Křesla a pistole – pomůcky pro pohyb při EVA (6. díl)

Orbitální stanice Mir Křesla a pistole - pomůcky pro pohyb při EVA (6. díl), 2.5 out of 5 based on 34 ratings

Sovětský svaz po neúspěchu v závodech o dosažení Měsíce vsadil na dlouhodobé pobyty ve vesmíru v rámci programu orbitálních stanic. Bylo ovšem poměrně překvapivé, že posádky prvních Saljutů a Almazů neopouštěly stěny svých kosmických příbytků. Zatímco Američané sbírali zkušenosti při výstupech u programů Gemini, Apollo (zde se dokonce uskutečnily první výstupy v hlubokém vesmíru), ba dokonce se „promenovali“ po povrchu své vlastní stanice Skylab, Sověti v tomto ohledu nepodnikali žádné kroky. Až v prosinci 1977 se posádka Saljutu 6 krátce podívala ven a přidala tak teprve třetí záznam do seznamu sovětských výstupů do volného prostoru. Nicméně v dalších letech se frekvence výstupů znásobila a Sověti se stali nesmírně zkušenými harcovníky i v tomto oboru kosmonautiky. A spolu se vzrůstající náročností EVA a také se vzrůstající komplexností plánovaných kosmických strojů začala vyvstávat také potřeba zajistit prostředek pro přesun kosmonautů ve vakuu otevřeného kosmického prostoru. V první polovině osmdesátých let se tak v této záležitosti začala projevovat zpočátku nesmělá, posléze však významná aktivita…

 

Mir: 21KS

 

Američané se s prací na raketovém křesle nijak netajili a dlouho před jeho prvním testem byly jeho jednotlivé systémy a specifikace probírány v odborném tisku. Raketové křeslo bylo bráno hlavně jako prostředek ke zvýšení produktivity práce astronautů v programu Space Shuttle tam, kde z nějakého důvodu nestačil palubní manipulátor RMS. Sověti takový směr počínání svých rivalů nemohli nechat bez povšimnutí. Stejně jako bez povšimnutí nenechali  koneckonců ani raketoplán samotný, o jehož nutnosti ani ekonomické stránce provozu nebyli zcela přesvědčeni.

Říci však, že úsilí Sovětů o rozpracování projektu raketového křesla bylo pouhým kopírováním amerických plánů, by bylo přinejmenším odvážné. Křeslo, jež mělo být zkonstruováno, nebylo určeno pouze k použití na sovětském protějšku amerického raketoplánu, ale také k obsluze stanice Mir. Vzhledem k tomu, že Mir se měl stát (a posléze se také stal) první modulární stanicí světa, práce na jeho povrchu měla přinést nové výzvy. Členitost a rozměry Miru byly překážkou klasickému pohybu za pomoci madel a úchytů na vnějším plášti a použití raketového křesla se jevilo jako logické a rozumné.

Ať už byly pohnutky pro započetí prací na novém raketovém křesle jakékoli, faktem je, že 22. března 1984 bylo schváleno usnesení Ministerstva leteckého průmyslu a Ministerstva všeobecného strojírenství, kterým byla vývojem křesla pověřena nám již dobře známá továrna Zvezda. Rozhodnutí odráželo zkušenosti Zvezdy v této oblasti (v šedesátých letech již jeden typ křesla UPMK Zvezda vyvinula) a současně se tím zjednodušil celý proces vývoje, protože skafandr, který měl být v součinnosti s křeslem použit, byl vyvíjen a vyráběn v té samé továrně.

Orlan DMA

Orlan DMA
Zdroj: flickr.com (kredit: Yuriy Lapitskiy)

Modifikace Orlanu s označením DMA, který měl být schopen fungovat samostatně bez propojovacího kabelu, začala být rozpracovávána zhruba ve stejné době, kdy začaly práce na prvních studiích designu křesla. Křeslo dostalo tovární název „21KS“, v praxi se pak používala zkratka UPK („устройствo передвижения космонавта – zařízení pro přesun kosmonauta“), ovšem můžeme se také setkat se všeobecnou zkratkou UPMK nebo její variantou YMK (ta je pozůstatkem špatného přepisu z azbuky do latinky, správně by měla znít „UMK (устройство маневрирования космонавта – manévrovací zařízení kosmonauta)“. My se budeme v zájmu zachování příčetnosti vážených čtenářů držet označení 21KS.

Po vypracování prvotních náčrtů dostává Zvezda definitivně zelenou prostřednictvím vládního rozhodnutí ze dne 25. září 1985 a rozbíhají se práce na zpřesňování jednotlivých detailů a prvních rozměrových maketách. Zákazníkem a perspektivním uživatelem křesla je koncern Eněrgija, odkud Zvezda dostává požadavky na výkony a specifikace. Eněrgija má také dodat řídicí a kontrolní elektronický systém, jenž bude „mozkem“ celého stroje. V průběhu roku 1986 bylo zhotoveno několik technologických demonstrátorů 21KS a byla také vypracována výrobní dokumentace. Na jejím základě bylo možné začít kompletovat „ostrý“ exemplář křesla.

Při projektování 21KS byl, stejně jako u amerického MMU, velmi důležitý princip redundance. Co nejvíce prvků křesla mělo zálohu pro případ selhání. Zdvojené byly vlastně všechny systémy krom telemetrického a komunikačního. Dvojí byl tím pádem systém ovládání, dvě soustavy ventilů a dvě sady snímačů tlaku v nádržích. Dvě byly také stříbro-zinkové baterie – hlavní s kapacitou 18 Ah, záložní pak s kapacitou 8,5 Ah. Napájely elektrickou síť o napětí 27 V a byly koncipovány také jako záloha pro energetický systém Orlanu.

Křeslo 21KS během testů (bez termální a protimeteoroidní ochrany)

Křeslo 21KS během testů (bez termální a protimeteoroidní ochrany)
Zdroj: zvezda-npp.ru (kredit: NPO Zvezda

„Srdcem“ křesla byly dva nezávislé pohonné systémy, fungující na stlačený vzduch. Dvě nádrže obsahovaly každá po 28 litrech tohoto média, stlačeného na 32 MPa. Na počátku činnosti byla používána první nádrž, v momentě, kdy v ní klesnul tlak na 11 MPa, systém automaticky přepnul na druhou nádrž. Pokud by došlo k jakékoli poruše, tlak 11 MPa umožňoval nouzový návrat ke stanici či raketoplánu.

Z nádrží vzduch proudil do reduktoru, který snižoval tlak vzduchu na 1,25 MPa a odtud pak soustavou ventilů do trysek. Trysky byly opět uspořádány jako dvě kompletní redundantní sady, vždy po šestnácti kusech. Ventily umožňovaly přepínat mezi jednotlivými sadami v případě poruchy. Trysky byly kalibrovány na tah 0,5 kg a pracovaly vždy ve skupinách či párech tak, aby nedocházelo k nežádoucím výchylkám v jiné, než zamýšlené ose. Maximální rychlost translace byla přibližně 1 m/s, celková zásoba vzduchu by stačila na urychlení o 30 m/s (tento údaj je také nazýván „charakteristická rychlost“). Bylo plánováno „pustit“ kosmonauty až 60 metrů od stanice Mir (minimálně ze začátku ovšem s jisticím lankem), eventuálně až 100 metrů v případě programu raketoplánu, tentokrát už bez lanka (raketoplán měl, na rozdíl od stanice, možnost v případě selhání křesla pro kosmonauta dolétnout).

Zajímavým způsobem bylo řešeno přichycení kosmonauta ke křeslu. Zatímco americký protějšek MMU používal západky, upevňující batoh LSS, křeslo 21KS bylo v tomto případě poněkud originálnější. Kolem pasu kosmonauta byl veden zhruba půlkruhový pevný rám, jenž se na pravé straně otevíral. Uprostřed rámu byl zámek, jenž zapadal do protikusu na skafandru Orlan DMA. Kosmonaut se nejprve při otevřeném rámu „připnul“ k zámku a rám pak uzavřel. Na bocích rámu pak byl na každé straně kolík, směřující dovnitř a dozadu, na který se po uzavření rámu přitisknul batoh kosmonauta a tím jej dále fixoval v křesle. Centrální zámek také obsahoval kolík pro připnutí křesla na exteriér stanice – bylo počítáno s tím, že 21KS bude dlouhodobě uloženo venku, aby zbytečně nezabíralo prostor v přechodové komoře (podobnou filozofii bychom našli i u MMU, které bylo skladováno v nákladovém prostoru Shuttlu).

Definitivní podoba kompletu Orlan DMA/21KS

Definitivní podoba kompletu Orlan DMA/21KS
Zdroj: wikipedia.org (kredit: Craigboy)

Ovládací prvky byly umístěny tradičně na dvou sklopných područkách, přičemž podle zavedené logiky páčka pro ovládání polohy v prostoru byl na pravé područce, páčka pro translaci pak na levé. Kosmonauti měli k dispozici několik režimů práce 21KS. Standardní, nazývaný také ekonomický, pracoval s impulzy trysek v trvání cca jedné sekundy. V případě, že kosmonaut udržoval výchylku páčky, byly impulsy opakovány až do okamžiku, kdy byla dosažena maximální úhlová rychlost 3 °/s. Druhý režim, takzvaný „форсированный (zesílený)“ znamenal impulzy o trvání 4 sekundy a úhlovou rychlost až 8 °/s. Třetím režimem pak byl tzv. „Режим непосредственного управления (režim přímého ovládání)“, který ovšem nebyl tak úplně „přímý“. Jeho funkce byla založena na tom, že každé vychýlení páčkou znamenalo, že přísun pohonného média do trysek byl dávkován přesně na dobu 2 s. To zaručilo úhlovou rychlost 0,2 °/s. Kosmonaut mohl opakovaným „klikáním“ páčkou dosáhnout úhlové rychlosti přesně dle potřeby, ne však více než 10 °/s. Tento mód byl určen zejména pro zachycení rotujících objektů, kdy bylo zapotřebí sesouhlasit úhlovou rychlost kosmonauta a cíle.

Posledním módem byl režim automatické stabilizace. Zaručoval automatické udržení polohy v prostoru s přesností ±2 °. Byl aktivován stiskem tlačítka na jedné z područek, přičemž systém si za pomoci gyroskopů „zapamatoval“ polohu v prostoru v okamžiku aktivace režimu a tryskami ji dále udržoval. Pokud kosmonaut potřeboval změnit polohu, nemusel tento režim vypínat. Prostě pouze pravou páčkou svoji polohu změnil podle potřeby a systém dále udržoval polohu, odpovídající okamžiku, kdy kosmonaut povolil svůj tlak na páčku.

Telemetrický systém dokázal na Zem předávat 100 různých údajů o stavu a funkci křesla. Kosmonaut sám byl o důležitých údajích a událostech informován mimo jiné také tóny do sluchátek. Celkem mělo být křeslo 21KS schopno podstoupit minimálně šestihodinový výstup bez nutnosti doplňování náplní. Celkový počet výstupů s garantovanou funkčností křesla byl stanoven minimálně na patnáct. S hmotností 180 kg (včetně náplní) bylo křeslo 21KS krásným kusem technologie. Osud však k němu nebyl nikterak příznivý.

Kvant 2

Kvant 2
Zdroj: commons.wikimedia.org

Původně se křeslo mělo vydat do vesmíru už v první polovině roku 1989 na palubě modulu Kvant 2, jenž měl doplnit stávající konfiguraci Miru. Tento modul měl mimo jiné obsahovat i přechodovou komoru, ve které se měl při startu ukrývat letový exemplář 21KS. To měli během své expedice EO-3 vyzkoušet Alexandr Volkov a Sergej Krikaljov. Jenže problémy během finálních fází kompletace a testů modulu zavinily odložení jeho startu. Volkov a Krikaljov prožívali velké zklamání, když se v dubnu 1989 loučili se stanicí, která měla podle plánu v době ukončení jejich expedice mít o dva moduly více, než na jejím začátku. Ovšem v reálu ještě stále sestávala pouze ze základního bloku a modulu Kvant 1. 26. dubna 1989 Volkov, Krikaljov a Dr. Valerij Poljakov, kterého EO-3 „zdědila“ z posádky EO-2 (a který marně doufal, že se mu podaří pobýt nepřetržitě rok ve vesmíru – sen, který se mu více než bohatě splnil v letech 1994-1995) přistáli v Kazachstánu, zatímco Kvant 2 a spolu s ním i křeslo 21KS zůstávalo v jednom z přípravných hangárů na Bajkonuru.

Až 26. listopadu 1989 se z rampy zvedl nosič Proton-K s Kvantem 2 na špici. Kvant 2 disponoval vlastním pohonným systémem, proto byl schopen, na rozdíl od svého předchůdce Kvantu 1, dát si dostaveníčko s Mirem samostatně, bez nutnosti použití „kosmického tahače“. K čelnímu stykovacímu uzlu stanice se měl připojit podle plánu 2. prosince, ovšem když od sebe oba stroje dělila vzdálenost zhruba 20 km, naváděcí systém Kurs na Kvantu 2 usoudil, že rychlost sblížení je vyšší, než měla podle plánu být a Kurs sbližování promptně přerušil. Ovšem všechno zlé je pro něco dobré – přibližně v době, kdy by Kvant 2 prováděl finální fázi sblížení a spojení se stanicí, vypověděly poslušnost staniční gyroskopy a Mir začal volně driftovat v prostoru.

Nakonec se všem systémům podařilo „domluvit“ a Kvant 2 se připojil k Miru 6. prosince. O dva dny později posádka Alexandr Viktorenko a Alexandr Serebrov staničním manipulátorem Ljappa přesunuli Kvant 2 z axiálního portu na jeden z radiálních spojovacích portů na stykovacím uzlu Miru. Po vykonání všech potřebných prací, včetně jednoho výstupu dedikovaného z velké části k přípravě všech důležitých součástí pro provoz křesla, konečně nastala chvíle, na kterou čekal nejen V. A. Frolov, vedoucí konstruktér křesla 21KS, ale vlastně celá továrna Zvezda a stovky dalších participantů včetně instruktorů a kosmonautů.

1. února se Viktorenko se Serebrovem opět vypustili vzduch z přechodové komory Kvantu 2 v přípravě na letový test křesla. Alexandr Serebrov se připoutal ke křeslu a poté se protáhl 1 metr širokým průlezem přechodové komory ven. Tam křeslo „zadokoval“ na speciálním přípravku pomocí magnetických příchytek a připravil svůj stroj na zkušební „jízdu“. Slovo „jízda“ je skutečně na místě vzhledem k tomu, že kosmonauti křeslo přezdívali „kosmický motocykl“. Pro jiné, například pro šéfa Zvezdy Gaje Severina, neslo křeslo přezdívku „Ikaros“ (jako by oněch označení a přezdívek křesla nebylo dost). Buď jak buď, po vyklopení područek a aktivaci systémů bylo křeslo připraveno k samostatnému letu.

Alexandr Serebrov testuje křeslo 21KS

Alexandr Serebrov testuje křeslo 21KS
Zdroj: en.wikipedia.org

Serebrov nejprve několikrát opatrně zacouval s křeslem do vzdálenosti asi 5 metrů od stanice a posléze se vzdálil na 33 metrů. V této vzdálenosti pak provedl komplex manévrů, jimiž otestoval funkci křesla v jeho různých módech. Po celou dobu byl spojen s Mirem prostřednictvím lanka z vysoce pevného syntetického materiálu. Lanko bylo upevněno na předním rámu, jímž byl kosmonaut fixován v křesle, druhý konec pak byl veden do navijáku. Ten kosmonauti instalovali během předešlého výstupu na již zmíněný „dokovací“ přípravek. Naviják byl elektrický a neustále automaticky udržoval šedesátimetrové lanko ve víceméně napnutém stavu tak, aby se do něj kosmonaut nezamotal, ale aby také na druhou stranu test křesla nebyl ovlivněn tahem lanka.

Během Serebrovova testu jej z průlezu přechodové komory sledoval Viktorenko a pořizoval videozáznam. Diváci ve Středisku řízení letu mohli sledovat Serebrova a jeho panenku – talisman od japonských studentů – kterou držel v rukou. Také Serebrov měl k dispozici kameru vpravo vedle helmy. Státní sovětská televize přerušila vysílání a zařadila několik minut přímého přenosu přímo z Miru, ve kterém se objevily i záběry z této kamery.
Až příliš brzy přišel čas ukončit experiment a Serebrov se vydal zpět ke stanici. Když kolík dokovacího přípravku zapadl do magnetické objímky na předním rámu křesla, k prasknutí nacpaná galerie pro hosty v řídicím středisku v Kaliningradu si kolektivně vydechla úlevou. Podle všeho křeslo fungovalo přesně tak, jak bylo v plánu.

O čtyři dny později, 5. února, se dvojice mužů vydala opět mimo stěny stanice ke druhému testu křesla. Tentokrát byla řada na Alexandru Viktorenkovi. Ten před připnutím svého skafandru do křesla připevnil na přední rám rozměrnou krabici experimentu Spin-6000. Experiment měl snímat toky rentgenového a gama záření v okolí stanice a vyzařování samotného Miru, do kterého narážely nabité částice. Spin-6000 částečně blokoval Viktorenkův výhled směrem dolů, to však kosmonautovi nebránilo, aby se v křesle nevzdálil na 45 metrů od stanice. Pohyboval se také podélně vzhledem k hlavní ose Kvantu 2, a co do délky trajektorie nalétal asi 200 metrů. Při návratu potřeboval Viktorenko kvůli omezenému výhledu v souvislosti se Spinem-6000 asistenci svého kolegy, který navedl dokovací zařízení do přípravku. Pak společně uklidili 21KS do nitra přechodové komory a po 3 hodinách a 45 minutách jejich EVA skončila. Bylo to také naposledy, kdy bylo křeslo 21KS vně stanice v aktivovaném stavu. Podle vyjádření představitelů CPK (Středisko přípravy kosmonautů) a dalších činitelů bylo s křeslem nadále počítáno pro „praktické úkoly“.

"Poslední štace" křesla 21KS na dokovacím přípravku (vlevo)

„Poslední štace“ křesla 21KS na dokovacím přípravku (vlevo)
Zdroj: commons.wikimedia.org

21KS mělo být dále testováno kosmonauty v programu Buran, nicméně jak víme z historie, na pilotovaný let sovětského raketoplánu už nedošlo. Křeslo bez užitku odpočívalo v přechodové komoře Kvantu 2, kde ovšem zabíralo už tak dost omezený prostor. 8. února 1996, téměř na den šest roků po testovacích letech, jej proto během svého výstupu Jurij Gidzenko a Thomas Reiter přemístili ven a ukotvili na dokovacím přípravku k permanentnímu uskladnění.

Kosmonauti měli pro svůj „kosmický motocykl“ 21KS pouze slova chvály. Alexandr Serebrov později s trochou nadsázky prohlásil, že zatímco americké křeslo MMU bylo spíše skútrem, 21KS byl v porovnání s ním učiněný Harley Davidson. Přes veškeré naděje, plány a chválu však nakonec křeslo nalétalo pouhých 133 minut a nikdy nebylo použito ke smysluplné práci. V březnu 2001 se 21KS spolu se stanicí Mir vydalo zpět k Zemi, aby zaniklo v ohnivém infernu kdesi nad Pacifikem. Sen o sovětském raketovém křesle zanikl spolu s ním…

 
(článek má pokračování)
 

Zdroje obrázků:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mir_Space_Station_viewed_from_Endeavour_during_STS-89.jpg
https://www.flickr.com/photos/yuriybrisk/533696987 (kredit: Yuriy Lapitskiy)
http://www.zvezda-npp.ru/sites/default/files/uploads/history_event_photos/obshchiy_vid_skafandra_orlan-dma_s_ustanovkoy_21ks.jpg (kredit: NPO Zvezda)
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Soviet_SPK_at_Space_Center_Houston.1.JPG (kredit: Craigboy)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:STS089-703-092_cropped_to_show_only_Kvant-2.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Soviet_Astronaut_Propulsion_Unit_SPK_21KS,_flown_on_a_1990_Mir_mission_by_Viktorenko_and_Serebrov.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kvant-2_Airlock_SPK.jpg

Pin It
(Visited 1 437 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (34 votes cast)
(Visited 1 437 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


8 komentářů ke článku “Křesla a pistole – pomůcky pro pohyb při EVA (6. díl)”

  1. Radoslav Packa napsal:

    Výborný článok.

    • Ondřej Šamárek napsal:

      Díky, vím, že to píšu často, ale skutečně mě těší, pokud se článek líbí!

  2. zdenek napsal:

    Parádní článek. O tomhle ruském křesle jsem vůbec neměl zdání.

  3. Radim napsal:

    I tyhle „technické“ články se čtou jedním dechem. Vzpomínám si, jak jsem po zprávách o testování sovětského „MMU“ na Miru marně čekal na jeho další využití.
    Snad jen, „přistykovat“ je dost nezvyklý novotvar…

    • Ondřej Šamárek napsal:

      Pravda, je to dost kostrbaté, ale při tom „laufu“ (a vida, další češtinářský hřích :-D) během psaní mě prostě jiná alternativa nenepadla. Díky za upozornění i za pochvalu! 😉

  4. Racek napsal:

    Pěkný popis opravdu pěkného kousku ruské techniky, škoda ho .. jak už se v historii kosmonautiky stalo a stává až příliš často.

    • Ondřej Šamárek napsal:

      Díky!
      Dívám se na to stejně, ačkoliv je otázkou, jaké uplatnění by křesla měla v dnešní době…

Zanechte komentář