Analýza: Vesmírná stanice ISS po nehodě Progressu

Petr Kubala  |  Vesmír

Nosná raketa Sojuz v srpnu havarovala a teď není jasné, jak dopravit posádku na vesmírnou stanici ISS. Jaké jsou možnosti?

Nehoda automatické lodi Progress M-12M z 24. srpna 2011 se do historie kosmonautiky zapíše černým písmem. Při havárii bezpilotní lodi sice nebyl nikdo zraněn, pro budoucnost Mezinárodní kosmické stanice však může mít nepříjemné důsledky.

Start nosné rakety Sojuz-U z kosmodromu Bajkonur dne 24. srpna pozdě odpoledne místního času měl být jedním z klasických rutinních letů k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Nejspolehlivější raketa s rekordním počtem startů měla k ISS vynést nákladní loď Progress.

Jenomže pět minut a patnáct sekund po startu, nebo chcete-li asi 3,5 minuty před dosažením oběžné dráhy došlo k selhání třetího stupně rakety Sojuz-U a Progress M-12M se zřítil na území republiky Altaj.

Progress přilétá k ISS. Foto: NASA
Progress přilétá k ISS. Foto: NASA

Před inženýry z Ruska i USA vyvstaly dva problémy. Na ISS nedorazily potřebné zásoby, vážnější však je, že podobný typ nosné rakety se používá pro dopravování stálých posádek na vesmírný komplex. Po ukončení programu raketoplánu je Sojuz jediným, kdo může dovést astronauty na stanici a také zpět.

Rusko už zjistilo, že za problémem stojí porucha generátoru plynu ve třetím stupni rakety Sojuz. Zatím ale není zcela jisté, proč se tak stalo, a dokud nebudou učiněna řádná opatření, jsou další starty raket Sojuz pozastaveny.

Podívejte se na video ze startu Progressu M-12M k ISS:

Od Sojuzu k Progressu

Start rakety Sojuz, v tomto případě s kosmickou lodí Sojuz. Foto: NASA

Celé ruský vesmírný program je založen na technologii z šedesátých let. Raketa Sojuz i stejnojmenná kosmická loď pocházejí z návrhu geniálního konstruktéra Sergeje Pavloviče Koroljova, který stál za veškerými úspěchy Sovětského svazu od letu Sputniku po Gagarina.

První let Sojuzu ale skončil tragédií. Kvůli tlaku z Kremlu byla mise uspíšena a před prvním letem s lidskou posádkou neproběhl žádný nepilotovaný test. Mise Sojuzu 1 v dubnu 1967 byla provázena celou řadou vážných technických poruch, které vyvrcholily těsně před přistáním (spíše nouzovým), kdy se neotevřel padák. Kosmonaut Vladimír Komarov zaplatil nejvyšší daň.

Kosmická loď Sojuz si v červnu 1971připsala ještě jeden černý okamžik. Během přistávacího manévru se Sojuzu 11 předčasně otevřel vyrovnávací ventil. Návratový modul sice dosedl dle plánu, záchranné týmy však nelezly všechny tři kosmonauty, vracející se z orbitální stanice Saljut, mrtvé.

V obecné rovině a vzhledem k dlouholetému provozu nahlíží historie a statistiky na raketu i loď Sojuz pozitivně. V Sojuzech byli dopravováni kosmonauti na orbitální stanice Saljut, Mir a dnes na ISS. V roce 1978 se ke stanici Saljut 6 vydal v Sojuzu Vladimír Remek a přibližně ve stejnou dobu také první nákladní loď Progress.

Kosmické náklaďáky vycházely koncepčně ze Sojuzů a složily k dopravování zásob i paliva na Saljuty, Mir a ISS. Progress vynášela raketa Sojuz, po dosažení oběžné dráhy zamířil automaticky ke stanici, ke které se po dvou dnech letu připojil. Navádění probíhá automaticky nebo v režii člena posádky vesmírného komplexu.

Ne vždy byl ovšem manévr úspěšný. Historie orbitálních stanic pamatuje připojení až po několika nepovedených pokusech a v roce 1997 dokonce Progress M-34 narazil do stanice Mir. Kromě solárního panelu to tehdy pořádně odnesl modul Spektr.

Dva Sojuzy, téměř stejné

Během uplynulých více než čtyřiceti let bylo postaveno několik variant rakety Sojuz. Mezi nejpoužívanější a stále aktivní patří Sojuz-U a Sojuz-FG.

Druhý jmenovaný je novější a od svého předchůdce se liší jen nepatrně v oblasti vstřikování paliva a vyšší nosnosti. Přibližně padesátimetrová raketa je schopna dopravit na nízkou oběžnou dráhu užitečné zatížení o hmotnosti až 7 800 kg.

Sojuz-U se do vesmíru poprvé vydal v květnu 1973 a na svém kontě má přes 760 startů. Sojuz-FG odstartoval poprvé v roce 2001 a do dnešních dní si to zopakoval více než třicetkrát.

Sojuzy vynáší od roku 2002 výhradně raketa Sojuz-FG a Progressy obvykle Sojuz-U. Třetí stupeň, u kterého došlo k poruše, je však v obou případech téměř identický, a proto nehoda zastavila lety všech raket Sojuz.

První stupeň rakety Sojuz tvoří čtyři přídavné motory RD-117 na kapalný kyslík a kerosin. Druhý stupeň je vybaven motorem RD-118, který pohání kapalný kyslík a RP-1. Třetí stupeň pohání jeden motor RD-0124 taktéž na kapalný kyslík a RP-1.

Přeprava rakety Sojuz na startovací rampu kosmodromu Bajkonur. Foto: NASA
Přeprava rakety Sojuz na startovací rampu kosmodromu Bajkonur. Foto: NASA

O chlebu a o vodě?

Progress dopravoval ke stanici 930 kg pohonných hmot, 50 kg kyslíku, 420 kg vody a 1 260 kg suchého nákladu (potraviny, náhradní díly, oblečení apod.). Fakt, že většina těchto zásob shořela v atmosféře, případně se povaluje na neznámém místě, někde na východě Sibiře, je sice velmi nepříjemný, ale chod stanice nikterak neohrozí. Během letošního roku zakotvilo u stanice už pět nákladních lodí:

  • HTV-2 (Japonsko): 22. ledna
  • Progress M-09M (Rusko): 28. ledna
  • ATV-2 (ESA): 16. února
  • Progress M-10M (Rusko) 27. května
  • Progress M-11M (Rusko): 21. června

Velké množství zásob dopravil na stanici také raketoplán Atlantis během svého posledního letu v červenci. Tato mise byla přitom původně neplánovaná, takže dnes může být NASA ráda, že let STS-135 nakonec povolila.

Posádku vesmírného komplexu nemusí trápit ani výpadek v dodávce paliva. Pohonné hmoty se používají zejména pro občasné navyšování dráhy ISS. I ve výškách, kde se stanice pohybuje, se nacházejí molekuly atmosféry, které postupně snižují rychlost komplexu, a ten se tak propadá směrem k Zemi. Čas od času je proto nutné nahodit motory a dráhu ISS opět zvýšit. Evropská zásobovací loď ATV-2 Johannes Kepler však krátce před svým odletem postupně navýšila dráhu stanice z 340 na 370 km, což dává nejen velkou rezervu, ale současně zajišťuje menší „propadání se“ ISS, neboť ve větší výšce je atmosféra ještě řidší.

Hlavní potíž je v tom, že raketa Sojuz, jejíž lety byly zastaveny, vynáší do vesmíru členy posádky stanice. Šestičlenná posádka používá lodě Sojuz nejen pro dopravu na ISS, ale také jako záchranné čluny a dopravní prostředek pro let zpátky na Zemi. V samotném Sojuzu problém není, takže jako loď je bezpečný. Jeho životnost na oběžné dráze je ovšem omezena na něco málo přes půl rok. U ISS nyní kotví dva Sojuzy:

  • Sojuz TMA-21 odstartoval 4. dubna 2011 a měl přistát 8. září.
  • Sojuz TMA-02M odstartoval 7. června 2011 a má přistát kolem 16. listopadu.

Praxe je taková, že polovina posádky stanice se vrátí na Zemi ve starém Sojuzu, takže počet astronautů na ISS dočasně poklesne na polovinu. Po několika dnech odstartuje do vesmíru Sojuz s novou posádkou. Druhou polovinu expedice pak čeká výměna o několik týdnů později.

Pokud by ovšem Sojuzy nemohly startovat, došlo by k postupnému vyklízení stanice a vesmírný komplex by tak zůstal na oběžné dráze bez posádky.

Tip: Český projekt Vesmírné výzvy rekapituluje dění v kosmonautice za uplynulý měsíc. Poslední díl byl mimo jiné věnován havárii Progressu a také neúspěšnému startu další ruské rakety – Proton.

Jaké jsou varianty dalšího vývoje?

Varianta 1: Problém bude vyřešen, testovací lety. Vzhledem k tomu, že Rusko už je na stopě příčiny havárie, je poměrně pravděpodobné, že celý problém bude v nejbližších dvou až třech týdnech zcela vyřešen. Přistání Sojuz TMA-21 bylo už přeloženo z 8. na 16. září.

Pokud dojde k přijetí opatření, odstartuje raketa Sojuz do vesmíru nejdříve koncem září s družicí Kosmos 2473 (navigační satelit sítě GLONASS) a kolem 8. října s telekomunikační družicí Globalstar-2. Poté by došlo ke startu lodě Progress M-13M k ISS (zhruba v polovině října) a pokud bude vše bez problémů, odstartuje ke konci října Sojuz TMA-22 se třemi novými členy posádky.

Varianta 2: Snížení počtů členů posádky ISS. Pesimističtější varianta počítá s tím, že Sojuz TMA-21 přistane na Zemi, ale další Sojuz neodstartuje. Do poloviny listopadu se ale problém podaří vyřešit a my tak uvidíme krátce za sebou starty dvou Sojuzů s novou posádkou stanice.

Varianta 3: Vyklizení stanice. Jestli se během následujících dvou a půl měsíců nepodaří problém uspokojivě vyřešit a nebude na stole opatření, které jednoznačně zabrání další havárii, budou se muset z ISS poroučet v polovině listopadu i zbývající tři členové posádky. Ti by měli ještě před odletem připravit stanici na bezpilotní režim.

Sojuz se připravuje na startovací rampu. Foto: NASA
Sojuz se připravuje na startovací rampu. Foto: NASA

Něco podobného je sice teoreticky možné, ale jedná se o mimořádně nepříjemnou variantu. Plán opuštění stanice se ale preventivně v NASA už připravuje. Posádka by musela přenastavit dokovací uzly, aby u stanice i bez jejího přičinění mohly zakotvit Progressy, uzavřela by průlezy mezi všemi moduly pro případ dekomprese některé z části stanice (aby pak zbytek komplexu zůstal obyvatelný), došlo by k úpravám chladicího systému apod.

Varianta 4: Prázdný Sojuz v dohledu. Na stole je ještě jedna možnost, kterou ovšem Rusové zatím nikde nezmínili. Vesmírní inženýři by to zkrátka riskli a směrem k ISS poslali kosmickou loď Sojuz. V jejích útrobách by se ovšem nenacházeli tři vyděšení a modlící se kosmonauti, ale byla by zcela prázdná (případně naplněna zásobami). Nikým nepilotovaná loď by měla být schopna zakotvit u stanice sama, podobně jako to dělá Progress. Sojuz TMA-02M, kterému končí životnost, by se pak vrátil na Zemi sám a stará posádka by si pobyt na stanici prodloužila.

Tuto možnost jsme si nevymysleli. Už jednou se realizovala – v létě roku 1979, kdy ke stanici Saljut-6 odstartovala nepilotovaná loď Sojuz-34. Předešlému Sojuzu-32 totiž také končila životnost, kosmické lodi Sojuz-33 se nepodařilo ke stanici připojit kvůli poruše manévrovacího motoru a musela se za dramatických okolností nouzově vrátit zpět na Zemi. Na řadu proto přišlo řešení s náhradním Sojuzem, který nebyl nikým pilotován.

Současný vzhled Mezinárodní kosmické stanice při odletu raketoplánu Atlantis STS-135. Foto: NASA
Současný vzhled Mezinárodní kosmické stanice při odletu raketoplánu Atlantis STS-135. Foto: NASA

Varianta 5: Návrat raketoplánu. Možnost, že by NASA vzkřísila raketoplány, uvádíme pouze pro doplnění, neboť se objevila v různých diskusních fórech apod. Tuto variantu můžeme ovšem zcela vyloučit. Když pomineme, že na další lety raketoplánu nejsou v rozpočtu připraveny finanční prostředky, tak zde máme hlavně problém s postupně se rušící infrastrukturou. Neexistuje například vnější palivová nádrž, jejíž samotná výroba a příprava by trvala měsíce. Kromě toho jsme se už krátce po posledním přistání vesmírného korábu dostali do bodu, odkud není vzhledem k rušené infrastruktuře návratu.

Další informace a zdroje

Nejčtenější