25. výročie katastrofy raketoplánu Challenger

(UPDATE 3.2. 2010 – celý priebeh katastrofy) 28. januára 1986 73 sekúnd po štarte vybuchol raketoplán Challenger. Misia STS 51-L mala byť jedným z míľnikov americkej kozmonautiky. Do kozmu mal letiet prvý civilista vôbec. Bola to učiteľka Christa McCauliff. Z obežnej dráhy mala odučiť 2 vyučovacie hodiny. Žiaľ o 11:39 miestneho času (17:39 SEČ) misia skončila tragicky.

Ciele misie
Hlavný cieľ misie bolo vypustenie telekomunikačnej družice TDRS-B. V nákladovom priestore sa nachádzala aj družica Spartan/Halley. Túto družicu mal raketoplán vypustiť a o niekoľko dní neskôr zachytiť a uložiť do nákladového priestoru. Posádka raketoplánu mala fotografovať kométu Halley a vykonať mikrogravitačné experimenty a experimenty, ktoré pripravili študenti univerzít z USA.
Prvýkrát letel do vesmíru aj civilista. Bola to učiteľka Christa McAuliffeová. Tá sa na palubu raketoplánu dostala v rámci programu Učiteľ vesmíru. Mala svojich žiakov učiť priamo z obežnej dráhy prostredníctvom TV prenosov. NASA vyberala vhodného kandidáta z viac ako z 11 000 záujemcov. NASA vybrala z konečných 10 kandidátov (6 mužov a 4 ženy) ešte náhradníčku Barbaru Morganovú.

Predštartové komplikácie

Prvý dátum štartu bol určený na 22. januára 1986. Štart sa však odložil kvôli časovému sklzu predchádzajúcej misie (STS-61C). Nový dátum štartu bol stanovený na 25. januára. V ten deň sa však neštartovalo kvôli zlému počasiu v mieste núdzového pristátia. Ďalší pokus o štart prebehol 27. januára. Kvôli technickej poruche sa štart presunul na 28. januára.
Aj 28. januára nastali mierne komplikácie. Kvôli poruche počítača sa štart odložil o dve hodiny.
V ten deň bolo na Cape Canaveral veľmi chladné počasie. V noci bol mráz až -17°C a ráno -4°C. Vo vnútri SRB odhadli teplotu na -14°C. V takých podmienkach nikdy predtým motory SRB nepracovali a neboli ani odskúšané.
Na rampe sa tvorila námraza a cencúle. Niektoré z nich dosahovali aj pol metra a musel ich odstraňovať špeciálny team.

Pracovníci firmy Morton Thiokol upozorňovali na to, že taká nízka teplota môže mať vplyv na pružnosť a spoľahlivosť teflónových tesnení. Niektorí dokonca proti štartu raketoplánu protestovali. Tvrdili, že mráz mohol poškodiť tesnenia. Preto pred štartom sa uskutočnila dvojhodinová tlačová konferencia. Kvôli časovým sklzom predošlých misií a kvôli tomu, že ďalší raketoplán Columbia musel bezpodmienečne letieť 6. marca dal riaditeľ NASA Jesse Moore povolenie na štart.


Obr1: Ľadové cencúle na štartovacej rampe niekoľko hodín pred štartom

Priebeh letu

T-7minút a 30 sekúnd – riadiaci počítač odklápa ramená prístupovej veže
T-4minuty a 15 sekúnd – uvoľňujú sa závesy hlavných motorov. Všetky 3 motory sú podľa predletového plánu preverené a uvedené naspäť do štartovej polohy.
T-55 sekúnd – začína tlakovanie kyslíka vo vonkajšej nádrži a bol dokončený prieťah hlavných motorov.
T-2 minúty a 50 sekúnd – Začína sa vypúšťanie plynného kyslíka a počítač oznámil, že v čase T-37 sekúnd bol proces dokončený.
T-16 sekúnd – rampu zaliali hektolitrami vody
T-8 sekúnd – boli zapojené vodíkové zápalníky
T-6.6 sekundy – začína zábehová sekvencia hlavných motorov, keď motory mierili vertikálnym smerom, zapaľujú sa štartovacie bloky SRB
T0 – Uvoľňujú sa výbušne nity a po niekoľkých sekundách dosiahol raketoplán vibrácie v počte 3 za sekundu
T+7 sekúnd – začína otáčací manéver. Tento manéver skončil v 21 sekunde
T+35.38 sekundy – Znižuje sa ťah motorov na 65% na ďalších 16 sekúnd. Takto sa zníži namáhanie pri prekonávaní zvukovej bariéry.
T+51.92 sekundy – Ťah motorov sa zvyšuje na 104%. Letová telemetria je OK
T+73 sekúnd – Prestáva fungovať dodávka paliva pre hlavné motory

Potom sa to všetko odohralo v zlomkoch sekundy. Vrátime sa v čase trochu späť…

T+71 sekúnd – Tlak v spaľovacej komore pravého motora SRB je o 4% nižší oproti normálnej hodnote
T+72,141 sekundy – podľa všetkého plameň prepálil spodný záves pravého motora SRB. Challenger začína byť ťahaný so zrýchlením 0,227G smerom doprava. Nachádza sa vo výške 14 km a letí rýchlosťou 550 metrov za sekundu
T+72,201 sekundy – Motor, ktorý voľne visí na hornom spoji sa začal spodnou časťou nakláňať smerom k pravému krídlu a jeho špička je blízko vonkajšej nádrže (ET)
T+72,564 sekundy – Autopilot raketoplánu sa snaží o korekciu. Vychyľuje trysky SSME na maximum. Súčasne klesá tlak na vstupe pohonných hmôt. Otvárajú sa ventily záložného tlakovania v snahe zabrániť poklesu tlaku
T+72,661 sekundy – Autopilot nedokáže korigovať pôsobenie týchto síl. Raketoplán je unášaný so zrýchlením 0,254G smerom doprava
T+73,137 sekundy – Špica motora SRB preráža ET (nádrž sa okamžite roztrhne). Z ET uniká kvapalný vodík a kyslík.
T+73,162 sekundy – Oblak vodíka a kyslíka zahaľuje celý raketoplán. Aerodynamické sily trhajú poškodenú nádrž ET.
T+73,191 sekundy – Vznieti sa vodík
T+73,304 sekundy – Exploduje celá hlavná palivová nádrž (obsahovala 82 ton vodíka). Explózia zodpovedá sile cca 160-200 ton TNT. Orbiter však stále letí a vysiela telemetriu.
T+73,534 sekundy – Autopilot vypína prvý motor SSME pre nedostatok paliva
T+73,631 sekundy – Tlaková vlna z explózie zasiahne orbiter. Boli prijaté posledne telemetrické údaje. V ďalšom okamihu postupne vybuchujú všetky nádrže raketoplánu


Obr2: Nad oblakom dymu je vidieť kondenzačnú stopu za motorom SRB.

Z mohutného oblaku rozptýleného vodíka začali vyletovať časti raketoplánu. Dalo sa identifikovať ľavé krídlo, časti hlavných motorov, kabína s posádkou a obidva SRB. Tie pokračovali v neriadenom lete a boli zničené na diaľku zo Zeme v čase T+110 sekúnd. Trosky postupne začínajú dopadať do oceánu. Záchranná a pátracie akcia sa rozbehla hneď po dopade posledných trosiek. Niektoré výbuch vymrštil do stratosféry a ich pád na Zem trval až 56 minút.

Do pátrania po troskách raketoplánu sa zapojilo 22 lodí, 600 podmorských pátracích plavidiel a 33 lietadiel. Na vyhľadanie potopených častá bola nasadená flotila ponoriek. Tie prehľadávali oceán na ploche 250 000 km štvorcových počas troch mesiacov. Trosky sa dopravovali do špeciálnej budovy, kde boli skladané tak, aby sa dali na nich overiť závery vyšetrovateľov.
Kozmická loď sa nachádzala v jednej budove, ET a SRB v ďalších. Našlo sa asi 45 % lode 30% ET a 50% SRB. Motorové časti boli umiestnené v špeciálnom skladisku. Niektoré z nich obsahovali nevyhorené palivo.
Spočiatku sa zdalo, že explózia zničila aj celú pilotnú kabínu. Analýza fotografií a aj zvyškov pilotnej kabíny ukázala, že vonkajší trup zachytil najväčšiu časť nárazu. A nie je vylúčené, že posádka ostala pri vedomí až do dopadu do mora.

Výsledky vyšetrovacej komisie

Prvotnou príčinou katastrofy bola zlá konštrukcia spojov medzi segmentami SRB. Pri pravom motore začali nedokonalým spojením prenikať produkty horenia a ich teplota (cca 3000°C) spôsobila prepálenie steny a poškodenie pravého závesu SRB. Súčasne došlo k poškodeniu steny odhadzovacej nádrže. Toto viedlo k výbuchu obsahu tejto nádoby (kvapalný vodík a kyslík).
Raketoplán však počas explózie nebol zničený. Po náhlom oddelení vo výške cca 14,6 km prudko zdvihol svoj nos a aerodynamické sily (raketoplán letel rýchlosťou 2x prevyšujúcou rýchlosť zvuku) odtrhli obe krídla. Potom došlo k rozpadu trupu (oddelila sa motorová sekcia a kabína s posádkou). Kabína ostala neporušená až po dopad na vodnú hladinu. Zrýchlenie vo vertikálnom smere sa odhadovalo na 12 až 20g, ale už po 2 sekundách kleslo na 2g.
Kabína sa po odtrhnutí prevrátila prednou časťou nadol a veľmi rýchlo došlo k aerodynamickému brzdeniu. Stav beztiaže nastal v kabíne za menej ako 10 sekúnd. Kabína zotrvačnosťou letela nahor a 25 sekúnd po explózii sa dostala do výšky cca 20km. Potom začala padať (a pomaly sa prevracala). Na hladinu mora dopadla za 2 minúty a 45 sekúnd po explózii. Náraz o hladinu však kabínu ťažko poškodil (dopadová rýchlosť bola 330 km/h) a bol konečnou príčinou smrti astronautov.

Na zázname zo štartu je krátko po štarte (T+0,445s) vidieť nezreteľný obláčik bielej pary, po ktorom nasledoval čierny dym unikajúci z miest, kde sa spája spodný a dolný prostredný segment SRB. Toto miesto bolo pred štartom veľmi podchladené vzduchom, ktorý prúdil okolo nádrže ET. Mráz spôsobil stuhnutie gumového tesnenia a aj stratu plasticity tmelu. Tmel nestačil utesniť netesnosť. Do netesnosti vnikli horúce plyny a začali spaľovať gumové tesnenie a aj vonkajšiu tepelnú izoláciu SRB. Na zázname je vidieť tento slabý kúdol dymu do času T+12s. Problém s tesnením názorne predviedol Richard P. Feynman (člen vyšetrovacej komisie) pred televíznymi kamerami.


Obr3: Raketoplán počas štartu. V krúžku je vidieť obláčik dymu.


Richard P. Feynman názorne ukazuje správanie sa problematického krúžku pri nízkej teplote

Interná vyšetrovacia komisia NASA len konštatovala všeobecné príčiny havárie. Konkrétne technické opatrenia však prenechala vedeniu tejto organizácie.
Bolo rozhodnuté, že sa zmení konštrukcia spojov medzi jednotlivými segmentami SRB. Každý spoj bude zosilnený ďalším prstencom, v ktorom bude ešte tretí tesniaci krúžok. Súčasne sa zmení tvar vnútornej izolácie steny spaľovacej komory v blízkosti spoja (nebude tam žiadna štrbina, ktorú vyplňovali špeciálnym tmelom). Nová konštrukcia zaručí tesnosť už v okamihu zostavenia.

Havária raketoplánu Challenger je jedna z najväčších tragédií americkej kozmonautiky. Preto už 2. apríla 1986 oznámila NASA a Astronauts Memorial Foundation plán na postavenie pamätníka v priestore KSC na Cape Canaveral. Ten pamätník pripomína všetkých astronautov, ktorí zahynuli pri výcviku a kozmických letoch. NASA poskytla pozemok a AMF financovala návrh, stavbu a aj údržbu.
Po jednom z členov posádky bola nazvaná aj letecká základňa v Kalifornii. Ide o základňu Onizuka AFB. Do Kapitolu v meste Washington bol umiestnený skupinový portrét celej posádky. Po členoch posádky pomenovali aj 7 planétok. Konkrétne sú to 3350 Scobee, 3351 Smith, 3352 McAuliffe, 3353 Jarvis, 3354 McNair, 3355 Onizuka a 3356 Resnik,
Po astronautoch sú pomenované aj krátery na Mesiaci.

Zdroje
Správa Rogerovej vyšetrovacej komisie http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/missions/51-l/docs/rogers-commission/table-of-contents.html
http://mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/sts/sts-51l/51l_lk1.htm
http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/shuttlemissions/archives/sts-51L.html

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená.