Trosky Columbie pomalu vytvářely na podlaze hangáru KSC na Floridě obrysy orbiteru. Hledání trvalo dlouho, oblast, do které trosky dopadly, byla obrovská. První dlaždice termální ochrany dopadly jen pár kilometrů od místa, nad kterým se od raketoplánu oddělily. Hlavní části motorů SSME, nazývané „powerheads“ pak dopadly o 400 km dále a v rychlosti, která dvojnásobně překračovala rychlost zvuku, se zaryly do měkké lesní půdy. Veškeré ostatní trosky se nacházely v protáhlé elipse mezi těmito dvěma body. Bylo štěstím v neštěstí, že rozpad Columbie proběhl v daném místě a čase. Pokud by se odehrál o něco dříve, trosky by dopadly do hustěji obydlených oblastí a zřejmě by došlo ke zranění či usmrcení osob na zemi. Takto byly hlášeny jen mírné škody na majetku a několika farmářům trosky a jejich zvukové projevy vyplašily stáda skotu. Tisíce pátračů se pak snažily najít sebemenší kousíčky stroje. Úspěšní však byli pouze z jedné třetiny. Zbytek masy Columbie buď shořel v atmosféře, nebo leží kdesi v Texasu a Louisianě patrně navždy. Avšak mezi nalezenými troskami jsou i velmi důležité části a předměty. Některé, jako například záznamník OEX, pomohly určit průběh katastrofy. Mezi nalezenými předměty je však jeden, který vyvolává mrazení v zádech. Odhaluje totiž, co se dělo v kabině Columbie předtím, než se objevily první náznaky krize. Asi týden po tragickém konci mise STS-107 nalezli Carl Vita, inženýr United Space Alliance, a inženýr NASA Marty Pontecorvo na jedné polní cestě nedaleko texaského městečka Palestine potlučenou videokazetu. Zabalili ji do mastného papírového sáčku, ve kterém předtím měli grilované kuře z Wal-Martu, a poslali ji do Johnson Space Center na analýzu. Byli přesvědčeni, že je to kazeta z osobního balíčku jednoho z astronautů a že je na ní nejspíše nějaká hudební show. Když byla koncem února dokončena analýza a restaurování videopásku, svět na chvíli přestal dýchat. Kazeta totiž neobsahovala nahrávku koncertu oblíbeného hudebníka, ale nahrávku z kabiny Columbie. Byla to kazeta, kterou vložila do kamery Laurel Clark předtím, než začala natáčet dění v kabině během sestupu atmosférou. Páska obsahovala celkem 13 minut videozáznamu a končila zhruba v čase 13:47:30. Záznam zcela jistě pokračoval i dále, zbytek pásky ovšem odhořel během pádu k zemi. Přesto však zachoval momentky navždy zamrzlé v čase, pohled na šťastné astronauty, prožívající svůj sen. Ve stejných okamžicích, kdy Laurel Clark pořizovala záznam, žhavá plazma pomalu hledala cestu do interiéru křídla Columbie, aby zpečetila osud stroje i jeho posádky…

Nepříjemné odpovědi (5/5)

Videozáznam, který pořídila Laurel Clark několik minut před rozpadem orbiteru.

Jako obdobný malý zázrak působil další předmět, nalezený 4. dubna. Na poli přibližně 25 km jihovýchodně od Nacogdoches spatřili pátrači malou hromádku papíru. Ukázalo se, že jde o osobní zápisník Ilana Ramona, jehož několik stránek jako zázrakem přežilo výheň při rozpadu Columbie. Papír byl kupodivu stále bílý, jen okraje byly lehce ožehnuté. Vystaveny rozmarům počasí po více než dva měsíce byly jeho stránky nečitelné. Po zadokumentování byl předán Ramonově vdově. Ta se rozhodla, že se pokusí o jeho rekonstrukci a obrátila se na izraelské experty. Superintendantka izraelské policejní divize identifikace a forenzního vyšetřování Sharon Brown se restaurace a dešifrování stránek ujala a po více než roce práce byl výsledek zveřejněn: z osmnácti stran, které se podařilo rekonstruovat, byly čtyři strany pokryty Ramonovými zápisky, které pořídil na oběžné dráze; šest stran bylo popsáno poznámkami z vyučovacích lekcí během výcviku a osm stran zaznamenávalo Ramonovy osobní postřehy z období před startem. O tom, co bylo příčinou tragédie, však pochopitelně nemohly napovědět nic.

Ubíhaly týdny a výsledek vyšetřování byl stále mlhavý. Stále více lidí bylo přesvědčeno o tom, že za rozpad Columbie mohlo selhání tepelné ochrany orbiteru, které nějakým způsobem souviselo s oním úderem pěny během startu. Vedení NASA ale pevně trvalo na svém- je nesmysl, aby kus pěny poškodil dlaždice HRSI nebo panely RCC. Někde musí být jiný faktor, který jsme zatím přehlédli a který nese na katastrofě vinu.

Jestliže mluvíme o odlomení pěny, bylo by dobré si ujasnit, jak vlastně inkriminovaný úder probíhal. Téměř kilový kus izolace se v 81. sekundě uvolnil z „bipod ramp“ (místo je popsáno v prvním díle série o STS-107). Jeho velikost odpovídala příručnímu kufříku. Ještě zlomek sekundy předtím, než se uvolnil, cestoval tento kus pěny jako součást startovní sestavy rychlostí 2523 km/h. Rozbor videozáznamu ukázal, že interval mezi odlomením pěny a jejím úderem do křídla Columbie byl dlouhý přibližně 0,161 sekundy. Jeho pohyb se během této doby zbrzdil na 1645 km/h. Z toho vyplývá, že vzájemná rychlost křídla Columbie a úlomku byla v okamžiku impaktu 877 km/h. To je poměrně hrozivá hodnota. Počítačem nasimulovaná trajektorie úlomku ukazovala na úder někde v oblasti mezi panely RCC číslo 6 až 9 a krytem podvozkové šachty. Nebyl však k dispozici program, který by dokázal zhodnotit účinek takového úderu. Software zvaný Crater (jehož role a limity byly popsány v první části) už v době vyšetřování nebral nikdo vážně. Členové komise CAIB, zvláště  Scott Hubbard, si stále jasněji uvědomovali, že nejlepším způsobem, jak se přesvědčit o účinku impaktu, je praktický test.

Pokud by se v červenci toho roku někdo nepozorovaně vplížil do jednoho z testovacích areálů Southwest Research Institute v texaském San Antoniu, byl by asi trochu zmaten tím, co vidí. Na podstavci, připomínajícím praktikábl byla upevněna desetimetrová kovová roura, na jejímž jednom konci se nacházel zvláštní modrý barel. Před ústím roury na opačné straně stál přípravek, který připomínal kus náběžné hrany. Ta roura byla součástí děla, které využívalo stlačený dusík v onom zvláštním barelu. Hlaveň děla mířila na skutečnou část náběžné hrany, kterou na improvizovaném kopytu tvořil panel RCC, sejmutý z raketoplánu Atlantis. Dělo na něj mělo vystřelit kus pěny přibližně o velikosti příručního kufříku rychlostí 850 km/h. Pokud tento scénář připomíná přechozí odstavec, není to náhoda. Předchozí testy se zaměřily na kryt podvozkové šachty, kde vystřelený pěnový projektil napáchal škody konzistentní s přechozími odhady, tedy nikoli dostatečně velké, aby znamenaly ztrátu orbiteru. Mezitím ale analýza dat ze záznamníku OEX ukázala na panely RCC. Jako první byl testován panel číslo 6, pocházející z orbiteru Discovery. Praskliny, které na něm pěnový projektil způsobil, opět nebyly dostatečně velké na to, aby se žhavá plazma dostala dovnitř.

A teď se tedy před ústím děla nacházel panel RCC číslo 8. Postupem času se právě panel číslo 8 na křídle Columbie začal dostávat do centra zájmu vyšetřovatelů. Na křídle orbiteru Atlantis už letěl zkušební vzorek do vesmíru šestadvacetkrát. Jeho degradace v důsledku termální a dynamické zátěže byla podobná jako u panelů RCC na nešťastné Columbii. Nyní technici natočili panel tak, aby jeho poloha odpovídala okamžiku nárazu pěny. Na křídle shuttlu je totiž umístěn v jiném úhlu než panel číslo 6. Pak se střelnicí ozvalo odpočítávání. Vysokorychlostní kamery se spustily. Když odpočet došel k nule, ozvalo se hlasité prásknutí a v době kratší než mrknutí oka pěnový projektil narazil do spodní strany pokusného panelu.

Vzápětí se střelnicí ozval překvapený kolektivní výdech všech přihlížejících. Kus pěny zanechal v panelu otvor o rozměrech 40 x 43 cm! Úder byl tak prudký, že poškodil část instrumentace, vpáčil úlomky karbonu dovnitř otvoru a síla, kterou působil na panel, odpovídala 98 000N. Psal se 7. červenec 2003 a vyšetřovatelé konečně objevili, řečeno slovy Scotta Hubbarda, „kouřící hlaveň“, tedy viníka celé tragédie. Vše bylo náhle naprosto jasné.

Během startu úlomek pěny skutečně prorazil otvor na spodní straně panelu RCC číslo 8. Minimálně jeden z úlomků karbonu byl vpáčen dovnitř a dynamické síly jej držely na místě. Vlivem manévrů orbiteru na oběžné dráze posléze „vyplachtil“ ven z otvoru a začal se od Columbie vzdalovat. Tento úlomek byl oním tajemným předmětem, který pozorovaly radary USAF druhý den letu. Když pak Columbia začala na závěr letu brzdit o husté vrstvy atmosféry, otvor způsoboval narušení mezní vrstvy a tím pádem se mohla žhavá plazma dostat dovnitř. Tam začala postupně destruovat čidla a jejich kabely a nahlodávat hliníkovou konstrukci křídla. Vlivem turbulencí a narušení adhezních vlastností lepidla žárem se začaly odlupovat keramické destičky tepelné ochrany. Destičky, nalezené na začátku pole trosek podle identifikačních čísel pocházely právě z míst na přechodu mezi panelem číslo 8 a spodní částí křídla. Ačkoliv autopilot zaznamenal změnu letových charakteristik stroje a snažil se odchylky kompenzovat, nakonec to bylo nad jeho síly. Columbia se snažila svou posádku a sebe sama zachránit, ale v okamžiku, kdy se křídlo zbortilo, byla veškerá snaha marná a následoval rozpad na desítky tisíc kousků.

Závěrečná zpráva CAIB, zveřejněná 26. srpna 2003 se ovšem nevěnuje pouze technickému „viníkovi“ katastrofy, kterým byl úlomek pěny. Už několik dní předem varoval administrátor NASA Sean O’Keefe, že zpráva bude hodně nepěkným čtením. „Bude to hodně ošklivé… Nebude to čtení, se kterým by mohl být někdo spokojený.“ A skutečně, krom technických podrobností se zpráva velmi kriticky zmiňuje i o falešném pocitu bezpečí, který ovládl celé prostředí agentury NASA. Nikdo zodpovědný se hlouběji nezamyslel nad tím, že izolační pěna z nádrže během startů odpadává, ačkoli to nebyl technologický záměr. Na scénu se opět dostala nám už dobře známá formulka „normalizace odchylky“. Odlamování izolace začalo být postupem času bráno jako něco, co tady prostě je, bude a bylo odjakživa. Po většinu času byla tato okolnost kategorizována jako „přijatelné riziko“. Pouhého čtvrt roku před posledním letem Columbie se kus pěny utrhnul ze stejného místa na dvojnožce nádrže ET během startu mise STS-112. Jednalo se už o šestý případ selhání izolace právě na tomto místě, z jiných míst se pěna odlupovala prakticky během každého přechozího startu. Manažeři programu Space Shuttle však nehodlali dělat kompromisy v nahuštěném letovém plánu shuttlů. Výstavba stanice ISS jela na plné obrátky a raketoplány se svou kapacitou byly při tomto budování nepostradatelné.

Rozhodovací procesy během samotné mise STS-107 podrobila komise sžíravé kritice. Nadpisy v oddíle zprávy, která se těmto procesům věnuje, mají mimo jiné názvy „Zmeškaná příležitost 1“, „Zmeškaná příležitost 2“ a tato sekvence pokračuje až k číslu 8. Celkem osmkrát se inženýři a technici pokusili upoutat pozornost managementu a požádat astronauty o vizuální inspekci nebo armádu o nasnímkování orbiteru pomocí špionážních družic nebo silných teleskopů. Některé žádosti nevyvolaly naprosto žádnou odezvu, některé byly zamítnuty. Hromosvodem pro média se stala manažerka mise Linda Ham a hlavní manažer programu Space Shuttle Ron Dittemore, ale zpráva CAIB naznačuje, že fatální chyba tkví hluboko v organizační struktuře a manažerském systému NASA, který selhává v identifikaci a minimalizaci rizik. Nefunkční komunikace napříč agenturou a nedostatečná finanční, personální a morální podpora, paralyzující práci odboru bezpečnosti, mají na situaci lví podíl. Samotná „organizační kultura“ NASA umožnila manažerům ignorovat vážná varování, spoléhat na „zkušenosti“, jež se ukázaly být zavádějící, a dovolovala rozhodovat se na základě neúplných a zkreslených informací.

Pokud se někdo začte do závěrečné vyšetřovací zprávy katastrofy Challengeru, konkrétně do „dodatku F“, sestaveného Richardem Feynmanem, musí mít pocit, že se pohybuje v časové smyčce. Feynmanova pozorování se dají zhusta aplikovat i na situaci před startem mise STS-107. NASA se z předchozí katastrofy nepoučila. Falešný pocit bezpečí a nezranitelnosti stál NASA v konečném důsledku ztracenou důvěru veřejnosti i washingtonské administrativy, obrovské finanční částky a dva a půl roku nucené přestávky v letech raketoplánů. Životy sedmi astronautů jsou pak ztrátou, která se nedá vyčíslit, ani nahradit.

Jeden z oddílů závěrečné zprávy CAIB se věnuje otázce, která dodnes hlodá v mysli mnoha lidí po celém světě. Jestliže by se na poškození přišlo během letu, měla posádka nějakou, byť sebemenší šanci na záchranu?

Odpověď není jednoduchá. Možností, která každého okamžitě napadne, je ISS. Mohl se raketoplán dostat k orbitální stanici, na které by astronauti našli dočasné útočiště? Odpověď je v tomto případě jednoznačná: nemohl. ISS létá po dráze se sklonem 51,6° vzhledem k rovníku. Columbia letěla po dráze se sklonem 39°. Jakákoli změna inklinace (jak se sklon dráhy k rovníku nazývá) je nesmírně náročná na energii. Jinak řečeno- Columbia by potřebovala velmi mnoho paliva na potřebnou změnu dráhy. Příliš mnoho paliva…

Druhou možností by mohla být změna profilu návratové trajektorie. Posádka by mohla odhozením přebytečného vybavení Columbii co nejvíce v rámci možností odlehčit. Dráha letu mohla být přeprogramována tak, aby se snížilo tepelné namáhání orbiteru, zejména jeho levé části. Tato opatření by však měla na termální a dynamické namáhání Columbie jen minimální vliv. Katastrofa by se s největší pravděpodobností odehrála i v tomto případě.

Asi nejkontroverznější možností byl výstup astronautů do volného prostoru a pokus o opravu křídla vlastními silami. Protože panel nebyl z interiéru Columbie viditelný, vyžadovala by si tato možnost dva výstupy- jeden k posouzení stavu křídla a rozsahu poškození a druhý k opravě samotné. Problém byl v tom, že pro misi STS-107 nebyla žádná EVA plánována. Na palubě Columbie byly k dispozici dvě jednotky EMU, tedy skafandry, určené k EVA, ale astronauti neměli k dispozici další potřebné vybavení. Znamenalo by to nutnost vlastními silami přeručkovat nákladovým prostorem, jeden z astronautů by se zachytil na jeho dveřích a posloužil by jako „živý žebřík“ pro svého kolegu. Ten by během druhé EVA vyplnil otvor v panelu RCC improvizovanou ucpávkou, tvořenou kovovými předměty a nástroji, posbíranými na palubě Columbie. Tato možnost ale narážela na nemožnost pevného uchycení vycpávky (počítalo se s fixací pomocí zmrzlého vaku s vodou), absenci výcviku astronautů (základní překážky u podobné aktivity naznačil 9. díl Kritických momentů kosmonautiky) a dalšími problémy, které nebylo možno předvídat, jako například komunikace s astronautem, který se nachází pod raketoplánem a podobně. Většina zasvěcených má tuto možnost za naprosto zoufalý plán s takřka minimální šancí na úspěch. Přesto například Story Musgrave, astronaut, který má za sebou několik EVA včetně nejnáročnější vycházky v historii- opravy Hubblova teleskopu, tvrdí, že tato EVA by byla proveditelná. Otázkou zůstává účinnost případné opravy. Ta je podle odhadů minimálně velmi sporná.

Poslední možností je záchranná mise. V době letu STS-107 byl v hangáru OPF (Orbiter Processing Facility) na kosmodromu připravován raketoplán Atlantis k misi STS-114, která měla 1. března  odstartovat k ISS. Jestliže by bylo rozhodnuto uskutečnit záchrannou misi nejpozději šestý den letu Columbie, tedy 21. ledna, mohl být Atlantis při zvýšeném úsilí připraven ke startu 10. února, aniž by byly narušeny bezpečnostní předpisy a technologické postupy. To ovšem samozřejmě za předpokladu, že by vše probíhalo hladce, což by s ohledem na časté odklady startů musel být napůl zázrak. Posádka Columbie by se svými zásobami kyslíku, vody a patron hydroxidu lithného (ten absorbuje oxid uhličitý, vydechovaný astronauty) vydržela v běžném režimu do 5. února. Pokud by astronauti přešli na „úsporný režim“, zásoby by teoreticky mohly vydržet o deset dní déle. Na palubě Atlantisu by byla čtyřčlenná posádka pod vedením Eileen Collins(-ové). Ke sblížení orbiterů by mohlo dojít hned první letový den Atlantisu. Ten by „zaparkoval“ nad nákladovým prostorem Columbie, otočen o 90°tak, aby nedošlo ke střetu svislých ocasních ploch. Dva astronauti z Atlantisu by pak uskutečnili vycházku ke Columbii a pomohli její posádce přejít na palubu záchranného stroje. Atlantis by přistál se čtyřmi astronauty na horní letové palubě a sedmi astronauty na middecku. Columbia by byla navedena do atmosféry tak, aby její rozpad nikoho neohrozil. Tento scénář byl za jistých okolností proveditelný, ačkoliv dával jen minimální prostor ke zdržením nebo chybám. Asi nejzávažnějším argumentem proti tomuto plánu byla… pěnová izolace ET! Start sestavy se stejnými specifikacemi jako u Columbie by posádku záchranné mise vystavil stejnému riziku poškození TPS a na oběžné dráze by tak mohly být uvězněny hned dva raketoplány. Přesto je jisté, že by záchranářská posádka toto riziko poodstoupila. Jenže k tomu nedostala nikdy příležitost. Stav panelu RCC číslo 8 na levém křídle až do onoho osudného únorového dne nikdo neznal a veškeré pokusy o zjištění pravého stavu věcí narazily na nezájem nebo přímo odpor manažerů.

Přes katastrofický závěr letu má mise STS-107 čestné místo v historii kosmického výzkumu. Velká část dat z experimentů se přenášela v reálném čase do příslušných výzkumných center a tak byla ušetřena zničení během katastrofy. V dubnu pak našli na území Texasu pátrači schránku, která patřila do vědecké výbavy mise a obsahovala živé vzorky mechu a červů Caenorhabditis elegans. Jejich životní cyklus trvá přibližně týden, proto tisíce červů v nádobě byly čtvrtou nebo pátou generací potomků těch, kteří přežili ohnivé peklo, jež zničilo Columbii. K vědeckému výzkumu, který probíhá doposud, také slouží samotné trosky nešťastného stroje. Po ukončení vyšetřování bylo rozhodnuto, že jejich vzorky budou zapůjčeny institucím, zkoumajícím a vyvíjejícím nové technologie pro hypersonické stroje budoucnosti.

Přes veškerou tragičnost a nepochopitelnost odchodu sedmi astronautů mise STS-107 bychom si je měli pamatovat tak, jak je zachytila kamera Laurel Clark v momentě, kdy se vraceli domů. Byli si vědomi, že odvedli velký kus poctivé práce a navíc zažili něco, čemu se normální smrtelník nemůže ani přiblížit. Viděli naši planetu v celé její kráse i křehkosti, zažili desítky východů a západů slunce, jimž se ty naše, pozemské, nemohou vyrovnat a po tom všem byli nyní na cestě ke svým blízkým, s nimiž chtěli alespoň zčásti tyto zážitky sdílet. A přestože si bezesporu byli vědomi závažnosti situace, která se kolem nich během několika posledních chvil začala odvíjet, my ostatní můžeme doufat. Doufat stejně, jako v roce 1941 John Gillespie Magee, nebo v roce 1986 Ronald Reagan, že když přišel jejich okamžik, „vztáhli ruku a dotkli se tváře Boha…“

„Today was the first day that I felt that I am truly living in space. I have become a man who lives and works in space.“

(Dnešek je prvním dnem, kdy cítím, že skutečně žiji ve vesmíru. Stal jsem se člověkem, který žije a pracuje ve vesmíru.)

Zápis z posledního letového dne Columbie v rekonstruovaném deníku Ilana Ramona

Závěrem

Seriál Kritické momenty kosmonautiky tímto dílem končí. Pokud jej čtenáři vydrželi sledovat až do konce, rád bych jim poděkoval za přízeň. Veškeré chyby, omyly, nepřesnosti a překlepy, které se snad mohly vyskytnout, beru plně na sebe a na blogu se průběžně snažím o případnou nápravu. Děkuji za komentáře ke článkům, některé mi pomohly ujasnit si má pochybení a všechny bez výjimky mi byly velkou motivací.

Jak bylo řečeno v samém úvodu prvního dílu, lety člověka do vesmíru jsou z principu velmi rizikovou záležitostí. Podle zákona pravděpodobnosti není pochyb o tom, že dříve nebo později opět dojde k situaci, která ohrozí průběh mise, zdraví nebo přímo životy odvážlivců, kteří se za hranice atmosféry vydávají. Nezbývá, než doufat, že minimálně v dohledné době nebudu mít v tomto ohledu o čem psát. Pro mnoho lidí jsou rizika, spojená s pilotovanými lety, příliš vysoká na to, aby tuto činnost ospravedlnila. S tímto názorem však nemohu souhlasit. Každá aktivita, která posouvá hranice poznání, v sobě nese riziko. Jen tak se ale lidstvo může vyvíjet a v konečném důsledku změnit samo sebe tak, aby vlastní vinou nezaniklo.

Cesty do vesmíru mají v tomto ohledu výlučné postavení, protože kombinují pokročilé technologie s obyčejným lidským úžasem při pohledu z okénka na náš domov, zářící v nekonečné černi vesmíru jako modrá oáza.

A za tento pohled případná rizika rozhodně stojí…

Zdroje informací:

B. Evans „Space Shuttle Columbia- Her missions and Crews“
D. Shayler „Space Rescue- Ensuring the Safety of Manned Spaceflight“
M. Mullane „Riding Rockets“
T. Jones „Sky Walking: An Astronaut’s Memoir“
K.S .Thomas, H.J.McMann „U.S. Spacesuits“
J. E. Catchpole „The International Space Station- Building for the Future“
Kolektiv autorů „Wings in orbit“
J. Barbree „Live from Cape Canaveral“
NASA, S. Dick (ed.) „NASA’s First 50 Years“
Závěrečná vyšetřovací zpráva Gehmanovy komise dostupná na http://history.nasa.gov/columbia/index.html
Zpráva o anomáliích v průběhu letu STS-1 dostupná na http://www.jsc.nasa.gov/news/columbia/anomaly/STS1.pdf
http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/archives/sts-107/investigation/index.html
http://www.nasa.gov
http://science.ksc.nasa.gov
http://www.aish.com/jw/id/48910512.html
http://www.nbcnews.com/id/7034817/

Zdroje obrázků:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:STS-107_Cockpit_Video_3.jpg
http://www.smarterthanthat.com/wp-content/uploads/2008/10/columbia-diary-ground2.jpg
http://govinfo.library.unt.edu/caib/images/photos/materials_testing/samples/view/FoamBipodRamp-1.jpg
http://www.columbiassacrifice.com/images/tech_diagrams/damage/gas_gun.jpg
http://www.iasa.com.au/folders/Safety_Issues/RiskManagement/sacrificial_glove_files/RCC802.jpg
http://www.spaceflightnow.com/columbia/report/images/rescue3.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ilan_ramon_sts-107.jpg