Psal se 25. únor 1977 a úspěšná druhá expedice na třetí Almaz byla zpátky doma, o den později ji následovala i kapsle s exponovaným fotomateriálem. Ovšem tím neměla stanice svou službu ukončit. Na další návštěvu OPS-3/Saljutu 5 se připravovala další posádka kterou tvořili Anatolij Berezovoj a Michail Lisun. S jejich startem se počítalo někdy ve druhém až třetím čtvrtletí toho roku. Byl tady však jeden malý – nebo spíše velký – háček. Kosmonauti neměli na čem letět. Pro Saljut 5 se počítalo se třemi expedicemi a proto byly vyrobeny tři dedikované lodě Sojuz 7K-T. Ovšem neúspěch Sojuzu-23 znamenal, že všechny tři kusy již byly použity. Sojuzy zapojené do programu Almaz nesly jen velmi málo odlišných detailů oproti „běžným“ Sojuzům, přičemž nejvýraznějším bylo odklápění stožáru antény systému Igla dozadu těsně před připojením, což zabraňovalo střetu antény s prvky konstrukce stanice. Byl sice objednán další Sojuz, nicméně jeho příprava k převozu na Bajkonur zabrala poměrně dlouhou dobu. A tak, i když byly 5. března a 15. dubna provedeny motorické korekce, jež zvedly dráhu Almazu tak, aby mohla na palubu přijmout novou expedici, nejpozději na začátku léta už bylo jasno, že i kdyby se nakrásně podařilo Sojuz připravit, kosmonauti by k Almazu doletěli v době, kdy by stanice měla v nádržích jen zbytečky pohonných látek, možná dokonce žádné. Expedice na stanici, jež neměla možnost spolehlivě ovládat svou polohu v prostoru (přeci jen, setrvačníky nebyly určeny k nepřetržité práci) postrádala smysl. V červenci bylo proto přijato rozhodnutí let OPS-3 ukončit. 8. srpna, po absolvování 6 630 obletů Země v průběhu 412 dní, byla stanice navedena do hustých vrstev atmosféry a její trosky dopadly do vln Pacifiku. Manželství z nutnosti, jež pojilo CKBM a NPO Energija, opět znamenalo problémy zejména pro CKBM. V té době už však probíhaly první testy vlastní Čelomějovy transportní lodi, což byl stroj, jenž měl Sojuzy předčit naprosto ve všech myslitelných směrech…

​​

TKS – loď z říše snů (část 1. – FGB)

Když se v polovině šedesátých let minulého století na scéně objevil projekt, jenž později dostal jméno „Almaz“, jeho proponenti v čele s Vladimirem Čelomějem rozhodně netrpěli nedostatkem ambicí. Odvážná technická řešení a rozmáchlé vize implementace budoucí stanice byly průvodním znakem raného stádia rozpracovávání projektu. Jedním z úkolů, jež před projektanty stály, byla doprava posádek na stanici a zpět.

Po jistou dobu se uvažovalo o tom, že posádka bude startovat spolu se stanicí samotnou, stejně jako tomu bylo i u amerického projektu vojenské stanice MOL. Ovšem nakonec bylo rozhodnuto o tom, že kosmonauti na své pracoviště budou putovat zvlášť. V opačném případě by totiž nebylo možné stanici navštěvovat opakovaně. V roce 1967 začaly vznikat první náčrty budoucí transportní lodi zatím ještě v kancelářích CKBM v Reutovu, v červenci 1968 však byly práce příkazem Vladimira Čeloměje převedeny do „Filiálky č. 1“, tedy do závodu Chruničeva ve Filách u Moskvy. Toto rozhodnutí mělo v budoucnu ukázat i svou odvrácenou tvář…

Pro vynášení lodi, jež dostala označení TKS (транспортный корабль снабжения – transportní zásobovací loď) a GRAU index 11Ф72, se nabízel nosič, jenž byl vyráběn přímo v Chruničevu, tedy silný Proton. Jeho trojstupňová varianta označená indexem „K“ dokázala vynést na oběžnou dráhu ve výšce 200 km náklad o hmotnosti 20,5 tuny, takže konstruktéři se nemuseli příliš omezovat ve svých plánech. Výsledek jejich snažení byl velice zajímavý stroj, jenž nemá v sovětské a posléze ruské kosmonautice zatím obdoby.

Loď TKS byla koncipována na zcela jiném principu, než tomu bylo u lodí 7K-T „Sojuz“ používaných v první etapě využívání stanic Almaz. Zatímco Sojuz byl skutečně pouze prostředkem pro dopravu posádky a ničím více, u TKS tomu tak nebylo. Tyto lodě neměly hrát pouhou pomocnou roli, nýbrž měly být de facto jakýmisi partnery stanic OPS. Na rozdíl od Sojuzů neměly být během svého pobytu u stanice hibernovány, naopak, měly díky své koncepci převzít mnohé klíčové úlohy, jež by jinak musely vykonávat staniční systémy.

Lodě TKS měly v rámci komplexu OPS-TKS zajišťovat ve svém interiéru příslušné podmínky pro pobyt posádky (Sojuzy musely využívat ventilaci prostřednictvím hadic staničního systému zabezpečení životních podmínek), svými motory měly upravovat parametry orbitální dráhy komplexu a v neposlední řadě dlouhodobě zajišťovat jeho orientaci v prostoru. Pokud k tomu připočteme schopnost dovézt na stanici několik tun nákladu a poskytnout posádce na dané poměry relativně rozsáhlé vnitřní prostory, začíná se zhmotňovat obrázek lodi, jež mohla znamenat doslova revoluci v sovětské kosmonautice. Že byly tyto naděje nakonec z velké části zašlapány do země, je dle autora těchto řádků velmi smutným pomníčkem zákulisních intrik, machinací a neefektivity sovětské kosmonautiky sedmdesátých a osmdesátých let.

Při předání technických požadavků a raných črt projektu TKS do Chruničeva bylo stanoveno první čtvrtletí roku 1969 coby termín kompletace předběžného projektu. Tento termín byl nakonec posunut o čtvrt roku. V polovině devětašedesátého pak mohly na základě předběžného projektu začít práce na detailní projektové dokumentaci.

Celkový vzhled lodi TKS
Zdroj: en.wikipedia.org

Loď TKS se skládala ze dvou samostatných konstrukčních celků. Jedním byl FGB (функционально-грузовой блок – funkční a nákladní blok), druhým pak VA (возвращаемый аппарат – návratová kabina). Tyto celky mohly fungovat relativně nezávisle – další odlišnost proti Sojuzům. Zatímco návratová kabina s kosmonauty po odpojení zamířila k Zemi, FGB mohl zůstat připojen u stanice a dále plnohodnotně fungovat v rámci komplexu.

Sám o sobě byl FGB (GRAU index 11Ф77) poměrně solidním „macíkem“, který si v rozměrech příliš nezadal se stanicí, k níž měl být připojen. Jeho hmotnost činila 13,25 tuny, na délku měřil 13,2 metru a jeho trup měl tvar válce o průměru 2,9 metru, jež se na konci rozšiřoval prostřednictvím dvou konusů, jež byly spojeny u svých základen. V tomto místě byl průměr trupu 4,15 metru (toto „magické“ číslo a jeho význam si jistě vážený čtenář pamatuje z prvních dílů seriálu). Celkový objem hermetických prostor FGB byl zhruba 41,5 m³ . Tento údaj byl velmi důležitý, protože právě ve FGB byly umístěny zásoby a náklad dopravovaný na stanici.

Jak již bylo řečeno, loď TKS měla vlastní systém zabezpečení životních podmínek i elektrický systém. Do posledně jmenovaného dodávaly skrze palubní akumulátory elektřinu sluneční panely. Dva z nich, každý o rozloze 17 m² měly podobu křídel upevněných na otočných závěsech přibližně v polovině délky FGB. Tato dvě křídla doplňoval panel o rozloze zhruba 8 m² umístěný na plášti trupu nad nádržemi pohonných látek. Celkově mohly panely za ideálních podmínek do akumulátorů dodávat 3,25 kW elektrické energie.

Výše už zaznělo, že krom jiného mohla také loď TKS udržovat polohu komplexu v prostoru a měnit parametry její oběžné dráhy. K tomu a také k samostatnému letu před připojením ke stanici sloužilo několik druhů motorů rozmístěných na trupu FGB. Do pohonného systému byly zahrnuty dva hlavní motory DKS (двигатели коррекции и сближения), každý o tahu 447 kg, jež našly své místo na trupu v blízkosti přední části FGB. Bylo je možno zažehnout až stokrát, přičemž garantovaná celková délka práce činila 2 600 sekund. To zajišťovalo u samostatně letící TKS celkovou zásobu impulsu 300 m/s. Tyto motory měly zajišťovat jak korekce dráhy samotné lodi TKS, tak i celého komplexu TKS-OPS. Pro jemnější korekce a manévrování v průběhu příletu ke stanici sloužilo dvacet menších motorků DPS (двигатели причаливания и стабилизации) o tahu 40 kg. A nakonec pro přesné doladění polohy v prostoru sloužilo šestnáct malých motorků DTS (двигатели точной стабилизации), každý o tahu 1,2 kg. Motory DPS a DTS byly rozčleněny do čtyř skupin, na každém konci FGB byly umístěny dvě skupiny motorů.

Řez lodí TKS. V horním obrázku napravo modul FGB, nalevo kónická kabina VA.
Zdroj: kosmo-apparaty.ru (kredit: NPO Mašinostrojenija)

Všechny motory pracovaly s hypergolickými pohonnými látkami, které představovala osvědčená kombinace asymetrický dimetyhydrazin a dimer oxidu dusičitého. Osm nádrží na plášti FGB bylo schopno pojmout až 3 822 kg těchto pohonných látek. Pokud hovoříme o nádržích, ty měly poměrně zajímavou konstrukci. Navenek nenápadné válce s polokulovitým dnem v sobě skrývaly v té době neobvyklý způsob vytěsňování paliva. Nebyly použity elastické membrány, jako tomu bylo u jiných kosmických aparátů. Palivo a okysličovadlo bylo natankováno do kovového vlnovce. Mezi vlnovec a stěnu nádrže bylo vháněno stlačené hélium, což přinutilo vlnovec ke skládání (podobně jako u harmoniky) a tím k vytlačování obsahu. Původně se počítalo s opačným uspořádáním, kdy by pohonné látky byly natankovány mezi vlnovec a stěnu nádrže a roztahováním vlnovce by byly vytlačovány ven. Řešení, jež bylo nakonec zvoleno, umožňovalo snížit nevyčerpatelný zbytek obsahu nádrže z 55 litrů na 10 litrů.

Ovšem motory samotné jsou relativně bezcenné, pokud nejsme schopni jejich tah přesně směrovat. K tomu sloužil řídicí systém, jenž byl zajímavým hybridem mezi analogovým a digitálním světem. Srdcem řídicího systému FGB (a de facto celé lodi TKS) byl počítač Argon-16. Jednalo se o stroj s kapacitou 8 kB RAM a 64 kB ROM. Argon-16 pracoval rychlostí 0,2 MIPS (milionů operací za sekundu) a byl využíván pro veškeré dynamické operace a orientaci lodi TKS, komplexu TKS-OPS a FGB-OPS. Digitální systém byl doplněn analogovým řídicím okruhem, který se staral pouze o orbitální orientaci, orientaci vzhledem ke Slunci a stabilizaci TKS nebo samostatného FGB. Kontrolu nad sblížením a připojením ke stanici zajišťoval radiolokační a naváděcí systém Igla-1R. Jednalo se o upravenou verzi systému, jehož základní verze neměla nejlepší renomé vinou problémů popsaných v minulých dílech seriálu.

Také vnitřní uspořádání modulu FGB skýtalo několik velmi zajímavých řešení, z nichž některé předběhly svou dobu o mnoho let. V přední, nosové části byl umístěn příklop, jímž se kosmonauti měli dostávat z návratové kabiny VA do interiéru FGB. V průběhu startu měli kosmonauti svá místa právě v této kabině, jež si rozhodně také zaslouží bližší popis a bude předmětem povídání v následujícím díle seriálu. Vraťme se však k FGB samotnému.

Pokud bychom se vydali z kabiny VA do interiéru FGB, nejprve by nás přivítal přechodový tunel o průměru 55 cm z korugované nerezové oceli, na jehož obou koncích se nacházely hermetické příklopy – jeden vedoucí do VA, druhý do FGB. Okolo tunelu byly mimo jiné rozmístěny i prostředky pro oddělení VA od FGB a také bezpečnou separaci VA od tunelu samotného. Po otevření jednoho ze zmíněných příklopů by nás přivítal interiér FGB.

V „zóně malého průměru“, jež sousedila s kabinou VA, měl být uložen tzv. „suchý náklad“, tedy kontejnery se zásobami pro stanici. Nutno podotknout, že i přes označení „suché náklady“ se právě v zóně malého průměru nacházela i nádrž s pitnou vodou. V této zóně bychom také po sejmutí panelů na podlaze našli již zmiňované palubní akumulátory, u stropu se pro změnu nacházely gyroskopy orientačního systému loď TKS využívala tzv. „bezplatformní systém“, v němž gyroskopy nejsou umístěny na inerciální platformě, nýbrž jsou pevně přichyceny k trupu lodi, což přináší výhodu v podobě nižší hmotnosti tohoto systému oproti stabilizované platformě), počítač Argon-16 a další zařízení nutné k provozu lodi. Po celé délce interiéru FGB byly umístěny vodicí kolejničky, na něž bylo možné připnout speciální závěsy-transportéry. Pomocí nich měli kosmonauti poměrně snadno přenášet i rozměrnější a těžší náklady (například kapsle KSI) na stanici.

Na zónu malého průměru pak při našem pomyslném průletu modulem FGB navazovala „zóna velkého průměru“. Po jejím vnitřním obvodu mohlo být rozmístěno až osm kapslí KSI. Mezi vnitřní a vnější stěnou této zóny se mimo jiné nacházely nádrže s kyslíkem a dusíkem a také patrony pohlcující CO₂. Nejzajímavějším místem však byla zadní stěna zóny velkého průměru. U ní se nacházela dvě pracovní místa a ovládací pulty. Právě zde byly posty pro dva kosmonauty, jež měli řídit a dohlížet na stykování lodi TKS ke stanici OPS. Zjednodušeně řečeno, TKS ke stykovacímu uzlu stanice vlastně couvala (byť u kosmických letů je tento pojem lehce irelevantní).

…a ještě jednou celkový vzhled lodi TKS, tentokrát prostřednictvím makety vystavené na veletrhu ILA v Berlíně.
Zdroj: commons.wikimedia.org (kredit: Stefanwotzlaw)

Toto řešení bylo zvoleno proto, aby měli kosmonauti ničím neomezený výhled na svůj cíl, jímž byl dokovací prstenec stanice. Výhled zajišťovaly dva iluminátory o průměru 40 cm a přes fakt, že během stykovky by na sobě posádka měla oblečeny skafandry, mohla dvojice z okének bez problémů vidět i dokovací tyč TKS! Toto řešení bylo obrovskou výhodou oproti způsobu, jakým byla zajištěna vizuální kontrola v lodích řady Sojuz. Vzhledem k tomu, že u Sojuzů je před návratovou kabinou, v níž se kosmonauti během stykovky nacházejí, umístěn orbitální úsek, bylo nutné loď vybavit periskopem. To znamená mnohem menší úhel výhledu a ne zcela ideální vizuální odhad vzdálenosti (abychom byli fér, je nutno podotknout, že periskopy řady VSK, jež jsou používány v Sojuzech, jsou vybaveny síťkou usnadňující určování relativní vzdálenosti a že posádka má k dispozici údaje dálkoměru, jenž je součástí radiolokačního systému). Dva kosmonauti měli na tomto místě po ruce vše potřebné pro dohled nad automatickou stykovkou a pochopitelně také prostředky pro uskutečnění manuálního připojení ke stanici.

Vážený čtenář si právěm říká, proč se zde hovoří pouze o dvou kosmonautech, když lodě TKS měly být třímístné (a toto číslo nemělo být konečné, jak se dozvíme v jednom z dalších dílů seriálu). Třetí kosmonaut se nikam nevytratil, pouze během sbližování a připojovací operace měl být usazen v návratové kabině VA, pochopitelně v „plné polní“, tj. ve skafandru a jeho úkolem bylo svým kolegům „krýt záda“ pro případ, že by se cokoli vymklo kontrole a bylo by nutné loď urychleně evakuovat.

Na samém konci zadní části, v místech, kde se zóna velkého průměru opět zužovala, se nacházel stykovací uzel. Nejednalo se o stykovací uzel SSVP používaný pro Sojuzy a civilní Saljuty, jehož vývoj začal až někdy kolem roku 1968. První Sojuzy létaly se stykovacími agregáty, jež neumožňovaly přechod kosmonautů vnitřkem a byly používány až do roku 1969. Čeloměj začal s vývojem vlastní konstrukce mnohem dříve, přičemž hned od počátku se počítalo s přechodem kosmonautů vnitřkem stykovacího uzlu. Jeho konstrukce měla několik odlišností od dodnes používaného SSVP.

Jednalo se, stejně jako u SSVP, o systém konus-tyč. Ovšem dokovací tyč umístěná na TKS měla u své základny závěs, který umožňoval její naklánění kolem obou os. Tím bylo zaručeno úspěšné spojení i při relativně významné odchylce podélné osy lodi a stanice. Stejně tak bylo tímto způsobem zajištěno, že při nárazu tyče do konusu při ne zcela přesné stykovce nedojde k odrazu lodi směrem od stanice. Na rozdíl od SSVP nebyla dokovací tyč zasouvána pomocí šroubu s elektromotorem, nýbrž hydraulicky, což sice na jednu stranu lehce navýšilo hmotnost, na druhou stranu fáze zatahování a tím i čekání na hermetické spojení trvala jen 3-4 minuty oproti 18-20 minutám u soulodí Sojuz-Saljut. Dalším aspektem uzlu, jenž měl být použit pro komplex OPS-TKS, byla jeho pevnost a odolnost. Byl koncipován tak, aby zajistil bezpečné a pevné propojení dvou těles, z nichž každé vážilo okolo 20 tun.

Jak již bylo řečeno, modul FGB mohl u stanice fungovat buďto společně s kabinou VA, nebo byl po odletu posádky schopen u stanice setrvat ve funkčním stavu i nadále a zajišťovat orientaci, korekce dráhy a podobně. Jeho životnost zástupci CKBM garantovali po 90 dní, v závislosti na konkrétní situaci mohl FGB vydržet i déle. Celkově mohl FGB při letu ke stanici pojmout zhruba 2 tuny materiálu a zásob. K tomu je nutno připočíst přes 3 tuny vážících osm kapslí KSI a de facto také zhruba 3 tuny pohonných látek, jež sloužily pro potřeby komplexu OPS-TKS.

Jak vidno z předcházejících řádků, modul FGB měl být nevšedním strojem, jenž by povýšil schopnosti a životnost stanic OPS na zcela novou úroveň. Ovšem ještě zajímavějším kusem techniky byl druhý modul lodi TKS, tedy návratová kabina VA, a to z mnoha důvodů…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soyuz_7K-T_2-seats_drawing.png
https://en.wikipedia.org/wiki/File:TKS_spacecraft_drawing_(svg).svg
http://kosmo-apparaty.ru/wp-content/uploads/2013/09/TKS5.jpg (kredit: NPO Mašinostrojenija)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:TKSmodel1.jpg?uselang=ru (kredit: Stefanwotzlaw)