STS-123 Endeavour - průběh mise

Start raketoplánu Endeavour k druhé letošní misi amerického raketoplánu, označené jako STS-123, je prozatím naplánován na úterý 11. března 2008 ve 6:28 UT. Jedná se v pořadí o 122. misi raketoplánu Space Shuttle a již o 21. let stroje Endeavour. Ten byl postaven na začátku 90. let jako náhrada za zničený Challenger a je tak nejmladším z flotily amerických raketoplánů. Do vesmíru se podívá po skončení mise STS-123 ještě čtyřikrát – jednou letos, dvakrát v roce 2009 a naposledy v dubnu 2010 [1]. Hlavním úkolem březnového letu je doprava a připojení části japonského modulu Kibo k Mezinárodní kosmické stanici ISS.

Obr. 1: Logo mise STS-123 Endeavour. [7]

Obr. 2: Zobrazení nových součástí Mezinárodní kosmické stanice ISS. [8]

Obr. 3: Japonský skladovací laboratorní modul ELM-PS. [9]

Obr. 4: Zakončení staničního manipulátoru SSRMS nazvané Dextre. [3]

Startovní sestavu raketoplánu, označovanou souhrnně jako STS (Space Transportation System), tvoří vlastní kosmický letoun (OV-105 Endeavour), mohutná nádrž ET (External Tank) obsahující kapalný vodík a kyslík a pomocné motory SRB (Solid Rocket Booster) na tuhé pohonné látky. Hmotnost celého komplexu je při misi STS-123 Endeavour 2 050 730 kg, z čehož na vlastní raketoplán připadá při startu 122 364 kg a při přistání 94 157 kg [2].

Přední části nákladového prostoru raketoplánu dominuje nepostradatelné stykovací zařízení ODS (Orbital Docking System), které slouží ke spojení se stanicí ISS. Na levé horní hraně je instalován manipulátor SRMS (Shuttle Remote Manipulator System), na protilehlé nástavec OBSS (Orbital Boom Sensor System) pro kontrolu tepelné ochrany raketoplánu. Součástí vybavení je také energetický systém SSPTS (Station-Shuttle Power Transfer System), který umožňuje napájení raketoplánu ze zdrojů ISS a je tak možno prodloužit pobyt u stanice. Poprvé byl systém vyzkoušen při minulém letu Endeavouru (mise STS-118) a velmi se osvědčil. Přesuňme se nyní do zadní poloviny nákladového prostoru, kde se nachází vlastní užitečné zatížení – dvě části Mezinárodní kosmické stanice ISS.

První je skladovací modul ELM-PS (Experiment Logistics Module – Pressurised Section), tvořící zárodek japonského laboratorního komplexu souhrnně označovaného jako Kibo nebo JEM (Japanese Experiment Module). Ten sestává z několika dílů a po svém dokončení bude největší laboratoří fungující na ISS. Jak již bylo uvedeno výše, první částí dopravenou na oběžnou dráhu bude malý skladovací modul ELM-PS. Jeho průměr je 4,4 m, délka 4,2 m a hmotnost 8 387 kg. Uvnitř se nachází osm standardizovaných pozic pro umístění různých zařízení. Pět z nich bude zajišťovat chod vlastního komplexu Kibo, jako je dodávka a řízení rozvodu elektrické energie, skladování a zálohování dat, provoz interní komunikace nebo ovládání manipulátoru vně modulu. V dalších dvou pozicích jsou instalovány vědecké experimenty SAIBO a RYUTAI. V prvním budou probíhat experimenty s rostlinkami, zvířecími buňkami a mikroorganismy, přičemž bude možné měnit podmínky od stavu mikrogravitace až po 2 G. Sledování chování kapalin, krystalizace roztoků a proteinů bude prováděno ve druhé vědecké skříni. [2]

Experimentální skříň SAIBO obsahuje následující vybavení:

• Fluid Physics Experiment Facility (FPEF) – vybavení sloužící ke zkoumání chování kapalin ve stavu mikrogravitace. Základem je blok obsahující vědecké přístroje a řídící jednotku, do kterého se vsouvá pouzdro se vzorkem o průměru 30 nebo 50 mm a délce maximálně 60 mm. Jako médium slouží silikonový olej v němž „plavou“ kovem potažené polymerové částice o průměru 180 μm. Mezi zkoumané vlastnosti patří například teplota, profil rychlosti proudění nebo pohyb sledovaných částic.
• Solution Crystallization Observation Facility (SCOF) – zařízení pro sledování krystalizace roztoků. Základem je Mach-Zehnderův interferenční mikroskop umožňující precizní měření stavu růstu (morfologii, teplotu, koncentraci). Vzorek má průměr 220 mm a výšku 65 mm. Podmínky růstu lze měnit v široké škále; teplotu od -10 do 220°C, tlak až do 147 MPa a atmosféru může tvořit různá koncentrace dusíku nebo vakuum.
• Protein Crystallization Research Facility (PCRF) – přístroj pro sledování růstu proteinových krystalů obsahuje až šest komůrek. V každé z nich může být mezi 10 a 500 μl roztoku. Podmínky růstu a sledování jsou velmi podobné jako u SCOF.
• Image Processing Unit (IPU) – nejde přímo o vědecké zařízení, ale o podpůrné vybavení. Systém zpracovává a dekóduje data z různých experimentů z laboratoře Kibo a zaznamenává je na kazetu v případě, že nejde údaje přenášet na Zemi v reálném čase. Na každou kazetu se vejde 120 minut záznamu a lze zaznamenávat v každém okamžiku data z pěti různých experimentů.

Experimentální skříň RYUTAI obsahuje následující vybavení:

• Cell Biology Experiment Facility (CBEF) – zařízení pro růst různých živých organismů jako jsou zvířecí buňky, mikroorganismy a nebo drobné rostliny. Vzorky se umisťují v boxech do dvou inkubátorů. První umožňuje současné sledování šesti vzorků ve stavu mikrogravitace, druhý pouze čtyř vzorků. Obsahuje ale navíc centrifugu, která simuluje gravitaci od 0,1 do 2 G. V obou inkubátorech lze řídit teplotu atmosféry v rozsahu 15 – 40°C, vlhkost od 20 do 80% a obsah oxidu uhličitého může dosáhnout maximální koncentrace 10%.
• Clean Bench (CB) – základem tohoto experimentálního bloku je dezinfekční komora o obsahu 16 litrů a pracovní komora o obsahu 62 litrů. Práce probíhá v rukavicích a s interní cirkulací vzduch, aby nedošlo ke kontaminaci vnějšího prostoru. Přídavným zařízením je mikroskop, který lze ovládat dálkově i ze Země. Lze dosáhnout až 40-ti násobného zvětšení a snímaný prostor si patřičně nasvítit halogenovou nebo xenonovou lampou.

Poslední, osmá, pozice bude sloužit jako logistický prostor pro skladování hotových experimentů, přípravě nových apod. Modul ELM-PS bude prozatím umístěn na americkém modulu Harmony. Jeho konečné místo bude na hlavní, a také největší, části laboratoře Kibo – vědeckém modulu PM (Pressurized Module). Jeho dovezení bude náplní mise STS-124 raketoplánu Discovery a mimo tento modul bude instalován i malý manipulátor JEMRMS pro obsluhu externích vědeckých plošin. Na laboratoř PM bude následně připojen již v té době přítomný modul ELM-PS a celý komplex bude oživen. Zbývající součásti laboratorního komplexu Kibo dopraví raketoplán Endeavour při misi STS-127 a půjde o skladovací a expoziční plošiny EF a ELM-ES umístěné vně hlavního laboratorního modulu. Podrobnosti k těmto částem laboratoře Kibo budeme uveřejňovat při konkrétním startu raketoplánu. Na závěr stojí za zmínku uvést jednu zajímavost. Skladovací modul ELM-PS je první japonský lidmi obyvatelný výrobek vyslaný do vesmíru.

Druhým významným zařízením v nákladovém prostoru raketoplánu Endeavour je speciální zakončení staničního manipulátoru SSRMS označované jako SPDM (Special Purpose Dexterous Manipulator) nebo familiérněji Dextre. Je to poslední část, která doposud staničnímu manipulátoru chyběla. Hmotnost SPDM je 1 560 kg a každé z jeho dvou ramen má délku 3,35 m a celkem 15 stupňů volnosti umožňujících neuvěřitelnou svobodu pohybu [3]. V mnoha ohledech tak umožňuje nahradit práci astronautů ve volném prostoru. Na jeho povrchu je navíc pět kamer a je možné provádět operace pohodlně přímo ze Země.

Dlouhodobou posádku (Expedici 16) Mezinárodní kosmické stanice ISS v současné době tvoří americká astronautka Peggy Annette Whitsonová, která je ve funkci velitelky, ruský kosmonaut Jurij Ivanovič Malenčenko a francouzský astronaut Léopold Eyharts. Ten byl na stanici ISS dopraven v únoru letošního roku raketoplánem Atlantis při misi STS-122. Bohužel se ve vesmíru moc dlouho neohřál a již nyní bude raketoplánem Endeavour dovezen dolů na Zemi. Na jeho místo nastoupí americký astronaut Garrett Erin Reisman, který bude členem jak dlouhodobé posádky Expedice 16, tak i následující Expedice 17. Zpátky by se měl vrátit koncem května. Zbytek posádky raketoplánu Endeavour tvoří velitel Dominic Lee Pudwill Gorie, pilot Gregory Harold Johnson a letový specialisté Richard Michael Linnehan, Robert Louis Behnken, Michael John Foreman a Takao Doi (JAXA – Japonsko). Podrobnosti k posádce najdete v samostatném článku STS-123 Endeavour – posádka [4].

Předstartovní příprava raketoplánu ke startu je při všech misích velmi podobná a pro misi STS-123 ji můžete sledovat ve Virtual Mission Control Center [5] na serveru kosmo.cz. Následující denní přehled obsahuje základní údaje o průběhu celé mise [6] (revize k 28. únoru 2008 – pozor, do startu se může aktualizovat. Po startu se údaje již aktualizovat nebudou!).

Průběh operační fáze

(čas od začátku mise ve formátu DD:HH:MM)

1. den letu
• start 11. března v 06:28 UT (T +00:00:00)
• zážeh motorů OMS a navedení na oběžnou dráhu kolem Země ve 07:06 UT (T +00:00:38)
• kontrola palubních systémů raketoplánu
• otevření dveří nákladového prostoru a spuštění termoregulačního systému
• oživení manipulátoru SRMS
• provedení korekčního manévru NC-1
• zahájení odpočinku posádky 11. března ve 12:28 UT (T +00:06:00)

2. den letu
• probuzení posádky 11. března ve 20:28 UT (T +00:14:00)
• provedení korekčního manévru NC-2
• kontrola skafandrů EMU pro výstupy do volného prostoru
• připojení nástavce OBSS k manipulátoru SRMS
• kontrola povrchu tepelné ochrany pravého křídla
• kontrola povrchu tepelné ochrany přídě raketoplánu
• kontrola povrchu tepelné ochrany levého křídla
• kontrola bloků motorů OMS
• uložení nástavce OBSS
• aktivace stykovacího uzlu ODS
• provedení korekčního manévru NC-3
• zahájení odpočinku posádky 12. března ve 12:13 UT (T +01:05:45)

3. den letu
• probuzení posádky 12. března ve 20:28 UT (T +01:14:00)
• provedení korekčního manévru NC-4
• zahájení přibližovacího manévru TI
• rotační manévr RPM pro kontrolu povrchu raketoplánu posádkou ISS
• připojení ke stanice 13. března v 03:27 UT (T +01:20:59)
• otevření průlezu v 04:38 UT (T +01:22:10)
• uvítací ceremoniál a bezpečnostní školení
• aktivace SSPTS
• zahájení odpočinku posádky 13. března ve 12:28 UT (T +02:06:00)
• astronauti Linnehan a Reisman spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

4. den letu
• probuzení posádky 13. března ve 20:28 UT (T +02:14:00)
• přípravy k prvnímu výstupu do volného prostoru EVA-1
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory 14. března v 01:23 UT (T +02:18:55)
• příprava modulu ELM-PS k vyzvednutí z nákladového prostoru
• nachystání stykovacího uzlu CBM na modulu Harmony
• připojení ELM-PS na Harmony
• instalace mechanismů OTCM 1 a 2 na SPDM
• příprava montáže SPDM
• ukončení výstupu EVA-1 v 07:53 UT (T +03:01:25) po 6 hodinách a 30 minutách
• přemístění sedačky pro Reismana do kosmické lodi Sojuz
• zahájení odpočinku posádky 14. března ve 12:28 UT (T +03:06:00)

5. den letu
• probuzení posádky 14. března ve 20:28 UT (T +03:14:00)
• práce na oživování modulu ELM-PS
• přemístění nástavce OBSS staničním manipulátorem SSRMS
• vstup do nového modulu ELM-PS
• zahájení odpočinku posádky 15. března v 11:28 UT (T +04:05:00)
• astronauti Linnehan a Foreman spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

6. den letu
• probuzení posádky 15. března v 19:28 UT (T +04:13:00)
• přípravy ke druhému výstupu do volného prostoru EVA-2
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory 16. března v 00:23 UT (T +04:17:55)
• složení ramen SPDM
• odstranění krytek na SPDM
• ukončení výstupu EVA-2 v 07:28 UT (T +05:01:00) po 7 hodinách a 5 minutách
• zahájení odpočinku posádky 16. března v 11:28 UT (T +05:05:00)

7. den letu
• probuzení posádky 16. března v 19:28 UT (T +05:13:00)
• tisková konference japonského astronauta
• práce na oživování systémů modulu ELM-PS
• testování SPDM
• tisková konference celé posádky
• zahájení odpočinku posádky 17. března v 10:28 UT (T +06:04:00)
• astronauti Linnehan a Behnken spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

8. den letu
• probuzení posádky 17. března v 18:28 UT (T +06:12:00)
• přípravy ke třetímu výstupu do volného prostoru EVA-3
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory ve 23:23 UT (T +06:16:55)
• závěrečné práce na sestavení a oživení SPDM
• přesunutí experimentu MISSE 6 na modul Columbus
• přemístění dvou jednotek DCSU na plošinu ESP-2
• ukončení výstupu EVA-3 18. března v 05:53 UT (T +06:23:25) po 6 hodinách a 30 minutách
• zahájení odpočinku posádky 18. března v 10:28 UT (T +07:04:00)

9. den letu
• probuzení posádky 18. března v 18:28 UT (T +07:12:00)
• uchycení SPDM na modul Destiny
• testování SPDM
• volný půlden posádky
• příprava T-RAD pro další vystup EVA-4
• zahájení odpočinku posádky 19. března v 09:28 UT (T +08:03:00)

10. den letu
• probuzení posádky 19. března v 17:28 UT (T +08:11:00)
• volný půlden posádky
• přípravy T-RAD
• zahájení odpočinku posádky 20. března v 09:28 UT (T +09:03:00)
• astronauti Behnken a Foreman spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

11. den letu
• probuzení posádky 20. března v 17:28 UT (T +09:11:00)
• přípravy ke čtvrtému výstupu do volného prostoru EVA-4
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory ve 22:28 UT (T +09:16:00)
• výměna vadného RPCM
• provedení demonstrační opravy tepelné ochrany raketoplánu metodou T-RAD
• ukončení výstupu EVA-4 21. března ve 04:58 UT (T +09:22:30) po 6 hodinách a 30 minutách
• zahájení odpočinku posádky 21. března v 09:28 UT (T +10:03:00)

12. den letu
• probuzení posádky 21. března ve 17:28 UT (T +10:11:00)
• kontrola povrchu tepelné ochrany pravého křídla pomocí OBSS
• kontrola povrchu tepelné ochrany přídě raketoplánu pomocí OBSS
• kontrola povrchu tepelné ochrany levého křídla pomocí OBSS
• zahájení odpočinku posádky 22. března v 08:28 UT (T +11:02:00)
• astronauti Behnken a Foreman spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

13. den letu
• probuzení posádky 22. března v 16:28 UT (T +11:10:00)
• přípravy k pátému výstupu do volného prostoru EVA-5
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory ve 21:23 UT (T +11:14:55)
• uskladnění OBSS na ITS-S1
• odstranění krytu na SARJ-S3
• inspekce, fotografování a odběr vzorků SARJ-S3
• ukončení výstupu EVA-5 23. března ve 03:53 UT (T +11:21:25) po 6 hodinách a 30 minutách
• zahájení odpočinku posádky 23. března v 08:28 UT (T +12:02:00)

14. den letu
• probuzení posádky 23. března v 16:28 UT (T +12:10:00)
• volný půlden posádky
• přípravy na odpojení raketoplánu od stanice
• společná videokonference a fotografování posádky raketoplánu a ISS
• zahájení odpočinku posádky 24. března v 07:58 UT (T +13:01:30)

15. den letu
• probuzení posádky 24. března v 15:58 UT (T +13:09:30)
• rozloučení posádek
• uzavření průlezu ve 21:43 UT (T +13:15:15)
• kontrola spojovacích systémů
• odpojení od stanice ve 23:55 UT (T +13:17:27)
• dva separační manévry
• inspekční oblet stanice ISS
• zahájení odpočinku posádky 25. března v 07:28 UT (T +14:01:00)

16. den letu
• probuzení posádky 25. března v 15:28 UT (T +14:09:00)
• test reaktivního orientačního systému RCS
• přípravy raketoplánu k přistání
• zahájení odpočinku posádky 26. března v 07:28 UT (T +15:01:00)

17. den letu
• probuzení posádky 26. března v 15:28 UT (T +15:09:00)
• zavření dveří návratového prostoru
• zážeh motorů OMS, začátek přistávacího manévru ve 23:33 UT (T +15:17:05)
• přistání na kosmodromu KSC na Floridě 27. března v 00:35 UT (T +15:18:07)

Upozornění pro čtenáře: autor článku si je vědom, že popis údálostí je velmi zjednodušen a omezen na nutné minimum. Proto vyzývá případné zájemce o podrobnější informace, aby napsali zprávu do komentáře pod článkem popř. oslovili autora (mail, icq, …).