30. července v časných ranních hodinách našeho času, se vydal na svou cestu k Mezinárodní vesmírné stanici poslední exemplář evropské nákladní lodi ATV (Automated Transfer Vehicle). Z hlediska místního času v Kourou bylo ale teprve 16 minut před půlnocí 29. července. V našem dnešním článku se podíváme na to, jak se ATV-5 Georges Lemaître na svou cestu připravoval, jaký konkrétní náklad na oběžnou dráhu dopravil, proč odstartoval později, než bylo plánováno, co je na této misi výjimečného, a proč je vůbec poslední evropskou nákladní lodí, když Mezinárodní vesmírná stanice bude fungovat nejméně do roku 2020.

Pokud bychom se chtěli podívat na úplný začátek cesty ATV-5, museli bychom se vrátit několik let zpět k počátkům výroby prvních hardwarových součástek. Výroba jakéhokoli vesmírného plavidla, byť sériová, trvá několik let a je tak během na dlouhou trať před samotnou misí, která je v porovnání s přípravami relativně krátká. V našem článku se dnes zaměříme jen na posledních několik měsíců příprav.

Nejdříve se blíže podíváme na náklad, jehož doprava na ISS je hlavním úkolem lodi. ATV je největší z celé flotily vesmírných nákladních lodí a má také největší nosnost. Celková hmotnost současného nákladu činí 6 561 kilogramů, což je rekord nejen pro ATV, ale také pro nosnou raketu Ariane 5. Jako první se do hermetického nákladového prostoru umisťuje suchý náklad. Zde bychom našli vědecké experimenty, oblečení a jídlo pro posádku, předměty osobní potřeby nebo náhradní díly pro stanici. Celková hmotnost suchého nákladu činí 2 682 kilogramů. Téměř polovina suchého nákladu byla do lodi umístěna již v dubnu, což je více než tři měsíce před startem. Samotný proces nakládání je poměrně zajímavý a můžete se na něj podívat v následujícím videu.

Druhá polovina suchého nákladu, konkrétně 1 234 kilogramů byla do lodi umístěna teprve před třemi týdny. Sem připadají položky podléhající časové degradaci či tzv. Last Minute položky. V tomto případě je nakládání ještě zajímavější. Jak jste mohli vidět na videu výše, technici v přípravné hale umisťovali balíky s nákladem vždy na podlahu lodi. Poté se loď otočila, a tak další náklad mohl být umístěn opět do podlahy (tj. spodní části lodi, podlaha tam ve skutečnosti není nikde). Tento postup zajišťuje nejen pohodlnou manipulaci, ale také bezpečnost a správné uložení balíků. Na konci videa je pak vidět, že průchod do vnitřního prostoru lodi je uzavřen poklopem a zajištěn mnoha šrouby. Nakládání totiž probíhá ze dna, tedy z druhé strany, než je dokovací port, kterým bude loď připojena ke stanici, a kterým bude posádka procházet dovnitř. Za tímto poklopem je pak k lodi připojen servisní modul. Vraťme se ale zpět k doplnění suchého nákladu o jeho druhou polovinu. Loď už byla umístěna na špici padesátimetrové Ariane 5 nacházející se ve svislé poloze v přípravné hale. A jelikož byl zadní otvor hermetické části lodi nepřístupný kvůli připojenému servisnímu modulu, technici byli i s nákladem spuštěni jeřábem skrz otevřený dokovací port.

Za nové experimenty, které míří do laboratoří stanice, jmenujme několik zajímavých reprezentantů. Největším kouskem je EML (Electro Magnetic Levitator), který bude zkoumat tání a tuhnutí kovových materiálů ve stavu mikrogravitace. Dalším experimentem je Haptics-1, se kterým si astronauti zahrají velmi jednoduchou počítačovou hru ovládanou pomocí joysticku jen s jedním stupněm volnosti. Při hře se bude zkoumat fyziologie a také budoucí možné využití pro vesmírnou telerobotiku. Třetí zajímavostí bude SPACETEX – speciální oděv, který bude studovat, jak absence zemské přitažlivosti ovlivňuje způsob, jakým jsou teplo a pot transportovány oblečením. Astronauti jej budou používat během svých pravidelných aerobních cvičení.

Druhou částí zásilky je mokrý náklad, který je tvořen provozními kapalinami a plyny. Ty byly do lodi natankovány již několik dní po první části suchého nákladu, ovšem v jiné přípravné hale, označované jako S5B. Na této fotografii z přesunu lodi chodbou mezi halami jsou krásně vidět kolosální rozměry ATV v porovnání s lidmi.

Mezi mokrým nákladem zabírá největší hmotnostní podíl palivo ATV, které se používá pro zvyšování oběžné dráhy ISS. Na druhém místě je palivo pro samotnou stanici, respektive její servisní modul Zvezda. Vody pro ruskou část stanice bychom v nádržích našli 855 kilogramů a nejmenší množství připadá na plyny, tedy vzduch a kyslík. Těch bude dopraveno rovných 100 kilogramů. Nádrže pro mokrý náklad jsou umístěny na podstavě hermetického modulu, jak můžete vidět na fotografii vlevo. Palivo pro ruskou část stanice je v zelených a žlutých nádržích. Jeho přečerpávání probíhá automaticky během připojení a je řízeno z řídícího střediska v Moskvě. Voda je pod třemi velkými modrými kryty. Vůbec poprvé má ATV všechny tři vodní nádrže plné. Pro zajímavost uvádíme, že Rusové na ISS mají oddělený systém recyklace vody. Jejich voda používá k čištění stříbro a je vysoce mineralizovaná, kdežto voda americká používá jód a mineralizovaná je méně. Voda je kromě pití a hygieny využívána také pro výrobu kyslíku pomocí elektrolýzy. Vodní molekuly jsou rozloženy na kyslík, který posádka dýchá a vodík, který je vypuštěn do volného prostoru mimo stanici. Plyny jsou pak pod třemi malými modrými kryty. Dvě nádrže obsahují kyslík a v jedné nádrži je vzduch.

Kromě suchého a mokrého nákladu ještě ATV nese dva speciální přístroje, které se na palubu ISS nepodívají. Prvním je LIRIS (Laser InfraRed Imaging Sensors). Jde o soustavu senzorů, které mají demonstrovat spojení dvou těles na oběžné dráze, kdy je cílové těleso „němé či nespolupracující“. Za normální situace se k dokování používají senzory aktivního tělesa (např. nákladní lodi) a reflektory, antény či jiné senzory pasivního tělesa (např. stanice). Obě dvě strany tak spolu během připojování komunikují. LIRIS má ale otestovat možnost, kdy tato vzájemná komunikace probíhat nebude. To může být v budoucnu využito například při zachytávání kosmického smetí nebo návratové kapsle se vzorky z povrchu Marsu. O tomto experimentu jsme vás ostatně již informovali v tomto článku.

Druhým experimentem, který nebude pracovat na palubě stanice je dvojice BUC a SatCom. BUC (Break-Up Camera) je infračervená kamera, která bude snímat dezintegraci nákladní lodě při vstupu do atmosféry. SatCom poté nahraná data odešle pozemnímu středisku přes satelitní síť Iridium. Tato obdoba černé skříňky nám tak dá nahlédnout do procesů, které se dějí uvnitř kosmických lodí, které se kvůli absenci tepelného štítu při návratu do atmosféry rozpadnou vlivem extrémního tření. ESA tak následuje pokus japonské agentury JAXA nazvaný i-Ball nebo americký Re-entry Break-Up Recorder. Získaná data budou, kromě jiného, použita pro naplánování bezpečného závěrečného navedení ISS k jejímu zániku ve dvacátých letech.

Na poslední evropskou zásobovací misi však nebyla připravována jen samotná nákladní loď a její raketa. Důkladnými přípravami procházeli také pozemní řídící týmy, a to nejen ty evropské, ale také ruské. Důkladné simulace a nácviky každého kroku jsou nezbytnou součástí každé takovéto mise. Kromě pozemních týmů neopomíjeli přípravu ani astronauti na stanici, kteří se v čele s Alexanderem Gerstem na přílet ATV připravovali. Tentokrát šlo jen o několik nácviků a simulací, avšak mnoho astronautů prochází důkladným výcvikem v ovládání a obsluhy ATV ještě na zemi během přípravného výcviku. Ve výcvikovém středisku astronautů ESA v Kolíně nad Rýnem jsou kromě všech potřebných simulátorů k dispozici také autentické makety.

Původní datum startu bylo 24.7. Jak to tak ale v kosmonautice bývá, odklady startů nejsou ničím překvapivým a tentokrát se i ATV dočkala svého odkladu kvůli dodatečným kontrolám druhého stupně Ariane 5. Vše naštěstí bylo vyřešeno rychle a tak už v sobotu bylo raketě uděleno povolení ke startu.

V pondělí dopoledne místního času byla Ariane 5 pomocí mobilní odpalovací plošiny přepravena z přípravné haly ke dva a půl kilometru vzdálené odpalovací rampě ELA-3. Za zmínku určitě stojí, že k přepravě je používán téměř obyčejný nákladní automobil o síle 540 koní, který celou odpalovací plošinu i s raketou táhne po dvou párech kolejí. Přesun trval přibližně jednu hodinu a raketa poté byla napojena na pozemní systémy starající se o komunikaci a dodávku elektrické energie a paliva. Začala tak poslední přípravná fáze před startem.

S blížícím se okamžikem startu byl do řídících počítačů Ariane i ATV nahrán software, který se stará o správné navádění a řízení při letu. Do nádrží prvního stupně rakety bylo natankováno přibližně 155 tun kryogenického paliva, tedy kapalného kyslíku a vodíku. Do nádrží druhého stupně poté zamířilo jiné palivo a sice monomethylhydrazin a oxid dusičitý. 14 minut před startem bylo uděleno poslední povolení k pokračování v odpočtu. Napájení rakety i lodě bylo přepnuto na vlastní zdroje. V čase T-4 minuty se začaly tlakovat nádrže a bylo provedeno odjištění pyrotechniky. Pak přišel start a noční tropickou krajinou na východním pobřeží Jižní Ameriky se rozezněl hromový řev startující Ariane 5. Tah motoru Vulcain o síle 1 114 kN a dvou postranních urychlovacích bloků o souhrnné síle 12 940 kN nesl akcelerující raketu k nočnímu nebi. Jednalo se o letošní 3. start rakety Ariane 5 a celkově už to byl její 74. start.

Je zajímavé, že ačkoli je jako čas startu uváděno 23:47:38 GMT, raketa ve skutečnosti startuje až o sedm sekund později. V čase T-0 totiž dochází teprve k zážehu hlavního motoru. Po sedmi sekundách se zažehnou i urychlovací bloky na tuhé palivo a o po dalších třech desetinách sekundy dojde k samotnému startu. Ariane 5 má tudíž poněkud odlišný způsob odpočtu než většina jiných raket.

Raketa se začala sklánět k severovýchodu a po minutě překonala rychlost zvuku. Ve stejný okamžik docházelo k maximálnímu aerodynamickému namáhání její konstrukce. V první fázi letu rakety Ariane 5 odvádí většinu práce urychlovací bloky, kdy každý spálí přibližně 2 tuny paliva za sekundu! Po dvou minutách a dvaceti čtyřech sekundách od startu, když byla raketa ve výšce 67 kilometrů, došlo k jejich oddělení a veškerou práci přebral motor Vulcain. Při překonání výškové hranice 110 kilometrů byl odhozen aerodynamický kryt. Raketa se pohybovala rychlostí 2,6 km/s.

Po devíti minutách a deseti sekundách první stupeň dokončil svou práci a byl odhozen. Jeho trosky dopadly do Atlantského oceánu západně od Portugalska. Řada nyní přišla na druhý stupeň a na první ze dvou plánovaných zážehů. Po dalších osmi minutách se sestava nacházela na dočasné parkovací eliptické dráze s nejvyšším bodem ve 244 kilometrech a motor druhého stupně Aestus byl vypnut. Raketa přeletěla nad Evropou, Asií a Austrálií a po padesáti dvou minutách přišel druhý zážeh druhého stupně, který trval jen 55 sekund a oběžnou dráhu zakulatil.

Jednu hodinu po startu bylo řídícím střediskem potvrzeno vypnutí motoru Aestus. O několik minut později byla loď ATV-5 Georges Lemaître odpojena od druhého stupně a vydala se na svou samostatnou cestu k ISS. Ariane 5 si tak na své konto připsala další úspěšný start, který byl již šedesátým v řadě. Dalším krokem ATV bylo roztažení čtyř širokých solárních panelů dodávajících dostatek elektrické energie a také antén, které slouží nejen pro komunikaci se Zemí, ale také přímo s ISS.

Připojení ke stanici je naplánováno na 12. srpna. ATV se připojuje automaticky k ruskému servisnímu modulu Zvezda a na celý proces dohlížejí řídící týmy v Houstonu, Moskvě, Darmstadtu i astronauti na ISS. Alexander Gerst bude prvním, kdo otevře průchod do lodi a vstoupí do jejího nákladového prostoru. Jako jediný evropský reprezentant na ISS bude v následujících týdnech a měsících zodpovědný za vykládání nákladu. Zodpovědnost za nakládání odpadků, použitého oblečení a dalších nepotřebných věcí pak na podzim převezme jeho kolegyně Samantha Cristoforetti, která na ISS dorazí za necelé čtyři měsíce. Ačkoli ATV-5 přiveze na stanici velké množství nákladu, astronauti budou mít na vyložení více než dost času. Loď totiž u stanice zůstane připojená šest měsíců.

Jelikož je ATV-5 poslední evropskou nákladní lodí, která k ISS zavítá, je více než pravděpodobné, že už se jejího dalšího startu nedočkáme. Původní kontrakt byl sice podepsán na devět zásobovacích letů, ale vývoj lodi se oproti plánu prodražil a tak byla zakázka zredukována na pouhých pět startů. Nemusíme z toho ale být smutní. Už několik měsíců ESA pracuje na servisním modulu pro americkou loď Orion, který staví na základech servisního modulu ATV. Na této spolupráci se NASA a ESA dohodly již před rokem a půl. O tomto tématu jsme již psali v jednom z našich starších článků. Odkaz nákladní lodi tak žije dál. A to je na kosmonautice krásné. Zkušenosti získané provozem určitých technologií pomáhají uskutečňovat vyšší cíle v budoucnu. Vždyť i základní kámen ISS – modul Zarja, má své kořeny v prvních ruských orbitálních stanicích Saljut. Evropská kosmická agentura navíc buduje zajímavě se rýsující spolupráci s Čínou. A kdo ví? Třeba se jednou dočkáme toho, že ATV-6 bude zásobovat budoucí čínskou modulární stanici.

Těm z vás, kteří by si rádi přečetli více o historii ATV, její konstrukci, možných modifikací nebo třeba procesu dokování s ISS, na závěr doporučím 17. díl našeho seriálu o Evropské kosmické agentuře.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/
http://www.spaceflight101.com/
http://forum.kosmonautix.cz/
http://www.spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/
http://blogs.esa.int/
http://blogs.esa.int/
http://blogs.esa.int/
http://blogs.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.spaceflightnow.com/
http://www.arianespace.com/