STS-114

STS-114 bola misia amerického raketoplánu Discovery, prvá misia v programe "Return to Flight". Išlo vôbec o prvý štart raketoplánu po ukončení 907-dňovej prestávky, ktorá bola spôsobená pozastavením letov po havárii raketoplánu Columbia. Cieľom letu bolo dovezenie zásob na Medzinárodnú vesmírnu stanicu a tiež odskúšanie nových bezpečnostných opatrení. Kvôli problémom, ktoré sa počas misie vyskytli, sa však NASA rozhodla opäť pozastaviť lety všetkých raketoplánov.
Ciele misie.
Pôvodné.
Misia označená ako STS-114 bola pôvodne určená pre orbiter Atlantis. Keby nenastala havária raketoplánu Columbia, Atlantis by vzlietol na túto misiu v marci 2003. Jej cieľom bola výmena šiestej základnej posádky Medzinárodnej vesmírnej stanice za siedmu. Veliteľom mala byť Eileen M. Collinsová, ktorá sa tak už po druhýkrát stala veliteľkou raketoplánu (prvýkrát v roku 1999 pri misii STS-93). Ďalší členovia posádky boli Kelly (pilot), Noguchi a Robinson ako letoví špecialisti. Spolu s nimi mala letieť siedma posádka ISS v zložení Kenneth Bowersox, Donald Petit a Nikolaj Budarin, na Zem sa mali vracať členovia šiestej základnej posádky Jurij Malenčenko, Edward Lu a Alexander Kaleri. Misia mala trvať 11 dní, z čoho 7 by raketoplán strávil spojený s ISS. Počas troch výstupov do kozmu mali Noguchi a Robinson vykonať niektoré údržbárske činnosti, napr. výmenu jedného zo štyroch gyroskopov.
Nové.
Počas prestávky spôsobenej haváriou Columbie pozemné vybavenie aj personál prešli množstvom úprav, testov a zdokonalení, aby bola minimalizovaná možnosť ďalšej katastrofy. Novým cieľom letu STS-114 bolo najmä preveriť úspešnosť týchto opatrení – čo zahŕňalo kontrolu stavu tepelnej ochrany na obežnej dráhe pomocou nového špeciálneho nadstavca OBSS (Orbiter Boom Sensor System) pripojeného k manipulátoru Remote Manipulator System, a skúška možností opravy tepelného štítu vo vesmíre. Raketoplán mal aj doplniť zásoby na Medzinárodnú vesmírnu stanicu ISS v module Raffaello, priviesť nový gyroskop CMG, a jeden zo starých gyroskopov opraviť. Naplánované boli tri výstupy do otvoreného priestoru (EVA).
Opatrenia na zvýšenie bezpečnosti (RTF opatrenia).
Z 15 odporúčaní vydaných vyšetrovacou komisiou CAIB sa NASA nepodarilo splniť 3, respektíve NASA ich splnila len sčasti. Na splnenie požiadaviek vyšetrovacej komisie dohliadala komisia RTF TG vedená bývalými astronautmi, Thomasom P. Staffordom a Richardom O. Coveym. Odborníkom NASA a dodávateľom sa nepodarilo celkom obmedziť opadávanie penovej izolácie z vonkajšej palivovej nádrže ET. Práve jeden takýto kus izolácie 16. januára 2003 narazil do krídla štartujúceho raketoplánu Columbia a spôsobil poškodenie tepelnej ochrany nábežnej hrany jeho krídla, čo malo za následok jeho deštrukciu. Hoci v priebehu testov z najnebezpečnejších miest opadávali kusy s hmotnosťou maximálne 7 gramov (hmotnosť úlomku, ktorý zasiahol Columbiu, bola odhadnutá na ), možnosť vážneho poškodenia tepelnej ochrany sa nedala celkom vylúčiť.
Druhým nesplneným bodom požiadaviek CAIB bolo zvýšenie odolnosti tepelného štítu orbitera voči nárazom. To sa však ukázalo byť príliš technicky náročné a tak tepelný štít raketoplánu ostal bez podstatných zmien. Treťou požiadavkou splnenou len čiastočne bolo vyvinutie metódy inšpekcie a opravy tepelného štítu vo vesmíre. Úspešná metóda kontroly tepelného štítu vo vesmíre síce bola vyvinutá, ale možnosti jeho opravy v prípade poškodenia neboli dotiahnuté do konca.
Všetky zvyšné požiadavky komisie CAIB však boli splnené. Vďaka ohrievačom a vyššej kvalite izolačnej peny klesla pravdepodobnosť opadávania kusov izolácie z ET pri štarte. Taktiež bol vylepšený proces nanášania a následnej kontroly súdržnosti a homogenity izolačnej peny, aby nemohli odpadávať väčšie častice. Pred obnovením letov boli vybraté a skontrolované všetky RCC panely (časti najsilnejšej tepelnej ochrany raketoplánu v miestach najvyššieho aerodynamického namáhania pri pristávaní). Zdokonalil sa systém snímkovania raketoplánu počas štartu, aby sa prípadné poškodenia mohli hneď odhaliť. Boli urobené opatrenia, aby ISS mohla slúžiť ako núdzový prístav pre posádku raketoplánu, a tiež sa zlepšili možnosti vyslania prípadnej záchrannej misie (predtým úplne nerealizovateľné).
Experimenty.
Hlavným cieľom misie STS-114 bolo testovanie metód inšpekcie systému tepelnej ochrany TPS (Thermal Protection System), testovanie niektorých možností jeho opravy, zásobovanie a údržbárske práce na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Okrem toho sa na palube orbitera odohrali nasledujúce experimenty a pozorovania:
Prípravy na štart.
Prípravy na štart prebiehali veľmi dlho, pretože už od polovice roku 2004 sa počítalo s tým, že Discovery vyštartuje v májovom štartovacom okne roku 2005. V hangári OPF na raketopláne okrem bežných príprav tiež prebiehali testy kvality panelov RCC. 29. marca 2005 sa orbiter premiestnil do montážnej haly VAB, kde bol pripojený k vonkajšej palivovej nádrži ET a pomocným motorom SRB. Všetko prebiehalo hladko a tak sa celá zostava mohla 6. apríla presunúť na štartovaciu rampu 39-B. 13. a 14. apríla prebehlo skúšobné odpočítavanie. V jeho priebehu technici zistili, že na potrubí medzi orbiterom a nádržou ET sa tvorí nadmerné množstvo námrazy. Z tohto miesta bola zámerne odstránená penová izolácia, aby sa zabránilo jej opadávaniu, ale množstvo nežiaducej námrazy začalo technikov znepokojovať. Navyše sa vyskytli problémy so senzormi vyprázdnenia vodíka z nádrže ET. 29. apríla sa preto manažment definitívne rozhodol odložiť štart a vymeniť celú nádrž ET za inú, ktorá mala byť použitá pri lete raketoplánu Atlantis. 26. apríla putovala štartovacia zostava naspäť do haly VAB, kde Discovery dostal novú nádrž ET aj s novou dvojicou motorov SRB. Na rampu bol Discovery opätovne prevezený 16. júna, tentoraz však prípravy prebiehali bez skúšobného odpočítavania. Medzitým sa v budovách OPF a VAB rozbehli prípravy na prípadnú záchrannú misiu raketoplánu Atlantis nazvanú STS-300.
Dátum štartu bol určený na 13. júla 2005. Dátum štartu síce istý čas ohrozoval hurikán "Dennis", napokon sa však Floride vyhol a nebolo potrebné odviezť Discovery naspäť do haly VAB. Prípravy na štart úspešne pokračovali a začalo sa aj odpočítavanie v čase T -43 hodín, ale k štartu v stanovenom termíne predsa len nedošlo. Príčinou bola chyba na senzore 2 ECO vo vodíkovej nádrži, ktorá sa objavila počas nastupovania posádky. Riaditeľ štartu Mike Leinbach teda štart odvolal. Ako príčinu závady stanovili 20. júla možné interference v prepájacom bloku medzi senzormi a počítačmi raketoplánu a ako nový dátum štartu bol určený 26. júl. Tentoraz už odpočítavanie prebiehalo bez problémov a tak 26. júla 2005 o 14:38:59,977 UTC raketoplán Discovery odštartoval na prvú misiu po viac ako dvoch rokoch čakania.
Priebeh letu.
Štart.
Vzlet raketoplánu Discovery zo štartovacej rampy 39-B neprebiehal úplne bez problémov. Približne 2,5 sekundy po štarte narazil do špice nádrže ET vták, ktorý ju však našťastie nepoškodil. V čase T +70 s zaznamenala kamera umiestnená na ET oddelenie časti dlaždice systému tepelnej ochrany na zadnej strane krytu šachty predného podvozku. Druhým, vážnejším problémom, bolo oddelenie izolačnej peny z ET. Po odhodení nádrže ET posádka nádrž vyfotografovala a na Zemi sa po vyhodnotení snímok zistilo, že niekoľko sekúnd po odhodení SRB sa z ET oddelil takmer meter dlhý kus izolačnej peny a to napriek všetkým RTF opatreniam. Okrem toho sa na ET objavilo ešte množstvo ďalších miest, kde došlo k oddeleniu menších kusov peny. Najväčší kus odpadol z profilovaného útvaru kryjúceho horný koniec potrubia a kabeláže, vedúceho po povrchu nádrže. Jeho hmotnosť odhadli na 400 gramov. Odpadávanie penovej izolácie z tejto časti nádrže bolo úplne neočakávané, preto hlavný manažér raketoplánov Bill Parsons na tlačovej konferencii 27. júla oznámil, že pokiaľ nebudú zaistené a napravené príčiny opadávania izolácie z ET, nemôže nijaký ďalší raketoplán odštartovať.
Operácie na obežnej dráhe.
Raketoplán sa však ďalej pohyboval podľa plánu po suborbitálnej dráhe, ktorú v čase 15:17:20 UTC zážihom motorov OMS zmenil na orbitálnu s perigeom 150 a apogeom . Po nevyhnutných previerkach všetkých systémov nasledovalo otvorenie nákladového priestoru a potom oživenie manipulátoru RMS. V čase 19:42:08 UTC prvou korekciou dráhy piloti začali stíhanie ISS.
Počas druhého dňa letu posádka opäť oživila manipulátor RMS, ktorý po odskúšaní vyzdvihol z pravého boku nákladového priestoru predlžovací kus označovaný skratkou OBSS (Orbiter Boom Sensor System). Na ňom sú umiestnené laserové detektory, fotometre a kamery, určené na odhaľovanie prípadných poškodení tepelnej ochrany. Predlžovacia tyč je nevyhnutná, pretože bez nej by samotný manipulátor RMS nedosiahol na spodnú časť raketoplánu. Okolo 09:24 UT sa začala kontrola tepelného štítu raketoplánu, ktorá však odhalila len zanedbateľné poškodenia. V teň deň sa uskutočnili tiež dve korekcie dráhy, prvá o 06:54:12 UTC a druhá o 16:03:24 UTC. Posádka ISS (veliteľ Sergej Konstantinovič Krikaljov a palubný inžinier John L. Phillips) ako aj posádka raketoplánu sa pripravovali na spojenie. Na palube ISS sa do prechodového tunela PMA-2 začala napúšťať atmosféra, na palube raketoplánu sa pripravila prechodová komora, spojovací uzol sa vysunul do pohotovostnej polohy a vysunula sa malá parabolická anténa slúžiaca aj pre stretávací rádiolokátor.
28. júla okolo 05:30 UTC sa začala séria približovacích manévrov k ISS. V čase 09:50 UTC, keď už bola vzdialenosť raketoplánu a stanice o málo viac ako , nadviazali obidve posádky zvukové spojenie v komunikačnom pásme UKV. Medzi 10:15 a 10:24 UTC sa raketoplán otočil okolo svojej kratšej vodorovnej osi a posádka ISS zatiaľ snímkovala jeho tepelný štít. V čase 10:38 UTC bola vzdialenosť oboch telies asi a približovacia rýchlosť len za sekundu. O 10:46 UTC dal letový riaditeľ Paul Hill súhlas so stretávacím manévrom. V čase 11:18 UT sa spojovacie uzly raketoplánu a modulu PMA-2 zachytili a v čase 11:30 UT sa uzamkli zámky spojovacieho uzla. Raketoplán Discovery sa tým spojil s Medzinárodnou vesmírnou stanicou. V čase 12:54 UT sa otvorili poklopy a posádky sa mohli stretnúť.
Po slávnostnom privítaní posádok sa začali bezpečnostné školenia, po nich ďalšie opatrenia a premiestňovanie zásob. Medzi ne patrilo aj prečerpávanie stlačeného dusíka zo zásob raketoplánu do tlakových nádrží modulu Quest. Staničný manipulátor SSRMS (Space Station Remote Manipulator System), vyzdvihol predlžovaciu tyč OBSS z lôžka v nákladovom priestore raketoplánu a predal ju manipulátoru RMS. Manipulátor stanice SSRMS riadili Kelly a Lawrenceová za asistencie Phillipsa, manipulátor raketoplánu obsluhovali zase Camarda a Thomas. Cieľom tejto operácie bolo predať tyč OBSS manipulátoru RMS a to preto, lebo po pripojení ku stanici by na tyč už nedosiahol manipulátor raketoplánu bez pomoci. Pred začatím odpočinku, ktorý nastal okolo 20:40 UT, prešla celá posádka raketoplánu naspäť do jeho priestorov.
29. júla prebehlo pripojenie nákladového modulu "MPLM Raffaello" k spojovaciemu uzlu modulu Unity. Modul za pomoci staničného manipulátoru Lawrenceová a Kelly úspešne pripojili k stanici. Keď však do neho chcel Krikaljov vstúpiť, nastal problém. Príliš veľký rozdiel tlakov mu nedovolil otvoriť modul. Závadu sa podarilo odstrániť a okolo 15:00 UT bol prielez do modulu otvorený. Astronauti vstúpili do Raffaella a začali z neho vykladať materiál. Kelly a Phillips zatiaľ pripravili staničný manipulátor SSRMS na ďalšie kontroly tepelného štítu raketoplánu tentoraz farebnou kamerou na manipulátore. Tieto kontroly neukázali nič mimoriadne, azda len menšie množstvo škrabancov a drobných poškodení ako pri hociktorej inej misii raketoplánu predtým.
Pred odpočinkom prešla opäť posádka raketoplánu okolo 16:30 UT do priestorov Discovery a hermeticky uzavrela prielezy medzi raketoplánom a stanicou. Stalo sa tak z dôvodu, aby na palube raketoplánu mohol byť znížený tlak na 700 hPa ako príprava na prvý výstup do otvoreného priestoru. Zníženie tlaku sa vykonalo prečerpaním časti vzduchu do atmosféry stanice. Po ukončení odpočinku 30. júla okolo 04:09 UT sa začali bezprostredné prípravy na výstup do otvoreného priestoru. Napokon o 09:46 UT Noguchi a Robinson prepojením svojich skafandrov na vnútorné zdroje oficiálne začali prvý výstup do otvoreného priestoru.
EVA-1.
Prvou úlohou Nogučiho a Robinsona bolo testovať dve nové metódy opráv tepelnej ochrany raketoplánu. Za použitia aplikátoru peny EWA zahladzovali umelo vytvorené diery vo vzorkách dlaždíc a materiálom NOAX opravovali maketu poškodeného krytu RCC nábežnej hrany krídla. Pre nedostatok času však neboli dokončené všetky pokusy. Zatiaľ sa na palube raketoplánu zvýšil tlak na normálnu hodnotu, aby mohli byť otvorené prielezy medzi Discovery a stanicou a aby sa mohlo pokračovať v prenášaní nákladu.
Noguchi a Robinson sa vrátili po náradie do prechodovej komory Quest a potom začali inštalovať na povrchu modulu Quest nosnú konštrukciu ESPAD a kabeláž pre budúce pripojenie skladovacej plošiny ESP. V práci im pomáhali Kelly a Lawrenceová, ktorí zvnútra raketoplánu ovládali manipulátor RMS nesúci nosníky ESPAD. Noguchi potom opravil poškodenú anténu navigačného systému GPS (Global Positioning System). Nasledovalo premostenie nefunkčného diaľkového spínača RPC-17 (Remote Power Controller) pre silový zotrvačník (gyroskop) CMG-2 (Control Moment Gyroscope). Robinson pripravil náradie potrebné na chystanú výmenu silového zotrvačníka. Potom sa astronauti vrátili do prechodovej komory Quest a o 16:36 UT sa začalo tlakovanie komory. Tým sa po 6 hodinách a 50 minútach oficiálne skončil prvý výstup do kozmu.
Po skončení výstupu a opätovnom otvorení prielezov medzi telesami začala posádka odpočinok. 31. júla pokračovalo prenášanie nákladu medzi raketoplánom a komplexom, astronauti tiež pripravovali skafandre na druhý výstup do kozmu. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade, pred začiatkom znižovania tlaku posádka uzavrela prielezy medzi Discovery a stanicou a po ukončení odpočinku a nevyhnutných prípravách 1. augusta o 08:42 UT Noguchi a Robinson začali svoj druhý výstup do otvoreného priestoru.
EVA-2.
Hlavnou úlohou druhého výstupu do kozmu bola výmena nefunkčného silového zotrvačníka CMG-1. Po odpojení káblov astronauti demontovali celé tristokilogramové puzdro so zotrvačníkom z priehradovej konštrukcie ITS-Z1, nad modulom Unity. Noguči bol na plošine na konci staničného manipulátoru, ktorý ovládali Kelly a Lawrenceová. Tí ho diaľkovým ovládaním zniesli spolu so zotrvačníkom do nákladového priestoru raketoplánu, kde bol provizórne ukotvený. Nový zotrvačník, dovtedy tiež provizórne uložený v nákladovom priestore, bol naložený na plošinu a spolu s Nogučim putoval naspäť ku konštrukcii ITS-Z1. Potom Robinson a Noguči nový zotrvačník nainštalovali. Riadiace stredisko MCC sa pokúsilo uviezť zotrvačník do prevádzky, ale neúspešne. Chyba bola v zlom kontakte niektorého z konektorov. Noguči preto odpojil a znovu pevne spojil všetky konektory, v ktorých mohol byť problém. Na druhý pokus sa už riadiacemu stredisku podarilo zotrvačník oživiť. Po uprataní náradia sa Robinson a Noguči mohli vrátiť do prechodovej komory, kde o 15:56 UT ukončili druhý výstup do otvoreného priestoru. Tento trval 7 hodín a 14 minút. V priebehu výstupu pokračovali Krikaljov, Phillips, Colinsová a Camarda v prenášaní nákladu.
Zatiaľ čo posádka odpočívala, na Zemi prebehlo zasadanie manažérov letu Discovery MMT (Mission Management Team). Na tomto zasadnutí padlo rozhodnutie odstrániť dve vyčnievajúce upchávky medzi dlaždicami tepelnej ochrany v blízkosti prednej podvozkovej šachty pri treťom výstupe do otvoreného priestoru (EVA-3). Aerodynamici sa obávali, že táto nerovnosť povrchu by viedla ku vzniku turbulentného prúdenia, ktoré by zvýšilo tepelné namáhanie tepelnej ochrany. Okrem týchto vypchávok však technici nenašli žiadne poškodenie, ktoré by vyžadovalo opravársky zásah na orbite.
2. augusta sa posádka pripravovala na posledný výstup do otvoreného priestoru. Pokračovalo tiež prekladanie nákladu a uskutočnila sa spoločná tlačová videokonferencia posádky raketoplánu a stanice ISS a tiež telefonický rozhovor Eileen Collinsovej s prezidentom Bushom.
EVA-3.
Tretí výstup do kozmu sa začal 3. augusta o 08:48 UT a absolvovali ho opäť Noguchi a Robinson. Vlastnej "oprave" tepelného štítu predchádzala príprava náradia, montážnych plošín a inštalácia úložnej plošiny ESP-2 na modul Quest, ktorá bude slúžiť pri ďalších misiách. Napokon okolo 12:08 UT Robinson nastúpil na montážnu plošinu na konci staničného manipulátoru a Lawrenceová a Kelly ho presunuli na prvé z dvoch miest, na ktorom trčali spomedzi dlaždíc vypchávky. Ukázalo sa, že oprava bola jednoduchšia, než odborníci čakali. Robinsonovi sa vypchávky podarilo vytiahnuť prstami. Nasledovala fotodokumentácia tepelnej ochrany raketoplánu, presun plošiny do nákladového priestoru raketoplánu a jej demontáž z manipulátoru, upratovanie náradia a napokon okolo 14:28 UT návrat obidvoch astronautov do prechodovej komory Quest. O 14:49 UT sa oficiálne skončil tretí výstup do otvoreného priestoru, ktorý trval 6 hodín 1 minútu.
Pri prieskume fotografií tepelného štítu raketoplánu odborníci našli ešte jedno miesto, ktoré budilo zvýšenú pozornosť odchlípená izolácia nad jedným z okienok pilotnej kabíny. Posádka musela za pomoci detektorov a kamier OBSS toto miesto dôkladne preskúmať. 4. augusta doobeda prebiehalo definitívne ukladanie nákladu prepravovaného späť na Zem do modulu Raffaello. Celkove bolo na stanicu premiestnených 6,8 ton nákladu a naspäť na Zem putovalo 3,9 ton. Zároveň sa Collinsová, Robinson a Camarda zúčastnili tlačovej konferencie, v priebehu ktorej hovorili aj s japonským ministerským predsedom J. Koizumi a ministrom školstva, kultúry, športu, vedy a techniky N. Nakayma. Na Zemi zatiaľ prišli technici k záveru, že odchlípnutá izolácia nepredstavuje pre Discovery žiadnu hrozbu.
5. augusta sa začali prípravy na oddelenie telies. Všetky predmety, ktoré mali byť prevezené na Zem sa premiestnili na palubu raketoplánu, okrem iných tiež experiment s prípravou kryštálov proteínov označený ako PCG-STES (Protein Crystal Growth – Single Locker Thermal Enclosure System). Prípravy pokračovali premiestnením a ukotvením modulu Raffaello späť do nákladového priestoru raketoplánu. Presun prebehol prostredníctvom staničného manipulátora.
8. augusta sa obidve posádky rozlúčili a v čase približne 05:24 UT sa definitívne uzavreli prielezy medzi raketoplánom a stanicou. Po kontrole hermetickosti spoja bol o 07:22 UT vydaný povel na odomknutie zámkov spojovacieho uzla. O 07:24:00 UT sa Discovery odpojil od stanice a o 07:54 UT začal jej oblet. O 09:08:53 UTC potom prestúpil na samostatnú dráhu.
7. augusta Collinsová, Kelly a Robinson uskutočnili previerku systémov orbitera pred pristátím. Prebehol nácvik pilotáže priebehu pristávania, motory RCS sa skúšobne zažihli. Ostatní členovia posádky upratovali vnútorné priestory orbitera. Prebehla tiež ďalšia tlačová konferencia. Pristátie bolo pôvodne plánované na 8. augusta, ale MCC ho odvolalo vzhľadom na oblačnosť nad Mys Canaveral. Možnosť pristátia v tento deň bola odvolaná hneď dvakrát a to o 07:15 UT a o 09:07 UT (pri nasledujúcom obehu). 9. augusta bolo počasie na Floride naďalej nepriaznivé a tak dal letový riaditeľ LeRoy Cain súhlas s pristátím na základni Edwards AFB v Kalifornii.
Pristátie.
O 05:21 UT sa teda zavreli dvere do nákladového priestoru, o 07:01 UT sa piloti pripútali vo svojich kreslách. Prvý pokus o pristátie bol ale odvolaný a takisto aj druhý. Až na tretíkrát, o 10:43 UT, dal LeRoy Cain súhlas s vykonaním brzdiaceho manévru. V čase 10:44 UTC sa teda raketoplán začal otáčať motormi do smeru letu. Manéver začal zážihom motorov OMS o 11:06:18 UT a skončil ich vypnutím po 162-sekundách. O 11:20 UT raketoplán začal orientáciu pre vstup do atmosféry. Za okamih vstupu do atmosféry sa považuje čas 11:40:11 UT. Všetko prebiehalo hladko a o 12:07 UT prevzali Kelly a následne aj Collinsová ručné riadenie. O 12:08:19 UT sa začal manéver HAC I/C (Heading Alignment Circle Intercept). V čase 12:11 UT, keď už raketoplán zostupoval v osi dráhy, bol vypustený podvozok, a o 12:11:22 UT sa kolesá zadného podvozku dotkli pristávacej dráhy 22 na Edwards Air Force Base. O 12:11:41 UT na dráhu dosadol aj predný podvozok a o 12:12:36 UT sa stroj zastavil.
Nasledujúca misia, STS-121, prebehla až o rok neskôr a s rovnakým orbiterom – Discovery.