3.1. Dlaczego po starcie wahadłowiec robi zwrot wokół osi ?
Prosta i szybka odpowiedź jest taka, że wahadłowiec obraca się żeby uzyskać odpowiednie nachylenie do przeprowadzenia danej misji i ustawić się "głowami w dół" podczas wzlotu na orbitę. Odpowiadając w sposób bardziej złożony - obracamy wahadłowiec, aby powietrze uderzało w skrzydła pod nieco ujemnym kątem, co zmniejsza obciążenie strukturalne płatowca. Nowe usytuowanie (po obróceniu) pozwala także na wiele innych rzeczy, od zwiększenia masy ładunku, wysokości orbity lub nachylenia (inklinacji) po lepszą komunikację radiową z Ziemią i orientację.
Po tym wszystkim aż się prosi pytanie: dlaczego nie zorientować tak stanowiska startowego, żeby od razu uzyskać pożądane ustawienie? Dlaczego wahadłowiec musi się obracać, żeby osiągnąć to usytuowanie? Odpowiedź brzmi: bo stanowiska startowe to pozostałości po erze Apollo. Wieża dostępu oraz pozostałe struktury wspomagające i serwisowe są ustawione w zasadzie tak samo jak dla rakiet Saturn V.
A czy astronauci nie czują dyskomfortu lecąc głowami w dół?
Raczej nie, bo przyśpieszenie, jakie daje się odczuwać podczas wzlotu wahadłowca, dochodzi do 3g i odczuwaja oni, jakby wciąż leżeli tyłem na fotelach.
3.2. Jak przebiegać będzie misja ratunkowa w przypadku awarii wahadłowca na orbicie ?
Z początku eksploatacji wahadłowców przewidywano taką możliwość, ale po katastrofie Challengera liczba startów w roku znacznie zmalała, co spowodowało także dłuższe przestoje orbiterów na ziemi, gdzie były poddawane wnikliwej diagnostyce po każdym locie. Taki tryb ich wykorzystywania nie pozwalał na to, aby jakiś orbiter znajdujący się na ziemi był w gotowości do lotu w czasie misji kosmicznej innego i byłby w stanie polecieć w misję ratunkową. Tak i do dziś pozostało. Wahadłowiec pozostający na orbicie zdany jest całkowicie na swą niezawodność i na pomysłowość załogi wraz z obsługą naziemną odnośnie usuwania danej awarii. Większość istotnych systemów ma on jednak co najmniej zdublowanych, a konstrukcja hydrauliczna silników OMS i ich zasilania pozwala na obranie wielu alternatywnych strategii awaryjnego ich rozruchu. Tylko w szczególnym przypadku mogłoby się zdarzyć, że podczas awarii wahadłowca na orbicie, drugi jest gotowy do startu. Na to jednak NASA nie liczy i tak też przygotowywani są astronauci podczas treningu.
Po katastrofie Columbii proponuje się:
- wyposażenie załogi w niezbędne części zapasowe do reperacji istotnych fragmentów poszycia płatowca,
- umieszczenie na kadłubie chwytaków dla astronautów (EVA), umożliwiających dokonanie niezbędnej inspekcji podczas lotu, nawet gdy wahadłowiec ma zdemontowany manipulator,
- takie projektowanie orbity wahadłowca, aby nawet w misji naukowej, normalnie bez dokowania do ISS, mógł jednak awaryjnie do niej dokować.
Oficjalnie NASA poda nowe procedury przed pierwszym wznowionym lotem wahadłowca (prawdopodobnie pierwsza połowa 2004).
Tajemnicą nadal pozostaje, czy komandor dysponuje trucizną, która mogłaby być użyta w przypadku niemożności powrotu załogi z orbity na Ziemię.
3.3. Dlaczego zbiornik ET nie jest odzyskiwany ?
Zbiornik ET zawierający płynny tlen i wodór służy wahadłowcowi aż do końcowej fazy wzlotu na orbitę zasilając silniki SSME. W momencie wyczerpania całego paliwa, wahadłowiec wraz ze zbiornikiem ET ma prędkość zbliżoną do "pierwszej kosmicznej" i aby odzyskać zbiornik, należałoby w zasadzie wyposażyć go w odpowiednią osłonę termiczną, spadochrony, bądź powierzchnie aerodynamiczne (skrzydła). Wszystko to jednak spowodowałoby znaczny wzrost masy ET i znaczną degradację osiągów wahadłowca. Tak więc zbiornik ET odłączny jest przed osiągnięciem prędkości pozwalającej na orbitowanie i lotem balistycznym spada na Ziemię (ocean), w większości spalając się w atmosferze.
Były projekty, aby wykorzystywać ET do budowy stacji kosmicznej według koncepcji "mokrej" ery Skylaba, ale jak dotąd nie zrealizowano jej i nie zanosi się, aby kiedykolwiek doszła ona do skutku.
3.4. Dlaczego zbiornik ET na początku lotów był biały, a później już tylko czerwony ?
W dwóch pierwszych misjach powierzchnia zbiornika malowana była białą farbą, aby łatwo było oszacować, w jakim stopniu zbiornik narażony jest na ewentualne uszkodzenia spowodowane pracą silniczków oddzielających rakiety boczne SRB. Badano też stopień nagrzewania się zbiornika podczas tarcia o atmosferę. Ponieważ okazało się, że oba czynniki są zaniedbywalnie małe, począwszy od trzeciej misji zrezygnowano z malowania zbiornika. Pozwoliło to zaoszczędzić 300 kg i o tyle samo zwiększyć nośność systemu. Od tej pory zbiornik ET ma naturalny, rudo-pomarańczowy kolor pianki izolacji termicznej.
3.5. Ilu astronautów może zabrać wahadłowiec w kosmos ?
Wahadłowiec zasadniczo zabiera na pokład 7 osób, chociaż dwukrotnie (w misji STS-61A i podczas powrotu z Mira w misji STS-71) zdarzyło się, że było to 8 osób.
Oczywiście można sobie wyobrazić misję ratunkową, w której zainstalowanoby dodatkowe cztery fotele, a liczba członków załogi wzrosłaby do 11. Na taką ilość członków załogi obliczony jest też system klimatyzacyjny wahadłowca.
W przypadku Burana mówiło się o możliwości zabrania na pokład 8-10 osób, ale są to dane czysto teoretyczne, ponieważ nigdy nie doszło do lotu załogowego tego promu.
3.6. Czy wahadłowiec może wylądować bez udziału pilota ?
Wahadłowiec systemu STS może realizować wszystkie etapy lotu w trybie automatycznym, oprócz tego jednego. Od momentu zbliżenia się do miejsca lądowania na pokładzie musi być ktoś, kto posadzi go na pasie. Jest to warunek niezbędny, ponieważ nie istnieje oprogramowanie, mogące pozwolić na taki manewr. Dotyczy to oczywiście amerykańskiego systemu STS, ponieważ radziecki Buran wylądował w trybie automatycznym.
Takie rozwiązanie bierze się także w pewnej mierze z nieco innej filozofii traktowania zawodu pilota w USA i w ZSRR/Rosji. Pierwsi kosmonauci byli pozbawieni możliwości pilotowania statku kosmicznego, gdy tymczasem amerykańscy astronauci wręcz domagali się tego motywując, że "są pilotami-oblatywaczami, a nie małpami doświadczalnymi". Skutek tego był taki, że i wahadłowiec został zaprojektowany jako statek pilotowany, a nie czysto automatyczny, choć istniały możliwości techniczne, aby cała faza od deorbitacji po lądowanie odbyła się bez udziału pilota. Odnośnie Burana, to konstruktorzy przewidywali dla niego całkowicie bezzałogowy profil niektórych misji i to właśnie wymagało opracowania systemu automatycznego lądowania.
3.7. Dlaczego Buran do pierwszego lotu wystartował bez załogi ?
W chwili pierwszego i jedynego startu (1988-11-15) nie był jeszcze gotowy system podtrzymywania warunków życia. Oprócz tego Rosjanie nie chcieli ryzykować, wysyłając ludzi w pierwszy lot swojej zupełnie nowej konstrukcji.
Inaczej na to patrzyli zaś kosmonauci-oblatywacze programu Energia/Buran, których wręcz punktem honoru było powtórzenie amerykańskiego wyczynu, gdzie do pierwszego swego lotu (STS-1) wahadłowiec o nazwie "Columbia" startował z załogą złożoną z dwóch pilotów-astronautów. Niestety kosmonauci nie wiedzieli wszystkiego, a prawda była taka, że finanse ZSRR nie pozwalały na kontynuowanie programu i start mógł się w tych warunkach odbyć tylko jeden - przy takim zaawansowaniu wyposażenia Burana, jakie było, czyli bez systemów podtrzymywania życia, albo program zakończono by bez choćby jednego lotu w kosmos, gdyby zwlekać jeszcze rok czy dwa.
Lot Burana był więc 'aktem rozpaczy' zdesperowanego zespołu konstruktorów pod wodzą Gleba Łozino-Łozińskiego, który tylko w ten sposób mógł udowodnić, że całość prac nie poszła na marne.
3.8. Gdy wahadłowiec wzlatuje, to leci "do góry brzuchem", dlaczego ?
Wahadłowiec jest tak obracany, aby powietrze nacierało na skrzydła pod nieco ujemnym kątem, co zmniejsza obciążenie strukturalne płatowca. Pozwala to także na lepszą komunikację radiową z ziemią (anteny są zwrócone ku ziemi) i orientację (sytemy śledzące i telemetryczne mają nie zakłócony widok na ziemię).
3.9. Ile kosztuje start wahadłowca ?
NASA nie podaje dokładnie tego, ale można to wyliczyć, dzieląc ogólną roczną kwotę z budżetu NASA przeznaczoną na misje wahadłowców przez liczbę startów rocznie. Tak uzyskana kwota zawiera się w przedziale 400..500 mln. USD.
Jest to kwota brutto, zawierająca wszystkie koszty, włącznie rachunkami od dostawców pizzy na przylądek Canaveral, a poważniej, to zawiera ona w sobie wszystkie czynności związane z obsługa wahadłowców na ziemi i w kosmosie, włącznie z treningiem astronautów.
3.10. Co jest źródłem elektryczności dla systemów wahadłowca ?
Wahadłowiec bazuje na ogniwach paliwowych, w których syntezie podlega wodór i tlen. Ogniwa te produkują ciągłą moc elektryczną 21 kW z możliwością szczytowego zasilania przez 15 minut na poziomie mocy równej 36 kW. Stojąc na platformie startowej, wahadłowiec jest zasilany zarówno przez lokalne ogniwa paliwowe, jak i przez systemy naziemne. Na trzy i pół minuty przed startem przechodzi w całości na zasilanie lokalne. Ubocznym efektem pracy ogniw jest produkcja wody, której jest nawet zbyt dużo jak na potrzeby pełnej załogi, toteż jej nadmiar bywa usuwany w przestrzen kosmiczną, dając przy tym wspaniałe efekty wizualne.
Po modernizacji awioniki wahadłowca (tzw. "szklany kokpit") zapotrzebowanie na energię elektryczną znacznie spadło, co daje mu obecnie jeszcze większe rezerwy niż projektowano pierwotnie.
3.11. Jakie są podstawowe różnice między systemami STS a Energia/Buran ?
Główną różnicą jest zamontowanie w ogonie wahadłowca amerykańskiego trzech silników kriogenicznych SSME, podczas gdy Buran był wynoszony przez rakietę nośną Energia. Prócz tego Buran mógł lądować (i wylądował) w trybie automatycznym. Inne różnice pomiędzy orbiterami były stosunkowo niewielkie, zarówno wymiary jak i osiągi różniły się o kilka procent.
Spore różnice w programach występują natomiast przy porównaniu systemów nośnych. Co prawda obie rakiety nośne można zaklasyfikować jako dwustopniowe (czy też, według innej nomenklatury, półtorastopniowe), jednak różnią się one od siebie zasadniczo.
Olbrzymi zbiornik zawierający kriogeniczne materiały pędne jest w Energii drugim stopniem, gdyż posiada własne silniki rakietowe, natomiast w amerykańskim STS umieszczone są one w orbiterze, dzięki czemu są odzyskiwane i zdatne do ponownego użycia (nominalnie 55 razy).
Rakiety boczne są skonstruowane zupełnie odmiennie. Amerykańskie SRB spalają stałe materiały pędne i są odzyskiwalne, natomiast rosyjskie zasilane są ciekłymi materiałami pędnymi i nieodzyskiwalne. Co prawda w późniejszych planach było odzyskiwanie obu stopni Energii, ale pozostało to jedynie w teorii.
3.12. Jaki maksymalny ładunek potrafi wynieść w kosmos wahadłowiec ?
Teoretyczna maksymalna ładowność wahadłowca to 65000 lbs.(29.5 t), lecz praktycznie nie jest to możliwe do wykorzystania z powodu niepraktycznie niskiej orbity osiągalnej dla takiego ładunku. Ważne także jest samo rozmieszczenie ładunku ze względu na ograniczenia odnośnie środka ciężkości orbitera i dlatego w danych technicznych dla orbiterów Discovery, Atlantis, Endeavour, podawane jest 63500 lbs.(28.8t), a dla Columbii 55000 lbs.(24.95t), ze względu na większą mase netto tego orbitera niż pozostałych.
Po katastrofie Challenegera, NASA wrowadziła ograniczenia dla ładunków i tak
dla Discovery, Atlantisa, Endeavoura przy starcie z KSC na inklinacje 28.5 i orbicie kołowej 110 nm (204 km) maksymalny ładunek określono na 55000 lbs(24.95 t), a dla wahadłowca Columbia, przy tych samych parametrach orbity, ładunek ten wynosi 46000 lbs(20.87 t).
Jak dotąd rekordy załadunku dzierżą dwa starty wahadłowców:
- STS-51L: 52308 lbs (23.5 t); katastrofa wahadłowca
- STS-93 : 50162 lbs (22.7 t); pomimo ograniczeń wprowadzonych po katastrofie Challenger'a
3.13. Gdzie na świecie może wylądować wahadłowiec ?
Do lądowania wahadłowca nadaje się w zasadzie każde lotnisko, które posiada bieżnię o długości 4,5 km. Na powierzchni całego globu wyznaczono kilkadziesiąt lotnisk, zdolnych do awaryjnego przyjęcia wahadłowca. W takim przypadku, po oczyszczeniu pasa, zostanie na nim namalowany olbrzymi trójkąt równoramienny skonstruowany tak, by przy prawidłowym kącie podejścia piloci widzieli go jako równoboczny. Niektóre z lotnisk awaryjnych posiadają specjalne światła sygnalizacyjne, zmieniające barwę z białych na czerwone lub odwrotnie, w zależności od kąta podejścia. W przypadku awaryjnego lądowania na jego miejsce natychmiast odlatuje samolotem C-5 Galaxy ośmioosobowa ekipa wraz z podstawowym sprzętem odbiorczym. Reszta dwustuosobowej ekipy, wraz z pozostałym sprzętem dolatuje nieco później samolotem C-141 Starlifter.
Jednak podstawowym lądowiskiem jest bieżnia 15/33 na Kennedy Space Center na Florydzie, wyposażona w system nawigacji TACAN i mikrofalowy system naprowadzania MSBLS. Bieżnia położona jest w odległości kilku kilometrów od hangaru obsługi wahadłowca. Zapasowym lotniskiem jest baza Sił Powietrznych USA Edwards w Kalifornii, położona na terenie wyschniętego jeziora na pustyni Mojave. Lądowały tam wszystkie wahadłowce do roku 1983, a także odbywające swój pierwszy lot orbitalny. Jeden raz (STS-3) Columbia wylądowała w bazie White Sands w stanie Nowy Meksyk, a powodem były ulewne deszcze w Kalifornii.
3.14. Dlaczego wahadłowiec leci do ISS prawie aż 2 doby ?
Po wzlocie wahadłowca na przejściową orbitę o wysokości około 220 km, przeprowadzane jest typowo aż 13 odpaleń silników OMS w ciągu kolejnych godzin misji poprzedzających dokowanie, aby zrównać własną orbitę z orbitą ISS. Koryguje się zarówno wysokość jak i inklinację. Typowo, orbiter dokonuje dwóch korekt wysokości orbity podczas pierwszego dnia, a później dwóch korekt wysokości i dwóch korekt inklinacji oraz dwóch korekt wysokości i jednej korekty inklinacji na kilka godzin przed dokowaniem. Zwykle też potrzebne są cztery pośrednie korekty podczas finalnego zbliżania się do ISS. Mamy więc w sumie tych 13 korekt.
Gdy prom startuje, ISS nie musi być wcale tuż nad głowami astronautów, ale zupełnie gdzieś indziej np. po drugiej stronie Ziemi. Niższe orbity cechują się tym, że szybciej obiegają Ziemię, więc wahadłowiec znajdując się na takiej orbicie będzie jakby doganiał ISS. Jak długo potrwa ta operacja doganiania ISS zależy od wzajemnego położenia startowego tych dwóch obiektów oraz od przyjętej strategii manewru, optymalizowanej pod kątem minimalizacji zużycia paliwa. Korekty orbity wahadłowaca, jakich dokonuje on podczas pierwszych (prawie) dwóch dni, ustawiają go w odległości około 70 km za Stacją na nieco niższej orbicie, z którego to już punktu startowego prowadzi się dokowanie dnia trzeciego.
Jest jeszcza inna przyczyna, niezależna od powodów energetycznych, dla której podróż na ISS nie może być naprawdę krótka. Otóż automatyka nawigacyjna wahadłowca nie pozwala na to, aby na tyle precyzyjnie wprowadzić go na orbitę, aby osiągnać od razu parametry zbieżne z parametrami orbity ISS. Potrzebne są do tego uzupełniające pomiary wykonywane z Ziemi w ciągu minimum jednej doby, a wyniki tych pomiarów stanowią później dane wejściowe dla komputerów wahadłowca wyliczających kolejne poprawki kursowe i sterujące silnikami.
3.15. Jak długo może trwać misja wahadłowca ?
Nominalnie misja może trwać do 14 dni przy wyposażeniu promu w pojedynczą paletę EDO (Extended Duration Orbiter) zawierającą zbiorniki płynnego wodoru i tlenu.
Jak dotąd najdłuższą misją była STS-78 (16 dni, 21 godzin, 47 minut, 45 sekund). Teoretycznie rzecz biorąc, jeśli wahadłowiec wystartowałby z minimalnym ładunkiem (lub z ładunkiem nie wymagającym zasilania z orbitera), z minimalną załogą (2 osoby) i ze zmodernizowanym kokpitem wraz z awioniką ("szklany kokpit"), to zasobów energetycznych mogłoby wystarczyć na 21 dni lotu.
Obecnie NASA rozważa koncepcję wydłużenia pobytu orbitera zacumowanego do ISS do 14 dni, co razem z czasem przeznaczonym na dolot, operacją przygotowania do powrotu i rezerwą czasową na wypadek złej pogody w miejscu lądowania, daje około 22 dni. Orbiter byłby w takiej misji wyposażony w dwie palety EDO, załoga liczyłaby 6-7 osób, a w ładowni znajdowałby się moduł logistyczny MPLM lub stosunkowo niewielki moduł stały stacji (np. Cupola).
3.16. Co było przyczyną katastrofy "Challengera" ?
W skrócie: przyczyną katastrofy była awaria rakiety wspomagającej SRB (przepalenie się uszczelek), z której gazy spalania penetrując zbiornik ET z materiałami kriogenicznymi (wodór+tlen) doprowadziły do jego eksplozji.
Szczegółowe omówienie:
Co do przyczyn technicznych, które spowodowały przepalenie się uszczelek w rakietach wspomagających SRB, postawiono 3 hipotezy:
-
niska temperatura (2° C) w dniu startu i w dniach poprzedzających mogła zmniejszyć elastyczność uszczelek i po zapłonie nie zdążyły one ustawić się w pozycji roboczej. Na korzyść tej hipotezy świadczy
zdjęcie wykonane w T+0,5 s, ukazujące obłok czarnego dymu pomiędzy 1. a 2. sekcją prawej SRB. Dym ten najprawdopodobniej był produktem spalania uszczelek.
-
obecność lodu w złączu mogła uniemożliwić wysunięcie się na czas uszczelek, kamery zerejstrowały obłoczek pary wodnej, który wydostał się ze złącza tuż przed czarnym dymem.
-
zły dobór pasty chroniącej uszczelki przed wysoką temperaturą w trakcie pracy silnika SRB. Podczas odpałów testowych okazało się, że pasta ta w niskich temperaturach zachowuje się nieprzewidywalnie.
Raz "przekazywała" ciśnienie na uszczelki niemal natychmiast, innym razem po kilku sekundach, a podczas jednej z prób dopiero po 11 sekundach.
Nie udało się jednoznacznie ustalić, która z powyższych przyczyn (być może wszystkie razem) odpowiadała
za utratę orbitera wraz z całą załogą. Stało się tak m.in. dlatego, że nie udało się odzyskać prawej rakiety SRB.
Co prawda w momencie przebijania zbiornika ET odłamała jej się sekcja zawierająca spadochrony, ale mimo
to prawdopodobnie udałoby się zanalizować ją, pomimo zniszczeń powstałych podczas upadku do oceanu.
Niestety, w T+110 sekund oficer bezpieczeństwa zmuszony był wydać rozkaz likwidacji lewej rakiety SRB,
która, będąc pozbawioną systemu kierowania, zaczęła zmierzać w kierunku gesto zaludnionego wybrzeża.
Ponieważ jednak systemy bezpieczeństwa obu rakiet działają na fali o tej samej częstotliwości, to obydwie rakiety uległy zniszczeniu.
Niemniej jednak bardzo istotnym, jeżeli nie najważniejszym powodem katastrofy był też chaos organizacyjny
w obrębie samej NASA. O kłopotach z uszczelnianiem złącza SRB wiedziano już od roku, lecz traktowano je
jako wewnętrzny problem Marshall Space Flight Center. Ponadto w dniu startu producent SRB, firma
Morton Thiokol wysłała do NASA dokument, z którego jasno wynikało, że tak niskie temperatury, jakie
panowały wówczas na Florydzie potencjalnie grożą awarią. Dokument ten został przez NASA, dążącą do
przeprowadzenia w 1986 roku 24 startów wahadłowca, zignorowany.
Po katastrofie zawieszono wszystkie loty. Początkowo sądzono, że był to jakiś nieszczęśliwy wypadek, ale
dosyć szybko przekonano się, że jest to poważny błąd techniczny, którego rozwiązanie będzie wymagało
wielomiesięcznych prac. Złącze zostało przeprojektowane w taki sposób, że jego szczelność zapewniona
jest obecnie już przed startem. Ponadto podjęto cały szereg obostrzeń, takich jak obniżenie rocznej liczby
startów do ośmiu, zredukowanie masy wynoszonego ładunku z 30 do 25 ton, zakaz wynoszenia w ładowni
stopnia kriogenicznego Centaur-G'. Następny zaplanowany w grafiku lot, misja STS-62A została skreślona,
a wkrótce potem zrezygnowano z planu wystrzeliwania wahadłowców z bazy Vandenberg. Pierwszy lot po
katastrofie, misja STS-26, odbył się dopiero po 33 miesiącach od katastrofy.
3.17. W ile tajnych misji wojskowych wystartowały wahadłowce ?
Amerykańskie wahadłowce ośmiokrotnie latały na orbitę w tajnych misjach realizowanych na rzecz Departamentu Obrony. Były to kolejno:
- STS-51C - geostacjonarny satelita nasłuchu elektronicznego Magnum-1 dla potrzeb CIA
- STS-51J - geostacjonarny satelita łącznościowy DSCS-III
- STS-27 - satelita zwiadu radarowego Lacrosse-1
- STS-28 - synchroniczny satelita przekazu danych SDS B-1
- STS-33 - geostacjonarny satelita nasłuchu elektronicznego ORION-2 dla potrzeb CIA
- STS-36 - satelita zwiadu optycznego i bliskiej podczerwieni Improved Crystal 1
- STS-38 - synchroniczny satelita przekazu danych SDS B-2
- STS-53 - synchroniczny satelita przekazu danych SDS B-3
W misjach tych nie informowano o czasie startu aż do chwili T-9 minut, nie publikowano żadnych informacji ani fotografii zasadniczych ładunków, nie podawano parametrów orbity. Wszystkie dane pochodzą ze źródeł nieoficjalnych, a parametry orbity wahadłowca i ładunków użytecznych z amatorskich obserwacji satelitów.
3.18. Jaki jest skład atmosfery w wahadłowcu ?
Ciśnienie w kabinie wynosi 1 atm stabilizowane z dokładnością 0.01 atm. Skład gazowy atmosfery:
Udziałowo liczone ciśnienie tlenu zawiera się pomiędzy 0.2 a 0.23 atm.
Ciśnienie w kabinie obniża się do około 0.8 atm podczas prowadzenia EVA, celem skrócenia czasu adaptacji astronautów pomiędzy czysto tlenową atmosferą stosowaną w skafandrach podczas pracy w otwartym kosmosie, a atmosferą tlenowo-azotową kabiny wahadłowca.
3.19. Czy zawsze astronauci latali w kombinezonach kosmicznych ?
W wahadłowcach w czterech lotach próbnych załoga zakładała skafandry do startu i lądowania, potem zrezygnowano z ich stosowania. Zostały one przywrócone dopiero po katastrofie Challengera i stosowane do dziś tak jak pierwotnie - tylko na etapie wzlotu na orbitę i deorbitacji/lądowania.
Historycznie rzecz biorąc:
Po początkowych lotach testowych (programy Wostok i Mercury), kiedy to astronauci cały czas przebywali w skafandrach, zmieniono nieco kryteria dotyczące przebywania w nich.
W statku Woschod [1] trójosobowa załoga nie posiadała skafandrów, gdyż statek był modyfikacją jednoosobowego Wostoka i brak w nim było miejsca dla trzech kosmonautów w skafandrach.
W dwutygodniowym locie statku Gemini VII, pod koniec drugiej doby lotu, astronauci zdjęli skafandry i założyli je dopiero w dniu powrotu na Ziemię.
Załogi wczesnych Sojuzów latały bez skafandrów, a jeżeli program przewidywał wyjście na zewnątrz statku, kosmonauci zakładali je jedynie na czas samego wyjścia. Po locie Sojuza-11, zakończonym śmiercią załogi z powodu dehermetyzacji kabiny, Rosjanie ponownie zaczęli stosować skafandry, zakładane podczas operacji dynamicznych (start, korekty orbity, połączenie ze stacją orbitalną, odłączenie i lądowanie).
W programie Apollo skafandry stosowane były jedynie na etapie startu, lądowania na Księżycu i operacji wyjścia w otwarty kosmos.
3.20. Jakie są procedury przerwania wzlotu ?
W przypadku awarii silników SSME (od jednego do trzech) stosuje się różne warianty procedur awaryjnych.
Nigdy dotąd nie wystąpiła konieczność przerwania wzlotu wahadłowca i lądowania bez satelizacji promu, choć raz satelizowano prom na niższej orbicie awaryjnej wykonując manewr ATO: misja STS-51-F 1985-07-29, w której uszkodzeniu uległy dwa czujniki temperatury silników SSME.
Możliwe są cztery warianty przerwania w zależności od awarii:
- orbiter po odrzuceniu rakiet SRB jest odwracany i ciągiem sprawnych silników SSME zawraca go się do miejsca startu (RTLS - Return To Launch Site),
- przerywa się wcześniej pracę silników SSME, odrzuca zbiornik ET i wykonuje balistyczny lot z lądowaniem w Hiszpanii (TAL - Transoceanic Abort Landing),
- satelizacja na orbicie awaryjnej (ATO - Abort To Orbit),
- (AOA - Abort Once Around), gdy lądowanie odbywa sie na terenie USA (na Florydzie-KSC lub w Kaliforni-AFB) po prawie pełnym okrążeniu globu przez
wahadłowiec lecący na wysokości około 85 km.
Piloci uważają procedurę powrotu do miejsca startu (RTLS) jako czysto teoretyczną i chyba w 100% woleliby lądować za oceanem (TAL), chyba, że awaria silników SSME byłaby tak specyficzna - uniemożliwiająca przelot transatlantycki - że RTLS to jedyne wyjście.
3.21. Czy podczas hamowania w atmosferze tracona jest łączność ?
Podczas deorbitacji i hamowania pojazdu kosmicznego w atmosferze ziemskiej,
tworzy się warstwa wysoce zjonizowanego powietrza, która uniemożliwia łączność
radiową z kontrolnymi ośrodkami naziemnymi. Tak było w epoce Wostoka, Woschoda,
Gemini, Sojuza, Apollo, lotów wahadłowców aż do roku 1988.
Naukowcy już w latach 70-tych XX w. zauważyli, że warstwa zjonizowanego
gazu powstaje po stronie natarcia wlatującego w atmosferę obiektu kosmicznego,
natomiast po przeciwnej stronie (za "ogonem") utrzymuje się
przejrzysty radiowo tunel. Postanowiono zjawisko to wykorzystać do łączności
z wahadłowcem za pomocą kosmicznych satelitów przekaźnikowych TDRS (Tracking
Data & Relay Satellite). W 1988 roku NASA umieściła kolejne satelity tego
typu, tak pokrywające swym zasięgiem ścieżkę wejścia wahadłowca w
atmosferę (zarówno w przypadku lądowania na Florydzie jak i w Kaliforni), że
możliwe się stało wykorzystywanie transmisji radiowej poprzez wyżej opisany
kanał atmosferyczny w kierunku kosmosu - satelitów TDRS. Od wysokości około
60 km łączność prowadzą już stacje naziemne.
Obecnie NASA ma więc nieprzerwaną łączność z wahadłowcem w każdych
warunkach jego lotu, co jest bardzo cenne - podczas przedzierania się przez
atmosferę, gdy pojazd kosmiczny poddawany jest ekstremalnym naprężeniom i
temperaturom. Żaden inny współcześnie eksploatowany załogowy statek
kosmiczny nie pozwala na nieprzerwaną łączność z nim w każdej fazie lotu.
3.22. Dlaczego na orbicie konieczne jest otwarcie ładowni wahadłowca ?
Jest to konieczne, ponieważ w ładowni znajdują się dwa duże radiatory freonowe, służące do rozpraszania nadmiarowego ciepła, jakie powstaje w wyniku chłodzenia pokładowej aparatury elektronicznej i jako efekt uboczny działania klimatyzacji. W kosmosie nie istnieje możliwość przekazywania ciepła przez konwekcję i jedynym sposobem jest jego wypromieniowanie, co nie jest procesem zbyt efektywnym, więc wymusza zastosowanie dużych powierzchni radiacyjnych i aktywnego przepompowywania czynnika roboczego.
W przypadku niemożności otworzenia ładowni, wahadłowiec zmuszony jest w ciagu paru godzin do powrotu na Ziemię, gdyż alternatywne sposoby odbierania nadmiarowego ciepła (chłodzenie wodne i amoniakiem) nie mogą być przez dłuższy czas wykorzystywane.
3.23. Co spowodowało katastrofę "Columbii" ?
Pod koniec sierpnia 2003 komisja powypadkowa (CAIB - The Columbia Accident
Investigation Board) opublikowała oficjalny raport tyczący się katastrofy
promu "Columbia" z dnia 1 lutego 2003, jaka miała miejsce, gdy prom
przedzierał się przez gęste warstwy atmosfery na wysokości około 60km.
Raport nie wskazuje na konkretną przyczynę katastrofy, bo nie
znaleziono takiej, która byłaby bezdyskusyjna, lecz wskazuje na najbardziej
prawdopodobne przyczyny:
- oderwanie się podczas startu (T+82s) pianki izolacyjnej zbiornika ET, która
to pianka uderzyła w krawędź natarcia lewego skrzydła z prędkością
około 800 km/h,
- zbytnie zaufanie NASA do programowych narzędzi diagnostycznych, jakie służyły
do oceny sytuacji związanej z w.w. problemem oderwanej pianki oraz lekceważenie
opinii niższych rangą inżynierów odnośnie bezpieczeństwa wahadłowca.
Komisja zaleciła też 29 zmian organizacyjno-technicznych, z których 15
warunkuje wznowienie lotów wahadłowców.
Do najistotniejszych zaleceń technicznych zaliczyć można:
- opracowanie systemu i narzędzi do reperacji poszycia wahadłowca podczas
lotu,
- przeprojektowanie zbiornika ET ze względu na problem odrywającej się
pianki izolacyjnej,
- precyzyjniejszą dokumentację filmowo-fotograficzna zarówno podczas
startu jak i w trakcie misji w kosmosie z wykorzystaniem wojskowych satelitów
zwiadowczych,
- unikanie misji nie pozwalających na awaryjne dokowanie do ISS (za wyjątkiem
misji serwisowych teleskopu Hubble'a),
- harmonogramowanie startów tylko w dzień, aby można było wykonać wartościową
dokumentację filmową startu za pomocą unowocześnionych kamer.
Ponadto zarekomendowano powołanie grupy zwanej "Technical Engineering
Authority", której zadaniem ma być weryfikacja gotowości startowej wahadłowca,
rozpatrywanie konieczności odroczenia startu, weryfikacja anomalii przed i
postartowych. Na dodatek biuro bezpieczeństwa NASA ("Office of Safety and
Mission Assurance") ma otrzymać nadrzędne uprawnienia i być finansowane
ze środków niezależnych od NASA.
3.24. Czy podczas każdej misji da się wyjść w kosmos z wahadłowca ?
Tak, jest to wpisane w plan zapewnienia podstawowego bezpieczeństwa lotu.
Potrzeba taka może wystąpić w takich przypadkach jak:
- Niemożność rozwinięcia anteny HGA (High Gain Antenna) po satelizacji promu (niekrytyczne, ale ważne dla planu misji),
- niepowodzeniem zakończone próby zamykania drzwi ładowni podczas przygotowań do powrotu z orbity na Ziemię (krytyczne!).
W tym celu na pokładzie wahadłowca zawsze znajdują się dwa skafandry do EVA i przeszkolony jest w tym celu przynajmniej pilot.
Jak dotąd nie było potrzeby skorzystania z tej możliwości.
|
