Jules Verne se podívá do vesmíru. Přesněji řečeno nákladní kosmická loď pojmenovaná podle slavného spisovatele. Jde o první z řady vesmírných plavidel ATV (Automated Transfer Vehicle), které mají spolu s ruskými Progressy zásobovat Mezinárodní kosmickou stanici na oběžné dráze.
Na vývoji lodi se podílelo deset členských zemí Evropské kosmické agentury a přišel na 1,3 miliardy eur. Původně mělo plavidlo zahájit provoz už před několik lety (jméno prvního exempláře souvisí se stým výročím od narození Julese Verna roce 2005).
„Zdržení způsobila poměrně komplikovaná konstrukce celého zařízení a především problémy s vývojem a odladěním programu pro řídící palubní počítače, které budou zajišťovat bezpečné přiblížení a spojení modulu s kosmickou stanicí,“ uvádí Antonín Vítek, odborník na kosmonautiku z AV ČR.
„Programy musí fungovat velice přesně a spolehlivě, protože kdyby se téměř dvacetitunový kolos vymkl kontrole a narazil do stanice, natropil by na ní hodně škod, pokud by ji úplně nezničil,“ upozorňuje český expert.
Na zpoždění se do jisté míry promítla i havárie Columbie v roce 2003 a odklady následných letů raketoplánů, protože bylo nutné na stanici nainstalovat speciální spojové systémy. Kapacita ruských nákladních lodí Progress se přitom využívala hlavně k udržování chodu stanice a na dopravu nových zařízení nezbývalo mnoho prostoru.
Podle aktuálního plánu měl evropský náklaďák odstartovat už dnes. Minulý týden se ale vyskytl problém se zemnícím kabelem pro pyrotechniku oddělování lodi od druhého stupně nosné rakety. Technici museli tuto závadu prověřit, a aby nemuseli příliš spěchat, nechali si jeden rezervní den navíc. Premiéra rakety Ariane Pokud už tedy nenastanou další komplikace, vynese zítra krátce po páté hodině ranní Julese Verna speciálně upravená raketa řady Ariane 5 (Ariane 5 ES) na oběžnou dráhu z evropského kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně.
Startovací okno trvá každý den jen pár minut, protože se musí trefit do intervalu, kdy rovina dráhy kosmické stanice prochází místem startu lodi. Každý den se okno zhruba o půl hodiny posouvá podle toho, jak se mění dráha stanice.
Pro evropskou raketu bude dvacetitunový Jules Verne zatím nejtěžším nákladem. Vůbec největším břemenem, jaké se kdy do vesmíru dostalo, byla podle českého odborníka americká stanice Skylab vážící 86 tun, kterou v roce 1973 vynesla raketa Saturn 5 (tedy stejný nosič, na jehož špici startovaly lodě Apollo na svých cestách k Měsíci).
Dvacetitunové náklady žádnou výjimkou nejsou, hmotnost lodí řady Saljut i ruských modulů stanice Mir byla srovnatelná. Ty ale vynášely ruské Protony; pro evropskou Ariane bude takový náklad premiérou.
Je to ovšem dáno tím, že rakety Ariane dosud nosily do kosmu hlavně stacionární komunikační satelity, které létají na mnohem vyšší dráhu: 36 000 km oproti 350 kilometrům, kde se nachází kosmická stanice. „Výkon, který je zapotřebí na vynesení zhruba osmitunového satelitu na stacionární dráhu a dvacetitunové lodi na nízkou dráhu, je srovnatelný,“ říká Antonín Vítek.
Co tedy Julese Verna na oběžné dráze čeká? Několik týdnů bude kroužit samostatně, teprve potom se přiblíží ke kosmické stanici. Manažeři mise totiž chtějí vyzkoušet manévrování lodi ve volném prostoru a nanečisto si natrénovat úhybné manévry pro případ, že by hrozila srážka s kosmickým smetím (se zbytky staré družice a podobně). Fronta na kosmický přístav Kromě toho má příští týden startovat raketoplán a na stanici platí nařízení, že k ní může zároveň přilétat jen jedno plavidlo. Jules Verne bude tedy vyčkávat a trénovat a ke stanici se připojí nejdříve počátkem dubna, až raketoplán odletí.
Loď se přiblíží pod dohledem čtyř speciálních „očí“: optických senzorů pro přesné navedení ke spojovacímu systému. Pokud by automatické navádění selhalo a hrozil karambol, mají kosmonauti na stanici možnost do manévru zasáhnout a dokončit ho ručně.
Na samotnou stanici bude evropské plavidlo vozit zásoby jídla, vody a vzduchu, ale také náhradní díly, nové přístroje a v neposlední řadě palivo. Jednou z jeho důležitých funkcí bude totiž „nadzvedávání“ stanice, která neustále pomalu klesá.
„Progressy ji sice čas od času zvednou tím, že spotřebují zbytek svých pohonných látek, ale to nestačí,“ vysvětluje Antonín Vítek. Proto budou ATV na stanici kotvit zásadně u ruského servisního modulu Zvezda, blízko těžiště celé stanice, a budou ji moci pomocí svých čtyř raketových motorů zvedat. Kdyby kotvily jinde, začala by stanice při takovém manévru rotovat. Z toho důvodu používá evropská loď ruské zařízení na připojení ke stanici -jinak by u Zvezdy nemohla zaparkovat. Jinak se ovšem od Progressů liší novým řídícím systémem a větší kapacitou. Vejde se do ní zhruba čtyřikrát víc nákladu. Evropský modul unese přes devět tun, z toho může 7,5 tuny činit kusový náklad.
Zatím je v plánu sedm plavidel a počítá se s tím, že budou startovat jednou ročně. „Pokud Rusové dodrží své předsevzetí a budou do kosmu posílat osm Progressů ročně, znamená to, že se Evropa bude podílet na zásobování stanice jednou třetinou,“ podotýká Antonín Vítek. Loď na jedno použití Evropský náklaďák zakotví u stanice přibližně na půl roku. Během této doby může dočasně sloužit jako další modul stanice. „Mohou tam být umístěny například krátkodobé experimenty. Po jejich skončení si kosmonauti přenesou jen výsledky, například vypěstované mikroorganismy nebo tkáňové kultury, které pak na Zemi odveze transportní loď (zatím tedy Sojuz nebo raketoplán).
Samotné ATV se totiž zpátky na zemský povrch už nepodívá. Kosmonauti ho postupně naplní odpadky, s nimiž pak shoří v atmosféře. Odpadu se do lodi vejde šest tun, přestože nosnost při cestě vzhůru je o tři tuny vyšší. Je to především ze skladových důvodů. Odpadky se musí srovnat tak, aby modul zůstal dobře vyvážený. Jinak by při odpojování mohl rotovat, přičemž by hrozilo poškození stykového systému modulu Zvezda.
Pokračování na straně VIII
Vesmírný náklaďák čeká na start
Dokončení ze strany VII
I když to na první pohled nezní logicky, stavba nové lodi na každou cestu vyjde levněji než návratová kabina na více použití. „Ta by musela mít tepelnou ochranu a systémy zajišťující snesitelné životní podmínky pro kosmonauty i během průletu atmosférou, dále naváděcí modul, který ji nasměruje na sestupnou dráhu... Kromě toho by se přítomností návratové kabiny o několik tun snížila nosnost celé lodi,“ vypočítává nevýhody Antonín Vítek.
Přesto Evropská kosmická agentura už s návratovým modulem experimentovala. V roce 1998 vynesla raketa Ariane 5 do vesmíru spolu s maketou komunikačního satelitu také návratovou kabinu, která úspěšně přistála v Pacifiku. Šlo především o ověření samotné technologie - koncepce tepelné ochrany, aerodynamického řízení během sestupu a padáků.
„Dál se v tomto výzkumu nepokračovalo, chyběly peníze i politická vůle. V té době se jevilo jako výhodnější spolupracovat s Američany,“ komentuje český odborník. Nyní se ovšem zdá, že evropští konstruktéři o pilotované verzi ATV přinejmenším uvažují. Jednají o spolupráci na jejím vývoji s Ruskem, i když se zatím na ničem konkrétním nedohodli.
„Existuje ale koncepce tzv. Eurosojuzu. Hlavní část, tedy elektronika a pravděpodobně i pohonný systém, by se převzala z ATV a přistávací modul by využil ověřené koncepce Sojuzu,“ popisuje Antonín Vítek. Kabina by ovšem byla větší, uvezla by šest kosmonautů oproti současným dvěma až třem. Pokud by šel vývoj hladce, mohla by taková loď zahájit provoz zhruba v letech 2012 až 2015. V té době bude pravděpodobně hotová také nová americká pilotovaná loď Orion.
Ale především v překlenovacím období po roce 2010, kdy mají odejít americké raketoplány na odpočinek, budou hrát nákladní ATV klíčovou roli v zásobování kosmické stanice a jejím zvedání na vyšší dráhu - zkrátka v udržování její životaschopnosti.
***
Kosmonauti loď během půl roku naplní odpadky, s nimiž pak shoří v atmosféře
Transportér i odpadkový koš Zítra má odstartovat první kosmická loď, kterou vyvinula Evropská kosmická agentura. První exemplář nákladního modulu ATV (Automated Transfer Vehicle) pojmenovaného Jules Verne zakotví na půl roku u Mezinárodní kosmické stanice (ISS), kam doveze zásoby vody, vzduchu, potravin a různého vybavení. Kosmonauti ho postupně naplní odpadem, s nímž pak shoří v atmosféře.
Nákladní kosmická loď ATV Automated Transfer Vehicle (Automatický dopravní prostředek)
délka: 10,3 metru průměr: 4,5 metru rozpětí solárních panelů: 22,3 metru
hmotnost: 21 tun
nosnost: 9 tun, z toho 7,5 tuny nákladu (max. 840 kg pitné vody, 100 kg plynů, 860 kg paliva pro stanici, 4,7 t paliva ke zvýšení dráhy stanice, 5500 kg jídla, přístrojů, náhradních dílů atd.)
1 pohonný modul 13 2 nádrže na vodu a plyny 3 regály na náklad 4 trup lodi 5 ochranný štít proti mikrometeoroidům a kosmickému smetí 6 anténa pro pásmo S 7 antény navigačního systému GPS 8 antény pro spojení přes družice TDRS 9 motory pro stabilizaci a brzdění 10 čtyři hlavní motory (tah 4 490 N) 11 čtyři solární panely pro výrobu elektřiny 12 vícevrstvý izolační plášť 13 optické senzory pro přibližování 14 ruský stykovací systém s potrubím pro přečerpávání pohonných látek
Manévry kosmické lodi budou sledovat tři řídicí střediska: v Houstonu, Moskvě a francouzském Toulouse
nosná raketa Ariane 5 ES výška 50,5 metrů průměr 5,4 metru hmotnost 775 tun
A aerodynamický kryt (výška 17 m, hmotnost 2,5 t) B řídicí jednotka rakety (výška 1,56 m, hmotnost 1,9 t, obsahuje systém pro řízení letu, bezpečnostní systém atd.) C horní stupeň (výška 3,36 m, obsahuje 5,2 t skladovatelného paliva) D hlavní první stupeň (výška 31 m, hmotnost 14 t, obsahuje 175 t kapalného vodíku a kyslíku)
E pomocné vzletové stupně na tuhé palivo (výška 31,6 m, hmotnost 280,5 t) F motor na tuhé palivo (prům. tah 5060 kilonewtonů, max. tah 7080 kilonewtonů, doba funkce 130 sekund) G motor Vulcain (tah 1350 kilonewtonů, doba funkce 535 sekund)
Průběh stavby stanice ISS
1998 1 ovládací modul Zarja (20. 11.) 2 spojovací modul Unity (4. 12.) 2000 3 Servisní modul Zvezda (12. 7.) 4 P6 Truss - Solární panel (30. 11.) 2001 5 Laboratoř Destiny (7. 2.)
2002 6 příhradová konstrukce P0 Truss (8. 4.) 7 příhradová konstrukce P1 Truss (23. 11.) 8 příhradová konstrukce S1 Truss (7. 10.) 2006 9 příhradová konstrukce S3/S4 (27. 8.) 10 příhradová konstrukce P5 Truss (9. 12.)
2007 11 příhradová konstrukce S3/S4 (6. 7.) 12 příhradová konstrukce S5 (7. 8.) 13 spojovací Modul Harmony (23. 10.) 2008 14 vědecký modul Columbus (11. 2.) 15 ATV modul Jules Verne
O autorovi| Eva Vlčková, redaktorka LN
