Už na přelomu zimy a jara 1986 bylo všem jasné, že situace se záchrannými prostředky, jež měly posádky raketoplánů k dispozici, je zcela neudržitelná. V průběhu vyšetřování vyšlo najevo, že minimálně někteří pasažéři Challengeru rozpad startovní sestavy přežili, ovšem neměli žádnou možnost z krizové situace uniknout. Je logické, že havárie podobného rozsahu by byla nad síly jakéhokoli záchranného systému, nicméně všem se zdálo praktické minimálně přehodnotit přístup zvaný „Intact Abort“, tedy scénář, kdy jakákoli porucha má vyústit do přistání kompletního letuschopného orbiteru. Nově se začala připouštět taková alternativa, kdy posádka stroj opustí na padáku. 7. dubna, tedy tři měsíce po katastrofě Challengeru, NASA začala pracovat na studii „Shuttle Crew Egress and Escape Review (studie výstupu a úniku posádky Shuttlu)“. Měla být dokončena do 1. října téhož roku a autoři v ní měli za úkol předložit možné způsoby, jakými by bylo možné posádku během letu bezpečně dostat z raketoplánu bez zranění. V průběhu zpracování studie se objevily různé divoké i střízlivé návrhy, z nichž dva nakonec dospěly do pomyslného finále…

Raketoplány – LES a ACES

Z otázky nouzového opuštění Shuttlu se stal palčivý problém, neboť neexistovala technologie, jež by umožnila celé posádce vyskočit v průběhu startu, nemluvě o fázi návratu do atmosféry, která nastávala těsně po největším tepelném a dynamickém namáhání. Nakonec se konstruktéři dohodli na alespoň částečně schůdném plánu. Na padáku bylo možné opustit raketoplán pouze ve chvíli, kdy letěl ustáleným klouzavým letem, přičemž rychlost neměla přesahovat 370 km/h a v maximální výšce 7 km. Vstupní poklop dostal pyrotechnické rozbušky, jež jej měly odpálit. Přesto však astronautům, opouštějícím poškozený nebo porouchaný stroj, stála v cestě jedna překážka.

Tou překážkou bylo křídlo. Pokud by kdokoli vyskočil z orbiteru běžným způsobem, chtě nechtě by do křídla narazil. Možností, jak této situaci zamezit, bylo mnoho, ovšem pouze některé byly proveditelné a ekonomicky i konstrukčně schůdné. Nakonec se rohodovalo mezi dvěma způsoby: prvním byly takzvané „tractor rockets“, tedy tažné raketky. Astronaut si měl k padákovému postroji připnout lanko s raketkou, která by jej vytáhla mimo nebezpečnou oblast kolem křídla.

Druhou, a dlužno říci mnohem méně exotickou možností, byla tzv. „banana pole (banánová tyč)“. Jednalo se o teleskopickou zahnutou tyč o délce 2,9 m. K ní se měl astronaut připnout a sklouznout po ní bezpečně pod křídlo orbiteru. Po otestování obou variant vyhrála teleskopická tyč, zcela určitě k radosti všech astronautů. Ovšem stále ještě zbýval jeden dílek do skládačky: bylo nutno vybavit posádku obleky, jež zajistí přežití při možné dekompresi.

11. února 1987 byl podepsán kontrakt na tyto obleky s nám již známou firmou David Clark Company. Po evaluacích stávajících možností byl zvolen princip známý jako částečně přetlakový oblek. Na rozdíl od plně přetlakového, jenž umožňuje dýchání prostřednictvím tlakového obalu obklopujícího celé tělo, částečně přetlakový oblek je založen na principu mechanického „sevření“ příslušných částí těla, kdy je dýchacím svalům poskytována opora nutná k vydechnutí. V praxi se používají dva systémy – jeden na principu pruhů gumy či textilu s připojenou hadicí, po jejímž nafouknutí se ony pruhy „utáhnou“ kolem dané partie těla, druhý princip pak využívá nafukovací vaky, jež přímo tlačí na příslušné části těla. Prostředí v helmě musí být v takovém případě zcela odděleno od zbytku obleku, většinou prostřednictvím gumové přepážky.

Konstruktéři David Clark se rozhodli využít zkušeností s částečně přetlakovým oblekem CSU-4/P, používaným mimo jiné i v rámci programu letů špionážního letounu U-2. Na jeho základě postavili nový oblek nazvaný S1032, známý ale spíše pod akronymem LES – „Launch and Entry Suit (startovní a návratový oblek)“. Měl zajistit ochranu astronautů při pomalé dekompresi při startovní a návratové fázi letu, eventuálně svého nositele ochránit také před kouřem v případě požáru v kokpitu.

Oblékání LES začínalo – jako ostatně téměř vždy – u biomedicínského pásu a zařízení UCD pro sběr moči (dámy odpustí, jejich šťastnější kolegyně se opět musely spokojit s plenkovými kalhotami). Další vrstvou pak bylo modré bavlněné spodní prádlo s dlouhými rukávy a nohavicemi, jež doplňovaly také ponožky. Následovala hlavní vrstva – oblek se soustavou nafukovacích vaků, jež poskytovaly dýchacím svalům dostatečný odpor pro jejich funkci. Vaky nebyly rozmístěny po celé ploše těla. Oblasti kolem předloktí a kolem holení nebylo třeba vaky vybavovat a právě na těchto místech si cestu do výbavy astronautů našel zejména mezi sportovci hojně rozšířený a populární materiál – membrána Goretex. Měl přispět k lepšímu komfortu a také k udržení tělesné teploty v případě přistání astronauta na vodní hladinu v nepříznivých klimatických podmínkách. Aby byla usnadněna ventilace a odvod potu, vrstva Goretexu byla integrována i do nafukovacích vaků. Na této vrstvě obleku byly také umístěny ještě další nafukovací vaky, tentokrát náležející k anti-G kalhotám.

Dalším úkonem bylo pro astronauty navléknutí nylonové vrstvy, udržující kontury tlakové části v příslušných mezích. Ani zde nechyběl pro David Clark typický link net, tentokrát byl použit v oblasti ramen a kolem základny krku. Jeho úkolem bylo tradičně napomoci lepší pohyblivosti těchto partií. Posledním kouskem oděvu pak byl převlečník z nomexu. Na jedenácti prvních skafandrech (včetně prototypu), dodaných pro NASA, byl tento převlečník proveden v modré barvě, tyto kusy byly ovšem použity pouze pro výcvik. Všechny operační skafandry S1032 měly tuto součást vyvedenu v oranžové barvě, která byla a je považována za nejlepší volbu v případě pátrání v nepřehledném terénu.

Na hlavu astronauti nasazovali helmu, jež vycházela z modelu S1010D. Ten byl s úspěchem od roku 1978 používán v programu letů špionážních strojů U-2. Byly zapotřebí menší úpravy zejména ohledně menší předozadní stability helmy. Velký průzor poskytoval výborný výhled. Hledí bylo hermetováno mechanicky a jeho součástí byl také sluneční štít. Přímo na hlavu astronauti nasazovali komunikační čapku se sluchátky a mikrofonem (druhá dodávka skafandrů již obsahovala dva mikrofony). Opět se zde uplatnil „mute switch“, tedy vypínač mikrofonu spřáhnutý s kyslíkovou instalací.

Na vnější nomexový převlečník pak astronauti navlékali postroj s padákem, záchranným člunem a dvěma tlakovými lahvemi po stranách padákového kontejneru. Tyto lahve zajišťovaly nouzovou zásobu kyslíku o odpovídajícím tlaku po dobu 10 minut. Prostor mezi tělem a hlavou astronauta byl oddělen gumovou přepážkou. Ta byla nutná pro udržení příslušného tlaku v oblasti hlavy astronauta (jak již bylo řečeno, tlak v oblasti trupu a končetin zajišťovaly nafukovací vaky). Skafandr mohl být natlakován na ekvivalent 186 hPa, což podle provedených testů znamenalo odpovídající ochranu ve výškách do cca 30 km. Navíc skafandr umožňoval minimálně tříhodinové přežívání astronauta v případě pobytu ve vodě o teplotě 4°C. Jeho hmotnost činila 13,6 kg, padákový postroj a pomůcky pro přežití pak přidávaly navíc ještě dalších 29 kg.

Obleky LES si odbyly svou premiéru 29. září 1988, kdy z Kennedy Space Center odstartoval raketoplán Discovery na misi STS-26. Jednalo se o první let po tragédii Challengeru a v některých pramenech je označován jako STS-26R („R“ jako Return to Flight, tedy návrat k letům). V následujícím období skafandry LES zajišťovaly bezpečnost 42 misí raketoplánů a naposledy byly použity během mise STS-98. Celkem jich bylo vyrobeno 49 kusů. I poté, kdy byly vyřazeny z operační služby, bylo několik obleků využito pro výcvikové účely. Některým součástkám vyřazených obleků LES však byl překvapivě vdechnut nový život i v následujícím programu.

Onen následující program nesl název ACES („Advanced Crew Escape Suit“ – pokročilý skafandr pro únik posádky). Když v roce 1990 NASA zamýšlela objednat další kusy LES, firma David Clark se „vytasila“ se svým výtvorem S1035. Jednalo se o plně přetlakový skafandr, jenž byl výsledkem úprav tehdy vyvíjeného obleku S1034 pro letové posádky strojů U-2 a SR-71. Hlavním argumentem, který měl NASA přesvědčit, byl fakt, že plně přetlakový oděv zajišťoval lepší ochranu posádky v případě dekomprese, než částečně přetlakové oděvy LES. Dalším argumentem byla i paradoxně lepší mobilita a pohodlí uživatelů oproti LES a v neposlední řadě také nižší hmotnost.

NASA tento přístup konvenoval a v roce 1992 se rozhodla financovat další vývoj skafandru. Firma David Clark dodala první kus požadovaných specifikací v květnu 1994 a v NASA mu byl přiřčen již zmíněný akronym ACES. Poprvé se skafandry S1035 (ACES) dostaly do vesmíru v září 1994, když je v rámci mise STS-64 oblékli letoví specialisté Jerry Linenger a Carl Meade.

Lehčí a pohodlnější než LES, přitom plně přetlakový – zdálo by se, že tato adjektiva se u skafandrů vylučují – částečně přetlakový oblek by teoreticky měl být mnohem flexibilnější a lehčí. Jenže konstruktéři David Clark dokázali skafandru ACES oproti LES ubrat jednu z vrstev, v tom spočíval onen trik s hmotností a mobilitou. Jak už bylo řečeno, LES spoléhal na nafukovací vaky, které měly z logiky věci dvě vrstvy, mezi něž se vzduch napouštěl. Nyní mohli konstruktéři jednu z vrstev eliminovat.

Navíc byla tlaková vrstva vyrobena s použitím Goretexu na většině vnitřní plochy, což znamenalo mnohem větší pohodlí. Membránou mohl procházet směrem ven pot, aniž by byla narušena hermetičnost tlakové vrstvy, což následně pomohlo výrazně zjednodušit ventilační systém a vypustit vnitřní nylonovou vrstvu pro komfort během oblékání, kterou do té doby skafandry obsahovaly.

Na tlakovou vrstvu přisedal link net, jehož úkolem bylo zabránit bobtnání a deformacím skafandru. Vnější vrstva na torzu skafandru, nám dobře známý převlečník, byla tradičně vyrobena z oranžového nomexu a chránila astronauty proti teplu, plamenům a skafandr proti otěru. Pozoruhodným detailem byla konstrukce nohavic. Na nich byla vrstva proti deformacím integrována spolu s vnějším nomexovým převlečníkem do jediné vrstvy. Znamenalo to další snížení hmotnosti. Samotný převlečník sdílí s tlakovou vrstvou společný vstupní zip, vedoucí od podbřišku přes rozkrok do půli lopatek. Oproti předchozímu skafandru LES, kde měla svůj vlastní zip tlaková vrstva a další zip převlečník, se jedná o významný pokrok, přinášející větší pohodlí a úsporu času.

Helma skafandru S1035 byla převzata ze skafandru LES, ovšem velkými změnami prošla konstrukce rukavic. Zatímco u skafandrů LES byly připevněny pomocí zipů (nebylo nutné vytvořit hermetický spoj), nyní přišly ke slovu tradiční příruby s ložisky. Tlaková vrstva rukavic opět využívala na několika místech goretex, díky němuž bylo jejich nošení pohodlnější než u dřívějších modelů.

Na skafandru nesměl chybět postroj, podobný tomu u LES, v němž byl integrován padák, záchranný člun a dvě lahve s nouzovou zásobou kyslíku. Astronauti byli vybaveni také pevnými botami značky Rocky 911, jež jsou komerčními výrobky, dostupnými v běžném prodeji. Zatím jsme nezmínili spodní prádlo – pod ACES astronauti oblékali modré vodou chlazené prádlo LCG. Tento komfort ovšem vyvažovala absence zařízení pro sběr moči. Astronauti, oblékající ACES, startovali za hranice atmosféry s plenkovými kalhotami. Věřím, že dámy v posádkách zřejmě cítily jisté zadostiučinění – nyní se situace pro obě pohlaví srovnala. Na spodním prádle nesli astronauti během návratu do atmosféry ještě zjednodušené anti-G kalhoty. Celková hmotnost skafandru ACES činila 12,7 kg, postroj u skafandru ACES vážil stejně, jako u LES, tedy 29 kg.

V případě nouze byly skafandry tlakovány na 241 hPa, přičemž do helmy, jejíž vnitřní prostředí bylo gumovou přepážkou odděleno od torza skafandru, proudil kyslík o lehce vyšším tlaku. Do skafandru se kyslík dostával skrze dvoucestný ventil na levém stehně, odkud byl přiváděn do anti-G kalhot a do helmy. V helmě ventilaci zajistila perforovaná hadice na zadní stěně. Vydechovaný vzduch byl odváděn ventilem v gumové přepážce do torza skafandru. Nouzová zásoba kyslíku byla přiváděna do helmy skrze zmíněný ventil na stehně. Při jejím použití byly ovšem vyřazeny z činnosti anti-G kalhoty. Protože se při používání skafandru dostával do atmosféry kabiny plyn bohatý na kyslík, byla doba, po kterou posádka setrvávala v hermetovaném obleku, omezena kvůli riziku požáru. LES a ACES byly kompatibilní s ventilačními i komunikačními systémy orbiteru, aniž by bylo nutno tyto systémy specificky konfigurovat prokaždý druh skafandru zvlášť. Za zmínku stojí i fakt, že při výrobě skafandrů ACES byly využívány některé součástky (konektory, ventily apod.) z vyřazených skafandrů LES.

Skafandry ACES nebyly zařazeny do šatníku astronautů naráz. Jak již bylo řečeno výše, první misí, kde byly skafandry ACES použity, byl let STS-64. Další mise až na výjimky využívaly vždy kombinaci ACES a LES. Ovšem s tím, jak se blížil konec životnosti LES, získávaly ACES navrch. Poslední skafandr LES se do vesmíru podíval na palubě orbiteru Endeavour při misi STS-88 v prosinci 1998, kdy jej na sobě měla Nancy Currie. Po této misi až do konce provozu raketoplánů byly využívány výlučně skafandry ACES.

Celkem bylo firmou David Clark vyrobeno 62 kusů skafandrů ACES. Tyto obleky, známé také podle své barvy jako „pumpkin suit (dýňové skafandry)“, zajišťovaly bezpečnost posádek během 68 misí. Staly se také posledním typem skafandru, použitého v rámci programu Space Shuttle. Když 21. července 2011 na dráze KSC na Floridě přistával raketoplán Atlantis v rámci závěrečné mise programu, čtveřice astronautů na jeho palubě měla na sobě oblečeny právě skafandry ACES. Tyto obleky, stejně jako LES a S1030A, si zaslouží čestné místo v pomyslném muzeu prostředků, zajišťujících přítomnost lidí v nové dimenzi našeho světa – ve vesmíru…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

http://static2.businessinsider.com/image/523b535d6bb3f75a637a9802-1200-1715/dwinters1-1.gif (kredit: Dan Winters)
http://mfwright.com/stsjump3.jpg (kredit: NASA/B. Hudson)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Launch_entry_suit.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ACES_STS-130.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ACES_STS-132_practice_emergency_exit_procedures.jpg
http://www.nasa.gov/images/content/692983main_astronauts_baseball_1420x1062.jpg