Den dvacátýpátý po Columbii...

Určitě víme pouze jednu jedinou věc. Přesně v čase 14:59:32.136 SEČ (Středoevropského času) přijalo řídící středisko od raketoplánu COLUMBIA poslední kompletní blok dat a poté ztratilo s raketoplánem datové spojení. Již o několik sekund dříve bylo náhle přerušeno hlasové spojení (14:59:28 SEČ) s velitel Rickem Husbandem a o pár okamžiků později (v 14:59:54 SEČ) byl zachycen poslední signál z raketoplánu přes družici systému TDRSS. V té chvíli se již bortící COLUMBIA řítila vstříc svému neodvratnému konci a sedm astronautů na její palubě bylo pravděpodobně mrtvých - nebo mělo před sebou několik posledních vteřin života.

Od okamžiku kdy telemetrie vysílaná z raketoplánu, letícího rychlostí přesahující vysoko dvacetinásobek rychlosti zvuku, oznámila první odchylku od normy uplynulo necelých sedm minut... Sedm minut které změnily kosmonautiku a řadu lidských osudů...

Vyšetřování tragédie bude jistě probíhat dlouhé měsíce, není tedy možné po necelých třech týdnech činit jakékoliv závěry - především s ohledem na to, že veřejnosti je k dispozici velice málo údajů. Jediné co NASA v trochu větším rozsahu zveřejnila je časový snímek posledních chvil COLUMBIE a její posádky.

Podívejme se tedy na některé klíčové okamžiky havárie. Je sobotu, 1.února 2003 a všechny následující časy jsou uváděny pro přehlednost v našem, tedy středoevropském čase SEČ (UT+1hod.). Údaje jsem čerpal především ze stránek Velké encyklopedie kosmonautiky SPACE40 Antonína Vítka (http://bibis.lib.cas.cz/knav/space.40/INDEX1.HTM) kam odkazuji všechny zájemce o další podrobné informace o letu STS-107 a jednotlivých akcích při hledání trosek a příčin havárie.

Astronaut Jim Wetherbee byl pověřen koordinací a zajišťováním sběru trosek; astronaut Jerry Ross byl pověřen shromažďováním pozůstatků členů osádky.

V této chvíli již nikdo nevěřil, že by astronauté Rick Husband, William McCool, Michael Anderson, Kaplana Chawla, David Brown, Laurel Clarková a Ilan Ramon mohli havárii přežít. Rozbíhá se vyšetřování ...

Hned po havárii se vyrojila řada spekulací o tom, co se nešťastné COLUMBII při jejím 28. letu vlastně stalo. Některé teorie neměly dlouhého trvání, některé vyvrátily údaje zveřejněné NASA, některé přetrvaly a jsou základem jednotlivých vyšetřovacích verzí. Jak šly dny, přibylo ještě několik dalších verzí - opět tu více, tu méně pravděpodobných.

Mezi úplně první verze patřilo selhání hlavního motoru raketoplánu. Tuto verzi především posilovaly zprávy o tom, že se Columbia pohybovala rychlostí 7x vyšší než bylo předpokládáno. Potom by opravdu mohl být na vině hlavní motor, který v tu chvíli jako motor brzdící, by orbiter nedostatečně zbrzdil pro vstup do atmosféry. Potom by opravdu mohlo dojít k rozpadnutí stroje vlivem veliké rychlosti a enormního aerodynamického namáhání. S tím souvisely i úvahy o vstupu raketoplánu do atmosféry pod špatným úhlem - i v tomto případě by následky pro stroj i posádku byly fatální. Tuto verzi nehody celkem bezpečně vyvrátilo objasnění, že sedminásobně vyšší rychlost se netýkala pohybu stroje dopředu, ale dolů - raketoplán po ztrátě levého křídla přišel o svůj aerodynamický vztlak a padal dolů 7x rychleji než byla předpokládaná vertikální rychlost při zachování všech vztlakových ploch.

I několik dalších verzí havárie mělo jen krátkou životnost - teroristický útok v podobě sestřelení vracející se Columbie řízenou nebo neřízenou střelou ze Země byl vyřazen velmi rychle. Neexistuje zbraň která by dokázala ve výšce nad 60 km trefit předmět (nepříliš velký) pohybující se rychlostí 18x vyšší než zvuk. Uvažovalo se i o výbušnině propašované na palubu ještě před startem - i toto NASA kategoricky vyloučila - právě s ohledem na "nebezpečí" které představoval izraelský astronaut na palubě byly veškeré bezpečnostní prověrky mnohem přísnější než tomu bylo v jiných případech.

Stejně tak byla rychle vyvrácena varianta která počítala s hackerským útokem na palubní počítač raketoplánu.

S ohledem na současnou mezinárodně-politickou situaci a připravovaný útok na Irák se přetřásala i varianta zkoumání a zkoušení biologických zbraní v rámci vědeckého programu mise STS-107. Při této činnosti však došlo k zamoření lodě i posádky. Co udělat? Spálit celou loď a všechny usvědčující důkazy v atmosféře.... Závěr o této verzi ať si každý učiní sám.

Postupně se od těchto "možných" i "nemožných" variant ustupovalo, až nakonec zůstala varianta jediná a hlavní. Varianta poškození raketoplánu tepelným namáháním při sestupu atmosférou. Dnes je již téměř jisté, že bezprostřední příčinou katastrofy bylo selhání tepelné ochrany raketoplánu (někde v jeho levé části) a z toho plynoucí tepelná destrukce levého křídla, následovaná mechanickou destrukcí celého raketoplánu způsobenou aerodynamickými silami po ztrátě stability.

Co se událo v necelých posledních sedmi minutách letu máte uvedeno minutu po minutě, sekundu po sekundě v úvodu dnešního článku. Ale proč k tomu došlo? Kdy byly destičky tepelné ochrany Columbie poškozeny tak, že pustily smrtonosnou žhavou plazmu do nitra raketoplánu? Došlo k poškození před startem, při startu, na oběžné dráze nebo dokonce až při návratu do atmosféry. To všechno je ještě v počátečním stádiu šetření, a budeme věřit, že se ke konečným výsledkům vůbec někdy někdo dobere!!!

Dnes tedy projdeme ve stručnosti základní body vztahující se k jednotlivým okamžikům kdy mohlo k poškození ochranných křemíkových destiček dojít.

Poškození destiček před startem - je z pohledu NASA asi nejméně přijatelná varianta (celá vina za ztrátu posádky i stroje by padla na ně) a je to i varianta nejméně pravděpodobná. Celý tepelný štít byl sice původní - tedy starý 22 roků - ale před každým startem byla prováděna důkladná kontrola a výměna poškozených a ztracených destiček. Columbia byla před krátkou dobou (1999-2001) v generální opravě a toto byla teprve její druhá cesta po renovaci, při které byly jistě pečlivě ošetřeny i křemíkové destičky tepelné ochrany. Na druhou stranu bylo lepidlo držící destičky na orbiteru původní a tudíž si prošlo žárem již sedmadvaceti přistání a mrazem osmadvaceti pobytů na oběžné dráze. K poškození destiček mohlo dojít i při manipulaci s raketoplánem před startem, při jeho dopravě - otřesy, chybná údržba, únava materiálu nebo i sabotáž by mohla být příčinou odloupnutí dlaždice - nebo pravděpodobněji více dlaždic - které vedlo k tomu, že se žár dosahující až 1.700°C dostal na nechráněný prostor křídla který se následně zbortil (křídlo je z hliníkových slitin a vydrží teplotu max. 1000°C, spíše o něco méně).

Poškození náběžné hrany křídla při startu - je velmi frekventované téma od chvíle havárie. Jak jistě víte, došlo při startu 16.ledna k odlomení části polyuretanové tepelné izolace hlavní nádrže a k jejímu kontaktu právě s místem, které se posléze stalo nejpravděpodobnějším bodem kterým se žár dostal do nitra křídla. Deska PU pěny velká 50x40cm, silná 15cm a vážící podle NASA zhruba 1,2 kg narazila do levé náběžné hrany křídla raketoplánu. NASA od začátku tvrdila, že k žádnému poškození dojít nemohlo (tvrdila to již před havárií) a prostý rozum se také zdráhá uvěřit tomu, že by kousek izolace vážící maximálně pár kilogramů (a to i kdyby byl obalen ledem jak se uvádělo) mohl zapříčinit takovouto havárii. Jsou známy případy, hodně případů, kdy se tato izolace z nádrže při startu uvolnila (a jednou jí dokonce vyklovaly datlové ještě před startem!). I proto NASA změnila způsob obšívání nádrží který má zabránit tomuto opadávání. Již několik expedic startovalo s upravenou nádrží. Nešťastná Columbia STS-107 však dostala ještě nádrž starého typu...

Jestli k poškození náběžné hrany křídla při startu došlo nebo nedošlo se již nikdy s největší pravděpodobností nedozvíme. Faktem bohužel je, že NASA se spokojila s konstatováním, že k poškození hrany křídla dojít nemohlo a nepodnikla nic pro to, aby si toto svoje "pozemské" rozhodnutí jakkoliv ověřila přímo na raketoplánu který kroužil po oběžné dráze. Těch možností bylo několik. Jako nejjednodušší se jeví optická kontrola některým pozemským teleskopem (již výše je zmiňován např. teleskop amerického vojenského letectva v Albuquerque, který snímkoval Columbii při návratu do atmosféry). Vhodným manévrováním raketoplánu by jistě bylo možné pořídit velmi kvalitní snímky inkriminovaného místa. V úvahu přicházela i podobná optická kontrola provedená dalekohledem z Mezinárodní kosmické stanice - jistě by se za šestnáctidenní let našlo vhodné vzájemné postavení Columbie a ISS. Teoreticky, ale asi opravdu pouze teoreticky, byla možná i přímá kontrola astronautem ve volném kosmu. NASA stále opakuje, že tato varianta nebyla z bezpečnostních důvodů možná - ale to není, myslím, úplná pravda. Na palubě Columbie byly dva výstupové skafandry a astronauté Brown a Anderson byli vycvičeni k výstupu do kosmu. Teoreticky tedy podmínky pro výstup splněny byly. Ale bezesporu by se mohlo jednat o výstup extrémně nebezpečný - na palubě nebyl manipulátor "Kanadská ruka", který astronauté při výstupu používají jako transportní a zabezpečovací prostředek, posádka neměla ve výbavě ani zařízení na pohyb ve volném kosmu. Poškozené místo (náběžná hrana křídla) je velmi špatně dostupné, protože na povrchu raketoplánu není možnost jakéhokoliv zachycení. Výstup by tedy musel být proveden pouze s pomocí jistících lan a asi by byl, i s ohledem na nezkušenost posádky, extrémně náročný a nebezpečný. Ale opět opakuji - teoreticky možný byl! Na závěr ještě jedna doplňující informace - posádka na toto místo z oken raketoplánu vidět nemohla. Nesmyslná tedy byla informace sdělovacích prostředků, že izraelský astronaut Ramon při rozhovoru se svým premiérem náhodně natočil při otočení televizní kamery ven z okna poškozené místo s jasně viditelnou prasklinou na křídle. Nejednalo se totiž o pohled na křídlo, ale do nákladového prostoru a údajná prasklina byl kablík na otevřených dveřích nákladového prostoru.

Postupme tedy zase o kousek dále a podívejme se na možnost, že k poškození dlaždic tepelné ochrany došlo až na oběžné dráze. Jaká je výchozí situace? Raketoplán se pohybuje šestnáct dní po oběžné dráze kolem Země (celkem uskutečnil 255 obletů) rychlostí přibližně 8 km/s. Spolu s ním se v okolí Země na nízkých i vyšších oběžných drahách pohybuje obrovské množství menších i větších kusů tzv. "kosmického smetí" - zbytků rozpadlých družic, nosných raket, odpadů vyhozených z kosmických stanic a lodí a mnoho a mnoho dalších věcí. Větší kusy je posádka a řídící středisko schopno registrovat a vhodným manévrováním se jim vyhnout. Jsou zde však i kousky, které zaregistrovány nejsou... Tyto "odpadky" však pro raketoplán (ale ani pro ISS nebo další družice a satelity) příliš nebezpečné nejsou, protože se po oběžné dráze pohybují přibližně stejným směrem a podobnou rychlostí (8 km/s) jako Columbia. Proto v případě srážky je jejich vzájemná rychlost poměrně malá a nemohou napáchat výraznější škodu. Mnohem nebezpečnější jsou pro všechny objekty na oběžné dráze tělesa pohybující se jiným směrem a diametrálně odlišnou rychlostí - především "poslové z dalekého kosmu" - meteory. Srážka s malinkým kamínkem řítícím se z volného kosmu opravdu mohla napáchat škodu, která nakonec vyústila v tragickou havárii. A podle odborníků nemusela posádka Columbie tento náraz opravdu ani zaregistrovat. Další možností je srážka se zbytkem družice která byla na oběžnou dráhu vypuštěna nikoliv "tradičním" východním směrem (po směru rotace Země) ale naopak směrem západním. Těchto případů není mnoho, ale přesto se vyskytují - jedná se především o speciální družice špionážní.

Týden po havárii zveřejnila NASA zprávu o tom, že zhruba 24 hodin po startu raketoplánu zaregistroval radiolokátor USAF neznámý objekt vzdalující se rychlostí asi 5 m/s od družicového stupně Columbia. Pro to, co to mohlo být má NASA tři vysvětlení - buď se jednalo o kus ledu, který se vytvořil z odpadní vody vypuštěné z raketoplánu, nebo šlo o kus uvolněného nákladu, případně mohlo jít o "jiný kosmický objekt". Nic dalšího doposud nebylo zveřejněno. Pouze tedy doplním k první variantě, že vypouštěná odpadní voda se ve volném kosmu okamžitě rozptýlí ve formě drobounkých ledových krupiček, přesto je znám minimálně jeden případ, kdy se na výpustním otvoru utvořila ledová koule velikosti basketbalového míče která musela být posádkou odstraněna.

Pokud by se jednalo o "jiný kosmický objekt" mohlo opravdu jít o zbytek meteoru který do Columbie narazil a po odrazu se vzdaloval výše uvedenou rychlostí 5m/s (t.j. rychlostí 18 km/hod). Zde je však s podivem, že pokud tento objekt zachytil teleskop ze Země, že náraz nezaznamenala telemetrie raketoplánu, případně sama posádka?

Poslední uvažovanou možností je poškození tepelné ochrany raketoplánu až při návratu do atmosféry. Zde přichází v úvahu především opět srážka s neznámým letícím předmětem (meteorem?) ve chvíli, kdy již Columbia zahajovala přistávací manévr, tedy přesněji manévr který by celý stroj vrátil do zemské atmosféry. K tomuto předpokladu není co dodat - snad jen, že by "Columbia byla ve špatný čas na špatném místě...".

Další, spíše teoretickou variantou je poškození izolačních tepelných destiček při sestupu v důsledku chybné pilotáže (ale uvědomme si, že raketoplán na sestupu řídil autopilot - tedy počítač) nebo proto, že se stroj dostal do velkého turbulentního proudění. Turbulence byla opravdu z raketoplánu hlášena, ale předpokládám, že to byl spíše důsledek poškození křídla po kterém vzduch (sice řídký, ale přesto již nějaký) špatně proudil než příčina, která by zavinila poškození tepelné obšívky.

Mluví se i o možnosti elektromagnetické bouře nebo o úderu blesku. No, ale v této výšce?

Co se tedy vlastně stalo? Co víme? Není toho zatím mnoho, z některých kusých zpráv a informací NASA se však přesto dají částečné závěry vydedukovat. Ale mějme pořád na paměti, že je zde slovíčko "Pravděpodobně". Kvůli poškození tepelné izolace na náběžné hraně levého křídla Columbie se dostala žhavá plazma, vznikající třením rychle se pohybujícího družicového stupně Columbia o horní vrstvy řídké atmosféry a mající teplotu až 1.700°C, do vnitřního prostoru levého křídla. Zde svým žárem poškodila vnitřní konstrukci křídla. To se následně snížením mechanické odolnosti a vysokým aerodynamickým namáháním zhroutilo a tím přivodilo úplnou a okamžitou ztrátu vztlaku celého raketoplánu. Následovala destrukce stroje, postupné odlamování jeho jednotlivých částí - nákladový prostor, pravé křídlo a nekontrolovatelný pád. Tepelným namáháním při průletu hustšími vrstvami atmosféry došlo následně k zničení drtivé většiny zbytků havarovaného stroje i těl posádky...

Poškození tepelné ochrany křídla muselo být buď většího rozsahu nebo k němu muselo dojít na tragicky špatném místě. Pravděpodobně se v první fázi nejednalo o odpadnutí jedné nebo několika málo destiček tepelné ochrany, šlo buď o odpadnutí nebo výrazné poškození většího množství destiček někde v prostoru náběžné hrany levého křídla. Nebo, což je pravděpodobnější, k poškození speciální destičky chránící přímo náběžnou hranu křídla (ne nepodobnou hřebenáči na vrcholu střechy domu ve tvaru písmene "U"). Tímto otvorem se žár dostal pod další destičky a způsobil jejich postupné odpadnutí (dominový efekt) a zvětšení otvoru kterým se plazma dostala dovnitř křídla. Zde už potom nerušeně po dobu sedmi minut vykonávala svou zhoubnou práci.

Jedna z teorií hovoří i o tom, že mohlo při sestupu Columbie dojít k otevření krytu levého podvozku nebo dokonce k jeho vysunutí. Je pravdou, že první signály o problémech hlásili tepelná čidla v levé podvozkové šachtě a že jeden z polohových snímačů hlásil otevření podvozkového krytu. Ale je třeba si i uvědomit, že čidla hlásila nárůst teploty podvozku v řádu jednotek stupňů za minutu, ačkoliv teplota okolního prostředí byla téměř 1700°C. Kdyby opravdu došlo k otevření podvozkové šachty byla by teplota uvnitř okamžitě rovna teplotě okolního prostředí - ve skutečnosti nejvyšší naměřená teplota těsně před havárií byla v tomto prostoru necelých 78°C (viz. časový průběh havárie). To znamená, že žár byl uvnitř křídla, nikoliv uvnitř podvozkové šachty, tento prostor a zařízení v něm pouze ohříval přes stěnu...

Často kladená otázka je na osud posádky. Co věděli? Mohli něco dělat? Měli šanci na záchranu? Trpěli? Těžko se odpovídá, nicméně pravděpodobné je, že do poslední chvíle nic nevěděli a netrpěli. Určitě ale neměli žádnou, byť jen teoretickou, šanci na záchranu!

Posádka (a tím myslím především velitele expedice Ricka Husbanda a pilota Williama McCoola) do poslední minuty před havárií nevěděla nic o kritické situaci raketoplánu. Hlášení snímačů zaznamenává řídící středisko, posádka má na svých displejích pouze malou část údajů - a to především údajů důležitých v tom kterém okamžiku letu - 16 minut před plánovaným časem přistání určitě neměli zobrazeny údaje o teplotě v podvozkové šachtě. Personál řídícího střediska jim pravděpodobně tyto informace také nepředal, protože nešlo o nijak alarmující čísla. Okamžik vyhlášení poplachu v kabině nastal až ve chvíli, kdy byly údaje z levého podvozku ztraceny úplně (1 minutu před havárií) - to totiž znamenalo, že levý podvozek není pro přistání ve 100% stavu, že není možné před přistáním zkontrolovat telemetricky jeho stav a tudíž, že přistání bude, v nejlepším případě, problémové. V tu chvíli s tímto závěrem musela být posádka seznámena. Nikdo samozřejmě netušil, že Columbia již nikdy nepřistane...

Co tedy posádka na palubě? Velitel i pilot jistě poznali, že sestup neprobíhá v posledních sedmi minutách tak, jak měli natrénováno na simulátoru - docházelo k značným vibracím raketoplánu způsobeným turbulentním prouděním vzduchu okolo poškozeného levého křídla, palubní počítač jim určitě hlásil, že autopilot registruje stále se zvětšující tažení stroje doleva (které ale zvládal korigovat). Ale je otázkou, zda-li si oba muži za řízením Columbie uvědomovali, že by se mohlo jednat o nějak mimořádně problémovou situaci - vždyť velitel Rick Husband měl za sebou teprve jednu misi, pilot McCool byl v kosmu poprvé. A nemyslím si, že na trenažéru při výcviku zkoušeli situaci s upadnutím křídla. Tam se trénují pouze varianty které jde vyřešit. Zbytek posádka (další dva astronauté v pilotní kabině a zbývající tři pod nimi na obytné palubě) nevěděli ani netušili jistě do poslední chvíle vůbec nic. V okamžiku havárie hovořil právě Husband s řídícím střediskem a na jeho hlase nebylo znát žádné rozrušení - potvrzoval právě příjem instrukce, když bylo spojení v polovině slova přerušeno... V té chvíli se posádce pravděpodobně ulomilo levé křídlo jejich stroje. Podle odhadu odborníků na kosmonautiku došlo okamžitě v důsledku prudkého a velice silného přetížení ke ztrátě vědomí všech astronautů. A během několika sekund (udává se 10-15 sekund) k jejich smrti - a to buď v důsledku devastace organismu přetížením nebo žárem který mohl vniknout do kabiny některým poškozeným místem. Dalším působením žáru v kabině při průletu atmosférou byly jejich tělesné pozůstatky téměř zničeny, stejně tak jako veškeré vybavení raketoplánu.

Co bude po Columbii? Otázka kterou se zabývá hodně lidí od chvíle havárie. Určitě to již nebude jako dříve. Amerika ztratila již svůj druhý raketoplán a 14 astronautů. Nad tím se nedá pouze mávnout rukou a "... jedeme dál!". Ale na druhou stranu - nad našimi hlavami krouží rozestavěná Mezinárodní kosmická stanice ISS a na její palubě jsou tři kosmonauté z šesté dlouhodobé posádky. Zásobovat stanici i měnit posádku by s nasazením všech sil (a za přispění amerických peněz) dokázali zvládnout Rusové. Ale výstavba ISS bez použití raketoplánů není absolutně možná. Proto bude muset dojít co nejdříve k obnovení jejich letů. Kdy to ale bude? Pokud vyšetřování havárie Columbie prokáže, že se jednalo o nešťastnou shodu nepředvídatelných událostí mohlo by k obnovení startů raketoplánů dojít možná ještě před koncem letošního roku. Pokud však vyšetřování objeví konstrukční nebo koncepční chyby raketoplánů budeme na start prvního stroje v éře "Po Columbii" čekat asi hodně dlouho - možná rok a půl, možná roky dva.

Ale ani takováto tragédie nesmí výzkum kosmu zastavit. Jak řekl již v roce 1967 americký astronaut Virgil Grissom pár dní před tím, než sám zahynul v ohnivém infernu kabiny Apollo1: "Jestliže zahyneme, ať se s tím lidé smíří. Děláme riskantní povolání. Dobývání vesmíru stojí za to, aby člověk riskoval život."

To věděla i posádka expedice COLUMBIA STS-107. A i oni by jistě zvedli ruku pro pokračování kosmického dobrodružství.

Zdroj: KOSMOS-NEWS, 20.2.2003