Zásobovací mise k ISS – mnoho lidí si může položit otázku: „Může být snad něco rutinnější? Vždyť tam létají každou chvíli!“ Takový názor se dá s určitou snahou pochopit, můžeme říct, že každý let je něčím zajímavý, ale i přesto je ten, který nás čeká už zítra, mnohem zajímavější, než ostatní lety k ISS. Na to, že SpaceX recykluje první stupně svých raket jsme si již zvykli – ostatně přistání na pevnině má ozdobit i aktuální start – ale hlavně se tentokrát opakovaně použije samotná kosmická loď Dragon. A to tu ještě nebylo! Opakované použití Dragonu je bezesporu velká událost, která se tak právem odrazila i v logu mise, kterému dominuje známý symbol tří šipek, které tvoří uzavřený okruh.

Při této misi se použije zbrusu nový první stupeň, protože SpaceX zatím nemá souhlas od NASA ani od amerického letectva pro používání letěných prvních stupňů pro mise těchto zákazníků. Stupeň s výrobním označením #1035 podstoupil v polovině března zkoušky na základně McGregor a ve druhé polovině dubna zamířil na floridský kosmodrom, kde se setkal se stupněm horním. Detailní časový harmonogram najdete na profilu mise na webu elonx.cz.

Jak pravidelní čtenáři vědí, impulsem k sepsání tohoto tradičního rekapitulačního článku mne vedl statický zážeh Falconu 9, ke kterému došlo v neděli v 18:00 našeho času. Při statickém zážehu byl na rampu 39-A vyvezen téměř kompletní Falcon, kterému chyběl Dragon na špičce. Samotný statický zážeh se sice několikrát odsouval – ze soboty na pátek, z pátku na sobotu a ze soboty na neděli, ale tehdy už šlo všechno jako po másle.

Statický zážeh je vlastně velké finále předstartovních zkoušek označovaných jako WDR (Wet dress rehearsal). V jejich rámci probíhá vše úplně stejně, jako kdyby se mělo startovat – tankují se nádrže, ověřuje se komunikace a vše je zakončeno krátkým několikasekundovým zážehem motorů. Nasbíraná data se rychle vyhodnotí a pokud se v nich neobjeví žádná anomálie, bývá během pár minut na sociálních sítích oficiálně oznámen čas startu. Jiné to nebylo ani teď, když nám firma SpaceX oznámila, že se má startovat 1. června ve 23:55 našeho času. SpaceX tak pokračuje v ďábelském tempu 1 startu za 14 dní – letos jde již o sedmý pokus o start – doufejme, že bude úspěšný. Start má zatím od meteorologů příslib na 70 % dobrého počasí a půjde o jubilejní 100. start z rampy 39A.

Static fire test of Falcon 9 complete—targeting June 1 launch from historic Pad 39A for Dragon’s next resupply mission to the @Space_Station pic.twitter.com/LjG6JdVtCo

— SpaceX (@SpaceX) May 28, 2017

Statické zážehy jsou již přirozenou součástí předstartovních příprav Falconů 9, přesto to tentokrát bylo v něčem jiné. Na Floridě panuje v současné době velké sucho a statický zážeh tak způsobil požár okolní vegetace. Plameny zachvátily plochu o rozloze zhruba 1,5 hektaru a s hašením pomáhal i vrtulník. Specialisté ze SpaceX se zatím postarali o Falcon 9, kterému bylo potřeba vypumpovat nádrže, následně mohla být raketa sklopená do horizontální polohy a převezena do montážní haly. Počítačoví experti zatím prováděli detailní analýzu dat nasbíraných při statickém zážehu.

V montážní hale byl k Falconu připojený Dragon, který už v kosmu jednou byl. Označuje se jako Dragon 6 a u ISS pobýval 34 dní v rámci mise SpX-4, která probíhala v roce 2014. Jde vůbec o první opakované použití Dragonu v historii a pokud pomineme raketoplány, které jsou hodně specifické, pak jde i o historicky první opakované použití kosmické lodě mířící ke kosmické stanici.

Důvodem, proč SpaceX sáhla k recyklaci Dragonů nejsou překvapivě finance. Jde o to, že se blíží chvíle, kdy firma začne vyrábět novou generaci lodí označovanou jako Dragon 2. Tyto lodě budou mít dvě verze – klasickou nepilotovanou a pilotovanou s označením Crew Dragon. SpaceX tedy potřebuje uzavřít výrobní linku na první generaci Dragonů, aby mohla využít výrobní kapacity a lidské síly na nový typ lodi.

Přesto nemůžeme říct, že loď je naprosto identická s tou, která se v roce 2014 vrátila od ISS. Jistě víme, že tlaková kabina, tedy srdce lodi, je původní, ale je velmi pravděpodobné, že firma vyměnila některé systémy jako je avionika, nebo elektronické prvky. Stejně tak je logické, že nový je i trunk a solární panely, protože tyto díly při každé misi shoří během vstupu do atmosféry. NASA sice zpočátku od SpaceX chtěla, aby na každou misi používala novou loď, ale soukromá firma od začátku navrhla Dragon tak, aby byl schopen opakovaných použití.

Probíhala tedy také intenzivní jednání s kosmickou agenturou o podmínkách recertifikace. Postupem času získala NASA dostatek údajů k tomu, aby schválila opakované použití. Dá se tedy očekávat, že pokud při této misi nenastanou problémy, budou následovat i další znovupoužití a až do mise SpX-20 (která je posledním článkem aktuálního kontraktu) se budou používat již jednou letěné Dragony. Díky tomu bude moci SpaceX uzavřít výrobní linku na první generaci Dragonů. Dragony 2 nabídnou nejen větší přepravní kapacitu, ale budou schopné i motorického přistávání.

Ale zpět k aktuální misi. Do útrob Dragonu bude ještě zhruba 24 hodin před startem uložen časově citlivý náklad, což bývá nejčastěji čerstvé ovoce pro posádku, nebo vědecké experimenty obsahující živá zvířata – v tomto případě jde o dvě bedny s celkem 40 hlodavci a experiment s octomilkami – oběma experimentům se budeme věnovat na dalších řádcích.

Před startem bude raketa vyvezena na startovní rampu a 1. června ve 23:55 našeho času, tedy v době, kdy na Floridě bude pět minut před šestou večer, se zapálí devět motorů Merlin, držáky uvolní raketu, která se vydá k obloze. Jak už jsme avizovali, start bude ozdoben pokusem o přistání prvního stupně na pevnině, k čemuž by mělo dojít zhruba osm minut po startu. Pokud se to podaří, půjde o jedenácté úspěšné přistání celkově a páté na pevnině.

Dragon by měl zhruba deset minut po startu dosáhnout s pomocí horního stupně oběžné dráhy. Loď se oddělí od zbytku rakety a zahájí několik desítek hodin dlouhé pronásledování Mezinárodní vesmírné stanice. U ISS bude v dalších dnech poměrně živo – už 2. června usednou Oleg Novickij a Thomas Pesquet do Sojuzu MS-03 a zamíří domů. Jejich kolegyně Peggy Whitson zůstane na stanici s Jackem Fischerem a Fjodorem Jurčichinem. Právě tato trojice by měla být 4. června svědkem příletu Dragonu ke stanici.

Loď bude jako obvykle zachycena staniční robotickou paží, kterou obslouží Peggy Whitson a Jack Fischer. Pozemní týmy následně připojí loď k dokovacímu portu a za několik hodin bude moci posádka vstoupit do útrob Dragonu. Celkově by měla první opakovaně použitá loď na stanici dovézt 2,8 tuny nákladu – v hermetizované sekci 1179 kg a v nehermetizované sekci dalších zhruba 1600 kg. Dragon má zůstat u ISS téměř měsíc – na 2. července je plánované přistání na padácích do Tichého oceánu u pobřeží Kalifornie. Při odletu od ISS s sebou poveze 1900 kilogramů nákladu – od vědeckých experimentů až po některé systémy z ISS. Dragon je totiž jediná zásobovací loď, která má tepelný štít – umí tedy vozit náklady nejen nahoru, ale i dolů, což je často ještě cennější.

V nehermetizovaném trunku jsou přišroubovány hned tři kusy – rolovací solární panel ROSA (Roll-Out Solar Array), platforma MUSES (Multiple User System for Earth Sensing ) pro instalaci přístrojů sledujících Zemi a vědecký přístroj NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) pro studium neutronových hvězd. S prvními dvěma jmenovanými se seznámíme na dalších řádcích, stejně jako s nákladem uvnitř lodi. Přístroj NICER však svým významem ční nad ostatními a proto se mu budeme věnovat v samostatném článku, který na našem webu vyjde za pár dní.

ROSA (Roll-Out Solar Array)

Tuhle rosu nenajdeme na kolejích, ani se netřpytí po ránu na pavučinách. ROSA je totiž zkratka, která označuje demonstrátor nové technologie. Ta si klade za cíl ověřit možnosti nového typu solárních panelů, který by mohl najít uplatnění u budoucích kosmických lodí. Cílem experimentu je ověřit, že ohebné solární panely jsou pevnější, lehčí a kompaktnější než ty klasické.

Solární panely jsou pro budoucí výzkum vesmíru jednou z klíčových technologií. Energetická potřeba systémů neklesá – spíše naopak a pokud jednou lidé vyrazí k Marsu, je velmi pravděpodobné, že budou využívat nějakého typu iontového pohonu. A pokud má být takový systém aspoň trochu výkonný, potřebuje hodně elektrické energie. O její dodávku se musí postarat velké a výkonné solární panely, jenže je tu problém s jejich rozměry. A právě to možná pomůže vyřešit ROSA.

Vědci si od experimentu slibují, že prostudují dynamiku rozvíjení flexibilních solárních panelů a chtějí studovat i změny jejich tvaru, ke kterým možná dojde vlivem prudkých změn teplot. Cílem je zjistit, jak jsou tyto panely pevné a trvanlivé ve skutečném vesmírném prostředí. Za projektem stojí ředitelství NASA pro vesmírné technologie, které pracuje na projektu DSS (Deployable Space Systems). O výrobu prototypu se postarala kalifornská firma Space Systems/Loral, finance zajistilo americké letectvo. Právě jeho specialisté navrhli design označovaný jako RAPDAR (Roll Out and Passively Deployed Array), který má vynikající „energetickou hustotu“, která je klíčovým faktorem pro budoucí mise této organizace.

Starší systémy jsou limitovány někde kolem 20 kW při hustotě 50W/kg, ale systém RAPDAR se může dostat až na 250W/kg přičemž celkový výkon je škálovatelný od 1 kW po 50 kW. Systém RAPDAR využívá inovativních technologií jako jsou elastické paměťové kompozity EMC (Elastic Memory Composites), nebo fotovoltaické buňky tvořené tenkým filmem.

Po příletu ke stanici bude demonstrátor ROSA vyjmut z trunku pomocí staniční robotické paže s adaptérem Dextre, který jej dočasně uloží na vnější plošinu ELC-1. Až přijde čas pokusu, paže uchopí demonstrátor znovu a domanévruje s ním pod stanici, kde dojde k rozvinutí. Energie bude do ROSA proudit přes robotické rameno. Během rozvinování bude v akci řada senzorů a kamer, které budou sledovat pnutí, kinematiku, rychlosti a akcelerace pohybů. Specialisté jsou zvědaví hlavně na změny tvaru mezi stavem při plném osvětlení a v kompletním stínu.

Experiment má trvat zhruba týden, přičemž senzory zaznamenají i to, kolik panel vyrobil elektřiny, jaké bylo rozložení teplot, nebo jak byl orientován vůči Slunci. Po dokončení se ROSA opět složí do původního stavu a robotická paže uloží demonstrátor do trunku, se kterým shoří při vstupu do atmosféry.

MUSES (Multi-User System for Earth Sensing)

Jde o komerční platformu určenou k tomu, aby na ni byly umístěny různé senzory sledující Zemi – ať už jde o komerční, nebo vědecké úkoly. Za projektem stojí Teledyne Brown Engineering z Huntsville v Alabamě. Na plošinu se vejdou až čtyři samostatné senzory, kterým poskytne elektřinu i datové spojení. Nejdůležitější ale je, že plošina sama zajistí správnou orientaci vůči Zemi – senzory tak mohou být v tomto směru zcela pasivní a tedy jednodušší na výrobu = levnější.

A o jaké senzory se může jednat – možnosti jsou nekonečné, ale namátkou třeba kamery s vysokým rozlišením, hyperspektrální snímkovače, lidar, radar, magnetické senzory, přístroje zkoumající atmosféru, specializované senzory, nebo technologické demonstrátory. Umístěním na ISS je zajištěna snadná výměna senzorů, jejich vylepšování a robotický servis, což jsou věci, které by byly na samostatně letící družici nerealizovatelné.

Projekt byl zahájen v roce 2013 a o rok později k němu přistoupila i německá agentura DLR a netrvalo dlouho a zapojila se i NASA. MUSES s rozměry 85 × 85 cm bude umístěn na plošině ELC-4 na příhradové konstrukci. Platforma je schopna naklánění ve směru letu (dopředu/dozadu) v rozmezí +/- 25°. Na jednu stranu se nakloní o 5° (více není možné, protože by výhledu překážely solární panely), na druhou pak až 45°. O správnou orientaci se stará hvězdný sledovač o hmotnosti 3,5 kg a hlavně miniaturní řídící jednotka MIMU o hmotnosti jen 4,5 kg. Jejich přesnost je opravdu úctyhodná – 30 obloukových vteřin, což při výšce oběžné dráhy ISS činí 60 metrů na povrchu Země.

Řídící jednotka využívá staniční GPS k určení přesného času, kdy má dojít ke snímkování – přesnost zde dosahuje +/-250 µs, což znamená rozdíl +/- 50 metrů na povrchu Země. Denně by mělo být možné přenést na Zemi až 225 GB dat přes staniční komunikační systém v pásmu Ku. Na plošinu se vejdou dva velké senzory (46 × 92 cm, maximálně 100 kg a 224 W odběr) a dva malé (25 × 92 cm, maximálně 50 kg a 112 W odběr).

Na platformě MUSES se již nachází německý hyperspektrální senzor DESIS, který bude sledovat Zemi v úctyhodných 235 částech spektra. Pokrývá viditelnou i blízkou infra-oblast (400 – 1000 nanometrů) při pozemním rozlišení 30 metrů. Data poslouží ke sledování změn ekosystémů, kácení lesů, ale i zemědělství. Přístroj DESIS měří 43 × 19 × 13,5 cm a váží skoro 88 kg a jeho integrovaný teleskop má ohniskovou vzdálenost 32 cm. Surová data z přístroje obdrží firma Teledyne, která má právo je předávat komerčním zákazníkům. Výjimku tvoří německá agentura DLR, která má právo posílat úkoly k měření pomocí DESIS, ale přístroj smí využívat jen k měřením, která se dají použít k vědeckým a humanitárním účelům.

Rodent Research 5

I v tomto Dragonu poletí „myšonauti“, kteří už byli na palubách misí SpX-4, kde se teprve ověřoval celý koncept a pak i na misích SpX-6, 8 a 10, kde hlodavci sloužili k různým vědeckým experimentům – od reakcí protilátek, přes růst nitrolebního tlaku, který je vyvolán pobytem ve vesmíru až po atrofii kosterního svalstva. Projekt Rodent Research 5 má oficiální název Systemic Therapy of NELL-1 for Osteoporosis a jeho úkolem je otestovat nové léky, které dokáží napravit oslabenou kost a zabránit jejímu dalšímu úbytku. Asi není potřeba zdůrazňovat, že takový lék by našel na Zemi velmi široké uplatnění u milionů lidí, kteří trpí osteoporózou. Ale hodil by se i astronautům, kteří během kosmického pobytu ztrácí část kostní hmoty, což by mohl být problém při dlouhodobých cestách do vesmíru – třeba k Marsu.

Ztráta kostní hmoty je ve skutečnosti jedním ze základních problémů, který zatím brání delším cestám do vesmíru, tedy pokud mají zůstat bezpečné. Astronauti proti tomuto nepříteli momentálně bojují cvičením na posilovacích strojích, ale ani na Zemi ani ve vesmíru zatím nedovedeme obnovit již zničenou kost. NELL-1 je protein, který pomáhá vytvářet kosti a měl by umožnit tento proces zpomalit a / nebo jej dokonce i obrátit.

Experiment vznikl díky partnerství Centra pro vědecký pokrok ve vesmíru CASIS (Center for the Advancement of Science in Space) a Kalifornské univerzity v Los Angeles (UCLA). Vědci chtějí studovat prostředí, ve kterém rychleji dochází ke ztrátě kostní hmoty, aby pochopili základní principy tohoto procesu a mohli proti němu snáze bojovat.

K experimentu se použije zařízení Rodent Research hardware, ve kterém je možné ubytovat modelové organismy – v tomto případě hlodavce – během pobytu na stanici. Pokud bude výzkum úspěšný, může se jednat o první krok na cestě k novým lékům na široké spektrum problémů. V rámci experimentu se na ISS dostane 40 myších samic ve věku +/- 32 týdnů. Polovina hlodavců (10 léčených a 10 neléčených) zůstane v prostředí mikrogravitace zhruba měsíc a pak se s Dragonem vrátí na Zemi. Druhá polovina (10 léčených a 10 neléčených) už takové štěstí mít nebude a na Zemi se nevrátí.

Součástí experimentu bude i injekční aplikace proteinu NELL-1, který dostane 20 hlodavců – první dávka přijde týden po startu a další pak každých 14 dní. Druhá polovina poslouží jen jako kontrolní vzorek. Stav kostní hmoty bude sledován 1, 5 a 9 týdnů po startu pomocí rentgenových snímků na přístroji DXA (Dual-energy X-ray Analysis).

Z každé skupiny 20 myší (léčených a neléčených)  bude náhodně vybráno deset, které se po 32 dnech vrátí v Dragonu na Zemi, zatímco zbytek (10 léčených a 10 neléčených) zůstane na ISS a po devíti týdnech bude humánně usmrcen. Jejich krev ale bude průběžně odebírána a ukládána do palubní ledničky, aby je mohl na Zemi dopravit některý příští Dragon. Hlodavce, kteří se v Dragonu vrátí, budou vědci sledovat a zaměří se hlavně na to, jak aplikace léku ovlivnila jejich zotavení.

Fruit-Fly Lab-2

Zařízení Fruit Fly Lab je nejdokonalejším přístrojem určeným k dlouhodobému studiu octomilek, který jsme kdy dostali do vesmíru. Probíhají v něm experimenty, které mají odhalit, jak kosmické prostředí ovlivňuje tento hmyz, z čehož můžeme vyčíst důležité informace i pro člověka. Celých 77% našich genů je totiž shodných s těmi, které najdeme u těchto malých mušek.

Octomilky (Drosophila Melanogaster) jsou ideálním druhem ke sledování biologických procesů ve stavu mikrogravitace. Jejich životní cyklus trvá jen krátce a vědci tak mohou v krátkém časovém úseku sledovat zrození, růst a množení mnoha na sebe navazujících generací. Aktuální experiment označovaný zkratkou FFL-2 se zaměří na studium srdečních onemocnění. Kosmické prostředí má na stav kardiovaskulárního systému nepříznivý vliv, což se potvrdilo i při vyšetření některých astronautů, kteří se vrátili z půlročního pobytu na ISS.

Experimenty na astronautech nebyly schopné izolovat buněčné a genetické mechanismy, které způsobují tyto problémy a proto přichází octomilky jakožto modelové organismy. Vědci chtějí porovnat údaje o muškách, které se narodí ve vesmíru s těmi, které budou žít na Zemi. Cílem experimentu je kvantifikovat počet parametrů srdečních funkcí, což poskytne informace o tom, jaké aspekty srdeční činnosti jsou ovlivněny stavem beztíže.

Na ISS poletí hned dva typy octomilek. Jeden z nich se vyznačuje mutací iontových kanálků, což způsobuje arytmii podobnou té lidské. Vědci tak budou moci zjistit, jakou roli hrají genetické abnormality v ovlivňování srdce v kosmu a to i s přihlédnutím k rozdílům mezi pohlavími. Vědci chtějí zkoumat i mušky narozené z oplozených vajíček ve věku 1, 3 a 5 týdnů, na kterých se bude studovat jednak stav jejich srdečních funkcí, ale i stav genů. Během měsíčního pobytu ve vesmíru octomilky na ISS dospějí a vrátí se na zemi, aby mohly být porovnány s kontrolním vzorkem zanechaným na Zemi.

Capillary structures

Tento experiment si klade za cíl prozkoumat, jak specifické tvary zajišťují čištění vody a odstraňování oxidu uhličitého ze vzduchu. Cílem je vytvořit efektivnější, spolehlivější a lehčí přístroje pro udržování životních podmínek pro budoucí průzkumné mise. V současné době je separace kapalin a plynů zajišťována buďto odstředivkou nebo jiným pohyblivým mechanismem, který je náchylný k poškození.

Nová metoda označovaná jako CapiBRIC (Capillary Brine Residual in Containment) sází na kapilární struktury, které by měly být schopné ze solného roztoku, který vzniká zpracováním moči pasivně separovat vodu. V tomto případě bude solný roztok pouze simulován a představa je taková, že postupným odpařováním bude voda oddělena od ostatních látek a plynů, přičemž vodní pára následně zkondenzuje na chladiči, ze kterého bude odvedena do vodního zásobníku. Tento experiment by chtěl charakterizovat vliv parametrů kapilár na úroveň odpařování – od tvaru pórů, přes jejich propojenost, hloubku až po délku kapilár.

Druhá část experimentu se týká odstraňování oxidu uhličitého ze vzduchu. To je bezesporu důležitý proces, ale už dlouhé roky víme, že je těžké jej navrhnout tak, aby byl bezobslužný. Aktuálně používané systémy sází na znovupoužitelná pevné materiály, které odebírají oxid uhličitý ze vzduchu až do chvíle, kdy jsou plně saturovány. V tu chvíli se do přístroje vloží nový absorbent a ten starý se vypeče, čímž se zbaví oxidu uhličitého, aby se dal použít znovu. Na Zemi se používají lepší systémy založené na kapalných absorbentech, ale jejich použití ve vesmíru brání složité oddělování plynů a kapalin ve stavu beztíže.

V rámci tohoto experimentu se tedy bude studovat, jak funguje zachytávání oxidu uhličitého ze vzduchu kapalným absorbentem. S pomocí vestavěných struktur by mělo vzniknout přímé rozhraní plyn-kapalina. Kapalina bude proudit s pomocí pumpy k dalšímu zpracování.

Zdroje informací:
http://spaceflight101.com/
http://spaceflight101.com/
http://www.elonx.cz/
http://spaceflight101.com/
http://spaceflight101.com/
https://spaceflightnow.com/
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
http://spaceflight101.com/…/sites/158/2017/05/spx11-nasa-patch.jpg
http://www.elonx.cz/wp-content/uploads/2017/03/1-pXPOulH_small.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/SpaceX_CRS-4_Dragon.jpg
http://www.americaspace.com/wp-content/uploads/2014/10/15003943923_555b6f7b6c_k.jpg
http://i.imgur.com/3SMwiej.jpg
https://img4.hostingpics.net/pics/546276DRAGONC106.jpg
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/158/2017/05/2_dss_solar_array.jpg
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/158/2017/05/1_ssl_rosa_solar_arrays.jpg
http://spaceflight101.com/dragon-spx11/wp-content/uploads/sites/158/2017/05/rosa4.png
http://spaceflight101.com/dragon-spx11/wp-content/uploads/sites/158/2017/05/muses2.jpg
http://spaceflight101.com/dragon-spx11/wp-content/uploads/sites/158/2017/05/muses1.jpg
http://spaceflight101.com/dragon-spx11/wp-content/uploads/sites/158/2017/05/desis1.jpg
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/158/2017/05/2494173_orig.png
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/158/2017/05/iss043e298004_0.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/acd14-0023-007-crop_0.jpg
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/158/2017/05/vented-fly-box.jpg
http://spaceflight101.com/dragon-spx11/wp-content/uploads/sites/158/2017/05/CDRA2.jpg
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/158/2017/05/iss016e020614.jpg