Konečně Starliner

Tedy, chtěl bych mít pevné nervy jako astronauti Butch Wilmor a Suni Williamsová, kteří se konečně, po dvou letech od jmenování, dočkali startu do vesmíru v Boeingově kosmické lodi zvané Starliner. Stalo se to ve středu 5. června odpoledne na Kennedy Space Center, po mnoha a mnoha odkladech a dvou ne zcela úspěšných bezpilotních letech uvedené kosmické lodi v prosinci 2019 a v květnu 2022. Ozývaly se sice v internetových diskusích hlasy, že by "do té plechovky člověk ani nevlezl", ale to by Wlimor a Williamsová nesměli být nejen ostřílenými astronauty, ale také zocelenými zkušebními piloty US NAVY. Ti měli po úspěšném startu v 16:52 hod. SELČ na vrcholku rakety Atlas V plné ruce práce s prověrkou systémů lodi, např. i s manuálním ovládáním lodi. Nicméně Starliner v pořádku zamířil k Mezinárodní kosmické stanici, kam má dorazit dnes odpoledne a připojí se k předním portu modulu Harmony, který musela uvolnit loď SpaceX Crew Dragon Endeavour (mise Crew -8) přesunem do zenitového uzlu modulu.

Kosmická loď není letadlo

Úspěšný start starlineru přivádí NASA na dosah cíle, který si agentura stanovila před více než deseti lety: zprovoznit a uvést do provozu dvě americká komerční plavidla pro mise astronautů na ISS. Pro jistotu. Aby při nehodě či problémech jednoho z nich měla okamžitou náhradu a nebyla zase nucena vysílat astronauty na ISS v ruských sojuzech, jak to činila po odstavení raketoplánů do roku 2020.

Lidem společnosti Boeing určitě spadl kámen ze srdce tak velký, že jeho žbluňknutí do vod omývajících mys Canaveral bylo slyšet až na ISS, kam konečně mise CFT Starliner s astronauty zamířila alespoň na desetidenní návštěvu. Protože tato slavná a protěžovaná aerokosmická firma potřebovala úspěch už jako sůl, neboť i její dopravní letouny začínají mít jisté problémy s kvalitou, jako např. Boeing 737 MAX. Tento typ byl už na 2 roky uzemněn po haváriích ze 29. října 2018 a 10. března 2019 a znovu vzlétl až po 638 dnech 9.prosince 2020 v Brazílii. Ne dosti na tom. Letos 5. ledna po startu z Portlandu vypadl panel na místě nouzového východu Boeingu 737 MAX 9 společnosti Alaska Airlines, který, jak se ukázalo, nebyl dobře přišroubovaný! To ukazuje na hloubku a rozsah problémů Boeingu s dodržováním kvality dopravních letadel. Ještě tento týden Americký Federální úřad pro letectví oznámil, že nadále neumožní zvýšit výrobu Boeingů v Rentonu, a to až do doby, než bude garantována kvalita. FAA proto bude každý měsíc kontrolovat, jak výrobce zavádí komplexní plán systémové kontroly.

Velké problémy jak si připomeneme, měla tato slavná firma i s vývojem Starlineru. A kosmická technika, to je přeci jen něco jiného, než letadlo. Tak se stalo, že let Crew Flight Test (CFT) Starlineru se odehrál s porodními bolestmi až 10 let po obdržení kontraktu na finální vývoj orbitálního taxíku známý jako Commercial Crew Transportation Capability (CCtCap). Kontrakt preferovaného Boeingu s NASA měl tehdy hodnotu 4,2 miliardy dolarů, zatímco druhé (tehdy „záložní“) SpaceX dostalo jen 2,6 miliardy dolarů. Peníze měly také pokrýt šest operačních letů Starlineru s posádkou na ISS a zpět.  Jak už to u velkých kosmických projektů bývá, pro kosmické lodě obou společností vyvstala spousta logistických a technických překážek. NASA původně chtěla, aby dva držitelé kontraktů CCtCap startovali s astronauty už v roce 2017, ale první takový zkušební let lodi Crew Dragon od SpaceX vzlétl až v roce 2020, zatímco Boeing odkládal Starliner ještě déle, až do dneška. Společnost Boeing zatím nevyčíslila, na kolik ji celá záležitost vyšla z vlastního měšce, neboť neustálé úpravy kosmické lodi ji přišly na mnohem víc. A to už NASA – jak měla smluvně ošetřeno – nehradí.

Žonglování s termíny

„Leť Calyspo, vezmi nás do vesmíru a zpátky,“ ozvala se Sunita Williamsová jen pár minut před startem s odkazem na název kapsle Starliner. Ostatně tak si ji sama pojmenovala.

Je otázkou, zda to byl jen hraný optimismus nebo spíše povzdech. S Wilmorem čekala na tuto chvíli více než dva roky. Za to její velitel, Butch Wilmor, se vyjádřil jadrněji, podobně jako Alan Shepard při startu jeho kabiny Mercury (1961). Shepardovo „Tak už kruci zapalte tu svíčku“, parafrázoval na „Zapalte konečně tu rachejtli!“ I vyšlo to.

Nedivme se těm nervním výrokům. Jen od jara letošního roku se termíny startu Starlineru posouvaly o týdny a posléze o dny. A to už Wilmor s Williamsovou dvakráte seděli na vrcholku nosné rakety Atlas V v očekávání ostrého startu. A co se stalo?

Mise zvaná Crew Flight Test (CFT),  nebol-li „Zkušební pilotovaný let“ byla nejprve plánována na 6. května a odložena pouhé dvě hodiny před startem, kvůli problému s kyslíkovým pojistným ventilem na léty osvědčeném 2. stupni Centaur. "Klapání" tohoto ventilu (kyslíkový ventil se bez povelu rychle otevíral a zavíral) sice bylo možné opravit na startovací rampě, jak se už stalo při startech se satelity, ovšem pravidla pro pilotované lety zakazují výměnu či opravu téhož s astronauty na palubě. Tento problém přiměl výrobce nosiče United Launch Alliance (ULA – joint venture společností Boeing a Lockheed Martin) a NASA, aby misi zrušily. A tak se začalo opět žonglovat s termíny. Pokud by se prý ventil neměnil, tvrdila NASA, mise by mohla startovat v úterý 7. nebo v pátek 10. května. Los posléze padl na 1. července. Jenomže...

Hodiny řešení problému nakonec vyústily v rozhodnutí stáhnout raketu zpět do jejího servisního zařízení na mysu Canaveral – k výměně ventilu. I tak se hovořilo o možném startu 12. května.

Pravda, „ventilační“ problém byl vyřešen – prý podle plánu - 12. května, ale co čert nechtěl, objevil se další problém – únik helia u jednoho z 28 orientačních motorů RCS (Reaction Control System) od Aerojet Rocketdyne na servisním modulu Starlineru. Ty generují tah cca 45 kg a jsou určeny k udržování správné orientace na oběžné dráze. Loď je ovšem také vybavena dvacítkou motorů systému OMAC (Orbital Maneuvering and Attitude Control) pro orbitální manévrování, skrývajících se pod čtveřicí krytů (ve slangu NASA „psích boudách“) rovnoměrně rozmístěných po obvodu servisní sekce.

Faktem je, že samotný únik helia nepředstavuje bezprostřední riziko pro start, protože jde o tzv. inertní plyn; Crew Dragon i raketoplán bezpečně odstartovaly s únikem helia. Otázkou ovšem je, jak by tento únik ovlivnil systém řízení reakce (RCS) u Starlineru. Únik byl objeven v gumovém těsnění o tloušťce menší než 10 listů papíru mezi dvěma kovovými částmi příruby.

„Únik byl zhruba 50 až 70 psi v závislosti na tlaku kolem něj, ale takto vysoká rychlost se zdála relativní vzhledem k malému prostoru, ze kterého plyn unikal,“ oznámili NASA a Boeing na briefingu.

Nicméně nebylo zcela bezpečné otevřít toto místo úniku se Starlinerem uloženým na špici Atlasu 5, ale rozsáhlá počítačová analýza ukázala, že únik se zdá být stabilní. „Navíc dalších 27 trysek nemá vůbec žádný únik, což vytváří velkou vyrovnávací paměť pro případ, že by došlo k dalším únikům,“ zdůraznil Steve Stich, manažer programu komerčních posádek NASA během předstartovního tiskového brífinku v pátek 31. května.

Dodal, že inženýři však odhalili „konstrukční zranitelnost“ během řešení problémů s heliem. Jednoduše řečeno, Starliner má tři certifikované režimy návratu astronautů na Zemi: Jeden režim využívající trysky RCS a dva režimy využívající trysky orbitálního manévrování a řízení polohy (OMAC); režimy OMAC vyžadují dva nebo čtyři z těchto trysek, v závislosti na situaci.

Návratový režim RCS vyžaduje osm trysek v sousedních „psích boudách“: Kolem Starlineru jsou čtyři takové sestavy. Ale za vzácných okolností úniku hélia se může stát, že všechny trysky v sousedních psích boudách mohou selhat současně, což znamená, že RCS již nebude k dispozici pro zálohování OMAC. Tým tak vytvořil a simuloval s astronauty CFT nový návratový režim, který by vyžadoval pouze čtyři trysky RCS najednou. Přezkum letové připravenosti delta 29. května tak mimo jiné potvrdil certifikaci této nové techniky pro návrat do atmosféry.

Týmům mise trvalo nějakou dobu, než únik vyhodnotily. Nakonec došli k závěru, že byl stabilní a nepředstavoval znatelnou hrozbu pro úspěch mise CFT. Nicméně pak ULA i NASA posunuly cílové datum startu až na 1. července.

„V zásadě pro kosmické lety plánujete i nepředvídané události a navrhujete plavidlo tak, aby mělo rezervu,“ řekl Steve Stich, a dodal: „V heliové nádrži máme rezervu. Mohli bychom zvládnout únik, který je 100krát horší než tento. I tak jsme dospěli k závěru, že nejlepší bude letět na misi později a bezpečně ji zvládnout.“

Pokus z 1. června byl však přerušen jen několik minut před startem kvůli digitálnímu šotku.

Jen necelé čtyři minuty po svém dlouho odkládaném startu byl Starliner v sobotu znovu uzemněn, když jeden ze tří počítačů GLS (ground launch sequencer) automaticky přerušil odpočet 3 minuty a 50 sekund před startem. ULA zjistila, že napájecí zdroj v pozemním počítačovém racku nefunguje správně, a vyměnila zdroj a znovu otestovala systém. Tato práce posunula start na 5. června.

Dlouhá cesta Starlineru

Starliner je na rozdíl od Dragonu SpaceX lodí klasické kabinové koncepce a´la Apollo. Má průměr 4,56 metru, délku 5,03 metru a startovací hmotnost až 13 tun. Původně se počítalo s posádkou až sedmi lidí, ale zatím má být používána podobně jako Crew Dragony k dopravě pouhých 4 astronautů na ISS. Do kosmu ji sice bude zatím vynášet raketa Atlas V z rampy SLC-41 na Cape Canaveral, ale vzhledem k tomu, že Atlasy V za osm let končí (dochází před lety zakoupené ruské motory RD-180), bude perspektivně létat na nové raketě ULA Vulcan. Při sestupu atmosférou loď chrání ablativní tepelný štít, k závěrečnému zpomalení slouží padáky. Protože Starliner na rozdíl od Crew Dragonu přistává na pevnině, konečné měkké dosednutí na Zemi zabezpečují airbagy.

Před současnou pilotovanou misí CFT zvládl Starliner pouze dvě nepilotované mise. První zkušební let v prosinci 2019 byl poznamenán velkými softwarovými problémy, které zabránily setkání a spojení s Mezinárodní vesmírnou stanicí. Potom, před druhým zkušebním letem bez posádky, aby se ujistili, že předchozí problémy byly odstraněny, inženýři narazili na problémy se zkorodovanými ventily pohonného systému v servisním modulu lodi. To zpozdilo let na květen 2022. Druhý zkušební let proběhl uspokojivě, Starliner se v automatickém režimu spojil s Mezinárodní kosmickou stanicí podle plánu a bezpečně se vrátil na padáku v Utahu. V té době NASA usilovala o pilotovaný start koncem roku 2022.

Bohužel, další analýzy a problémy posunuly let do roku 2023, ovšem v dubnu byl start odložen nejdříve na 21. července, aby inženýři měli více času na přezkoumání a provedení dalších testů. Tato práce se blížila ke konci, ale kvůli technickým problémům, především kvůli problémům se závěsnými lany na hlavních padácích Starlineru a kvůli faktu, že velká část kabeláže kabiny byla obalena hořlavou páskou, se však start přesunul na letošní jaro. Zejména výměna potenciálně hořlavé pásky (běžně užívané u automatických družic) zabrala dost času, ale bezpečí astronautů má přednost. A tak další a další odklady, způsobené i mimo jiné problémy s obsazeností uzlů ISS na Harmony, protože nemohl být narušován plánovaný průběh misí, dotlačily termín staru až na 5. června 2024...

Jak dál Starlinere?

Samotná návratová kabina SC3 Calypso se právě vydala na svůj druhý let do vesmíru. Je to ona, co v prosinci 2019 absolvovala nezdařený dvoudenní let na misi OFT-1 (Uncrew Orbital Flight Test). Šlo také o 100. start rakety Atlas V a první misi, kdy "pětka" vynáší kosmickou loď s posádkou. A první misi s posádkou v rámci programu NASA Commercial Crew Program, která nebude provedena s lodí SpaceX.

Po úspěšném dokončení této mise by měla být loď certifikovaná pro pravidelné rotační mise posádek na ISS, v rámci programu Commercial Crew Program. Po certifikaci NASA sníží počet startů Crew Dragonu na jeden ročně a posádky budou startovat střídavě oběma loděmi, i když SpaceX bude létat s Dragonem i na další soukromé mise, jako jsou Axiom-4 a Polaris Dawn. SpaceX dosud vyslalo na ISS 12 misí s posádkou, včetně 63denního testovacího letu Demo-2 s astronauty NASA Bobem Behnkenem a Dougem Hurleym v roce 2020. A Boeing Space již pracuje na přípravě modulu pro posádku SC2, který letěl na zkušební misi OFT-2, pro nadcházející první komerční misi Starliner-1 v roce 2025.

Starliner-1 vynese na ISS další základní posádku, které má velet Wilmorův náhradník Mike Fincke. Zůstane na oběžné dráze přibližně šest měsíců. Očekává se, že Calypso bude od roku 2026 podporovat druhou a čtvrtou pilotovanou misi Starlineru.

Vzhledem k tomu, že se očekává, že ISS bude létat nejméně do roku 2030, budou ji do budoucna obsluhovat tři různé kosmické lodě, které budou dopravovat astronauty do orbitální laboratoře. Kromě lodí Dragon a Starliner bude Rusko i nadále vysílat své kosmonauty pomocí svých kosmických lodí Sojuz nejméně do roku 2028, kdy vyprší Ruský národní závazek k partnerství. Ovšem je otázka, zda jej Roskosmos neprodlouží. Někteří astronauti NASA nadále používají Sojuz a ruští zase americké lodě – a to nejen z politických důvodů, ale také proto, že partneři kosmické stanice chtějí mít co nejvíce záloh pro případ technických problémů s jednou kosmickou lodí.

Pokud jde o soukromé mise astronautů Starliner, kromě závazků NASA pro ISS, představitelé Boeingu opakovaně uvedli, že se chtějí nejprve soustředit na plnění svého kontraktu s NASA. Se Starlinerem se ale počítá i pro dopravou astronautů na komerční stanice, např. Orbital Reef či Starlab po zániku ISS.