STS-122 Atlantis - průběh mise

Start raketoplánu Atlantis k misi STS-122 byl původněm naplánován na čtvrtek 6. prosince 2007 ve 21:31 UT, ale pro závadu na senzorech ECO je odložen až na čtvrtek 10. ledna 2008 v 7:26 UT. Po zhodnocení celé situace byl nakonec start odložen až na 7. února 2008 v 19:47 UT [upraveno 15. ledna 2008, autor]. Jedná se celkově o 121. misi amerického raketoplánu Space Shuttle a již o 29. let raketoplánu Atlantis, který vypustil například sondy Magellan k Venuši, Galileo k Jupiteru a nebo byl sedmkrát připojen k ruské orbitální stanici Mir. V dnešní době se stejně jako ostatní americké raketoplány využívá výhradně k letům na Mezinárodní kosmickou stanici ISS. Výjimkou však bude následující let Atlantisu v září 2008, kdy se cílem jeho mise stane Hubbleův vesmírný dalekohled HST (Hubble Space Telescope) [1].

Obr. 1: Logo mise STS-122 Atlantis. [15]

Obr. 2: Řez evropským laboratorním modulem Columbus. V levé části jsou dva nosníky pro uchycení externího vybavení. [4]

Obr. 3: Raketoplán Atlantis na startovací rampě připraven k misi STS-122. [16]

V přední části nákladového prostoru je již tradičně umístěno stykovací zařízení ODS (Orbital Docking System) potřebné pro spojení raketoplánu se stanicí ISS. Za ním na levoboku je umístěna distribuční rozvodná jednotka SPDU (Shuttle Power Distribution Unit), která za pomocí jednotek APCU (Assembly Power Converter Unit) slouží k propojení elektrických systému raketoplánu a Mezinárodní kosmické stanice ISS. Dále je na levoboku umístěn úchyt PDGF (Power Data Grapple Fixture) pro modul Columbus, který bude sloužit k elektrickmu, datovému a mechanickému připojení staničního manipulátoru SSRMS (Space Station Remote Manipulator System). Instalace tohoto úchytného bodu na povrch modulu Columbus proběhne v rámci prvního výstupu do volného prostoru. Ve středové části nákladového prostoru je umístěna plošina ICC-L (Integrated Cargo Carrier – Lite) pro připevnění rozměrově menšího nákladu. Na ní je uložena nádrž pro dusík NTA (Nitrogen Tank Assembly), která bude v průběhu druhé kosmické vycházky na stanici ISS vyměněna a stará bude umístěna zpět na plošinu ICC-L.

Dalšími částmi uloženými na centrální plošině jsou dvě externí zařízení modulu Columbus. Prvním je observatoř SOLAR/SMO (Solar Monitoring Observatory), která bude pomocí tří vědeckých přístrojů sledovat dopadající sluneční záření. Jedná se konkrétně o zařízení SOVIN (Solar Variable and Irradiance Monitor) pro sledování dopadajícího slunečního záření v blízkém ultrafialovém, viditelném a infračerveném oboru na vlnových délkách 200 nm až 100 μm. Dalším je SOLPEC (SOLar SPECtral Irradiance Measurements) obsahující trojici velmi přesných spektrometrů pro použití v oblasti od 165 do 3 100 nm. Posledním z přístrojů je dvojice ultrafialových spektrometrů SOLACES (SOLar Auto-Calibrating Extreme UV/UV Spectrometers) pracujících v oboru spektra od 17 do 220 nm. Rozsah vlnových délek, ve kterém je schopna observatoř SMO pracovat zaručuje 99% pokrytí oblasti vyzařování sluneční energie. Plánovaná doba nepřetržitého provozu je 1,5 roku [2].

Druhým zařízením, které bude umístěno vně modulu Columbus, a při přepravě bude v nákladovém prostoru raketoplánu umístěno na plošině ICC-L, je platforma EuTEF (European Technology Exposure Facility). Ta obsahuje prostor pro několik výměnných experimentů, kterých bude v první sérii devět [3]:

• DEBIE-2 – detektor mikrometeoroidů a drobného kosmického smetí
• DOSTEL – měření radiace
• EuTEMP – měření teploty uvnitř platformy EuTEF
• EVC – kamera pro pozorování Země
• Expose – vystavení biologického materiálu dlouhodobému působení kosmického záření
• FIPEX – detektor atomů kyslíku
• MEDET – zkoumání degradace materiálů vystavených kosmickému záření
• PLEGPAY – elektronové dělo
• Tribolab – studování tření pohyblivých částí různých zařízení

Při návratu raketoplánu Atlantis zpět na Zemi bude na plošině ICC-L umístěn vadný silový gyroskop CMG (Control Moment Gyroscope), který byl vyměněn za nový při misi STS-118 Endeavour v polovině roku 2007. Vraťme se ale ještě zpátky k popisu vybavení při letu raketoplánu Atlantis. Na levé horní hraně nákladového prostoru je umístěn manipulátor SRMS (Shuttle Remote Manipulator System) a na protilehlé hraně nástavec OBSS (Orbital Boom Sensor System), který slouží ke kontrole tepelné ochrany raketoplánu.

Celou zadní část nákladového prostoru raketoplánu vyplňuje evropský laboratorní modul Columbus. Jeho konstrukční hmotnost je 10 275 kg a při startu bude již částečně vybaven vědeckými přístroji a jeho hmotnost tak vzroste na 12 775 kg. Při plném dovybavení dosáhne hmotnost až 21 tun. Modul Columbus má tvar válce o délce 6,9 m, průměru 4,5 m a vnitřní hermetizovaný prostor 75 m³. Celé dvě třetiny z tohoto objemu však zabírají skříně pro vědecké přistroje a volný prostor se tak zmenší na 25 m³. Na jednom konci modulu je pasivní stykovací uzel CBM (Common Berthing Mechanism), kterým bude Columbus připojen k modulu Node 2 (Harmony). Na protilehlé straně bude konstrukce pro připojení externího vybavení, jakými jsou například výše uvedené SMO a EuTEF [4]. Uvnitř modulu Columbus je deset rozměrných skříní pro přístroje a vybavení, z nichž je při startu umístěných pouze pět a zbytek bude namontován při budoucích misích raketoplánu. Jedná se konkrétně o tuto vědeckou výbavu [5]:

• Fluid Science Laboratory (FSL) – jedná se o laboratoř pro výzkum kapalin s primárním úkolem zkoumat jejich dynamické vlastnosti při absenci gravitace. Vědecká práce může probíhat plně automaticky bez přítomnosti obsluhy, poloautomaticky nebo v manuálním režimu, kdy astronaut ručně krok za krokem postupuje v experimentu. Výhodou je možnost měnit v laboratoři FSL podle potřeby vědeckého programu kontejnery s konkrétním experimentem, které jsou na stanici ISS dopravovány v logistických modulech MPLM. Kapaliny se v beztížném stavu chovají velmi odlišně než jsme zvyklí na Zemi. V klidovém stavu si zachovává kapalina tvar koule, tj. tvaru s nejmenší energií. Disperze si uchovává svoje ideální vlastnosti, nedohází k sedimentaci a hmotnostnímu gradientu. [6]
• European Physiology Modules (EPM) – laboratorní modul pro výzkum fyziologie lidského těla a vlivu dlouhodobého stavu beztíže na lidský organizmus. Nejběžnější a asi nejznámější problémy, se kterými se setkáváme jsou osteoporóza a úbytek svalové hmoty. S ohledem na to bylo vybráno i vybavení, které obsahuje elektroencefalograf pro zkoumání činnosti mozku, sytém pro testovaní krevního obrazu, prostředky pro sledování dlouhodobého úbytku svalové hmoty a křehnutí kostí nebo metabolismu člověka v beztížném stavu. Stejně jako u FSL je i zde možnost přivážet nové experimenty ze Země v modulech MPLM, ale velké množství vyšetření budou provádět astronauti sami na sobě. [7]
• Biolab – biologická laboratoř, která bude sloužit k pokusům a zkoumání mikroorganismů, buněk, tkání, malých rostlin a drobných bezobratlých živočichů. Zejména se bude zkoumat vliv beztížného stavu na jejich projevy a růst. Pro tyto účely je laboratoř vybavena velkým množstvím přístrojů, z nichž velmi zajímavá je malá centrifuga, která dokáže navodit libovolný stav mezi 0 až 1 g (pozemská gravitace). Délka experimentů je různá od jednoho dne až po tři měsíce. Výsledky z Biolabu budou na Zemi využity v lékařství, farmaceutickém průmyslu a na poli biotechnologií. [8]
• European Drawer Rack (EDR) – skříň pro drobné experimenty, která obsahuje osm pozic pro různé moduly a přístroje. Jedná se o dva typy boxů (obsah 57 nebo 72 dm³), z nichž každý se zde nachází čtyřikrát a nabízí tak velkou variabilitu pro instalované experimenty. Zatím je většina z pozic volná a EDR obsahuje pouze proteinový krystalizátor PCDF (Protein Crystallisation Diagnostics Facility) pro materiálový výzkum. Další vybavení bude dopraveno později. [9]
• European Stowage Rack (ESR) – jedná se o skříň stejných rozměrů jako u všech ostatních, která však neslouží jako vědecké pracoviště. V ESR se pouze uskladňují experimenty a vzorky pro ostatní vědecké přístroje v laboratorním modulu Columbus.

Dalšími moduly, které budou do evropského modulu v průběhu následujících misí instalovány jsou MSG (Microgravity Science Glovebox) pro materiálové a biotechnologické experimenty, zkoumání růstu krystalů a způsobu hoření různých látek v beztížném stavu. Další laboratoří je MSL (Material Science Laboratory) pro výzkum vlastností materiálů a růstu krystalů. Následovat budou dva podpůrné moduly MELFI (Minus EightyDegree Laboratory Freezer for the ISS) pro skladování vzorků při teplotě -80°C a ETC (European Transportation Carrier), což je přepravní a skladovací skříň pro citlivé experimenty a vzorky. Výbava pro vnější připojení k modulu Columbus se v budoucnosti rozšíří o plošinu Export, která bude obsahovat přistroj Expose pro vystavování biologických vzorků kosmickému záření po různě dlouho dobu a SPOrt pro měření polarizace oblohy na frekvencích od 20 do 90 GHz. Druhým zařízením, které bude připojeno vně modulu jsou cesiové atomové hodiny ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) obsahující vodíkový maser a mikrovlnnou linku pro přenos frekvence. Velmi zajímavým pokusem je Matroshka, což je model lidského torza, na němž se budou zkoumat dlouhodobé vlivy kosmického záření [10].

Dlouhodobou posádku (Expedici 16) Mezinárodní kosmické stanice ISS v současné době tvoří americká astronautka Peggy Annette Whitsonová, která je ve funkcí velitele celé základny, ruský kosmonaut Jurij Ivanovič Malenčenko a americký astronaut Daniel Michio Tani, který byl na stanici dopraven při předcházejícím letu raketoplánu. Při misi STS-122 raketoplánu Atlantis vystřídá Daniela Taniho Francouz Léopold Eyharts z evropského oddílu astronautů, který se stane členem Expedice 16 a bude na stanici pobývat do přelomu ledna a února roku 2008. Daniel Michio Tani zaujme při návratu na Zemi Eyhartsovo místo v raketoplánu. Zbytek posádky amerického raketoplánu Atlantis tvoří velitel Stephen Nathaniel Frick, pilot Alan Goodwin Poindexter a letový specialisté Leland Devon Melvin, Rex Joseph Walheim, Hans Wilhelm Schlegel (ESA – Německo) a Stanley Glen Love. Podrobnosti k posádce najdete v samostatném článku STS-122 Atlantis – posádka [11].

Hmotnost celé startovací sestavy STS-122 je přibližně 2 051 829 kg, z čehož na vlastní raketoplán připadá asi 121 264 kg (při přistání 93 536 kg) [12]. Předstartovní příprava raketoplánu ke startu je při všech misích velmi podobná a pro misi STS-122 ji můžete sledovat ve Virtual Mission Control Center [13]. Následující denní přehled obsahuje základní údaje o průběhu celé mise [14] (revize k 11. lednu 2008 – do startu se může aktualizovat. Pozor, při letovém dni se láme kalendářní den!).

Průběh operační fáze

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

1. den letu
• start 7. února v 19:47 UT (T +00:00:00)
• zážeh motorů OMS a navedení na oběžnou dráhu kolem Země ve 20:24 UT (T +00:00:37)
• kontrola palubních systémů raketoplánu
• otevření dveří nákladového prostoru a spuštění termoregulačního systému
• provedení korekčního manévru NC-1
• ověření činnosti manipulátoru SRMS
• zahájení odpočinku posádky 8. února v 01:47 UT (T +00:06:00)

2. den letu
• probuzení posádky 8. února v 09:47 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 9. února v 01:47 UT (T +01:06:00)

3. den letu
• probuzení posádky 9. února ve 09:47 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 v 16:34 UT (T +01:20:47)
• otevření průlezu v 17:42 UT (T +01:21:55)
• uvítací ceremoniál a bezpečnostní školení
• zahájení odpočinku posádky 10. února v 01:47 UT (T +02:06:00)
• astronauti Walheim a Schlegel spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

4. den letu
• probuzení posádky 10. února v 09:47 UT (T +02:14:00)
• přípravy k prvnímu výstupu do volného prostoru EVA-1
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory ve 14:37 UT (T +02:18:50)
• instalace úchytu PDGF na povrch modulu Columbus
• zachycení modulu Columbus staničním manipulátorem SSRMS
• připojení modulu Columbus na Node 2 (Harmony)
• příprava NTA na příhradové konstrukci ITS-P6 pro druhý výstup EVA-2
• ukončení výstupu EVA-1 ve 21:07 UT (T +03:01:20) po 6 hodinách a 30 minutách
• zahájení odpočinku posádky 11. února v 01:47 UT (T +03:06:00)

5. den letu
• probuzení posádky 11. února v 09:47 UT (T +03:14:00)
• přenášení vybavení a materiálu mezi raketoplánem a ISS
• odpojení staničního manipulátoru SSRMS od modulu Columbus
• kontrola tepelné ochrany raketoplánu Atlantis (v případě potřeby)
• vstup posádky do nového modulu Columbus
• zahájení odpočinku posádky 12. února v 01:47 UT (T +04:06:00)
• astronauti Walheim a Schlegel spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

6. den letu
• probuzení posádky 12. února v 09:47 UT (T +04:14:00)
• přípravy ke druhému výstupu do volného prostoru EVA-2
• práce na oživování modulu Columbus
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory ve 14:37 UT (T +04:18:50)
• výměna NTA na příhradové konstrukci ITS-P1 za nový
• uložení starého NTA do nákladového prostoru raketoplánu
• přemístění EPM A3
• ukončení výstupu EVA-2 ve 21:07 UT (T +05:01:20) po 6 hodinách a 30 minutách
• zahájení odpočinku posádky 13. února v 00:47 UT (T +05:05:00)

7. den letu
• probuzení posádky 13. února v 08:47 UT (T +05:13:00)
• práce v modulu Columbus
• volný čas posádky
• tisková konference astronautů ESA z modulu Columbus
• zahájení odpočinku posádky 14. února v 00:47 UT (T +06:05:00)
• astronauti Walheim a Love spí v přechodové komoře Quest při tlaku kolem 700 hPa

8. den letu
• probuzení posádky 14. února v 08:47 UT (T +06:13:00)
• přípravy ke třetímu výstupu do volného prostoru EVA-3
• pokračování v oživování modulu Columbus
• zahájení výstupu vypuštěním atmosféry z přechodové komory v 13:37 UT (T +06:17:50)
• umístění observatoře SOLAR na modul Columbus
• umístění technologické palety EuTEF na modul Columbus
• přesunutí vadného gyroskopu CMG do nákladového prostoru raketoplánu
• ukončení výstupu EVA-3 ve 20:07 UT (T +07:00:20) po 6 hodinách a 30 minutách
• zahájení odpočinku posádky 14. února ve 23:47 UT (T +07:04:00)

9. den letu
• probuzení posádky 15. února v 07:47 UT (T +07:12:00)
• přenášení vybavení a materiálu mezi raketoplánem a ISS
• práce a oživování modulu Columbus
• společná videokonference a fotografování posádky raketoplánu a ISS
• rozloučení posádek
• uzavření průlezu v 19:32 UT (T +07:23:45)
• kontrola spojovacích systémů
• zahájení odpočinku posádky 15. února ve 23:47 UT (T +08:04:00)

10. den letu
• probuzení posádky 16. února v 07:47 UT (T +08:12:00)
• odpojení od stanice v 11:37 UT (T +08:15:50)
• dva separační manévry
• inspekční oblet stanice ISS
• připojení nástavce OBSS k manipulátoru SRMS
• kontrola povrchu tepelné ochrany pravého křídla
• kontrola povrchu tepelné ochrany přídě raketoplánu
• kontrola povrchu tepelné ochrany levého křídla
• uložení nástavce OBSS
• zahájení odpočinku posádky 16. února ve 23:17 UT (T +09:03:30)

11. den letu
• probuzení posádky 17. února v 07:17 UT (T +09:11:30)
• test reaktivního orientačního systému RCS
• přípravy raketoplánu k přistání
• volný čas posádky raketoplánu
• zahájení odpočinku posádky 17. února ve 23:17 UT (T +10:03:30)

12. den letu
• probuzení posádky 18. února v 07:17 UT (T +10:11:30)
• zavření dveří návratového prostoru
• zážeh motorů OMS, začátek přistávacího manévru ve 14:44 UT (T +10:18:57)
• přistání na kosmodromu KSC na Floridě 18. února v 15:45 UT (T +10:19:58)

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, …).