Challenger vypadal jako nějaký pohádkový pták. Otevřený nákladový prostor zatím ležel ve stínu, ale pravá část orbiteru byla nádherně osvětlena sluncem a zářila oslnivou bělobou. Rameno manipulátoru čnělo do prostoru lehce ohnuté v kloubu, který by u člověka nejspíše odpovídal lokti. Skrze okénka ve stropě letové paluby mohl tušit obličeje svých kolegů a přátel, kteří napjatě pozorovali jeho počínání. Žádné nebezpečí samozřejmě nehrozilo, v případě potřeby by pro něj Vance s raketoplánem prostě dolétnul. Zatím ovšem všechno probíhalo podle plánu a našla se i chvilka na kochání se výhledem. Pod jeho nohama ubíhala Země, její panorama se neustále měnilo. Takový pohled se lidem naskytl už dvaatřicetkrát, z toho čtyřiadvacetkrát mužům s americkou vlaječkou na rukávu. Dnes to ale bylo něco úplně jiného. Dnes mohl jako první člověk zažít skutečný pocit svobody neomezeného pohybu v prostoru. Ve výhledu mu nebránilo žádné poutací lano a k tomu, aby se otočil nebo se vydal libovolným směrem, mu stačilo lehce pohnout prsty. Byl to okamžik obrovského osobního triumfu, okamžik, na který čekal tak dlouho. Šestnáct let, které strávil účastí na vývoji raketového křesla, konečně přinášelo ovoce. Bruce McCandless se konečně dočkal své velké chvíle…

Shuttle: MMU

Nový dopravní prostředek pro mnohonásobné cesty na orbit začal dostávat svoji definitivní podobu v průběhu sedmdesátých let minulého století. Ovšem plány pro jeho využití nebyly zdaleka jasné. Uvažovalo se o výstavbě orbitální stanice i o vynášení vědeckých a komunikačních satelitů, ovšem ani tak nevypadalo využití Shuttlu nijak růžově. Teprve až se do věci vložila armáda, dostal Shuttle potřebný směr – měl sloužit jako platforma pro vynášení vojenských satelitů na orbit. Postupně se měl stát dokonce výlučným nosičem vojenských nákladů, přičemž armáda počítala s úplným opuštěním jednorázových nosičů právě ve prospěch raketoplánu. Tomu pak bylo přizpůsobeno téměř vše, zejména rozměry nákladového prostoru. Raketoplány měly krom vynášení satelitů také zajišťovat jejich servis, tzn. zachycení, přepravu zpět na Zem pro potřebné opravy a opětovné vypuštění. Zdálo by se, že pro raketové křeslo, které bylo s takovým úspěchem vyzkoušeno v interiéru Skylabu, bude práce více než dost. Ovšem člověk míní, management mění. Odpovědní činitelé byli toho názoru, že výstupy do volného prostoru jako takové jsou příliš riskantní. Podle jejich pohledu na věc byl astronaut během výstupu „vzdálen pouze jedno selhání systému od smrti“. Stejně nutné práce zastane palubní manipulátor RMS (známý jako „Kanadská ruka“), tak proč riskovat?

Zpočátku se s EVA tudíž nijak zvláště nepočítalo, rozhodně ne s těmi složitými a komplexními, u kterých by mohlo být raketové křeslo využito. Oficiálně měly být EVA vykonávány pouze jako nouzová varianta pro případ, že by například nebylo možné zavřít dveře nákladového prostoru nebo při záchraně astronautů ze selhavšího orbiteru.

V zákulisí ale už v roce 1973 potichu probíhaly analýzy ohledně EVA a také ohledně použití raketového křesla. Jedna z takových analýz konkrétně definovala oblasti použití, při kterých bylo raketové křeslo nejen žádoucí, nýbrž naprosto nezbytné. Už v té době se například začalo diskutovat o křehkosti tepelného štítu raketoplánu, který tvořily keramické destičky, jež byly extrémně náchylné na mechanická poškození. Jediným způsobem, jak zajistit opravu destiček na spodní části orbiteru, tedy tam, kam nedosáhlo rameno palubního manipulátoru RMS, bylo zalétnutí astronauta na dané místo pomocí křesla a oprava speciálním aerosolem. Stejně tak bylo křeslo nutné pro případné manuální uzavření dvířek, kterými při vzletu proudil vodík a kyslík z nádrže ET do motorů raketoplánu nebo pro inspekci a uzavření zaseklých dveří nákladového prostoru. Jako bonus mělo křeslo přinést větší flexibilitu při obsluze satelitů na orbitu a doplnit manipulátor RMS například tehdy, když nebyla žádoucí kontaminace zachycovaného satelitu zplodinami z motorků orbiteru.

Postupně však konzervativní a opatrný postup převážil, navíc se konstruktérům tepelného štítu podařilo změnou technologie zpevnění destiček tepelné ochrany alespoň částečně zahnat obavy ohledně možných problémů a nutné opravy na orbitu. Pomalu to začínalo vypadat, že raketové křeslo je mrtvým konceptem, odsouzeným do kabinetu kuriozit. To by ovšem u tohoto projektu nesměl být Ed Whitsett. Toto jméno je čtenáři jistě známo z minulého dílu seriálu.

Charles „Ed“ Whitsett stál za úspěšným experimentem ASMU, tedy raketovým křeslem, odzkoušeným v programu Skylab. Whitsett v roce 1977 přestoupil z USAF do NASA, kde zakotvil v „Crew Systems Division (divize systémů posádek)“. Jeho neuvěřitelná zarputilost a odhodlání drželo projekt raketového křesla nad vodou i v dobách, kdy ostatní téměř házeli ručník do ringu. Jak se vyjádřil jeden jeho blízký spolupracovník: „Byl to fanatik. (…) Myslel na raketová křesla při každém nádechu, při jídle, ve spánku.“

Právě díky Whitsettovým snahám se podařilo udržet ideu raketového křesla naživu, byť pouze v podobě několika studií, analýz a ideových návrhů. Díky svým dobrým kontaktům Whitsett udržel také zájem potenciálního kontraktora, kterým byl koncern Martin-Marietta. Teprve v roce 1979 dostal projekt definitivní zelenou spolu s kontraktem na výrobu testovacích a letových kusů. Na konci roku byl první testovací exemplář připraven k odeslání do Johnson Space Center ke třítýdenním zkouškám v rámci NASA. Počítalo se s dodáním první „ostré“ jednotky na počátku roku 1980. Whitsett a jeho malý tým mohli být spokojeni – jejich „dítko“ jménem MMU („Manned Manuvering Unit – pilotovaná manévrovací jednotka“) se přeci jen dostane na orbit. Budoucnost však byla stále nejistá. Ovšem pak přišel listopad 1980. A spolu s ním také malý zázrak…

V té době už devět měsíců kroužil na své dráze satelit SolarMax. Sofistikovaná sluneční observatoř agenturu stála 70 milionů dolarů (dnešních 215 milionů) a na palubě nesla sedm přístrojů pro pozorování různých aspektů naší mateřské hvězdy. Ovšem právě na podzim 1980 došlo k vyhoření dvou ze čtyř pojistek orientačního systému, což znamenalo neschopnost zaujmout přesnou polohu v prostoru. Tím pádem byly čtyři ze sedmi přístrojů k nepotřebě, protože ke své činnosti potřebovaly přesné zaměření na Slunce. Vypadalo to, že mise SolarMax skončí dříve, než pořádně začala a její konstruktéři a vědci čekající na data si mohli rvát vlasy. Ovšem neštěstí jednoho bývá zhusta štěstím druhého.

NASA se rozhodla, že satelit jen tak neodepíše. Koneckonců byl koncipován jako schopen údržby na orbitu. Od počátku se totiž počítalo s možností servisních misí za pomoci raketoplánu. Po selhání orientačního systému kontroloři uvedli SolarMax do pomalé rotace a satelit tiše čekal na své zachránce. Přestože rotace nebyla příliš rychlá a teoreticky by bylo možné zachytit SolarMax manipulátorem RMS, podle plánovačů byla právě tohle práce jako stvořená pro raketové křeslo. Ed Whitsett a Walter W. Bollendonk, programový ředitel MMU v rámci Martinu-Marietta, se spolu se svými lidmi mohli konečně pořádně opřít do práce.

V září 1983 byly NASA dodány dva letové exempláře MMU. Každé z nich neslo cenovku 10 milionů dolarů a jednalo se o přímou evoluci úspěšného experimentálního konceptu ASMU, popsaného v předchozím díle seriálu. Od ASMU se křesla MMU lišila zejména ve dvou oblastech. Prvním byly ovládací prvky. Ty byly nyní koncipovány pro ovládání pomocí pohybů prstů (u původní koncepce ovládání joystickem se neosvědčila, v natlakovaném skafandru bylo třeba na udržení rukojeti vyvinout poměrně značnou námahu).

Druhou změnou bylo vynechání rozměrných a těžkých gyroskopů, jež se u ASMU staraly na jedné straně o zaznamenávání odchylky polohy v dané ose, na straně druhé však také byly schopny rozdílem rychlosti dvojice setrvačníků polohu křesla měnit. Bylo to velmi zajímavé řešení, které si astronauti na Skylabu nemohli vynachválit, ovšem cenou za tuto možnost byla značná hmotnost gyroskopů. Protože u raketoplánů bylo vzhledem k ekonomické rentabilitě počítáno s každým kilogramem vyváženým na orbit, setrvačníky byly nahrazeny menšími a lehčími, které pouze snímaly odchylky v rámci dané osy. O změnu polohy se pak staraly výlučně trysky MMU.

Křeslo MMU mělo navenek podobu jakéhosi přerostlého „batohu“ zhruba 1,25 m vysokého; 0,82 m širokého a 1,2 m hlubokého (hloubka je udávána s roztaženými područkami). Hmotnost MMU byla 154 kg, spolu s astronautem ve skafandru EMU a provozními náplněmi mohla hmotnost dosáhnout až 346 kg. Na rozdíl od předešlých modelů křesel nebyl astronaut „připevněn“ ke křeslu poutacími popruhy. Na obou bocích vnitřní stěny MMU byla instalována západka, která zapadala do protikusu na batohu LSS astronautova skafandru. Jako pouhé jištění pro případ selhání západek byl použit klasický popruh vedoucí kolem pasu astronauta.

Pohon křesla nebyl zajištěn tradičními raketovými motorky, nýbrž tryskami, jimiž proudil stlačený dusík. Ten byl pod tlakem 20 MPa uchováván ve dvou separátních nádržích, v každé ho bylo 5,9 kg. Konstruktéři poměrně dlouho hledali způsob, jak uchovat relativně velké množství plynu pod poměrně vysokým tlakem a současně garantovat bezpečnost nádrží. Nakonec se uchýlili ke hliníkovým nádržím, užívaným v Boeingu 747, které navíc potáhli vrstvou kevlaru. Aby si konstruktéři byli zcela jisti, podrobili nádrže neortodoxním testům, kdy do nich – v natlakovaném stavu, samozřejmě – stříleli kulkami ráže 12,7 mm. Kulky do nádrže sice prorazily otvor, stěny si však zachovaly integritu a nádrž neexplodovala. Zásoba pohonného média umožňovala celkovou změnu rychlosti zhruba o 20 m/s, běžná rychlost pohybu v praxi činila kolem 0,6 m/s a úhlová rychlost obratů se pohybovala kolem 10 °/s.

Z nádrží proudil dusík do dvou sad trysek po dvanácti kusech s jednotným tahem 0,75 kg. Jednalo se vlastně o dva nezávislé pohonné systémy, MMU bylo schopno bez problémů fungovat za pomoci jedné sady se dvanácti tryskami, nominální mód však počítal se dvěma aktivními sadami, tedy se 24 tryskami. Samozřejmostí byla možnost vzájemného propojení v případě poruchy některého z komponentů pohonného systému. Redundance je velmi rozumná a příjemná vlastnost, máte-li ji k dispozici – snaha o eliminaci možnosti selhání šla dokonce tak daleko, že v nákladovém prostoru byly vždy dvě jednotky MMU…

A redundance se neomezovala pouze na pohonný systém. Také stříbrozinkové baterie s kapacitou 752 Wh byly v každém křesle dvě a dodávaly do elektrického systému elektrický proud o napětí 16,8 V. Dokázaly zajistit fungování křesla po dobu šesti hodin a každá z baterií měla k dispozici dva nezávislé ohřívače. Samozřejmostí byla možnost dobíjení baterií MMU přímo v nákladovém prostoru orbiteru. Stejně tak bylo možno doplnit i dusík, celá operace dopnění nádrží neměla přesáhnout 20 minut.

Zřejmě jediným důležitým systémem, jenž nebyl redundantní, byla soustava tří gyroskopů. Ty snímaly odchylky od dané osy a předávaly příslušné povely pohonnému systému. Na rozdíl od ASMU z programu Skylab fungovalo křeslo MMU čistě v tzv. Direct módu, tedy povely z ovládacích prvků byly zanášeny do řídicí elektroniky pohonného systému a křeslo podle nich prostřednictvím trysek ihned měnilo polohu či vektor pohybu. Gyroskopy samy o sobě neměly možnost polohu křesla ovlivnit. Astronaut však také měl možnost zapnout AAH, tedy „Automatic Attitude Hold Mode (mód automatického udržování polohy)“, kdy byla udržována automaticky poloha v libovolné osy, či v kombinaci více os. Bylo tedy možné křeslo zcela stabilizovat v neměnné poloze (stabilizace všech tří os), nebo například udržovat stabilitu v klonění a klopení a současně vykonat obrat o požadované velikosti kolem vertikální osy.

Astronaut křeslo ovládal za pomoci ovládacích prvků, umístěných na dvou sklopných područkách. Po vyklopení bylo možné také zpravit jejich délku tak, aby vyhovovala konkrétnímu astronautovi. Logika rozmístění ovládacích prvků byla podobná jako u předchozích modelů, tedy pravou rukou astronaut ovládal změnu polohy a levou rukou pak translaci. Ovládací páčka rotace na pravé područce také obsahovala spínač AAH, vedle páčky bychom našli také vypínač gyroskopů. Levá područka krom páčky translace obsahovala spínače kontrolní a ovládací elektroniky a hlavní vypínač MMU.

Zajímavý byl systém zobrazování důležitých informací ohledně zásoby dusíku, jeho tlaku, napětí v elektrické síti MMU a stavu baterií. Tyto údaje si astronaut mohl vyvolat na ovládací jednotce DCM na hrudi svého skafandru MMU. Malé tlakoměry zobrazující stav zásob dusíku byly také umístěny po stranách vedle hlavy astronauta. Pro lepší viditelnost MMU neslo také tři zábleskové majáky, viditelné do vzdálenosti cca 1,5 km. To bylo více než dostačující, neboť astronauti se měli během prvních testů dostat přibližně do vzdálenosti 91 metrů od raketoplánu.

Před prvním testem proběhla v zákulisí již víceméně tradiční bitva o to, zda bude MMU na orbitu zkoušeno ve volném pohybu nebo spojeno poutacím lanem s raketoplánem. Začalo se dokonce pracovat na jakémsi přerostlém rybářském navijáku, upevněném na hrudi skafandru. V případě potíží se měl astronaut navíjením lana přitáhnout k raketoplánu. Astronauti ovšem divoce protestovali s tím, že hrozí nebezpečí zamotání se do lana. Navíc orbiter samotný byl poměrně pohyblivým strojem s dostatečnými manévrovacími schopnostmi, takže v případě poruchy by pro astronauta prostě dolétl. Varianta bez poutacího lana nakonec zvítězila.

7. února 1984 probíhal čtvrtý letový den mise STS-41-B. Brzy ráno Houstonského času se otevřel poklop a pochvíli i termální kryt přechodové komory raketoplánu Challenger. Do nákladového prostoru se z průlezu vysoukaly dvě postavy ve sněhobílých skafandrech. Klíčové vybavení pro jejich výstup do volného prostoru bylo umístěno po stranách nákladového prostoru téměř u jeho přední stěny. Byly to dvě jednotky MMU, při pohledu po směru letu byla vpravo jednotka s výrobním číslem 002, vlevo pak 003.

Zhruba hodinu po začátku výstupu byl jeden z astronautů usazen v křesle MMU číslo 002. Všechno bylo zkontrolováno, veškeré systémy byly funkční, zbývalo jen odpoutat se od speciálního rámu FSS („Flight Support Station“ – podpůrná letová stanice), ke kterému bylo křeslo připojeno a pak se onen muž lehce vznesl nad nákladový prostor Challengeru. Poprvé v dějinách letěl člověk volně vesmírem, aniž by byl připoután lanem či kabelem ke své lodi. Ten muž měl hodnost kapitána US Navy a jmenoval se Bruce McCandless.

Dlouhá léta práce, frustrací a marných nadějí byly v ten okamžik zapomenuty. Možná si Bruce v oněch chvílích vzpomněl na Eda Whitsetta, s nímž na projektu křesla spolupracoval, a který měl největší zásluhu na tom, že právě nyní letí naprosto svobodně vakuem kosmického prostoru. První úkol zněl – zalétnout 75 metrů nad nákladový prostor a pak se opět vrátit. Všechno šlo jako po másle a tak mohl McCandless přejít ke druhému úkolu. Tím byl let na vzdálenost 90 metrů od Challengeru. Astronauti na palubě Challengeru i Bob Stewart, McCandlessův kolega, toho času také ve skafandru v nákladovém prostoru sledovali, jak se Bruce vzdaluje a jeho obrys se vůčihledě zmenšuje. Pilot Hoot Gibson mačkal spoušť fotoaparátu jako o závod, jedna z fotografií onoho dne se stane jedním z nejvíce ikonických snímků v historii kosmonautiky.

Bruce se nakonec zastavil 97,5 metrů od raketoplánu. Pohled, jenž se mu naskýtal, byl skoro nereálný – bíločerný orbiter v celé své kráse a pod ním pomalu ubíhající Země. Přesto Bruce neměl na nějaké lyrické popisy ani čas, ani chuť. Neustále referoval o vlastnostech křesla a současně drkotal zuby. Chladicí systém jeho skafandru EMU byl totiž koncipován na relativně těžkou práci, jakou při výstupu astronauti běžně podstupují. Nyní však McCandless hýbal pouze prsty na rukou, víc nebylo třeba. Přestože měl chlazení nastaveno na minimum, byla mu zima a zábly jej nohy.

Letové vlastnosti exempláře s číslem 002 pak vyzkoušel také Bob Stewart. On i McCandlesss také otestovali zařízení zvané TPAD („Trunion Pin Attachment Device“). Toto zařízení bylo navrženo pro zachycení satelitu SolarMax. O dva dny později pak oba muži během druhého výstupu otestovali i MMU s číslem 003. Ovladatelnost křesla zhodnotil Bob Stewart slovy: „Jedinou možností, jak by mohl člověk MMU ovládat ještě snadněji, by bylo přímé propojení křesla s mozkem.“ Křeslo MMU se náhle zdálo být kusem vybavení se zářnou budoucností.

Přenesme se v čase o dva měsíce dopředu. Píše se 8. duben 1984 a MMU má konečně příležitost uplatnit se v praxi. U porouchaného satelitu SolarMax „zaparkoval“ Challenger, tentokrát při misi STS-41-C. George „Pinky“ Nelson se uvelebuje v křesle a jeho kolega James van Hoften mu nasazuje mezi područky TPAD. Poté se Nelson vydává směrem k pomalu rotujícímu SolarMax, aby jej zachytil a zastavil rotaci. Velitel Bob Crippen má poté zalétnout s raketoplánem o něco blíže tak, aby bylo možné SolarMax zachytit pomocí manipulátoru RMS. Velká chvíle všech, kteří se podíleli na vývoji křesla, nastává. Ovšem náhle je všechno jinak.

Přes veškerou snahu se Nelsonovi nedaří zachytit příslušný vyčnívající „kolík“ na SolarMax. Všechny pokusy končí tím, že se čelisti TPAD neuzamknou. Satelit se navíc začíná kývat a poté, co se Nelson pokouší rukou zachytit solární panely, přechází družice do nekoordinované rotace kolem všech tří os. Nakonec musí astronauti s těžkým srdcem pokus odpískat. Operátorům z kontrolního centra na Zemi se daří přes noc SolarMax opět stabilizovat a nakonec se daří zachytit družici pomocí manipulátoru RMS. SolarMax je opraven a znovu vypuštěn k samostatnému letu.

Skvělý počin, nikoli však díky křeslu MMU. Posléze vyšlo najevo, že čelisti TPAD se nesevřely kvůli vyčnívajícímu úchytu termální izolace, který vyčníval nad povrch těsně vedle kolíku, za který měl být satelit uchopen. Tento úchyt nebyl zakreslen v žádném z výkresů, nebyla o něm zmínka v žádné dokumentaci a nikdo s ním během nácviků před misí nepočítal.

Své kvality nakonec mohlo křeslo MMU předvést až v listopadu 1984, kdy Joe Allen a Dale Gardner během dvou výstupů v rámci mise STS-51-A postupně zachytili za pomoci křesla MMU satelity Palapa B-2 a Westar VI. Aniž to kdokoli tušil, dva lety MMU během této mise byly současně labutí písní tohoto zajímavého stroje. O něco málo přes rok později se americký pilotovaný program zastavil 73 sekund po startu raketoplánu Challenger k misi STS-51-L.

Když se program znovu rozběhl, pro křeslo MMU už v něm nebylo místo. NASA došla k závěru, že jeho používání by bylo zbytečné. Stejnou práci mohl odvést manipulátor RMS, zároveň raketoplán samotný měl vynikající manévrovací schopnosti, jež umožňovaly jemné manévry v těsné blízkosti cílových těles. Navíc byly MMU spolu s nutným vybavením, tedy rámem FSS, nádržemi s náplněmi pro „dotankování“ dusíku na orbitu apod., relativně těžké (přibližně 670 kg pro dvě křesla) a jejich zahrnutí do letového manifestu by bylo na úkor užitečného zatížení. V roce 1991 byl projekt MMU definitivně zrušen a dva letové exempláře MMU nyní odpočívají v muzeích Smithsonian’s National Air and Space Museum a Kennedy Space Center Visitor Complex.

Příběh raketových křesel však neskončil spolu s MMU. Další kapitolu se totiž chystali napsat na opačném konci světa, v moskevském předměstí Tomilino…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

http://weebau.com/graphics/0/10061760.jpg (kredit: NASA)
http://thumbs.media.smithsonianmag.com//filer/01/1b/011b53b2-4fdf-43d1-8e55-4df738c584c6/33c_on2014_whitsettpaulkramermmc_live.jpg__600x0_q85_upscale.jpg (kredit: Lou Ramon)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Smm.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/311/19012061631_47aba0e1f2_b.jpg
http://historicspacecraft.com/Photos/Spacecraft/MMU_USSRC_RK_2007_1.jpg
http://weebau.com/graphics/0/10061777.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Astronaut-EVA.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/File:EVAtion_-_GPN-2000-001087.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Capturing_the_Solar_Maximum_Mission_satellite.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:STS-51-A_Westar_6_retrieval.jpg