Vybájená vesmírná stanice NASA zažila opravdu rušných pár let a od doby prezidenta Reagana přežila vládu tří prezidentů a osm administrátorů projektu. Z konstruktérského úhlu pohledu byla evoluce orbitální stanice jako nebezpečná jízda na horské dráze.  Od roku 1979 nabíral program rychlost a dosáhl svého vrcholu v období konceptů „Power Tower“ a „Dual Keel“. Od té doby následoval rychlý sešup dolů a přes nespočet úprav a finanční problémy se projekt dostával mimo kontrolu. Potřeboval nutně záchrannou brzdu, aby neskončil úplně mimo trať. Zastavit se ho nepovedlo ani upravenému návrhu stanice Freedom a projekt již téměř „vykolejil“, když jen taktak prošel kongresem. Až Rusko v roce 1993 vyslalo „záchrannou výpravu“, která nakonec pomohla projektu nabrat nový směr. Ředitel ruské kosmické agentury Jurij Koptěv napsal dopis vedení NASA a nabídl přidružení základního modulu pro MIR 2 k stávajícímu projektu a tak jako bájný Fénix „povstala i Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) z popela“ předešlých studií.

Příběh Mezinárodní vesmírné stanice (3/5)

Práce na skutečném letovém hardwaru připravované stanice započaly téměř okamžitě po přidružení Ruska k projektu. Společnost Boeing začala výrobu prvního vzduchotěsného modulu (Node 1 nebo také Unity) a počátkem roku 1994 byl k dispozici opět nový konstrukční plán, který však ani zdaleka nebyl konečný. Další škrty v rozpočtu a i trable Ruska ještě několikrát konfiguraci změní.  Přidáním Ruské techniky se však stanice opět rozrostla a i když stále částečně vycházela z redukovaného designu stanice Freedom, výsledný komplex byl větší a komplikovanější. Velkou výhodou bylo rozšíření budoucí posádky z dosud plánovaných čtyř na šest členů a zvětšení celkového vnitřního objemu, což fakticky znamenalo nárůst vědeckého potenciálu. Plánovaná délka stanice činila 108,5 m a šířka 74 m. Přidány byly solární panely s maximálním výkonem 100kW a předběžná váha činila asi 419 tun.  Většinu nově přidaných komponentů tvořila samozřejmě ruská technika. Kontrolní modul Zarja (Úsvit) a servisní modul Zvezda (Hvězda) se nyní staly jádrem počáteční fáze výstavby. Počítalo se s provizorním ubytováním pro první osádky, počátečním zdrojem energie a schopností úpravy dráhy ISS.

NASA spatřovala v nové spolupráci s Ruskem hned několik zásadních výhod.  Za prvé, Americká vláda pomůže ruské ekonomice a podpoří dlouhodobý rozvoj a stabilitu v zemi. Za druhé, společná kooperace pomůže navázat spolupráci mezi institucemi a průmyslem obou zemí a za třetí, sloučení vojenského projektu MIR 2 se stanicí Alpha nabídne Rusku alternativu v podobě velkého civilního projektu zaměřeného jen na vědu a výzkum. Podle NASA však nejsilnějším argumentem pro přijetí společné spolupráce byl rozpočet, na kterém se podaří částečně ušetřit. Kosmická loď Sojuz totiž Ameriku zbaví starostí ohledně vývoje a stavby vlastní záchranné lodi a sovětské zásobovací lodě Progres zase ulehčí práci raketoplánům a v konečné fázi stavba částí hardwaru v Rusku stojí o něco méně než v USA. Předběžně náklady mezi léty 1994-2003 klesly o dvě miliardy dolarů a celková částka ve stejném období zahrnující i starty raketoplánů nyní činila necelých 48 miliard dolarů, bez započtení předešlých nákladů. Jak dnes již víme, realita byla nakonec úplně jiná. Ekonomická situace Ruska byla mnohem horší než se na první pohled zdálo…

Jednota, Harmonie a Klid

Nechme teď starosti Ruska ještě chvilku stranou a pojďme se přesunout zpět do Ameriky. Nejprve Vám ale doporučím blíže se seznámit s obrázkem vlevo, kde najdete nejpoužívanější orientaci Mezinárodní vesmírné stanice, kterou budu dále používat v textu. Většina z vás dobře ví, že v nadpisu jsou uvedeny pouze české názvy tří spojovacích modulů ISS a právě jim budou patřit následující řádky. Tak pojďme na to.

Hlavním kontraktorem pro stavbu amerických částí Hardwaru se tedy stala společnost Boeing. Ta měla nyní na starosti nejen stavbu některých modulů, ale i bloky příhradové konstrukce. První na řadu přišel modul Unity (Jednota), který byl zároveň prvním ze série tří spojovacích modulů označovaných jako Node.

Unity je 5,5 m dlouhý válec zakončený na obou koncích spojovacím uzlem. Uvnitř modulu se nachází například čtyři přístrojové skříně, úložné prostory (CTB) na vybavení nebo nářadí a zejména pak šestice spojovacích otvorů neboli uzlů pro připojení dalších částí stanice. Dva otvory jsou umístěny v podélné rovině modulu a zbylé čtyři po válcovém obvodu s rozestupem 90°. Dnes je k Unity připojen v ose zenitu (-Z) na horní port krátký nosník Z1, který obsahuje řízený gyrostat pro stabilitu a jemnou korekci dráhy stanice, komunikační zařízení, elektrické vedení a ochranu proti statické elektřině.  Uvnitř nosníku se nachází malý přetlakový prostor umožňující astronautům přístup k části vybavení bez nutnosti výstupu do kosmu a taktéž bývá využit jako skladovací prostor a byl důležitý zejména v počáteční fázi výstavby stanice. Další připojenou částí k Unity je přechodová komora Quest (Joint Airlock Module) v ose hlavního nosníku na levoboku stanice (-Y). V další ose směřující k Zemi (+Z), tedy na dolním portu, najdeme od května roku 2015 „prázdné místo“ připravené nově pro zásobovací lodě.  Na pravoboku stanice v ose nosníku (+Y) najdeme připojený v pořadí třetí spojovací modul Tranquility (Klid) neboli Node-3.  Ještě nám tedy zbývají dva podélné spojovací uzly na obou koncích modulu. V ose (-X) směřující k zadní části stanice najdeme připojený hermetický adaptér PMA-1, který propojuje Unity s ruským modulem Zarja (Úsvit) a tím zajišťuje přechod do ruského segmentu. Kvůli jeho asymetrickému tvaru mají při průchodu astronauté i kosmonauté pocit jako kdyby se pohybovali směrem dolů.  Na opačném konci, tedy v ose směrující ve směru letu (+X), je umístěn americký laboratorní modul Destiny (Osud).

Unity však není sám a podobný účel plní na Mezinárodní vesmírné stanici ještě další dva spojovací moduly. Harmony (Harmonie) a již zmiňovaný Tranquility (Klid), tedy Node 2 a 3. Zmíněné moduly byly vyrobeny pro NASA v Evropě a to konkrétně v Itálii firmou Alenia Space a jsou si velice podobné. Konstrukce byla odvozena od evropského laboratorního modulu Columbus a multifunkčních logistických modulů (MPLM).   Harmony i Tranquility částečně nahradily zrušený Habitation module a nabídly osádce mnohem víc než k čemu byly původně navrženy. To samé však můžeme říct snad o téměř každém obyvatelném modulu na ISS.  Harmony například v současnosti slouží i jako ubytovací jednotka pro čtyři astronauty. Vyvinutí a integrace spacích kójí do již existujícího modulu na oběžné dráze byl opravdu nelehký úkol. Celý systém musel splňovat ty nejpřísnější kritéria a měl nabídnout oddělená, dobře izolovaná místa s dostatečně prostorným interiérem a to zejména pro pohodlný spánek. Důležitá byla také ochrana astronautů proti radiaci, vhodný rozvod ventilačních a elektrických vedení do vnitřku každé kóje nebo odvod tepla. Nabyté zkušenosti z předešlých programů (Mir, Skylab) tyto problémy částečně ulehčily. Nutno však přiznat, že výsledkem jsou ne úplně ideální kajuty o velikosti přibližně 2,1 m³ umístěné po obvodu modulu Harmony s rozestupem 90°. Vesmírní cestovatelé si ale nestěžují, naopak pochvalují si jak jsou tiché a spí se v nich prý přímo skvěle. Nicméně je opravdu trošku ostuda, že jedinečná vesmírná stavba za miliardy dolarů nemá v tomto směru více co nabídnout. Na druhou stranu je důležité především to, že stavba plní účel pro který byla vybudována. Je potřeba mít stále na paměti, že lidé zatím nelétají do kosmu na wellness pobyty, ale létají tam předně tvrdě pracovat a objevovat. Jsme teprve na začátku a k architektonicky dechberoucímu paláci či hotelu na orbitu Země máme zatím opravdu daleko.

Modul Harmony dále obsahuje 4 vyjímatelné skříně s přístroji a taktéž šestici spojovacích uzlů (CBM). Pětice portů je aktivní a jeden pasivní a právě ten je připojen k druhému volnému konci laboratoře Destiny.  Na opačném konci, tedy na předním portu Harmony najdeme připojen přechodový tunel PMA -2 a na něm je nově nainstalován adapter IDA-2, který má sloužit soukromým společnostem Boeing a SpaceX. V ose zenitu (-Z) na horním portu Harmony najdeme další přechodový tunel PMA-3, na který by měl v roce 2018 přibýt další adaptér pro soukromé lodě IDA-3. Na levoboku (-Y) najdeme Evropský laboratorní modul Columbus a na opačné straně, tedy na pravoboku (+Y), se nachází japonská sestava s modulem Kibo. Poslední nám zůstal spodní port (+Z) směřující k Zemi, který zůstává prázdný a v současnosti slouží k připojování zásobovacích lodí Dragon, Cygnus a HTV.

Posledním spojovacím modulem je Node-3 neboli Tranquility (Klid). Jedná se o nejmodernější spojovací uzel na ISS a slouží jako pozorovatelna, tělocvična nebo místo na hygienu a odpočinek a zároveň je pravděpodobně nejnavštěvovanějším modulem na stanici a to hned z několika důvodů. Najdeme tu toaletu (konstrukčně vychází z toalety na stanici Mir), která je prý pohodlnější než ta na opačném konci stanice a tak někteří ruští kosmonauté vtipkují, že se jedná o toaletu první třídy. Dalším důvodem, proč je tato část stanice tak oblíbená, je Cupola. Této unikátní rozhledně podlehli doslova všichni astronauté i kosmonauté, kteří měli to privilegium podívat se na naší planetu skrze její okna. Posledním a již méně oblíbeným důvodem vytíženosti modulu Tranquility je sportovní vybavení pro posilování a trénink. Je zde umístěn posilovací stroj ARED (Advenced Resistive Exercise Device) a běžící pás T2 neboli COLBERT, který je kapitolou sám osobě.

Když totiž NASA vybírala jméno pro Node-3, vyhlásila anketu pro veřejnost. To však ještě netušila, jak to celé nakonec dopadne.  Anketu překvapivě vyhrálo jméno amerického komika a moderátora Stephena Colberta a to pořádně zamotalo hlavy vedení NASA. Ta se nakonec rozhodla pojmenovat modul po svém. na počest 40. výročí slavného letu Apolla 11, které přistálo v moři klidu, vybrala název Tranquility . Colbert se ale přeci jen dočkal malé kompenzace, jeho jméno nese onen běžící pás a dokonce má i svůj oficiální emblém, kterým je ozdoben, ale mohlo to dopadnout ještě hůře. Proslýchalo se totiž, že původně měla toto označení dostat toaleta. Nakonec si myslím, že i Stephan Colbert je rád jak to celé dopadlo.

Modul Tranquility má stejnou délku a šířku jako Harmony (Popis s údaji všech tří spojovacích modulů ukazuje podrobněji infografika) a jeho připojením ke stanici znamenalo značný pokrok v soběstačnosti celého komplexu. Na palubě se totiž nachází dodatečný systém podpory života, který recykluje odpadní vodu a vyrábí kyslík a též revitalizační systém na odstraňování škodlivých elementů z atmosféry stanice s kontrolním monitorovacím stanovištěm. Také Tranguility obsahuje šestici spojovacích uzlů, které ale nejsou doposud nastálo obsazené a slouží i jako záložní porty. Stále připojená je pouze observatoř Cupola (kupole) v ose směřující k Zemi (+Z) a na pravoboku je již zmíněné spojení s modulem Unity. Na zadním portu najdeme nejméně do roku 2018 experimentální nafukovací modul BEAM společnosti Bigelow Aerospace a ve směru letu je skladovací modul Leonardo.

Na všechny spojovací moduly byl v interiéru použit design tzv. „Čtyř odstupů“ (Four Stand-Off) a nijak zásadně se neliší ani od laboratorního charakteru celé stanice až na jednu malou výjimku. Nešťastně vybranou růžovou barvu v modulu Unity, která měla mít podle psychologů účinek na duševní pohodu astronautů. Místo toho však působí poněkud zvláštně a nijak zásadně k duševní pohodě nepřispívá. Barvy mají na ISS ale i jiný, podstatný význam. Pomáhají astronautům a kosmonautům při orientaci v prostoru a také v určování směrů. Barevná odlišnost modulů pomáhá i na Zemi v řídícím středisku při zpracovávaní  dat a umožňuje totiž téměř okamžitě rozeznat o který díl stanice se jedná.

Kontrolní modul Zarja

V době kdy Boeing začal kompletací příhradových bloků a modulů ostatní partneři projektu dělali v podstatě to samé.  V Evropě se připravovala zmenšená verze původního laboratorního modulu, který nyní jako jediný zbyl z trojky plánovaných evropských elementů, o kterých jsem se zmiňoval zde. Oproti původním plánům se však zmenšil o třetinu původní délky a tak zdědil alespoň stejné označení – Columbus.

V této výrobní fázi, kdy šlo konečně vše na japonské, kanadské, evropské i americké straně dobře, se objevily první větší problémy s ruským kontrolním modulem Zarja (Úsvit). Celý modul se nakonec rozhodla financovat NASA prostřednictvím firmy Boeing. Plán byl prosazen i navzdory ruské federální kosmické agentury (RKA) a v roce 1994 dochází k důležitému podpisu kontraktu mezi oběma velmocemi. Výrobní kontrakt zohledňuje množství amerických požadavků, které byly ještě dodatečně upraveny v roce 1997. Jednou z přidaných položek byla například americká vlajka namalovaná na bok segmentu v hodnotě jeden milion dolarů…

Historie modulu Zarja sahá až k počátkům výzvědných kosmických stanic ALMAZ z přelomu 60. a 70. let a je přímým nástupcem kosmického dopravního systému TKS (odtud pochází méně známé označení modulu FGB neboli Funkcionalnyj Gruzovoj Blok).  Zarja je vysokokapacitní a všestranný modul, který byl ideálním stavebním blokem k zahájení výstavby stanice, protože nešlo o modul v pravém slova smyslu, ale spíše o hybridní nepilotovanou kosmickou loď. Výhodou byla počáteční nezávislost na ostatních systémech stanice, vlastní pohonný systém zaručující precizní usazení na oběžné dráze nebo vlastní solární panely. V současnosti slouží především jako sklad nejrůznějších věcí. Na stěnách modulu se nacházejí panely, které lze snadno otevřít pro přístup ke skladovacím prostorům, ale značnou část věcí tu najdeme i na „podlaze“, kde zůstávají přichycená suchým zipem a elastickými popruhy. V přední části modulu je pak prázdné malé místečko na základní hygienu kosmonautů na palubě a tři volné stěny pro jejich osobní věci.

Již na první pohled je interiér modulu na šířku menší než jeho americké protějšky a pohyb tímto úsekem je prý podobný sestupu do šachty či studny. Madla na stěnách prý připomínají příčky dlouhého žebříku a celý efekt ještě umocňuje poměrně nekvalitní osvětlení.

Servisní modul Zvezda a mise 1 A/R

V roce 1996 podepsala NASA a Federální kosmická agentura Roskosmos další protokol upřesňující společnou spolupráci na stávajícím projektu a závazky vůči němu. Rusko bude zodpovědné za evakuaci posádky v případě nouze v  průběhu výstavby pomoci kosmické lodi Sojuz stále připojené ke stanici. Obě země budou společně spolupracovat na výcviku astronautů výměnnými pobyty ve výcvikových střediscích. Dokument dále upřesnil společné sdílení elektrické energie, zásobování a dopravu posádek, úpravu dráhy stanice a v neposlední řadě závazek obou zemí k soběstačnému vynášení částí hardwaru.  Přestože se v dokumentu neobjevila zmínka o problémech spojených z modulem Zvezda (Hvězda), trable Ruska i nadále rostly.

Koncern Eněrgija informoval NASA, že plánovaný harmonogram za současných ekonomických podmínek nebudou schopni dodržet. A tak NASA poskytla další výpomoc v podobě 60 milionů dolarů. Údajně za tisíce hodin kosmonautů pomáhajících při amerických experimentech a za uložení výsledků těchto experimentů do ruských modulů a to i přesto, že i Amerika měla nemalé finanční problémy se svými kontraktory, kteří nedodržovali stanovený rozpočet.  Stále hlasitěji se proto ozývaly hlasy považující ruské připojení k projektu za chybu a málo kdo si tehdy uvědomoval skutečný význam, které Rusko bude později mít.

Modul Zvezda je ve skutečnosti pozůstatek po programu Mir a jeho kořeny sahají až ke kosmickým stanicím Saljut. Modul byl plánován jako základ pro zrušenou kosmickou stanici Mir 2 a byl známý spíše pod označením DOS-8, což také fakticky znamená, že byl velice podobný základnímu modulu stanice Mir DOS-7. Celková délka činí 13,11m a největší průměr v zadní části je 4,22 m. V přední části jsou tři dokovací otvory. V ose směřující ve směru letu (+X) je modul nastálo spojen s modulem Zarja. Na horním portu v ose zenitu (-Z) najdeme výzkumný a přechodový modul v jednom neboli  Poisk (MRM 2). Opačný konec bude uvolněn pro víceúčelový laboratorní modul Nauka, na který se stále čeká.  Poslední spojovací uzel se nalézá v zadní části (–X) a právě tady svého času „kotvily“ zásobovací kosmické lodě ATV.  Zvezda je nejnavštěvovanějším modulem v ruském segmentu a obzvláště zde tráví většinu svého času na stanici ruští kosmonauté. Modul nabízí jak prostory k práci, tak k odpočinku. Jsou tu dvě kajuty na spaní velmi podobné těm v americkém modulu Harmony. Oproti nim však mají ještě něco navíc – menší okno o průměru 23 cm, což je dělá přeci jenom o něco luxusnější a to i přesto, že jsou o něco málo hlučnější. Oken má Zvezda celkem 14 a to o různých průměrech. Největší z nich má v průměru 41 cm a má výborné optické vlastnosti. Také odtud se pořizuje denně množství překrásných fotografií. Dále tu nalezneme také propracovaný stůl, u kterého stolovala doslova již celá generace vesmírných průzkumníků. Stůl obsahuje dávkovač na vodu a umožňuje i ohřev jídla. Je tu i další sportovní vybavení, regenerační systémy atmosféry i zmiňovaná druhá toaleta nebo kontrolní a komunikační počítače. Je zřejmé, že se jedná opravdu o universální modul, který má i pohon a pár solárních panelů. Jeho nevýhodou je zvýšená hladina hluku nebo horší cirkulace vzduchu. Přesto celý ruský segment tvoří působivý komplex s množstvím portů pro kosmické lodě Sojuz a zaručuje flexibilitu, která v konečné fázi umožňuje evakuaci celé posádky v případě nouze.

Úměrně s blížícím se rokem 1998 rostlo také napětí u všech zúčastněných partnerů projektu. Tolik oddalované zahájení výstavby Mezinárodní vesmírné stanice se konečně blížilo a zatímco modul Zarja měl ještě záložní exemplář pro případ fatálního selhání, další ruský segment na řadě modul Zvezda z finančních důvodů již žádný neměl. Pravdou je, že Američané pro tento případ měli v záloze připraven pohonný modul ICM (Interim Control Module), ale ten by nebyl ani zdaleka schopen nahradit všechny důležité prvky, které nabízí Zvezda. Lze si dnes jen domýšlet, jaký by byl osud ISS, kdyby se do začátku vloudila byť jen malá chybička. Později, navíc  krátce po sobě, byly dva starty nosných raket Proton korunovány neúspěchem a bylo jasné, že se Protony nevrátí do služby dříve než v první polovině roku 2000, což fakticky znamenalo, že modul Zvezda neodstartuje včas…

Dnem D se stal dvacátý listopad roku 1998. Z kosmodromu Bajkonur v Kazašské stepi odstartovala nosná raketa Proton-K s velmi důležitým posláním. „Na svých bedrech“ nenesla totiž jen kontrolní modul Zarja, ale také sen mnoha lidí o velkém mírovém projektu, který by sjednotil národy ve společné spolupráci. Značné vynakládání prostředků na dobývání vesmíru má totiž jedno nesporné pozitivum a i když se o něm moc nemluví, rád bych ho tu dnes krátce připomněl. Toto lidské snažení totiž nesporně napomáhá udržovat ve světě mír a nakonec, co je důležitější než udržení světového míru? Bez něho bychom jen těžko byli tam, kde jsme dnes…

Zdroje informací:
Donald A. Beattie: „ISScapades“
Neil Leach (Editor), kol. aut.:  „Space Architecture: The New Frontier for Design Research“
Reinhold Bertrand: „Conceptual Design and Flight Simulation of Space Stations“
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://www.nasa.gov/
http://mek.kosmo.cz/
https://www.nasa.gov/
http://www.collectspace.com/

Obrázky:
https://upload.wikimedia.org/…/Space_Station_Freedom_with_Shuttle.jpg
http://img22.rajce.idnes.cz/…/images/Konfigurace1994.jpg?ver=0
http://img22.rajce.idnes.cz/…/images/OrientaceISS.jpg?ver=0
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/COLBERT_patch.jpg
http://img22.rajce.idnes.cz/…/images/Node12a3.jpg?ver=0
https://upload.wikimedia.org/…/1024px-ISS-10_Interior_of_Zarya.jpg