 7 štartov. Nový orbiter Endeavour prvýkrát vzlietol 7. mája 1992, pričom cieľom jeho misie STS-49 bolo zachytiť družicu Intelsat 603, ktorá sa dostala na nesprávnu obežnú dráhu.

V roku 1993 bol vyhlásený program Shuttle-Mir, čo bola dohoda o spolupráci medzi Ruskom a Spojenými štátmi vo výskume vesmíru. V rámci tohto programu raketoplány desaťkrát navštívili ruskú stanicu Mir, pričom v deviatich prípadoch sa s ňou aj spojili a podieľali sa na doprave zásob, výmene členov posádky a pri lete STS-74 raketoplán Atlantis doniesol Miru nový modul – Docking Module (DM). Najčastejšie sa na cestu k Miru vydával orbiter Atlantis. Naposledy navštívil raketoplán Mir v júni 1998 a o tri roky neskôr táto stanica riadene zanikla v zemskej atmosfére. Skúsenosti z misií k Miru boli dôležitou prípravou pre vybudovanie Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS).

Medzinárodná vesmírna stanica je spoločný projekt viacerých štátov, z ktorých niektoré vyrobili pre stanicu vlastný modul. Všetky americké aj zahraničné moduly okrem ruských vyniesli na stanicu práve Space Shuttle. Základom ISS bol ruský modul Zaria, ku ktorému raketoplán Endeavour v roku 1998 doviezol americký modul Unity. Podobne ako v prípade Miru aj ISS navštevovali raketoplány tiež s cieľom zásobovať a meniť posádky.

V roku 1999 raketoplán Columbia úspešne vyniesol na obežnú dráhu röntgenové observatórium Chandra, ktoré spolu s Hubblovým ďalekohľadom patrí medzi Veľké kozmické observatóriá.

Výstavba ISS

Raketoplán Atlantis odlieta od Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) pri misii STS-115, 17. september 2006

Jeden z jedinečných záberov raketoplánu (v tomto prípade Endeavouru) pripojeného k ISS, ktorý vznikol z paluby odlietajúcej kozmickej lode Sojuz TMA-20, 23. máj 2011

Koncom 20. storočia a na začiatku 21. storočia sa najčastejším cieľom letov raketoplánov stávala Medzinárodná vesmírna stanica. Prvá takáto misia, STS-88, odštartovala 4. decembra 1998. Raketoplán k nej dopravil a pripojil množstvo jej modulov, napríklad Destiny, Harmony, či trojdielne japonské laboratórium Kibó. Zároveň sa spolu s ruskými loďami Sojuz a Progress staral aj o zásobovanie a výmenu členov posádky. Dokázal tiež meniť výšku obežnej dráhy stanice. K stanici lietal raketoplán vždy so spojovacím uzlom ODS (Orbiter Docking System), ktorý umožňoval jeho hermetické spojenie so stanicou. Každý let bol spojený s niekoľkými výstupmi do otvoreného vesmíru, počas ktorých astronauti pracovali z vonkajšej strany stanice.

Zmeny po tragédii Columbie

Na začiatku 21. storočia mali misie raketoplánov k ISS prioritu. Misií s iným cieľom bolo podstatne menej a po roku 2000 sa im venoval už len raketoplán Columbia. Ten, pretože mal ako skúšobný prototyp najväčšiu hmotnosť, sa nemohol zatiaľ podieľať na výstavbe ISS, hoci do budúcnosti sa s jeho návštevami ISS počítalo.

Všetky plány sa ale zmenili po misii STS-107, takmer šestnásťdňovej vedeckej misii, ktorá skončila tragicky. Pri návrate do zemskej atmosféry sa raketoplán rozpadol a celá posádka zahynula. Lety raketoplánov boli, podobne ako po havárii Challengera, pozastavené, čo malo negatívny dopad aj na výstavbu Medzinárodnej vesmírnej stanice. Raketoplány aj pozemské zariadenia a personál opäť prešli celým radom úprav, testov a zdokonalení. Predovšetkým bola obmedzená možnosť odpadávania častíc z ET pri štarte, bol zdokonalený systém optického snímania štartu, a zlepšila sa schopnosť orbitera znášať nárazy od úlomkov. Program návratu raketoplánov do vesmíru bol nazvaný Return to Flight. Bezpečnosť posádok raketoplánu malo zlepšiť aj to, že až do ukončenia letov mali všetky stroje lietať len k ISS, kde by astronauti mohli v prípade poškodenia počkať do príletu záchrannej expedície. Neskôr vedenie NASA zmenilo rozhodnutie a povolilo jedinú výnimku, ktorou sa stala servisná misia STS-125 k Hubblovmu vesmírnemu ďalekohľadu. Počas tejto misie však bol na druhej štartovacej rampe pripravený raketoplán Endeavour, ktorý v prípade závažného problému mohol uskutočniť záchrannú misiu. Oprava ďalekohľadu napokon prebehla úspešne a záchranná misia nebola potrebná.

V snahe ušetriť prostriedky NASA plánovala jeden z orbiterov, Atlantis, vyradiť z činnosti o dva roky skôr ako zvyšné dva. Napokon ale Atlantis zostal operačným raketoplánom a dokonca v dĺžke svojej aktívnej činnosti prekonal Endeavour o necelé dva mesiace a Discovery o viac ako štyri mesiace.

Koniec programu

Program raketoplánov sa vinou starej techniky stával čoraz viac predraženým. Program spotrebovával 4 – 5 miliárd amerických dolárov ročne a to aj v prípade, že stroje nelietali. NASA musela pre prípad možnej výroby náhradných dielov udržiavať asi 3000 výrobných liniek. Napriek tomu už niektoré diely nebolo možné pre ich zastaranosť vyrobiť vôbec. Došlo napríklad k tomu, že aby NASA získala elektroniku pre motory SRB, musela ju vymontovať z nikdy neletených motorov SRB, ktoré však pre pozemské skúšky boli touto technológiou vybavené, a stáli ako múzejný exponát pred Marshallovým kozmickým strediskom.

Ukončenie letov raketoplánov sa plánovalo na rok 2010, nakoniec ale posledný z nich, Atlantis, odštartoval až 8. júla 2011. Misia s označením STS-135 bola výnimočná tým, že nakoľko bola posledná a nebolo k nej možné vyslať záchranný raketoplán, počet členov posádky aj ich fyziologické parametre boli zvolené tak, aby sa v prípade vážnej poruchy všetci mohli vrátiť na Zem z ISS v kozmickej lodi Sojuz. Misia STS-135 bola hlavne zásobovacia. Výstavba americkej časti stanice ISS skončila predposlednou misiou raketoplánu, STS-134, ktorú absolvoval Endeavour. STS-134 mala byť posledná v programe Space Shuttle, ale vyše polroka pred jej začiatkom bola schválená aj misia STS-135, pôvodne plánovaná len ako prípadná záchranná misia.

Po ukončení programu boli zvyšné tri orbitery po úpravách umiestnené do múzeí. Endeavour sa nachádza v California Science Center v Los Angeles. Discovery putoval do National Air and Space Museum neďaleko Washingtonu D.C. Atlantis zostal vo svojom bývalom pôsobisku, na Kennedyho vesmírnom stredisku. V tomto múzeu je vystavená aj troska krídla raketoplánu Challenger a rámy okien pilotnej kabíny zničeného raketoplánu Columbia. Enterprise, skúšobný prototyp, je v New Yorku na vyslúžilej lietadlovej lodi USS Intrepid. Zmenami prešlo aj Kennedyho vesmírne stredisko. Rampa 39B bola zbúraná a jej diely sa nelegálne objavili v predaji na eBay. Rampa 39A bola prestavaná pre potreby spoločnosti SpaceX.

Náhradou za raketoplány mali byť lode nového kozmického programu Constellation, ktorý však zrušil prezident Barack Obama. Namiesto toho začal vývoj pilotovanej kozmickej lode Orion vynášanej do vesmíru nosnou raketou SLS (Space Launch System). Tieto rakety čiastočne využívajú techniku a technológie z raketoplánov. Prvé rakety tohto druhu majú niesť tie isté motory SSME, ktoré používali raketoplány, a použiť taktiež zvyšné motory SRB. Na rozdiel od raketoplánov však budú rakety SLS používať každú sadu motorov len raz. Po vyčerpaní zásob zvyšných motorov SRB prejde raketa na nové, vylepšené urýchľovacie motory.

Funkciu zásobovania a výmenu posádok Medzinárodnej kozmickej stanice prebrali kozmické lode súkromných kozmických agentúr.

Kritika programu

Veľmi dlhá a zložitá príprava orbitera na opakovaný štart bola jedným z terčov kritiky programu

Kritika programu Space Shuttle sa zameriava najmä na skutočnosť, že NASA podľa nej zlyhala v cieli znížiť náklady na lety do vesmíru. Náklady na štart raketoplánu v prepočte na každý kilogram nákladu sa ukázali výrazne vyššie ako u klasických rakiet. Lety mali tiež oveľa nižšiu než predpokladanú frekvenciu. Príprava orbitera na opakovaný štart trvala niekoľko mesiacov namiesto prvotne predpokladaných dvoch týždňov. Raketoplán ďalej podľa kritiky neuspel v cieli dosiahnutia spoľahlivého prístupu do vesmíru čiastočne kvôli viacročnému prerušeniu programu po katastrofách raketoplánov Challenger a Columbia. Samotné dve tragické nehody ukázali, že hoci boli problémy v oboch prípadoch známe už dávno pred nehodami kvôli podobným, aj keď nie tragicky končiacim technickým ťažkostiam pri predošlých letoch, byrokratický proces zabránil potrebnej komunikácii a akcii. Tlak na rozpočet NASA spôsobený dlhodobo vysokými nákladmi znamenal eliminovanie pilotovaných letov za nízku obežnú dráhu Zeme a vážne obmedzenie použitia nepilotovaných vesmírnych sond. Podpora a spoliehanie sa na raketoplán spomalili domáci komerčný program klasických rakiet. Preto je kozmická loď novej generácie, Orion, návratom ku klasickej schéme vynášania lode do vesmíru raketou.

Časová os letov orbiterov

Pozri aj

• Družicový stupeň raketoplánu
• Space Shuttle
• Space Shuttle External Tank
• Space Shuttle Solid Rocket Booster
• Zoznam pilotovaných vesmírnych letov

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Program Space Shuttle

Externé odkazy

• Oficiálna stránka Archivované 2023-05-20 na Wayback Machine (po anglicky)

Zdroje

• KOLAŘ, Jan. MEK - STS (Raketoplán před startem - problémy zůstávají) [online]. mek.kosmo.cz, [cit. 2020-02-11]. Dostupné online.
• LEJČEK, Lubor. MEK - STS (Potíže s tepelným štítem raketoplánu) [online]. mek.kosmo.cz, [cit. 2020-02-11]. Dostupné online.
• PACNER, Karel; VÍTEK, Antonín. Půlstoletí kosmonautiky: kroky, skoky a pády na cestě do vesmíru. 1. vyd. Praha : Epocha, 2008. 471 s. ISBN 978-80-87027-71-4.
• PŘIBYL, Tomáš. Den, kdy se nevrátila Columbia. 1. vyd. Říčany u Prahy : Junior, 2003. 191 s. ISBN 80-7267-108-1.
• RŮŽIČKA, Bedřich, POPELÍNSKÝ, Lubomír. Rakety a kosmodromy. 1. vyd. Praha : Naše vojsko, 1986, 360 s. ISBN 28-028-86.
• ŠAMÁREK, Ondřej. Skylab – laboratoř na nebesích (10. díl) [online]. kosmonautix.cz, 2016-09-12, [cit. 2020-02-11]. Dostupné online.
• Česká astronomická společnost. Kolik bylo vyrobeno amerických raketoplánů? [online]. astro.cz, [cit. 2020-02-11]. Dostupné online.
• Juraj Maták - www.matak.sk. STS - Space Shuttle [online]. kozmo-data.sk, [cit. 2020-02-11]. Dostupné online.

Kozmonautický portál