Havárie raketoplánu Columbia: Smrt seděla na křídle Aneb proč zemřelo sedm lidí?

Šestnáct dní kroužila Columbia kolem naší planety, ale na křídle raketoplánu se už krátce po startu usadila Smrt. Po vzlétnutí stroje se totiž z hlavní palivové nádrže odlomil kus pěnové izolace, který následně zasáhl náběžnou hranu levého křídla a poškodil tepelnou ochranu. Izolace byla sice velice lehká (zhruba jako polystyren), ale právě to představovalo největší problém. Díky atmosféře se tak záhy zpomalila a ke střetu s raketoplánem došlo vysokou rychlostí. Paradoxní je, že kdyby šlo o těžký kus hmoty, nebylo by nejspíš poškození křídla tak rozsáhlé.

Ostatně, zkuste si udělat sami následující pokus: Z jedoucího auta (nejlépe někde na polní cestě) upusťte v jednom okamžiku dvě stejně velké desky – jednu z polystyrenu a jednu z výrazně těžšího materiálu. Zatímco ta polystyrenová se díky odporu vzduchu prakticky na místě zastaví, těžší deska bude mít určitou setrvačnost.

Smolařka Columbia

A totéž přineslo zkázu raketoplánu Columbia. V 82. sekundě letu odpadl z hlavní palivové nádrže (mohutného válce o délce 46 m a průměru 8,4 m) kus izolace, který zasáhl hranu křídla. Většina kusů izolace, které odpadly předtím, kolem raketoplánu jen neškodně proletěla nebo jeho tepelnou ochranu nanejvýš nepatrně „poďobala“. Navíc se nepodařilo dopad kusu izolace na křídlo kvalitně nafilmovat. Ze tří vysokorychlostních kamer monitorujících start raketoplánu byly dvě rozostřené – a třetí přímo na místo dopadu neviděla… Kvůli tomu nebylo (a v podstatě dodnes není) známo přesné místo dopadu ani rozsah poškození.

Kromě toho došlo k zásahu křídla, na něž nebylo z oken kabiny vidět. Kdyby raketoplán přistál u kosmické stanice, poměrně snadno by se na poškození přišlo. Kdyby měli kosmonauti v plánu výstup do otevřeného prostoru ve skafandrech, nebylo by nic jednoduššího než vykouknout přes hranu nákladového prostoru raketoplánu. Kdyby s sebou raketoplán vezl obvyklý patnáctimetrový robotický manipulátor, mohl by se na křídlo podívat kamerou umístěnou na jeho konci. Jenomže Columbia letěla provádět vědecké experimenty: nekotvila u kosmické stanice, astronauti nepracovali vně lodi ve skafandrech a robotická paže protentokrát nebyla součástí výbavy…

K dovršení smůly pak zodpovědní manažeři NASA ignorovali varování příslušných pracovníků. Zkrátka se drželi filozofie, že „to není nová situace, v programu raketoplánů nastala už nesčetněkrát a vždycky měla šťastný konec“.

Tři přikázání komise

Po nikdy nedokončeném přistání, při němž se raketoplán nad Texasem rozpadl, částečně shořel a jeho trosky zasypaly oblast stovek kilometrů čtverečních, přijala NASA jediné možné rozhodnutí – další lety americké kosmické flotily přerušila na neurčito. Zároveň byla ustanovena vyšetřovací komise CAIB (Columbia Accident Investigation Board), která dostala dva měsíce, aby vyšetřila příčiny zkázy stroje. Komise nakonec pracovala sedm měsíců, než se jí podařilo sestavit závěrečnou zprávu. Pravděpodobná příčina neštěstí byla sice známa, ale dlouho trvalo, než bylo možné vytvořit přesnou mozaiku havárie na základě nepřímých důkazů a testů. A především než se podařilo přijmout taková opatření, aby se podobné neštěstí už nikdy neopakovalo.

Vyšetřovací komise CAIB doporučila NASA soustředit se na tři nejdůležitější oblasti: zaprvé minimalizovat odpadávání izolace z hlavní palivové nádrže. Podotýkáme, že izolaci není možné odstranit – jednak se uvnitř nádrže nachází kapalný kyslík a kapalný vodík (–147 a –253 °C), jednak se povrch nádrže při startu třením o atmosféru rozpálí na několik set stupňů. A také prostě není z technického hlediska možné odpadávaní izolace zcela zabránit. Právě proto zadání znělo, aby se odpadávání „jen“ minimalizovalo.

Komise dále doporučila, aby se zlepšilo monitorování odpadávající izolace – tedy přehled o odpadávajících kusech (jejich velikosti, místě dopadu, …). Třetí doporučení znělo: vyvinout techniky a technologie pro možnost opravy poškozeného raketoplánu přímo na oběžné dráze.

Zastavit se a zamyslet

Každá neplánovaná a vynucená přestávka v kosmickém programu vede k úvahám, na něž za normálního provozu není čas – nebo které se odbývají mávnutím ruky. Jedna z nich zněla: Dokdy vlastně budou raketoplány sloužit? Rozhodnutí o ukončení jejich provozu se totiž stále oddalovalo, přičemž nejčastěji se hovořilo o hodně neurčitém období mezi lety 2020 a 2030.

Jen pro pochopení souvislostí: Vývoj raketoplánů byl zahájen v roce 1972 a do vesmíru startovaly poprvé o devět let později. Všechny letouny byly uvedeny do provozu v letech 1981–1985 s výjimkou Endeavouru, který byl zalétán až v roce 1992, přičemž vznikl coby náhrada za Challenger zničený v lednu 1986. Postupem času se údržba těchto strojů stávala čím dál složitější a náročnější, mimo jiné i proto, že mnozí výrobci náhradních dílů zanikli a četné výrobní linky byly pro svoji zastaralost odstaveny z provozu. Výjimku tak nepředstavovaly situace, kdy pracovníci NASA získávali náhradní díly pro raketoplány návštěvami muzeí, kde „kanibalizovali“ exponáty dokumentující vývoj těchto strojů, případně sháněli počítačové komponenty po bazarech a na internetových aukcích…

Po zkáze Columbie se tak americká kosmonautika začala hodně nahlas zabývat otázkou (ne)potřebnosti raketoplánů, jejich provozu apod. Toto téma se však v tichosti řešilo už od roku 2002 a v době, kdy se ve výšce šedesáti kilometrů nad Texasem rozpadala Columbia, byly dny americké kosmické flotily v podstatě již sečteny.

Raketoplány: končíme!

Už v roce 2002 se totiž začala přepracovávat americká kosmická strategie, kterou po dlouhá desetiletí charakterizovala bezkoncepčnost a roztříštěnost. Nosné rakety a družice vznikaly na objednávku různých amerických vládních organizací, přičemž k největším zákazníkům patřily Pentagon a NASA, ale existovaly i zakázky od meteorologů, geodetů apod. Každý z těchto zadavatelů přitom hospodařil s vlastním rozpočtem a je jasné, že při několika samostatných objednávkách na kosmickou raketu nelze nikdy dosáhnout tak příznivé ceny jako u jedné velké zakázky…

Ale nebyly to jen ekonomické aspekty, které vedly ke konsolidaci kosmonautiky. Šlo také o hlediska strategická – například NASA neměla od zahájení vývoje raketoplánů žádný dlouhodobý cíl. Navíc tímto cílem neměly být ani raketoplány; ty se staly jen prostředkem k jeho dosažení: vždyť se vlastně jednalo pouze o dopravní systém, nikoliv o konečnou metu kosmického snažení lidstva.

Konsolidace kosmonautiky zahájena v roce 2002 vyvrcholila vystoupením prezidenta George W. Bushe v lednu 2004, kterým první muž země obrazně řečeno „otočil kormidlo“ americké kosmonautiky. Jeho projev rozhodně nevstoupil do historie délkou – trval pouhých deset minut –, ale spíše hutností obsahu. Byly v něm nastoleny principy amerického vesmírného programu na příští desítky let. A bez povšimnutí nemohl samozřejmě zůstat ani projekt raketoplánů, přičemž celé poselství se dalo shrnout do věty: „Vrátit raketoplány co nejdříve do vesmíru, odlétat všechny mise k Mezinárodní vesmírné stanici a následně ukončit jejich provoz.“

Zaznělo i přesné datum: poslední kosmický letoun měl startovat v roce 2010. Vzhledem k tomu, že americký rozpočtový rok začíná vždy k 1. říjnu předchozího roku kalendářního, ukončily by raketoplány provoz nejpozději ke konci září 2010. Po několika odkladech a přidání dvou misí nakonec zamířil poslední stroj k obloze v červenci 2011.

Prodloužená přestávka

Odhady délky nucené přestávky, jež byly vysloveny bezprostředně po zkáze Columbie, se lišily, nicméně asi nikdo nepředpokládal přerušení programu zhruba na stejně dlouhou dobu jako po havárii Challengeru v lednu 1986. Jenomže opak byl pravdou: na obnovení provozu raketoplánů jsme si museli počkat až do července 2005. Na vině přitom bylo nejen složité šetření a dokazování důvodů ztráty Columbie, ale především nesmírně obtížné odstraňování příčin. Jak již bylo řečeno, odpadávání tepelné izolace se nepodaří zabránit nikdy. Nicméně ověřování nových postupů, testování izolace apod. si vyžádalo více času, než všichni čekali.

O to větší zklamání pak zavládlo, když 26. července 2005 odstartoval pod vedením zkušené astronautky Eileen Collinsové na první misi po Columbii raketoplán Discovery – a z hlavní palivové nádrže se při vzletu odlomil historicky největší zaznamenaný kus izolace: měřil 80 cm, čímž předčil i kus odpadlý při startu nešťastné Columbie. NASA tedy provoz raketoplánů zastavila znovu. Podařilo se sice prokázat, že událost z července 2005 nepředstavovala konstrukční chybu, ale pouze jednorázový problém konkrétní nádrže, nicméně i tak zůstaly ve vzduchu viset otázky kvality předletového testování.

Druhý návrat

Čtvrtého července 2006 stál raketoplán Discovery znovu připravený na rampě – při druhém zkušebním startu po Columbii měl opět prověřit nové technologie spojené s hlavní palivovou nádrží. Tentokrát se start podařil na výbornou: odpadávající kusy izolace byly hluboko pod přípustným limitem a ani důkladná prohlídka pláště raketoplánu na oběžné dráze neukázala žádné problémy, což ostatně potvrdilo i následné bezpečné přistání.

Jedna vlaštovka však jaro nedělá, a proto NASA netrpělivě čekala na výsledky letu dalšího raketoplánu, Atlantis. Ten se k ISS vydal z Kennedyho kosmického střediska na Floridě po sérii odkladů 9. září 2006 – a také tentokrát šlo o čítankový start. Navíc byla zmíněná mise o to důležitější, že se při ní obnovilo budování stanice. Předchozí dva lety raketoplánů se zařadily mezi ryze zkušební a zásobovací; kvůli pozastavení činnosti těchto kosmických plavidel bylo zásobování ISS omezeno, takže se předtím musel počet členů stálé posádky snížit ze tří kosmonautů na dva. Ve zmíněném roce 2006 však Atlantis vynesl na oběžnou dráhu další část příhradového nosníku (který tvoří „páteř“ celé stanice) společně s dalším křídlem slunečních baterií o rozpětí úctyhodných 70 m! Celkem jsou na stanici instalována čtyři takováto křídla.

Oba starty raketoplánů v roce 2006 byly vyhodnoceny jako natolik úspěšné, že se NASA rozhodla zmírnit některá opatření přijatá po Columbii. Především povolila noční starty: do té doby mohly stroje z bezpečnostních důvodů (monitorování odpadávající izolace) vzlétat pouze ve dne. A dále došlo na „resuscitaci“ servisní mise raketoplánu k teleskopu Hubble zrušené v roce 2004 – čímž bylo porušeno pravidlo, že všechny raketoplány musí létat k ISS. Stanice totiž mohla vesmírným plavidlům posloužit coby „přechodný domov“ v případě závažného poškození při startu. U teleskopu Hubble, který se pohybuje po zcela jiné oběžné dráze, ovšem taková možnost neexistovala, a posádka tak byla odkázána pouze na sebe.