Čtvrtý týden druhého bloku výcviku v European Astronaut Centre (EAC) v Kolíně nad Rýnem byl opět nabitý teorií, praxí i trochou sportu. Pokud bych měl vybrat hlavní téma týdne, byla by to jednoznačně orbitální mechanika. Ale pojďme den po dni.

Pondělí 22. září – první kroky do orbitální mechaniky

Hned ráno jsme se ponořili do základních definic a neovlivněného (neperturbovaného) pohybu na oběžné dráze. To znamená, jak se satelit nebo kosmická loď pohybuje kolem Země, pokud zanedbáme všechny rušivé vlivy – ideální, čistá fyzika.

V další části jsme šli o krok blíž realitě. Perturbovaný pohyb ukázal, jak velký vliv mají „drobnosti“: nepravidelnosti gravitačního pole Země (např. J2 efekt – díky elipticitě má Země o něco více hmoty v oblastech okolo rovníku), odpor zbytků atmosféry, gravitační vliv Měsíce a Slunce, tlak slunečního záření. Tyto faktory sice působí pomalu, ale časem zásadně mění dráhu tělesa, a proto musí ISS nebo družice pravidelně provádět korekční zážehy.

Večer jsem si vyčistil hlavu hokejem s místním hobby týmem v nedalekém Troisdorfu.

Úterý 23. září – manévry a virtuální realita

Den začal tématem orbitálních manévrů a meziorbitálních přechodů. Zde už nejde jen o to „kroužit kolem Země“, ale také jak změnit dráhu. Například Hohmannovým transferem, bi-eliptickým přechodem nebo změnou inklinace. Probírali jsme, jak efektivně měnit výšku nebo sklon oběžné dráhy a proč jsou změny inklinace energeticky tak náročné. Zajímavé bylo i srovnání rychlých a pomalých manévrů podle toho, zda je prioritou čas nebo spotřeba paliva.

Pak následovala přednáška o určování oběžných drah. Tedy jak z pozorování a měření vypočítat, po jaké dráze se těleso pohybuje. V praxi to znamená, že ze sledování hvězdného pozadí, z radarových dat nebo GPS signálů dokážeme určit polohu a rychlost lodi s metrovou přesností.

Po obědě přišla na řadu teorie řízení. Základy, které jsou plné nudné matematiky (vektorů, matic, transformací, soustav rovnic apod.), ale jsou klíčové pro všechny autopiloty a stabilizační algoritmy. Bylo fajn vidět, že stejné matematické principy, které řídí letadla, se používají i pro stabilizaci satelitů nebo orientaci kosmických lodí.

Závěr dne byl hodně vizuální: virtuální realita uvnitř i vně ISS v délce asi dvou hodin. Prošli jsme si všechny moduly ISS, truss konstrukci, antény, dokovací porty, solární panely i radiátory, externí platformy i robotické systémy ISS. Díky fyzikálnímu modelu beztíže jsme si mohli vyzkoušet, jak se pohybovat uvnitř stanice, jak manipulovat s předměty nebo trénovat nouzové postupy.

Středa 24. září – orientace a dynamika, pak posilovna

Dopolední blok patřil základům dynamiky orientace, určování a řízení polohy kosmických těles. Laicky řečeno: jak se satelit nebo kosmický prostředek ve vesmíru natáčí, jak zjišťuje, kam směřuje, a jak se stabilizuje. To je klíčové pro všechny manévry, od správného natočení solárních panelů až po přesné přiblížení ke stanici. Zahrnovalo různé typy senzorů (gyroskopy, magnetometry, hvězdné trackery) a akční prvky jako reakční kola nebo setrvačníky.

Odpoledne jsme zamířili do gymu. Trenéři nás připravovali na test fyzické zdatnosti. Čekala nás tedy série cvičení od skákání přes izometrický plank až po silové prvky, jako mrtvý tah, bench press a dřep s činkou.

Čtvrtek 25. září – od startu po rendezvous

Ráno bylo věnováno tématu „Access to Space“ neboli přístup do vesmíru. To zahrnovalo celou letovou dynamiku startu: vzlet ze startovací rampy, průběh výstupu do vesmíru, volbu startovního okna, ztráty při letu atmosférou, yaw/roll/pitch manévry, gravity turn a staging (tedy postupné odhazování stupňů rakety), profily dynamického zatížení rakety i posádky, různé varianty trajektorií a mnoho dalšího, včetně spousty digramů, vzorců a výpočtů.

Po obědě nás čekal dlouhý blok o rendezvous, odletech a relativním pohybu. Od základních konceptů „parking“ a „phasing“ orbit, přes pomalá i rychlá sblížení, Hohmannovy a bi-eliptické přechody, až po závěrečné fáze přiblížení (tzv. V-bar a R-bar) a samotné dokování.

Večer jsem si opět našel čas na hokej – tentokrát v hale přímo v centru.

Pátek 26. září – návraty a mise k Měsíci a Marsu

Poslední pracovní den začal čtyřhodinovou přednáškou na téma deorbitace, návrat do atmosféry a přistání. Jak vypadá procedura odpojení od ISS, jak se provádí deorbitální manévr, co se děje během návratu do atmosféry a jaké jsou různé způsoby přistání. Diskutovali jsme různé profily návratů – balistické, řízené i s možností přesného dosednutí. Zajímavá byla i část o tepelném namáhání: štíty musí vydržet teploty přes 1600 °C. Opět spousta diagramů, vzorců a výpočtů.

Odpoledne jsme se dívali ještě dál: letová dynamika a navigace průzkumných misí. Šlo hlavně o orbitální mechaniku a profily misí k Měsíci (Apollo, Artemis) a Marsu. Tam hraje roli nejen délka letu a energetické nároky, ale i fakt, že startovní okna pro mise k Marsu se otevírají jen jednou za 26 měsíců.

Víkend – administrativa a hokej

Sobota a neděle byly klidnější: administrativa, nákup, praní, příprava na další týden… a samozřejmě hokeje, abych vyvážil množství teorie i sezení na přednáškách.

Čtvrtý týden tak ukázal, že astronautický výcvik není jen o fyzické přípravě a simulacích, ale i o hlubokém pochopení fyziky a dynamiky letu do vesmíru. Každý den přinesl další kousek skládanky, která je potřeba k tomu, aby člověk mohl jednou usednout do skutečné kosmické lodi.