Povestea unei mingi de fotbal

Ellison Onizuka a zburat pentru prima dată în spațiu în 24 ianuarie 1985 la bordul navetei spațiale Discovery. Misiunea STS-51-C a fost una secretă, întrucât în cala navetei se afla o încărcătură a Departamentului Apărării, probabil unul dintre misterioșii sateliți Orion. Nu a fost pentru prima dată când naveta spațială transporta pe orbită astfel de sateliți militari secreți, o mai făcuseră și altele înainte. Ca o paranteză însă, poate merită menționat că și Ken Mattingly a făcut parte din echipajul navetei Discovery, astronautul ghinionist-norocos care trebuia să se afle în misiunea Apollo 13, dar care a fost înlocuit pe ultima sută de metri din cauza unei suspiciuni de rubeolă. Continue reading →

Uși cosmice

Cala navetei spațiale, împreună cu ușile deschise parțial. Acestea sunt închise în timpul lansării pentru a apăra încărcătura  (deși cala nu este un mediu izolat perfect) și deschise odată ce naveta ajunge pe orbită, pentru a regla termic structura navetei și a evita stresul generat de diferențele mari de temperatură între partea navetei expusă spre Soare și partea expusă spre vidul cosmic, dar și pentru a lansa sau a expune vidului diversele încărcături. Ușile reprezintă cele mai mari structuri destinate industriei aerospațiale, construite din materiale compozite. Ele trebuie să fie din nou închise pentru ca naveta să poată reveni în atmosferă și dacă acest lucru nu se realizează automat, un astronaut de la bord trebuie să iasă din navetă într-o activitate extravehiculară (EVA) și să le închidă manual. Din fericire, acest lucru nu s-a întâmplat niciodată.

Profil de zbor

Un zbor nominal al navetei spațiale urmează aceiași rutină de aproape fiecare dată. Misiunea începe cu cele două boostere cu combustibil solid care sunt plasate vertical pe platforma mobilă (MLP – Mobile Launch Platform) în VAB (Vehicle Assembly Building, clădirea pătrată uriașă amplasată în preajma rampelor de lansare). Urmează fixarea rezervorului extern apoi naveta este mutată dintr-o clădire adiacentă (OPF – Orbiter Processing Facility, unde de obicei este pregătită pentru misiune) și atașată de rezervorul extern, după care sunt verificate toate legăturile electrice și pneumatice ale ansamblului.

Un vehicul transportă întregul ansamblu la una din cele două rampe de lansare din preajma VAB, rampa 39A sau 39B, singurele care sunt echipate corespunzător pentru a deservi navetele spațiale. Dacă încărcătura navetei nu a fost montată în OPF, aceasta va fi montată pe rampa de lansare. Aceasta conține un sistem mobil care se poate fixa etanș pe cala navetei.

Planul inițial era ca lansările în planuri ecuatoriale să aibă loc de la KSC (Kennedy Space Center) iar cele polare (misiuni ale căror orbite ar fi conținut cei doi poli) să aibă loc de la baza forțelor armate de la Vandenberg. Facilitatea ca naveta spațială să poată fi amplasată pe orbite polare a fost cerută de armată, însă nu avea să fie folosită niciodată. În 1986 planurile de a folosi rampa de la Vandenberg au fost anulate iar un cumul de factori împiedică lansări pe orbite polare de la KSC: masa utilă urcată de orbită ar fi în acest caz mult redusă iar în timpul primelor faze ale lansării aceasta ar parcurge zone locuite, lucru care ar încălca regulile privind siguranța lansărilor și anumite tratate politice, din moment ce traiectoria navetei ar trece prin spațiul aerian al mai multor națiuni. Cu toate acestea, NASA a studiat posibilitatea de a lansa naveta pe orbite polare de la KSC și această manevră este inclusă în softul de bord, pentru eventualitatea în care cerințe ce țin de siguranța națională a SUA devin mai importante decât alți factori economici sau politici.

În ziua lansării, naveta și rezervorul extern este umplut cu combustibil. Naveta își păstrează combustibilul în cele două rezervoare dorsale (hidrazină) iar rezervorul extern este încărcat cu hidrogen și oxigen cu câteva ore înainte de lansare. Cu trei ore înainte de lansare, echipajul ajunge pe rampă și se instalează la bord. Întreaga operațiune durează aproximativ o oră. Numărătoarea inversă are prevăzută pauze programate, pentru ca echipa să poată evalua starea vehiculului și a altor elemente adiacente misiunii. Acestea sunt de obicei la T-20 și T-9 minute.

Cu 6 secunde înainte de lansare sunt pornite cele trei motoare principale. Computerul de bord verifică starea motoarelor și abia apoi deblochează secvența de pornire a celor două propulsoare suplimentare cu combustibil solid. Deja în acest moment, toate deciziile sunt luate de computerul de bord propriu al navetei. Opt clame se desprind de propulsoarele suplimentare în momentul în care acestea sunt activate și abia acum naveta are suficientă forță pentru a părăsi rampa de lansare.

După 7 secunde de zbor, propulsoarele suplimentare, rotesc naveta și plasează rezervorul principal deasupra acesteia, în timp ce are loc și alinierea traiectoriei către planul orbital dorit, în funcție de obiectivele misiunii. Această poziționare, cu naveta spre Pământ și cu rezervorul deasupra creează un profil aerodinamic optim care minimizează încărcarea pe cele două aripi în timpul cât naveta trece prin zona de presiune dinamică maximă exercitată de atmosferă asupra sa (acest lucru are loc după 30 – 60 de secunde de la lansare).

Motoarele au fost inițial dezvoltate și certificate pentru a exercita o forță de 1668082.5 newtoni (375000 lbf) la nivelul mării. Acesta este nivelul maxim prevăzut teoretic și forța dezvoltată este ajustabilă, în pași de câte 1%, de la 67% până la un nivel peste cel prevăzut inițial teoretic, urcând până la 104% din valoarea acestuia, în mod uzual, pentru a ușura trecerea navetei prin zona cu presiune dinamică maximă. Softul de bord permite un nivel maxim al motoarelor de până la 109% în condiții de forță majoră.

Toate procedurile de testare și de control al lansării este responsabilitatea Centrului Spațial Kennedy, până în momentul în care vehiculul a părăsit rampa de lansare, moment în care Centrul Spațial Johnson preia controlul și responsabilitățile misiunii, până la aterizarea navetei.

După 120 de secunde de la lansare, cele două propulsoare suplimentare se consumă integral și se desprinde de ansamblu, opt propulsoare de mici dimensiuni asigurând securitatea acestei operațiuni. Propulsoarele suplimentare cad liber și la o altitudine predeterminată sunt deschise câte o parașută care face ca impactul cu apa oceanului să permită recuperarea și refolosirea acestora în misiuni viitoare.

Între timp, naveta și rezervorul principal atașat continuă ascensiunea pe orbită. Deja naveta se află deasupra celei mai dense părți ale atmosferei iar încărcarea aerodinamică este din ce în ce mai puțin importantă. Totuși, ansamblul își păstrează orientarea, pentru a putea comunica eficient cu stația de urmărire din Bermude. După misiunea STS-87, stația respectivă a fost retrasă din uz și astfel naveta se rotea cu 180 de grade (cu 5 grade pe secundă) pentru a ajunge deasupra rezervorului principal (relativ la Pământ), pentru a putea comunica cu sateliții din rețeaua de telecomunicații TDRS.

După 8 minute și 30 de secunde de la lansare, combustibilul din rezervorul principal este epuizat și acesta este separat de navetă, motoarele principale fiind oprite definitiv (MECO – Main Engine Cut Off). Rezervorul va cădea în oceanul Indian și se va dezintegra la contactul cu suprafața acestuia.

Pentru primele misiuni, erau prevăzute două folosiri are motoarelor OMS aflate în spatele navetei, de-o parte și de alta a motorului nr. 1, pentru rafinarea orbitei. OMS-1, prima activare a acestor motoare, are rolul de a crește altitudinea în primele câteva minute după MECO. A doua activare, OMS-2, are rolul de a crește altitudinea celui mai jos punct al orbitei (perigeu), pentru circularizarea acesteia. Cele două operațiuni OMS-1 și OMS-2 se foloseau de fiecare dată în primele misiuni (în așa numită inserție orbitală standard), când performanțele motoarelor principale nu era cunoscute încă suficient de precis. Mai târziu avea să se folosească inserția orbitală directă, în care se folosea doar manevra OMS-2 pentru circularizarea orbitei, OMS-1 fiind omisă și compensată prin motoarele principale înainte de MECO.

Pentru revenirea la sol, naveta se rotește cu motoarele în sensul de deplasare și are loc o nouă activare a propulsoarelor OMS care reduce astfel viteza vehiculului și îi permite tranzitul atmosferic spre rampa de lansare. Naveta se rotește cu 180 de grade și atacă atmosfera cu partea din față, disipând energia cu care vine de pe orbită printr-o serie de mișcări în formă de S realizate în timpul contactului violent cu atmosfera. Computerul de bord realizează aceste manevre, după ce evaluează starea navetei. Orientarea este de asemenea determinată de computer, până aproape de momentalele finale ale aterizării, când controlul vehiculului este transferat pilotului.

Luna încadrată

STS-95, Discovery, 1998. Luna este încadrată între aripa stabilizatoare a navetei, rezervorul pentru combustibil și Pământ. Datorită structuri sale și a cantității limitate de combustibil cu care poate fi încărcată, naveta spațială nu poate părăsi orbita Pământului, așa că o misiune a acestui vehicul spre Lună nu a fost niciodată luată în calcul. Forma aerodinamică a navetei o face un vehicul atmosferic excelent, dar o alegere destul de proastă pentru o misiune spre Lună, pentru care pot fi dezvoltate vehicule mult mai eficiente.

Navete spațiale în decembrie

Decembrie rămâne luna în care au fost lansate cele mai puține navete spațiale pe parcursul întregului program. Doar 8, însă este interesant cum 4 din aceste lansări au avut loc în aceiași zi. Aprilie și noiembrie sunt pe primul loc, ambele luni numărând nu mai puțin de 16 lansări fiecare. În total, naveta spațială a zburat de 135 de ori pe parcursul a 30 de ani (1981-2011).

De unde provine anomalia lunii decembrie? Este destul de simplu, dacă ținem cont de faptul că NASA a evitat să păstreze o navetă spațială pe orbită în timpul revelionului. Și asta nu pentru că angajații Centrului Spațial Johnson doreau zile libere în acea perioadă, ci dintr-un motiv care poate azi ne face să zâmbim: computerul de bord al navetelor spațiale nu fusese validat pentru schimbarea anului în timpul misiunii. Deși inginerii credeau că acesta ar putea face față unui astfel de eveniment, pentru a nu risca nici o misiune din pricina acestui detaliu, s-a decis ca nici o navetaă spațială să nu fie în spațiu în momentul schimbării anului, pentru a evita orice anomalie a computerului de bord care ar putea afecta capacitatea acestuia de a aduce în siguranță naveta pe pista de aterizare.

Zis și făcut, așadar multe din misiunile care trebuiau să zboare în decembrie, dintr-un motiv sau altul, au fost comasate la începutul lunii, astfel încât în data de 2 decembrie avem, de-a lungul timpului, 4 lansări: STS-27 (1998), STS-35 (1990), STS-53 (1992) și STS-61 (1993). Mai mult de atât, în aceste misiuni a zburat de fiecare dată câte o altă navetă: Atlantis, Columbia, Discovery și Endeavour. Doar Challenger și Enterprise sunt singurele navete care nu s-au aflat în misiune în data de 2 decembrie.

Despre STS-27 (Atlantis) nu se cunosc multe detalii, deoarece misiunea a fost una în slujba Departamentului Apărării din Statele Unite și a rămas secretă. Se știe doar că echipajul a pus pe orbită un satelit al CIA. Era a doua misiune după accidentul navetei Challenger și naveta spațială încă mai executa misiuni pentru armata SUA, practică care avea să înceteze în scurt timp. Echipajul format din 5 astronauți s-a întors cu bine acasă peste doar 4 zile, în 6 decembrie 1998.

STS-35 (Columbia) deține încă un record: a fost cea mai amânată misiune a unei navete spațiale. Programată inițial pentru lansare în 1986, dezintegrarea navetei Challenger a împins lansarea până în 1990. Scoasă pe rampa de lansare în aprilie, naveta trebuia să fie lansată în mai, însă o serie de defecțiuni au făcut ca naveta să revină în hangar în iunie. Columbia a ajuns din nou pe rampa de lansare în august, însă lansarea din septembrie a fost din nou amânată din cauza unor probleme electronice ale sistemelor de zbor. Naveta a fost apoi mutată de pe rampa 39A pe 39B, pentru a face loc lui Atlantis pentru STS-38. Furtuna Klaus care s-a abătut asupra Floridei a necesitat mutarea navetei Columbia din nou în hangar. Scoasă din nou pe rampă în octombrie, lansarea a fost din nou amânată din considerente ce țineau de încărcătură: observatorul ASTRO-1 mai avea nevoie de câteva zile pentru a repera corect țintele, o dată ajuns pe orbită. Câțiva nori au întârziat cu 21 de minute lansarea care a avut loc până la urmă în 2 decembrie 1990. Columbia a revenit la sol după aproape 9 zile petrecute în spațiu. De 19 ori s-a întâmplat ca două navete spațiale să fie simultan pe rampele de lansare, însă Columbia în misiunea STS-35 este singura navetă care a fost martora a trei lansări de pe rampele adiacente, în timp ce-și aștepta propria lansare (STS-31, STS-41, STS-38).

Septembrie 1990: Columbia (STS-35) în prim-plan (rampa 39A) și Discovery (STS-41) în fundal (39B).

STS-53 a reprezentat ultima misiune care avea să transporte pe orbită încărcături pentru Departamentul Apărării al SUA. Au fost lansați doi sateliți a căror misiune și parametri au rămas clasificate și între timp echipajul a desfășurat experimente științifice nesecretizate la bordul navetei. Discovery a aterizat în data de 9 decembrie 1992 la baza aeriană Edwards din California.

STS-61 a fost celebra misiune care a corectat sistemul optic buclucaș al telescopului spațial Hubble și al doilea zbor al navetei Endeavour. Avea să fie prima dintr-o serie de cinci astfel de misiuni de service pentru telescopul spațial. În cadrul misiunii STS-61 au avut loc numai puțin de 5 activități extravehiculare în 11 zile ale misiunii, un record care rămâne neatins. Hubble a fost plasat pe orbită în aprilie același an, în cadrul misiunii STS-31, amânată și ea din august 1986 din pricina incidentului din februarie al navetei Challenger. Membru în echipajul STS-31 a fost și Charles Bolden, actualul administrator al NASA. Din echipaj mai făcea parte, în prima fază, și John Young, primul pilot al navetei spațiale (STS-1) și veteran al programelor Gemini și Apollo, însă între timp acesta a fost avansat într-o poziție administrativă în cadrul NASA și astfel înlocuit cu Loren Shriver.

Nu putem încheia șirul coincidențelor fără a aminti că Jeffrey Hoffman a zburat atât în misiunea STS-27 cât și în STS-51 iar Guy Gardner a fost pilotul misiunilor STS-27 și STS-35.