Snaha Sovětů o eliminaci skafandrů z designu jejich kosmických systémů se, jak známo, v červnu 1971 posádce Sojuzu-11 nevyplatila tím nejhorším možným způsobem. Od Sojuzu-12 až do dnešních dnů posádky chrání během klíčových fází letu lehké skafandry pro případ porušení hermetičnosti lodi. Na druhé straně oceánu se zdálo, že sovětské poučení si plánovači a konstruktéři vzali k srdci jen zpola. Astronauti Apolla 15, jež startovalo krátce po tragédii Sojuzu, své skafandry sice navlékali i při operacích, kde se předtím nepoužíval (například odhození lunárního modulu), ovšem do atmosféry vstupovalo Apollo 15 s trojicí mužů oblečených pouze v lehkých overalech. Pro raketoplán Space Shuttle, kosmický stroj, který měl po Apollu převzít štafetu americké přítomnosti ve vesmírném prostoru, se však se skafandry krom výstupů do volného prostoru nepočítalo vůbec. Nějaké vývojové práce sice v sedmdesátých letech proběhly, nakonec se však vedení NASA rozhodlo vsadit na tzv. „intact abort“. Tento termín znamenal, že při jakékoli poruše během startu raketoplán bezpečně vcelku dosedne na zem. Něco jiného ovšem byly lety programu OFT, tedy „Orbital Flight Tests“. Pod tímto termínem se skrývalo šest prvních zkušebních startů raketoplánu do vesmíru, kdy se počítalo s možností, že astronauty překvapí nějaká nenadálá událost, která buďto zapříčiní dehermetizaci kokpitu, nebo si přímo vynutí opuštění stroje a sestup na padáku. A tady už byly skafandry nepostradatelné…

Raketoplány – EES (S1030A) a LEH

Zatímco u atmosférických testů ALT, kdy byl raketoplán vypouštěn ze hřbetu upraveného Boeingu-747SCA, stačily pro ochranu dvoučlenných posádek helmy s kyslíkovými maskami a klasické pilotní kombinézy, pro orbitální testy bylo třeba mnohem lepší ochrany tělesných schránek pilotů. Najít vhodný základ skafandru pro orbitální testy raketoplánu se na první pohled zdálo být velmi složitým oříškem. Shuttle měl být velmi výkonným strojem, jako ostatně každý jeho protějšek, který se kdy vydal do vesmíru. Na stroj i posádku působí nemalé síly a v případě nutnosti opuštění kabiny při startu jsou tyto síly doslova extrémní. Od počátku bylo evidentní, že katapultážní sedadla, jež měla být namontována na palubě raketoplánu, budou mít poměrně omezenou „obálku“ (tedy rozsah parametrů, při kterých je zaručena jejich funkčnost ve smyslu záchrany posádky). NASA tedy musela sáhnout po tom nejlepším, co bylo momentálně k dispozici. Nemusela se poohlížet dlouho: jediný program, který dosahoval relativně velkých rychlostí a výšek, byl SR-71.

Lockheed SR-71 „Blackbird“ byl fenomenální letoun z dílen Skunk Works. Jeho konstruktér Kelly Johnson mu dal do vínku na svou dobu úžasné výkony. SR-71 dosahoval rychlostí 3,3M (3,3-násobek rychlosti zvuku) a jeho dostup činil závratných 26 km. Ve srovnání s výkony raketoplánu to bylo možná úsměvné, protože Shuttle měl tyto parametry překonat během několika desítek sekund, ovšem žádná lepší volba neexistovala. A jak se říká, lepší něco, než nic. Pro prvotní orbitální testy raketoplánu tedy měla posloužit upravená vystřelovací sedadla a skafandry posádek z Blackbirdu.

Podnikem, jenž vyráběl skafandry pro SR-71, byla nám již známá firma David Clark. Její výroby pro posádky Blackbirdu nesly označení S1030. 7. srpna 1978 obdržela firma David Clark kontrakt na vývoj skafandrů pro orbitální testy Shuttlu. NASA objednala 13 kusů skafandrů, jež dostaly nové označení S1030A a David Clark začal v říjnu téhož roku objednávat některé komponenty u dodavatelů. V průběhu března firma vyrobila žádaných třináct skafandrů v pěti standardních velikostech.

Skafandry S1030A (v rámci NASA označované jako EES – „Ejection Escape Suit“ – oblek pro nouzovou katapultáž) měly sloužit čistě jako ochranné obleky pro případ nouzové situace během dynamických fází letu a nebyly míněny jako dlouhodobá ochrana při pobytu na orbitu. Obléknutí skafandru předcházelo navlečení biomedicínského pásu pro sledování životních funkcí a spodního bavlněného prádla. Následovalo zařízení s názvem AGS (Anti-G Suit – anti-G oblek). Jednalo se o pilotům dobře známé pásy, obepínající podbřišek, stehna a lýtka. V pásech byly všity elastické vaky, jež jsou v okamžiku nástupu přetížení nafukovány. Tím dochází k částečnému omezení krevního průtoku danými partiemi. Cílem je udržet co nejvíce objemu krve v horní části těla a hlavně v mozku. Je prokázáno, že tunelové vidění a black-out tyto anti-G kalhoty dokážou odsunout o několik jednotek G nahoru. „Speedy Jeans“, jak jim piloti láskyplně říkají, jsou standardní výbavou každého vojenského pilota výkonných strojů a do výbavy posádek Shuttlu se dostaly kvůli pochybnostem o fungování organismu pilotů zejména při návratové fázi letu. Nikdo si nebyl jist, zda budou muži po několika dnech ve vesmíru schopni pilotovat obří kluzák, kterým raketoplán byl. Zakázku na AGS obdržela, stejně jako u skafandru, firma David Clark už v listopadu 1977.

Po oblečení AGS následovalo navlékání skafandru samotného. Vstupovalo se do něj zezadu otvorem, jejž uzavíral zip, vedoucí od lopatek přes rozkrok až k podbřišku. Skafandr tvořila vnitřní zelená nylonová vrstva, jejíž úlohou bylo zajišťovat komfort během oblékání a nošení obleku. Na tuto vrstvu nasedal ventilační systém, zvaný „vent tree (ventilační stromek)“. Sestával z několika hadic, jež vybíhaly z portu na levé části břicha astronauta, přičemž jedna hadice vedla do helmy, další do každé z nohavic, každého z rukávů a dvě hadice částečně obepínaly trup astronauta a ústily na zádech.

Nad vnitřní vrstvou bychom našli dvojitou neoprenovou tlakovou vrstvu, která byla v požadovaném stavu během natlakování skafandru udržována inovovaným systémem „link net“, který byl popsán ve čtvrtém díle seriálu. Svrchní vrstvou pak byl převlečník zlatavé barvy, jež byl ke skafandru upevněn zipy a kousky suchého zipu. Je zajímavým detailem, že ze třinácti kusů obleku S1030A jich pět mělo tento převlečník vyroben z materiálu, zvaného Fypro a zbytek obleků měl převlečník z materiálu, zvaného Polybenzimidazol (PBI). Obě tkaniny mají podobné vlastnosti, z nichž nejdůležitější je nehořlavost. Na první pohled byly téměř nerozeznatelné, PBI byl nepatrně tmavší, než Fypro. Podle všeho se na orbit posléze podívaly pouze obleky s vnějším převlečníkem z PBI.

Úplně posledním kusem oblečení byla vesta ze stejného materiálu, jako převlečník. Její vzhled by se dal vzdáleně přirovnat k jednodílným plavkám – zakrývala celé torzo skafandru, čněly z ní pouze hlava a končetiny astronautů, zapínala se prostřednictvím zipu na přední straně a probíhala také rozkrokem. Její hlavní součástí byl padákový postroj, obsahovala také plovací vestu. Ta byla nafukována prostřednictvím nádržky se stlačeným CO₂, buď zásahem astronauta, nebo automaticky při kontaktu s vodou.

Helma byla vyrobena z laminátové skořepiny, přičemž vepředu se nacházel poměrně rozměrný průzor, jenž zajišťoval velmi dobrý výhled. Průzor byl opatřen hledím, které bylo mechanicky hermetováno. Na „kosmické poměry“ neobvyklým způsobem byla zajištěna dodávka kyslíku do helmy. Kolem obličeje astronauta byla gumová přepážka, jež tvořila jakési rozhraní mezi obličejovou částí hlavy a zbytkem, byla nazývána jako „faceplate“. Oblast kolem obličeje tak byla zcela oddělena jak od zbytku helmy, tak od skafandru. Tento systém se ve světě běžně v letectví používal, poprvé však přišel ke slovu pro vesmír. Právě k obličejové části hlavy byl přiváděn kyslík prostřednictvím gumového pruhu těsně vedle hledí s množstvím miniaturních otvorů. Kyslík byl směrován podél průzoru, tím pádem nefoukal přímo do očí astronauta a v případě nutnosti měl také přispívat k odmlžování hledí. Dodávka kyslíku byla zahájena automaticky v okamžiku spuštění hledí astronautem. Zadní část helmy tvořila jeden společný prostor se zbytkem skafandru a byla vystlána speciální pěnovkou.

V helmě se samozřejmě také nacházela sluchátka a mikrofony. U mikrofonu došlo pro použití v Shuttlu k úpravě. Zatímco u letounů pilot mačká tlačítko vysílání pokaždé, když chce hovořit do rádia, NASA u svých skafandrů zůstávala věrna své koncepci tzv. „hot mike (horký, v tomto kontextu spíše živý mikrofon)“. Živý mikrofon je neustále zapnutý a přenáší veškeré zvuky z helmy. Jenže tady narazili konstruktéři na malý problém. V průběhu nádechu osoby, jež mikrofon používá, jsou zachycovány velmi nepříjemné „pazvuky“. Bylo nutno tento problém vyřešit a nakonec se našlo trochu bizarní řešení: mikrofon dostal vypínač, který byl propojen s kyslíkovým regulátorem. Vždy v okamžiku nádechu astronauta, tedy v momentě kdy byl kyslíkový regulátor otevřen, dotyčný spínač na chvíli mikrofon ztlumil.

Rukavice byly tvořeny tlakovou vrstvou z gumy a vnějším obalem ze stejného materiálu, jako převlečník skafandru. Dlaně a vnitřní části prstů byly pro lepší odolnost pokryty semišovou kůží a dva pásy ze stejného materiálu pak po obvodu rukou zabraňovaly deformacím tvaru rukavice při natlakování. Na rukávy skafandru se rukavice upevňovaly pomocí příruby, jež umožňovala, stejně jako helma, volnou rotaci o 360°.

Astronauti využívali běžné letecké kožené šněrovací boty, které měly ochránit jejich nohy před zraněním v případě katapultáže. Boty ovšem musely být přibližně o dvě velikosti větší, aby při natlakování skafandru svým nositelům „nezaškrtily“ nohy. Na zadní straně podpatků bychom našli sloty, určené k zasunutí lanka katapultážního křesla. Lanka se v případě katapultáže bleskově navinula do spodní části křesla a tím k němu přitáhla astronautovy nohy. Opět poměrně rozšířená pomůcka v letectví, díky níž jsou v bezpečí kolena a holeně nešťastníka, který je nucen využít dobrodiní raketového křesla.

Skafandr, vážící celkově asi 18 kg, měl být v případě potřeby tlakován na 186 hPa. V tom ale zpočátku NASA spatřovala možné obtíže. Původně oblek v letounech SR-71 fungoval tak, že v kabině také panoval tlak kolem 186 hPa a v případě dekomprese se prostě skafandr nafouknul na podobný tlak, jaký předtím panoval kolem. Nebyl tak vystaven nadměrnému namáhání při tlakových rázech. Na palubě orbiteru však měla být atmosféra přibližně o stejném tlaku jako na hladině moře (1013 hPa) a případná explozivní dekomprese by i při okamžitém natlakování skafandru znamenala skokový rozdíl o 800 hPa. NASA si vyžádala specifickou sadu testů k prověření zachování funkčnosti a strukturální integrity skafandru v těchto podmínkách. Ke cti obleku S1030A je nutno dodat, že veškeré prověrky dopadly uspokojivě a noc tedy nebránilo použití skafandru v „ostrém“ provozu.

Po dlouhých odkladech se obleky konečně dočkaly své premiéry 12. dubna 1981. Během „nejodvážnějšího testovacího letu všech dob“ uskutečnili John Young a Bob Crippen první z misí OFT. Když usedali do svého stroje, o záchranných prostředcích, jež jim byly k dispozici, neměli valné mínění. I kdyby se jim nakrásně podařilo z porouchaného raketoplánu katapultovat do výšky 40 km a rychlosti 5500 km/h, kde končila oficiální obálka katapultážních křesel (mimochodem převzatých z typu SR-71 stejně jako skafandry), velmi pravděpodobně by byli sežehnuti sloupcem spalin motorů SRB. V okamžiku, kdy SRB odpadly, už bylo na případnou katapultáž pozdě. Startovní sestava by byla už příliš vysoko a měla by příliš vysokou rychlost.

K velkému ulehčení všech nakonec orbiter OV-102, známější spíše pod jménem „Columbia“ doklouzal dva dny po startu na dráhu základny Edwards. Také následující lety programu OFT proběhly víceméně bez potíží a přestože bylo orbitálních testů původně v plánu šest, po čtvrtém letu byl raketoplán prohlášen za „operační“. O tom, že toto rozhodnutí bylo více než unáhlené a že u techniky tohoto druhu se nikdy zcela nedá hovořit o rutinních operacích, tehdy přemýšlel málokdo.

Nicméně pro program raketoplánů to znamenalo, že bylo možné na orbit vozit vícečlenné posádky. To ovšem znamenalo poměrně zásadní změny také pro šatník astronautů. Vzhledem k tomu, že NASA proklamovala „rovný přístup“ pro záchranu všem na palubě Shuttlu a ze spodní paluby nebyla katapultáž technicky proveditelná, katapultážní sedadla na palubě Columbie byla deaktivována a posléze odstraněna. Na dalších orbiterech flotily NASA už od výroby nebyla instalována. Skafandry S1030A ztratily smysl své existence. Pět skafandrů bylo předáno USAF, které z nich použilo součástky pro běžné skafandry S1030 pro piloty SR-71. Několik skafandrů (minimálně jeden) putovalo do muzeí a zbytek byl zlikvidován.

Pro astronauty misí STS-5 a dalších byly přichystány nové obleky. Pohříchu se však nejednalo o přetlakové oděvy, ale o běžné modré kombinézy z tkaniny na bázi bavlny, upravené pro částečnou odolnost plamenům. Pod ně si astronauti navlékali biomedicínské pásy, běžná trička a spodky. Pro dlouhá čekání na rampě bylo určeno zařízení pro sběr moči, sestávající z kondomu, napojeného na plastový vak. Ženy měly smůlu – pro ně se původně počítalo se sofistikovaným kolektorem, tvarovaným na míru, ovšem při testech se ukázalo, že celá problematika je příliš komplikovaná a jednodušší bude použít plenkové kalhoty.

Na hlavách měli astronauti od nynějška speciální helmy, díky kterým alespoň vzdáleně připomínali kosmické cestovatele. Byl to však pouze klam. Helmy s názvem LEH („Launch and Entry Helmet – helma pro start a vstup do atmosféry“) dodala firma Gentex a jejich účelem nebylo chránit astronauta v případě dekomprese, nýbrž fungovat coby ochrana hlavy během divokého startu Shuttlu, jako ochrana proti hluku a hlavně jako ochrana proti případnému kouři v kokpitu.

LEH si jako svůj základ vzala helmy HGU-20/P, používané po krátkou dobu piloty strojů letectva a námořnictva. Helma si vysloužila od vojáků poměrně nelichotivé hodnocení zejména kvůli omezenému výhledu a relativně vysoké hmotnosti (něco přes 3 kg).

NASA během svých studií možností ochrany posádek narazila v sedmdesátých letech právě na helmy HGU-20/P a ukázalo se, že jsou s minimem úprav použitelné pro „operační“ fázi provozu raketoplánů. Firma Gentex, coby výrobce zmíněných přileb proto začala pracovat na výrobě podle specifikací NASA, změny oproti původnímu designu však byly minimální.

LEH měla neobvyklý design. Hlava jejího nositele se do ní nedostávala prostrčením zespoda. Helma sestávala ze dvou laminátových částí, přední a zadní, přičemž na temeni helmy byl závěs, díky kterému se obě části mohly rozevírat. Vzdáleně tak připomínaly škebli, odtud pramení název tohoto řešení „clamshell design (škeblový design)“. Přední část byla vybavena neoprenovou přepážkou „face seal“ stejně jako helma skafandru S1030A. Mezi přepážku a hledí byl v případě potřeby vháněn kyslík. Astronauti mohli mluvit do dvojice mikrofonů, jež byly vybaveny stejným vypínačem jako helmy S1030A, takže při nádechu astronauta byly mikrofony vypnuty. Hledí bylo zajištěno mechanicky a doplňoval jej sluneční filtr.

Na pravé straně helmy se nacházel otočný prvek, pomocí něhož astronaut mohl upravit obličejovou přepážku tak, aby těsně přiléhala k obličeji. Zadní část LEH byla vyráběna ve třech velikostech a měla za úkol pouze chránit hlavu před nárazy – k tomuto účelu byla vystlána pěnovkou a nebyla nijak oddělena od vnějšího prostředí.

Původní dodávka přileb byla čistě bílá, ovšem podle šéfastronauta Johna Younga byl jejich design poněkud nudný. Podle jeho instrukcí byla na helmy doplněna loga NASA, americká vlajka a modročervené pruhy. Podle některých zdrojů měl Gentex vyrobit jednu růžovou helmu pro nejmenovanou astronautku, ovšem zda byla dodána a použita ve výcviku, to je dodnes obestřeno tajemstvím. Faktem je, že pro ostrou misi použita nebyla. V průběhu let 1981 až 1986 firma Gentex dodávala přibližně dvacet kusů LEH ročně. Poslední objednávka na dvacet kusů byla stornována po katastrofě Challengeru v roce 1986. Z této šarže Gentex dodal už jen 10 kusů LEH. Za zmínku stojí také fakt, že ještě v novém miléniu bylo možné helmy LEH spatřit při výcviku, kde sloužily jako hmotnostní makety plnohodnotných přileb v té době používaných astronauty NASA.

K výbavě astronautů misí STS-5 až STS-51L patřil také PEAP (Personal Egress Air Pack – osobní úniková vzduchová nádrž). Pod tímto akronymem se skrýval jakýsi kufřík, jenž měl zajistit astronautům dodávku vzduchu v případě, že by museli nouzově opustit orbiter například při požáru na rampě nebo při možném výskytu kouře v kabině. V žádném případě se nejednalo o zařízení, sloužící k přetlakovému dýchání. Zařízení PEAP ani LEH nemohla suplovat plnohodnotný skafandr.

Leden 1986 přinesl velmi kruté probuzení ze snu o bezpečném prostředku pro dopravu na orbit. Během necelé sekundy se vypařily plány na „Intact Abort Scenario“, který měl podle představ řešit veškeré havarijní situace během startu.

Sedmička astronautů na palubě Challengeru neměla naprosto žádnou šanci přežít rozpad stroje a následný dopad na mořskou hladinu. Chmurné svědectví vydaly výše zmíněné PEAPy. U tří z nich bylo zjištěno, že byly aktivovány. Vzhledem k tomu, že jejich aktivace probíhala pouze manuálně, bylo očividné, že minimálně část posádky přežila rozpad Challengeru a zachovala si natolik jasné vědomí (minimálně po jistou dobu), aby PEAPy uvedla v činnost. I kdyby však zůstali astronauti při vědomí dost dlouho na to, aby byli schopni něco podniknout ke své záchraně, nebylo by jim to nic platné. Neměli k dispozici ani katapultovací křesla, ani padáky…

Challenger ukázal, jak bláhové a nebezpečné bylo ponechávat astronauty jejich osudu na špici startovní sestavy pouze v lehkých kombinézách a polohermetických helmách. Maně se nabízí srovnání se sovětským programem v šedesátých a sedmdesátých letech. Po ztrátě sedmi astronautů se museli inženýři NASA zamyslet a přijít s něčím lepším. Podařilo se to však pouze částečně…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Space_Shuttle_Columbia_launching.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sr71_1.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Shuttle_Ejection_Escape_Suit_John_Young.jpg
http://www.nasa.gov/images/content/649106main_1981-03-19_1600_946-710.jpg
https://cz.pinterest.com/pin/324118504403045637/
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:STS_51-I_emergency_training_-_cropped.jpg
http://history1900s.about.com/od/photographs/ig/Space-Shuttle-Challenger/Emergency-Egress-Training.htm#step-heading