Každý start kosmického nosiče je událostí, která v přihlížejících vzbuzuje respekt a mnohdy i úžas. O to více to platilo při startech nejmohutnější rakety dosavadní historie, kterou byl Saturn V. Jeho vzlet byl pokaždé pro diváky, ale i pro pracovníky na floridském kosmodromu fantastickým zážitkem. Kdosi napsal, že při startu Saturnu V to vypadalo, že raketa nestartuje vzhůru, ale že se Florida pod silou pětice motorů potápí. Obecenstvo samozřejmě nesledovalo start z bezprostřední blízkosti, ale z bezpečné vzdálenosti několika kilometrů. Podle svědků bylo zvláštní sledovat zážeh motorů a první okamžiky vzletu kolosu v naprostém tichu, aby akustické vlny, dorazivší se zpožděním, naprosto paralyzovaly každého diváka. Dojem nesmírné síly a majestátnosti Saturnu byl úchvatný. 14. květen 1973 byl poslední možností, jak toto ohromující divadlo zažít na vlastní kůži. Pro svůj derniérový start měl Saturn V s číslem SA-513 na špici místo běžného třetího stupně S-IVB trochu jiný náklad – orbitální stanici Skylab, připravenou přinést přelomové vědecké poznatky ohledně naší mateřské hvězdy i naší rodné planety. 25 tisíc diváků sledovalo, jak se ve 13:30 místního času přesně podle plánu nosič vydal vzhůru. Tento gigant se ze startovní rampy odlepoval už potřinácté a nebyl důvod se domnívat, že něco nepůjde podle plánu. Když po několika desítkách sekund raketa zmizela v nízké oblačnosti, dosud lehce omámené obecenstvo se začalo rozcházet. Nikdo netušil, že právě v tyto okamžiky se děje něco, co rozhodně v plánu nebylo…

Katastrofa…

Zprvu vše probíhalo naprosto hladce. Saturn stoupal vzhůru a současně se pomalu nakláněl k horizontu tak, jak mu velela řídicí jednotka IU. Ale přibližně minutu po startu, v době kdy se sestava dostávala do oblasti největšího dynamického namáhání, se začalo dít něco podivného. Začala kolísat síla signálu telemetrie, jako by něco zesilovalo rádiové odrazy. Zlomek sekundy poté se v datovém toku objevil podivný signál z jedné z torzních tyčí protimeteoroidního štítu stanice. Tyto tyče měly po dosažení orbitu zajistit ustavení protimeteoroidního štítu do pracovní polohy. Nyní to vypadalo, že tyč č.7 v přední části štítu se začíná pohybovat. O další zlomek sekundy později se cosi nevysvětlitelného stalo i s raketou samotnou. Normálně během vzletu Saturn pomalu rotoval ve směru hodinových ručiček (při pohledu zespoda) rychlostí asi 1,1 °/s. Náhle se však z nepochopitelného důvodu rotace zpomalila. Současně se projevily neobvykle silné vibrace, které ve špičce krátce zatřásly celou sestavou silou až 17,2 G.

Vzápětí se naměřené hodnoty některých čidel na protimeteoroidním štítu dostaly mimo normál, jiná čidla se zase odmlčela úplně. Aby záhadám nebyl konec, v elektrickém okruhu jednoho ze solárních panelů Skylabu, jenž byl během startu fixován ke stěně OWS, se začaly objevovat údaje o zvýšeném napětí. Tyto údaje se až do konce vzletové fáze nedostaly do normálu.

Celá popisovaná sekvence byla dílem velmi krátkého okamžiku. První problém se zesílením odrazu signálu telemetrie byl zaznamenán 59,8 sekund po startu. Torzní tyč se začala pohybovat v čase T+60,12 sekund, zlověstné zatřesení se odehrálo 63,17 sekund po startu. Většina dat byla zaznamenána pouze na magnetické pásy, operátoři si stihli povšimnout jen kratičké fluktuace některých údajů, na kterou ani nestačili reagovat, protože vzápětí se vše zdánlivě vrátilo do normálu.

Raketa zatím pokračovala vzhůru. 158 sekund po startu byly vypnuty čtyři motory prvního stupně S-IC (prostřední motor byl vypínán o 18 sekund dříve, aby sestava nepřekročila limity zrychlení). Vzápětí byl již nepotřebný první stupeň oddělen a práci převzalo pět motorů druhého supně S-II. V čase T+190 sekund vydala automatika povel k odpálení pyrotechniky, jež měla oddělit přechodový kryt mezi nyní již chybějícím S-IC a S-II. Tomuto krytu se přezdívalo „skirt (sukénka)“ a chránil mohutné trysky motorů druhého stupně. Jeho úloha končila v okamžiku oddělení S-IC, ovšem pokud by byl oddělen spolu s ním, jakýkoli nepředpokládaný pohyb S-IC mohl vyústit v kontakt „sukýnky“ s tryskami druhého stupně. Proto byl kryt odhazován později.

Ani po oddělení prvního stupně však podivné odchylky od plánovaného programu vzletu nekončily. Aniž to měli operátoři možnost zaznamenat, raketa nezrychlovala podle plánu. Jako by ji něco slabě brzdilo. Navíc teploty u základny motorů druhého stupně vykazovaly abnormální hodnoty. A když přišel čas předpokládaného vypojení vnějších motorů druhého stupně (centrální motor byl, stejně jako u prvního stupně, podle plánu vypojen dříve), motory hořely o 0,7 sekundy déle, než bylo plánováno. Ani nyní však nebyl konec překvapením.

V čase T+589,17 s byly tedy motory vypojeny a okamžitě započala sekvence odpojení druhého stupně od Skylabu. Dvě sekundy po vypojení motorů druhého stupně se zapálily další čtyři motory, tentokrát na kuželovitém adaptéru, jenž tvořil přechod mezi druhým stupněm a Skylabem. Trysky motorů byly orientovány proti směru letu a měly zajistit separaci vypotřebovaného stupně a stanice. Nebyly tak silné jako jejich velcí bratříčci, kteří donesli sestavu na orbit, ačkoliv s tahem 15 tun se nejednalo ani o žádná ořezávátka. Jejich zážeh trval dvě sekundy a během něj skutečně došlo k plánovaném pyrotechnickému oddělení S-II od Skylabu. Jenže problémy nepřestávaly ani teď. Těsně po ukončení zážehu retromotorků začal orientační systém stanice zjišťovat, že se Skylab podivně potácí. Cosi jako by na Skylab tlačilo a trysky orientačního systému začaly jeho polohu v prostoru okamžitě korigovat. Celá situace trvala zhruba půl sekundy a 594,9 sekund po startu, stejně náhle jako se objevila, tajemná síla přestala na Skylab působit, stanice se zklidnila a orientační systém ji uvedl do stabilního stavu.

Na Zemi zatím nic netušící operátoři očekávali další kroky, kterými měla řídicí jednotka IU Skylab aktivovat. Nejprve byl odhozen čtyřdílný aerodynamický kryt, do této chvíle chránící ATM, MDA a airlock. Čtyři panely krytu odlétly do stran přesně jak jejich tvůrci předpokládali. Pak byly odjištěny zámky přidržující konstrukci ATM ve startovní poloze a navijáky začaly ATM sklápět do pracovní pozice, kolmé k podélné ose stanice. I tato operace proběhla hladce, stejně jako rozvinutí čtyř solárních panelů ATM. V té době si operátoři povšimli stoupající tendence teploty v interiéru stanice, zatím však nebyl vážný důvod ke znepokojení. Skylab byl na předpokládané dráze 434 x 442 km se sklonem 50 ° k rovníku a zaujímal perfektní polohu v prostoru s ATM mířícím přímo na Slunce. Ovšem důvod ke znepokojení přišel s dalším krokem v letovém programu.

Podle plánu měla být následně vyklopena dvě křídla hlavních solárních panelů na stěně OWS. Skylab se měl v té době nacházet v dosahu sledovací stanice v Madridu. Ovšem potvrzení o rozevření křídel nedorazilo. Co ovšem dorazilo, to byly údaje o neustále stoupající teplotě uvnitř stanice. O pár desítek minut později obdrželo houstonské řídicí středisko data ze sledovací stanice v australském Carnavonu. Ke zděšení operátorů z nich vyplývalo, že sluneční panely nedodávají předpokládaných 12,4 kW energie. Namísto toho panel č.1 produkoval nicotných 25 wattů a údaje z panelu č. 2 zcela chyběly.

Triumfální start první americké orbitální stanice se během krátké doby změnil na hrozící katastrofu. Operátorům netrvalo dlouho, aby se podle problémů se slunečními panely a stále větším horkem uvnitř Skylabu dovtípili, co se vlastně stalo. Pozdější vyšetřování, vedené šéfem NASA Lewis Research Center Bruce Lundinem a jeho komisí, dokázalo poměrně přesně reprodukovat pravděpdobný scénář událostí, které hrozily pro NASA kolosálním průšvihem, v určitém smyslu srovnatelným s havárií Apolla 13.

Nejvíce vypovídajícím momentem byl pohyb torzní tyče č. 7. Tyč se během několika desetin sekundy pohybovala stejným směrem, jakým se měla vyklopit na orbitu a tím odklopit protimeteoroidní štít. Vysvětlení byl prosté – štít se nějakým způsobem uvolnil a torzní tyč jen následovala jeho pohyb. Na povrchu štítu byly dva vnější tunely – hlavní a pomocný. Torzní tyč č. 7 byla umístěna v blízkosti pomocného tunelu na povrchu štítu. Znamenalo to tedy, že problémy musely začít někde v těchto místech.

Podle všeho se štít odchlípl v oblasti pomocného tunelu a pod něj se dostal transsonický vzdušný proud. Namáhání nakonec nevydržely kotvicí prvky štítu u hlavního tunelu a v těch místech se štít začal trhat. Stala se z něj obří plachta, vlající v proudu vzduchu a ovlivňující aerodynamiku rakety. To vysvětlovalo tajemné chvilkové zaváhání v předprogramované rotaci nosiče okolo podélné osy. V okamžiku, kdy se štít začal odchlipovat od stěny OWS, změnila se geometrie povrchu, což na oplátku vysvětluje ony fluktuace síly rádiových odrazů.

Přibližně v čase T+62,90 sekund plápolající štít pootevřel křídlo solárního panelu č.2, které na něm bylo dosud přitisknuto. Vzniklou štěrbinou proniklo na články solárního panelu světlo a články začaly, věrny svému poslání, produkovat elektřinu. Proto náhle vzrostlo napětí v elektrickém okruhu tohoto panelu a zůstalo zvýšeno po celou dobu vzletu.

V čase T+63,17 se část štítu definitivně odporoučela. Odtržení této části a její náraz na adaptér, na němž Skylab při startu seděl, vyvolal ono zatřesení o síle 17,2 G. Náraz na adaptér potvrzovala i měření čidel, jež registrovala ztrátu tlaku vnitř adaptéru. Tento pokles se naštěstí obešel bez následků. Zbytek štítu se částečně odvinul ze stěny OWS a začal se zachycovat o solární panel č. 1. Vzápětí se tato část štítu odtrhla také a zbylé trosky zůstaly zaklesnuty přes křídlo č. 1. V čase T+63,7 zaznamenal řídicí systém návrat chování nosiče k normálu. Celá záležitost tedy trvala zhruba 3,5 sekundy. Tím ovšem odtržený štít neřekl poslední slovo.

Jeho trosky putovaly dolů podél Saturnu a po cestě narazily také do „sukýnky“, tedy adaptéru mezi prvním a druhým stupněm. Poškodily v něm na jednom či několika místech lineární nálož ve tvaru pásu na obvodu sukýnky. Tato nálož měla adaptér odříznout od druhého stupně. Když automatika vydala povel k aktivaci detonátoru, nálož se odpálila jen přibližně v oblasti 160 °- 260 ° obvodu sukýnky. Exploze se zastavila v místě přerušení nálože.

V záloze bylo samozřejmě ještě redundantní řešení – k náloži byl připojen druhý záložní detonátor, jenž měl o 100 ms později iniciovat odpálení z opačné strany. Jenže v okamžiku, kdy proběhlo výše zmíněné neúplné odpálení lineární nálože, sukýnka, nyní jen zčásti visící na druhém stupni, se lehce pootočila okolo své podélné osy. To stačilo k tomu, aby byla přetržena kabeláž, prostřednictvím které k záložnímu detonátoru putoval povel k iniciaci. Detonátor proto nespustil a sukýnka zůstala přichycena na druhém stupni za 100 °- 200 ° svého obvodu.

Je paradoxní, že v tomto ohledu nesl nosič SA-513 vylepšení. U předchozích kusů byl k odtržení sukýnky používán jeden detonátor, který odpaloval nálož z obou stran. Paradox je to proto, že v případě zachování starého řešení by nejspíše sukýnka byla bez problému oddělena. Takto přidání redundantního detonátoru situaci zhoršilo. U dřívějších pilotovaných misí by bylo bývalo neoddělení sukýnky důvodem k přerušení startu, tentokrát se na první pohled zdálo, že vše proběhlo v pořádku – signalizace oddělení byla umístěna v oblasti, kde se sukýnka skutečně od druhého stupně odělila. Na vše se přišlo až dodatečně, když si operátoři v záznamech všimli zvýšené teploty u základny druhého stupně a odchylek v profilu akcelerace rakety. Náhle bylo jasné, proč se motory druhého stupně vypojily o 0,7 sekundy později, než bylo plánováno. Řídicí systém rakety tak doháněl deficit v dosažené rychlosti přesně tak, jak byl naprogramován. Jen díky velké rezervě ve výkonu nosiče se i přes toto selhání podařilo Skylab dostat na plánovaný orbit.

Skylab tedy sice byl tam, kde měl být, ovšem již v nikoli perfektním stavu. Poslední rána přišla v okamžiku, kdy se zapálily retromotorky, napomáhající separaci druhého stupně a Skylabu. Spaliny jednoho z nich totiž prolétaly nad oblastí, ve které bylo upevněno křídlo slunečních baterií č. 2. Za normálních okolností by výstupní plyny trysek proudily vysoko nad oběma křídly, jenže nyní bylo křídlo č. 2 pootevřeno. Tryskající spaliny se zčásti opřely do něj a křídlo se otevíralo stále více. Současně spaliny, narážející do křídla, vyvolaly rotaci Skylabu. Poté, co motorky umlkly, křídlo pokračovalo ve svém pohybu až do zcela otevřené polohy, tedy 90 ° vůči podélné ose stanice. Když doputovalo až k dorazu, jeho hybnost udělila další impuls celé stanici. Úchyt křídla, už tak oslabený jednak v důsledku divoké cesty na orbit v nezajištěném stavu a také tlakovým rázem z retromotorků, už nedokázal svou úlohu nadále plnit. 593,9 sekund po startu se křídlo č. 2 odtrhlo od Skylabu. Křídlo č. 1 se začalo rozevírat podle plánu, ovšem trosky protimetorodního štítu, jež byly zaklesnuty kolem něj, rozevírání zastavily.

Pozdější vyšetřování ukáže, že celé toto nadělení pravděpodobně zavinila obyčejná malá lidská chyba. Pomocný tunel, o němž byla již řeč, vedl podélně po stěně OWS a byl k ní připevněn. Protimetoroidní štít v těch místech obsahoval profil, kopírující tvar tunelu, vlastně jakýsi kryt. Tím pádem mohl štít přiléhat ke stěně stanice aniž by vyvýšený tunel překážel. Na orbitu by se štít poodsunul od stěny a tím pádem by se poodsunul i onen profil, který by nadále zůstal součástí štítu. Profil byl mimo jiné tvořen vlnitým plechem s podélnými žlábky. Při jeho návrhu počítali konstruktéři s tím, že jeho spodní část bude dokonale utěsněna a horní část (tedy blíže ke špici startovní sestavy) bude ventilována. Ventilace, či spíše vysávání vzduchu mělo probíhat prostřednictvím otvorů mezi horním aerodynamickým zakončením krytu a výše zmíněnými žlábky. Tím měly být zajištěny takové tlakové poměry uvnitř a vně krytu, které by během vzletu zajišťovaly lehké přitlačení krytu k tunelu. Vespod (tedy dále od špice startovní sestavy) měl být kryt také opatřen aerodynamickým zakončením. A právě v oblasti tohoto zakončení se nacházel kořen problémů.

Zakončením probíhaly dva duté podélníky, přispívající ke konstrukční tuhosti této oblasti. Vedly od přechodového adaptéru mezi druhým stupněm a Skylabem a končily uvnitř spodního aerodynamického zakončení tunelu. Jejich spodní otevřené konce měly být ucpány tak, aby se do nich nemohl dostat vzduch. Z nevysvětlitelných důvodů však utěsněny nebyly (ve vyšetřovací zprávě je v této souvislosti zmiňována špatná komunikace mezi jednotlivými konstrukčními týmy). Během vzletu byl pak do podélníků nasáván vzduch, který pronikal mezi tunel a jeho kryt. K tomu se přidaly další menší netěsnosti a výsledkem byl výrazný přetlak na horním konci tunelu, protože nasávaný vzduch nestačil být odvětráván. Horní část krytu se vinou přetlaku začala odchlipovat od tunelu a s sebou začala táhnout přímo do prudkého proudu vzduchu kolem rakety i okolní část protimeteoroidního štítu. Neúprosné aerodynamické síly pak začaly štít trhat v jeho nejslabším konstrukčním místě, tedy ve spoji u hlavního tunelu. Zbytek byl dílem okamžiku…

Zmrzačený Skylab nyní létal okolo Země a operátoři v řídicím středisku se jen bezmocně dívali, jak kvůli absenci štítu uvnitř stanice pomalu, ale jistě stoupá teplota a Skylab skomírá kvůli nedostatku elektrické energie. Nikdo nevěděl, jak zvrátit to, co nyní reálně hrozilo. Celý projekt Skylabu, na nějž daňoví poplatníci vysypali ze svých peněženek 2,2 miliardy dolarů, stál na okraji propasti a NASA spolu s ním…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Skylab_launch_on_Saturn_V.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Skylab_components_in_launch_configuration.jpg
http://history.nasa.gov/skylabrep/images/Full/fig_7_3.tif (kredit: NASA)
http://history.nasa.gov/skylabrep/images/Full/fig_3_9.tif (kredit: NASA)
http://history.nasa.gov/skylabrep/images/Full/fig_6_12.tif (kredit: NASA)