ISS - Mezinárodní vesmírná stanice ISS Mezinárodní vesmírná stanice Petr Kubala Supervize projektu: Pavel Navrátil Návrh layoutu, grafi ka, zlom a sazba: Ing. Michal Jiříček Jazyková úprava: PhDr. Dagmar Procházková Obálka: Pavel Navrátil Odborná spolupráce: Mgr. Radek Ryvola, Ph.D. Computer Media s.r.o. Vydání první, 2009 Všechna práva vyhrazena ISBN: 978-80-7402-033-9 Žádná část této publikace nesmí být publikována a šířena žádným způsobem a v žádné podobě bez písemného svolení vydavatele. Adresa: Computer Media, s.r.o. Hrubčická 495 798 12 Kralice na Hané Česká republika Telefon: +420 582 302 666 Fax: +420 582 302 667 E-mail: info@computermedia.cz Web: http://www.computermedia.cz Zajímá nás Váš názor! Líbí se Vám tato publikace? Co v ní postrádáte? Tipy, postřehy a názory pište na adresu info@computermedia.cz. Děkujeme Vám. Nakladatelství a vydavatelství R www.computermedia.cz 2
3 3
ISS - Mezinárodní vesmírná stanice Vesmírné přístavy Sny o cestách člověka do vesmíru jsou staré snad jako lidstvo samo. Úvahy o stavbě vesmírného komplexu na oběžné dráze kolem Země jsou ale podstatně mladší. První zmínky naleznete v literatuře teprve koncem 19. století. Vědci a především konstruktéři se myšlenkou vesmírného přístavu začali zabývat v průběhu 20. století. Slavný americký konstruktér německého původu Wernher von Braun přemýšlel První umělou družicí vypuštěnou ze Země do vesmíru byl sovětský Sputnik 1. o kosmické stanici mnoho let předtím, než začal pracovat pro NASA na stavbě rakety, která dokázala dopravit člověka na Měsíc. Koncem 50. let doporučovala NASA výhledově postavit na oběžné dráze kosmickou stanici, která by sloužila jako odrazový můstek pro let na Měsíc. Psal se 12. duben 1961 a svět se dozvídá, že Sovětský svaz vyslal člověka do vesmíru. Jurij Gagarin obletěl jednou Zemi a stal se tím, koho bychom dnes nazvali světovou celebritou. Málokdo ví, že první zahraniční zemí, kterou Gagarin navštívil po své cestě do vesmíru, bylo 28. dubna 1961 Československo. Vznikla přitom ona slavná píseň Gustava Broma Dobrý den, majore Gagarine. USA prohrály v závodě o vesmír už druhou velkou bitvu. Sovětský svaz dokázal jako první vyslat v roce 1957 na oběžnou dráhu družici Sputnik 1 a v roce 1961 i člověka. Pozornost obou velmocí se soustředila na dobytí Měsíce. Snaha být na Měsíci co nejdříve stála za defi nitivním koncem amerických i sovětských úvah o stavbě kosmické stanice na oběžné dráze kolem Země. Stavba orbitální stanice by přitom byla logickým mezikrokem před letem k Měsíci. Především z technologického hlediska by stanice let usnadnila a zvýšila jeho bezpečnost. Jenomže počátkem 60. let šlo více o politiku než o vědu a hlavním Jurij Alexejevič Gagarin cílem bylo přistát na Měsíci dříve než soupeř. Na stavbu vesmírného komplexu nebyl čas, a tak byly všechny plány odsunuty na vedlejší kolej. I když ne tak úplně. V průběhu 60. let a především na jejich konci během euforie z úspěchu programu Apollo se objevily plány na stavbu obří kosmické stanice. Američané na to hodlali jít opačně, než Apollo 11 na Měsíci v červenci 1969 jsme popsali výše. NASA chtěla využít technologie z programu Apollo pro stavbu obřího vesmírného přístavu. Některé z plánů předpokládaly vybudování vesmírného komplexu až pro 50 astronautů! Nakonec ale došlo k realizaci jen jednoho projektu, a tím byla první a poslední americká orbitální stanice Skylab, o které ještě bude v této kapitole řeč. V širším slova smyslu ale byly realizovány projekty dva. Tím druhým byl kosmický raketoplán, který byl pojítkem všech navrhovaných koncepcí a měl sloužit k dopravě zásob a posádky ke stanici, případně i ke stavbě stanice samé. Tyto plány nakonec realizovány byly, ale o mnoho let později. Kosmický koráb se vydal do vesmíru poprvé 12. dubna 1981, ale k orbitální stanici zamířil až v polovině 90. let. Jednalo se o ruskou stanici Mir. Na stavbě stanice se raketoplán podílel až na samém sklonku 90. let, kdy začal vynášet na oběžnou dráhu mnohé díly Mezinárodní kosmické stanice. Vraťme se ale zpět k úvahám o stavbě orbitální stanice. Plány na stavbu vesmírného komplexu se rodily nejen na prknech kosmických konstruktérů, ale také v hlavách vysokých armádních činitelů. Především v době studené války by kosmická stanice byla perfektním prostředkem pro špionáž území nepřítele. Američané ohlásili v roce 1963 program Manned Orbiting Laboratory (MOL). Skylab 4 na oběžné dráze Země, únor 1974. Vědce astronauta Edwarda G. Gibsona zachytil objektivem fotoaparátu velitel Skylabu astronaut Gerald P. Carr. Uvnitř čeká na návrat svých kolegů pilot astronaut William R. Pogue. 8
Kosmické přístavy Titan 3C vynáší na oběžnou dráhu model stanice programu MOL. Program byl posléze zrušen. Program počítal s vypuštěním vojenské orbitální stanice pro dvoučlennou posádku. Kosmické lodě programu MOL měly startovat ze základny Vandenberg v Kalifornii. K dopravě posádky měla sloužit kosmická loď Geminy, která létala do vesmíru počátkem 60. let. Dne 3. listopadu 1966 odstartovala do vesmíru nosná raketa Titan 3C, která na oběžnou dráhu vynesla model stanice o průměru 3 metry a délce 10 metrů. Jednalo se o první a poslední start v rámci tohoto programu. Později byl program MOL z rozhodnutí nové americké administrativy prezidenta Nixona zrušen. Velká část astronautů, kteří byli pro projekt MOL vybráni, přešla do NASA. Část experimentů navržených pro tento projekt byla realizována na palubě stanice Skylab. Vojenský cíl mělo i několik misí raketoplánu. Sovětský svaz došel při vojenském využití kosmických stanic dál. Počátkem 70. let realizoval program Saljut, který měl částečně i vojenský ráz. Program Saljut S prvními vážnějšími úvahami o orbitální stanici přišel sovětský konstruktér Sergej Pavlovič Koroljov. Poté co se Sovětskému svazu podařilo vypustit do vesmíru první družici i prvního člověka, se pozornost soustředila na Měsíc. K našemu nejbližšímu kosmickému souputníkovi se Sověti chtěli dostat raketou N-1 a kosmickou lodí Sojuz. Zatímco raketa N-1 úspěchu nikdy nedosáhla a pohřbila sovětské naděje na dobytí Měsíce, loď Sojuz se dodnes používá pro dopravu posádek na Mezinárodní kosmickou stanici. V dalších kapitolách se jí proto budeme ještě podrobněji věnovat. Při konstrukci Sojuzu počítal Koroljov ve svých úvahách také s budoucím vysláním menší orbitální stanice, sestávající z jednoho válcového modulu, ke kterému by se připojovaly lodi Sojuz. Vesmírný komplex měl sloužit především k vojenským účelům, což se Kremlu i armádě více než zamlouvalo. Sovětský projekt lunární rakety N-1 konstruktéra Koroljova byl neúspěšný. Všechny čtyři starty skončily explozemi. Celý projekt byl následně ukončen. Snímek zachycuje přepravu rakety N-1 ke startovací rampě. Koroljov byl ale plně vytížen stavbou Sojuzu, a tak přenechal přípravu orbitální stanice svým kolegům. Plány počítaly ještě s třetí fází projektu, a to s vojenským využitím lodi Sojuz, která měla být vybavena leteckým kulometem a v případě potřeby se přiblížit k družici či lodi nepřítele a zlikvidovat ji. V roce 1966 ale Koroljov nečekaně umírá a celá sovětská kosmonautika se ocitá v krizi. Přípravy Sojuzu sice pokračovaly i nadále, projekt orbitální stanice v pojetí Koroljova ale skončil. Kosmická loď Sojuz na oběžné dráze Ještě za života Koroljova pracoval na konkurenčním projektu nosné rakety k Měsíci i orbitální stanice jiný sovětský konstruktér Vladimír N. Čeloměj. V první polovině 60. let ale Kreml upřednostňoval Koroljova, který měl za sebou značné úspěchy. Po jeho smrti se Čeloměj ke svým návrhům krátce vrátil. Jeho nosná raketa měla mít primárně stejný cíl jako Koroljovova N-1, tedy dostat kosmonauty k Měsíci. Sekundárním cílem mělo být vynesení obří orbitální stanice o hmotnosti více než 100 tun! Projekt byl sice nakonec zcela zrušen, avšak Čelomějovi nezůstaly prázdné ruce. Měl k dispozici menší nosnou raketu, dnes známou pod názvem Proton, která sice měla devětkrát menší nosnost, ale byla o poznání spolehlivější a reálnější. Projekt orbitální stanice byl znám pod názvem Almaz. Koncem 60. let se mu ale zrodil konkurent v podobě civilnější orbitální stanice DOS. Mezi oběma konstruktérskými týmy panovala silná nevraživost a hrozilo, že Američané po dobytí Měsíce vypustí jako první také orbitální stanici. Zásahem z vyšších míst proto bylo rozhodnuto o sloučení projektů Almaz a DOS. Sovětům spojení obou zmíněných projektů v jeden, známý především pod názvem Saljut, hrálo do karet. Některé ze stanic totiž měly převážně civilní vědecké poslání, zatímco zbývající naopak vojenské. Projekt ale vystupoval pod jedním jménem, což výrazně usnadnilo možnost kamufl áže. 9
ISS se představuje patřit USA a patent může instituce podat v kterékoliv zemi světa. Jako místo objevu si musí daná organizace vybrat jeden z evropských států, který se na stavbě ISS podílí. V případě ostatních modulů je situace mírně jednodušší. Pokud například americký astronaut učiní experiment v japonském modulu Kibō, patří výsledek USA, ale jako místo objevu bude označeno Japonsko. Řídicí střediska Každá z kosmických agentur disponuje vlastním řídicím centrem, odkud řídí a kontroluje svou část Mezinárodní kosmické stanice. Hlavní úlohu má Mission Control Center v americkém Houstonu. Mission Control Center (Houston, stát Texas, USA). V popředí vidíte tři obří obrazovky sledující polohu a dění na ISS. Název řídicího střediska Seznam řídicích center Mezinárodní kosmické stanice Součást kosmického střediska Město, stát Kosmická agentura Úloha Mission Control Center Johnson Space Center Houston, USA NASA Řízení amerického segmentu, mise raketoplánů Payload Operations and Integration Center Центр управления полётами (Středisko řízení letů) Columbus Control Center ATV Control Center JEM Control Center a HTV Control Center MSS Control Marshall Space Flight Center German Aerospace Center Toulouse Space Center Tsukuba Space Center (TKSC) Huntsville, Alabama, USA Koroljov (poblíž Moskvy), Rusko Oberpfaffenhofen, Německo NASA Roskosmos ESA Řízení vědeckých experimentů USA na palubě ISS Řízení ruského segmentu Řízení operací v modulu Columbus Toulouse, Francie ESA Řízení automatické kosmické lodi ATV Tsukuba, Japansko Saint-Hubert, Quebec, Kanada JAXA CSA Řízení operací v modulu Kibō Řízení mechanického manipulátoru Canadarm2 Mission Control Center Mission Control Center (MCC) je součástí Johnsonova vesmírného střediska v texaském Houstonu. Z MCC se řídí nejen americká část Mezinárodní kosmické stanice, ale také všechny lety amerických raketoplánů. Středisko řízení kosmických letů monitoruje činnost ISS. Místnost, ze které se řídí lety raketoplánu, se nazývá Space Shuttle Flight Control Room (Středisko řízení letu raketoplánu), a místnost, z níž NASA jako velký bratr dohlíží 24 hodin denně a 365 dní v roce na provoz Mezinárodní kosmické stanice, se nazývá Space Station Flight Control Room (Středisko řízení letu kosmické stanice). Obě místnosti vypadají podobně, takže si je můžete na první pohled splést. V Johnsonově vesmírném středisku se také astronauti připravují na let do vesmíru. V Space Station Flight Control Room najdeme tyto vedoucí pracovníky: Flight Director Flight (letový ředitel), má hlavní slovo při rozhodování o provozu vesmírného komplexu. Attitude Determination and Control Officer ADCO (pracovník odpovědný za kontrolu a řízení) má na starosti polohu a orientaci ISS v kosmickém prostoru. Communication and Tracking Officer CATO (pracovník odpovědný za komunikaci) dohlíží na to, aby komunikace mezi Zemí a ISS probíhala v pořádku. Mimo jiné tak musí zajistit správný přenos mezi ISS a retranslačními satelity. Astronautka Julie Payettová (jako CAPCOM) a letový ředitel John McCullough při debatě s Expedicí 14 na Mezinárodní kosmické stanici 33