Na pozadí modré oblohy bez mraků se rýsovala ona nezaměnitelná silueta kosmické rakety Proton.  Na jejím vrcholu čekal pod aerodynamickým krytem schovaný a konečně připravený ruský modul Zvezda (Hvězda). To ráno v řídicím středisku pokračovaly s napětím nutné předstartovní kontroly a po celém areálu byla tentokrát cítit větší nervozita než obvykle, protože každý si byl vědom, jak moc je tento start důležitý a to nejen pro budoucnost ruské kosmonautiky. V sázce byl tentokrát osud celé Mezinárodní vesmírné stanice. Nervozitu neskrýval ani Daniel Goldin z NASA, který z bezpečné vzdálenosti sledoval napínavý průběh startu a s ním i celá řada dalších významných lidí zapojených do projektu. Všichni totiž tak nějak tuší, že den, na který čekali celé dva roky, je konečně tady a nezbývalo než věřit, že vše půjde tak, jak má. Zahájený živý přenos tentokrát sleduje mnohem více diváků, než je u těchto druhů vysílání běžné a už jen tento samotný fakt potvrzuje, o jak výjimečný start se vlastně jedná.

Kamery ještě na moment zabírají připravenou raketu Proton v detailu a ta je záhy překřtěna na „doručovatele pizzy“.  Na boku nosiče lze totiž zřetelně rozeznat poněkud nestandardní nápis Pizza Hut, reklamní logo stejnojmenného fast-foodového řetězce, který za tuto reklamu údajně zaplatil neuvěřitelný jeden milion dolarů. Ke cti společnosti budiž přičteno, že o pár let později skutečně upekla vesmírnou pizzu pro posádku ISS, ale vraťme se na startovní rampu. Čas běží a odpočítávání pokračuje, do startu zbývá prakticky jen pár minut. Byl spuštěn systém termální a pohybové kontroly, gyroskopy a telemetrie aktivovány. Monitory hlásí T-4 minuty a dále se odpočítává.  Všechny systémy dostávají zelenou a… 4-3-2-1. Raketa Proton se probouzí k životu a šestice motorů RD-253 zahajuje kontrolovaný výbuch obřích rozměrů, který má za úkol nadobro dostat drahocenný náklad za „hranice“ Země.

Příběh Mezinárodní vesmírné stanice (4/5)

Nervozita byla tehdy opravdu obrovská a není divu, modul Zvezda byl naprosto klíčovou součástí komplexu nové kosmické stanice, neklid však netrval dlouho. Proton-K pracoval bezchybně a již po devíti minutách dorazil drahocenný náklad na své první plánované místo a po sérii zkoušek na oběžné dráze se o pár dní později modul úspěšně propojil se zárodkem Mezinárodní vesmírné stanice.

Mise 1/R se stala triumfem, který si ruská kosmonautika bude pamatovat ještě dlouho a vlastně i celý zbylý rok 2000, protože již o pár měsíců později odstartovala z Kazachstánu na stanici také historicky první tříčlenná posádka na špici rakety Sojuz TM a započala tak novou kapitolu přítomnosti člověka v kosmu.

První expedice strávila na Mezinárodní vesmírné stanici celkem 136 dní a pomalu ji začala přeměňovat na vědecké pracoviště, které bude v příštích dekádách hostit množství laboratorních modulů a to hned z několika zemí světa. Jedním z nich je bezesporu i ruský modul Zvezda, který můžeme právem označit i za vůbec první „laboratorní“ modul ISS a to i přes to, že k tomuto účelu neslouží primárně. A nejen to, v první etapě výstavby stanice byla Zvezda pro kosmonauty i astronauty na oběžné dráze opravdu nepostradatelná. Modul nabídl jak první systém podpory života, tak prozatím jediné prostory pro hygienu, trénink nebo stravování posádky. Mezinárodní vesmírná stanice se však později rozrůstala o skutečné laboratoře a na ty se zaměříme dnes.

Destiny

Začneme u „vlajkové lodí“  amerických modulů na ISS, kterou je bezesporu multifunkční laboratoř Destiny. Modul je vyroben převážně ze slitiny hliníku 2219. Z vnější strany je potažen vrstvou tepelné ochrany, kevlaru, nextelu a hliníkovými pláty zvanými „Bumpers“ (nárazníky). Slouží totiž jako ochranný štít. Tato trojvrstvá ochrana je známá jako Whippleův štít podle jeho vynálezce amerického astronoma Freda Whippleho a byla použita na většině modulů připojených k ISS. Dnes již můžeme říct, že svůj účel plní skvěle a s úspěchem chrání osádky kosmické stanice před různým „smetím“ již téměř dvacet let. Modul je válcový a oproti původním plánům byl bohužel výrazně zkrácen. Po regulaci tak na délku měří (bez dokovacích mechanismů na obou koncích) 8,5 metrů a jeho průměr činí 4,3 metrů.

Všechny velké laboratorní moduly na stanici, včetně laboratoře Destiny, mají k dispozici různé druhy skříní tzv. „racky“. Uvnitř modulu Destiny jich je 24 a jsou vyjímatelné. Některé vědecké skříně na palubě ISS si dokonce vyžadují mimořádné prostředí a proto je potřeba je extra izolovat od všech nežádoucích vibrací, které mohou ovlivnit konečné výsledky experimentů. Proto tyto speciální „racky“ obsahují aktivní izolační systém ARIS (Active Rack Isolation System ).

Laboratoř Destiny obsahuje celkem 13 vědeckých a 11 systémových a skladovacích skříní, ale vůbec nejkomplikovanější věcí na stavbě laboratoře Destiny bylo překvapivě její kulaté pozorovací okno, jehož součástí je i speciální „pozorovací skříň“ WORF (Window Observational Research Facility). Společnost Boeing navrhla okno tak, aby mělo co možná největší světelnou propustnost. Skládá se ze čtyř vrstev speciálně upraveného křemenného skla s antireflexním povlakem a systémem bezpečnostních čidel. Vnější okenní tabule je silná 9 mm a slouží jako ochrana proti kosmickému smetí a mikrometeoritům. Tato vrstva se dá také vyměnit pokud je poškozena. Vnitřní skleněná tabule je silná asi 11 mm. Celkový průměr okna je 509 mm a tloušťka je 143 mm. Ke stěně modulu je okno připevněno 30 silnými šrouby v kovové obruči a lze ho uzavřít poklopem. Svým vzhledem tak trochu připomíná kruhová lodní okna a přesto, že v interiéru laboratoře Destiny není nijak zvlášť dominantním prvkem, patří jednoznačně k nejoblíbenější části v modulu.

Všechny americké moduly na ISS byly vyrobeny v Marshallově středisku vesmírných letů a to ve stejných budovách, které pamatují již měsíční rakety Saturn V. Konstrukce modulů byla prováděna v otočné kolébce, která zajistila lepší uchycení a manipulaci. Vznikaly v ní také neletové testovací exempláře hardwaru, které dodnes NASA používá. V průběhu konstrukce byla vyžadována neustálá kontrola hmotnosti letových modulů, aby se zabránilo překročení nosnosti raketoplánů. Nadmíru těžké vybavení bylo jednoduše odstraněno a některé nejtěžší součástky vyměněny za lehčí. A právě i to je jeden z důvodů, který nakonec neumožnil tvorbu super pohodlných a designérsky úchvatných interiérů na ISS.

Columbus

Jak již víme, regulacím se nevyhla ani Evropa a svůj laboratorní modul musela také bohužel výrazně zkrátit a úplně rozloučit se musela jak s plánovanou polární platformou, tak s létající laboratoří Columbus Man-Tended-Free Flyer (MTFF). Přetlakový modul Columbus tak zůstal největším příspěvkem Evropy na stavbě ISS a dodnes je na něj Evropa patřičně hrdá. Postaven byl v Brémách v Německu a některé vybavení v Itálii. To s sebou neslo nemalé problémy, které se však podařilo úspěšně vyřešit a dnes je modul chloubou evropské kosmonautiky. Jeho délka není nijak závratná, měří 6,9 m a průměr je 4,5 m. Uvnitř válcovitého modulu, který je z jedné strany ukončen pasivním spojovacím uzlem (CBM), najdeme místo pro celkem šestnáct standardních skříní (ISPR). Z toho je deset skříní rezervováno pro vědu. Další tři obsahují například chladicí systémy a systémy podpory života. Zbývající tři slouží jako úložné prostory. Columbus však, na rozdíl od americké laboratoře, Destiny obsahuje také čtyři externí plošiny na experimenty, které vyžadují například kosmické vakuum nebo je potřeba je vystavit určitým typům záření. Navíc každá externí plošina je namontována na adaptéru, na který je možno umístit menší instrumenty a experimenty o hmotnosti až 227 kg.

Stavba modulu Columbus započala v roce 1996, když ESA podepsala kontrakt se společností DASA (Daimler-Chrysler Aerospace AG) a společností Alcatel Alenia Space z italského Turína. DASA se měla postarat o vybavení modulu a z převážné většiny také o software a Alenia Space měla na starosti design, konstrukci včetně ergonomie, systému podpory života, odvod tepla, rozvod elektřiny apod. Předpokládaná cena modulu byla odhadnuta na 658 milionů euro a v tomto případě dobrou zprávou je, že se plánovaný rozpočet podařilo téměř dodržet, protože finální podoba modulu stála 700 milionů euro a za jeho navýšení může především posunutí startu o několik let z důvodu odkladů již zmiňovaného startu s modulem Zvezda. Start modulu Columbus tedy proběhl až 7. února 2008 a vynesl ho raketoplán Atlantis při letu STS-122. Tato mise bývá také označována jako 1E.

Kibo, japonská naděje

Po Evropě přišla řada na Japonsko. Již na první pohled je japonský experimentální modul Kibo (JEM) větší a tak trochu jiný než ostatní moduly ISS. Není divu, že mnozí považují právě tuto část stanice za tu vůbec nejprogresivnější, což potvrzuje i nenápadný nápis u vchodu do modulu, na kterém stojí: „Vítejte v Kibo – prosím užívejte si a relaxujte v této zcela nové, prostorné a nejklidnější místnosti na ISS.“  Na první pohled je také zřejmé, že se jedná o multifunkční vědeckou sestavu, složenou z několika částí, které zahrnují i laboratorní modul, který je vůbec tím nejdelším a největším samostatným modulem ISS. A ač se to možná nezdá, interiér modulu nevychází z designu tzv. „Čtyř odstupů“ (Four Stand-Off), ale je částečně odvozen od vnitřního uspořádání evropské laboratoře pro raketoplány Spacelab postavené v Evropě. Na délku měří Kibo úctyhodných 11.2 metrů a jeho vnější průměr je 4.4 metru a vnitřní činí 4,2 metru.

Pokud tedy astronautům někdy přišel modul Destiny veliký, pak je laboratoř Kibo doslova obrovská. Do vědeckého modulu se vejde celkem 23 úložných skříní (ISPR), z toho jich je dvanáct využíváno pro vědu a zbytek slouží potřebám modulu. Je zde například environmentální systém řízení životních podmínek, řídící a jiné softwarové vybavení. Uvnitř vědeckého modulu Kibo se nacházejí také dvě uzavíratelná okna a dokonce malá přechodová komora pro vědu (JEM Airlock) a právě přechodová komora je jedním ze specifických prvků modulu Kibo, díky kterým lze provádět nejrůznější cenné operace, které značně rozšiřují vědecké možnosti ISS.

Celá japonská sestava si vyžádala celkem tři starty raketoplánů a obsahuje tyto hlavní části: Přetlakový modul, logistický modul, venkovní a skladovací plošinu a poslední částí je menší robotický manipulátor. Ještě dodejme, že sestava Kibo byla vyrobena na zakázku Japonské kosmické agentury JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

První japonská mise k ISS proběhla v březnu roku 2008 jako součást mise STS-123 nebo 1J/A. Tehdy byl nejprve vynesen malý logistický modul ELM (The Experiment Logistics Module), který je dnes trvale připojen v ose zenitu (-Z) k přetlakovému modulu Kibo svým spojovacím uzlem (CBM). Hned u jeho vchodu se nachází další vtipný nápis: „Vítejte na nejvyšším místě Japonska nad horou Fudži“, který prý vždy dokáže vykouzlit na tvářích astronautů úsměv. Jak se postupem času ukazuje, i takové zdánlivé maličkosti mají nakonec velký význam pro hierarchii na palubě a celkově přispívají k větší pohodě posádky, a i když to tak možná na první pohled vůbec nevypadá, logistický modul ELM je velmi podobný nákladovému úseku kosmické zásobovací lodi HTV. Modul ELM obsahuje dvě části. Jednu tvoří onen přetlakový úsek (ELM-PS), ke kterému má posádka volný přístup a kde najdeme zejména skladovací prostory pro vědecké experimenty. Druhou část tvoří venkovní vyjímatelná platforma Experiment Logistics Module-Exposed Section neboli ELM-ES, kde se dají dočasně skladovat již provedené vnější experimenty a poté je lze odebrat a přesunout, ale pozor, tato platforma byla vynesena až jako součást třetí japonské mise STS-127, nebo chcete-li 2J/A  v roce 2009 a ještě v průběhu stejné mise se také vrátila zpět na Zemi.

Při druhé japonské misi byl vynesen samotný přetlakový Modul Kibo. V květnu roku 2008 ho vynesl spolu s robotickým manipulátorem raketoplán Discovery, který prý kvůli přítomnosti obrovského modulu v nákladovém prostoru musel zanechat zařízení pro kontrolu stavu své tepelné ochrany na Zemi a vyzvedl si ho poté až na stanici a také většina úložných skříní musela zůstat na Zemi a být namontována až později. Mise je označována jako STS-124 nebo také 1J.

Pro Japonsko byla mise 1J důležitým milníkem a doslova „katapultovala“ tento národ mezi kosmonautickou elitu a nutno dodat, že právem. Modul Kibo si brzy oblíbila i posádka, která zde velice ráda točí nejrůznější popularizační i jiná videa. Jak takové video ve výsledku může vypadat nám ukáže astronaut Don Pettit. Tak se tedy pojďme podívat na to, jak se hraje populární hra Angry Birds v kosmu.

Při poslední, tedy třetí, japonské misi STS-127 nebo 2J/A, o které jsem se již zmiňoval, vynesl raketoplán Endeavour platformu ELM-ES a také externí japonskou „verandu“  Exposed Facility (EF), na které sice nerostou žádné květiny, ale „urodí“ se zde takřka denně velké množství informací, které nám pomáhají lépe chápat nejbližší okolí Země a také zlepšují již tak sofistikovaný život našeho druhu.

Většina vědy na ISS je v současnosti prováděná právě v této trojici laboratorních modulů, ale vlastní vědecké zázemí na stanici má ve svém segmentu samozřejmě také Rusko. Už jsme si říkali, že některé vědecké experimenty jsou prováděny v multifunkčním modulu Zvezda a zejména pak v začátcích budování stanice zde měla posádka napilno. Není ani žádným tajemstvím, že by Rusku v tomto ohledu velmi pomohl připravovaný víceúčelový laboratorní modul Nauka, který se však zatím potýká s řadou problémů a není dosud zcela jasné kdy, a jestli se vůbec vydá na oběžnou dráhu. Do té doby se rusové musejí v tomto ohledu spokojit s malými moduly Poisk a Rassvet.

Poisk – Mini-Research Module 2 (MRM 2)

Poisk (Výzkum) je sice malý, ale velice užitečný a všestranný modul. Nabízí pracovní prostor pro dva členy osádky stanice, kteří zde mohou provádět různé experimenty. Slouží také jako stykovací uzel pro připojení kosmických lodí Sojuz a Progress a aby toho nebylo málo, najdeme v něm také přechodovou komoru pro výstupy astronautů do kosmu a skladovací prostory zejména pro skafandry typu “Orlan“. Je dobré podotknout, že modul Poisk je téměř identický s ruskou přechodovou komorou Pirs, kterou bychom našli orientovanou přesně na opačné straně spojovacího segmentu modulu Zvezda (+Z), Pirs ovšem postrádá ono vědecké vybavení. Dalo by se říci, že moduly Pirs i Poisk jsou jakési obří „předsíně“ na ISS.

Modul Poisk je necelých 5 metrů dlouhý, nepravidelný válec, na obou koncích zakončený stykovacími uzly. Uzel s vodící tyčí (StA-A) je připojen k hornímu portu (-Z) modulu Zvezda a druhý pasivní uzel (StA-P) je připraven pro zmiňované kosmické lodě a pokud se zde nachází dopravní kosmická loď Sojuz, její sestupová část je zároveň nejvyšším bodem celé stanice. Za stěnami této kosmické lodě již není žádná jiná lidská přítomnost. Jen nekonečná černota vesmírného prostoru.

Největší průměr modulu Poisk je 2,55 metru a prázdný váží okolo čtyř tun. Stěny uvnitř modulu jsou pokryty stejnou krémovou barvou, kterou známe např. již z modulu Zvezda. Tady však barvy působí o něco živěji a na modulu Poisk jde znát, že je přeci jen o něco novější. Na vnější straně modulu najdeme malou plošinu s vědeckým vybavením a přibližně na opačné straně je poklop přechodové komory. Na boku se také nachází mechanický manipulátor Strela (GStM) pro přemísťování nákladu i posádky při práci mimo stanici. Samozřejmostí je také navigační a řídicí anténa a rozvod nejrůznějších kabelů. Ještě dodám, že tento modul vynesla na stanici v roce 2009 nosná raketa Sojuz-U

Rassvet – Mini-Research Module 1 (MRM1)

Přestože tento modul svým názvem odkazuje na modul Poisk, ve skutečnosti s ním nemá mnoho společného. Jedná se o zcela novou konstrukci, která nevychází z předešlých přechodových modulů, což je patrné již na první pohled. Délka modulu je 6 metrů a maximální průměr činí 2,35 metru. Rassvet (Úsvit) obsahuje také dva dokovací porty. Na jednom konci je Rassvet připojený k dolní části modulu Zarja (+Z) a opačný konec slouží pro připojování lodí Progress a Sojuz. Uvnitř modulu najdeme osm interních míst pro experimenty, které slouží jako malé výzkumné laboratoře pro biologii a biotechnologický výzkum, stejně jako pro výzkum kapalin nebo materiálové experimenty. Modul není zrovna prostorný a svým vnitřním uspořádáním se trochu vymyká všem ostatním modulům na stanici. Je totiž vyroben z přetlakové části zrušené Energetické platformy (SPP) a je tak do jisté míry výsledkem šikovné improvizace, která byla nevyhnutelná, protože stále více seškrtaných částí stanice bylo nutné částečně suplovat. Konstrukcí modulu Rassvet se tak podařilo vyřešit hned několik problémů najednou.

Další zajímavostí tohoto modulu je, že jeho potenciál není doposud plně využit a to z důvodu absence ruského modulu Nauka. Rassvet totiž obsahuje několik vnějších prvků, které bohužel možná nebudou nikdy plně využity. Mezi tyto prvky patří například malá přechodová komora pro experimenty, náhradní část pro evropský robotický manipulátor ERA nebo radiátor.

Rassvet se stal jediným ruským modulem, který na stanici ve svém nákladovém prostoru vynesl raketoplán. Stalo se tak v roce 2010 při téměř ukázkové misi STS-132 nebo ULF4 raketoplánu Atlantis, která byla původně zamýšlená jako poslední výprava tohoto raketoplánu. To se však nestalo a poslední misí orbiteru Atlantis a raketoplánů vůbec se stala až mise STS-135. Vraťme se ale k misi STS-132.

Je celkem pozoruhodné, že i přesto, že při přípravách na start bylo na rampě 39A techniky zjištěno, že dochází k odlupování barvy ze samotného modulu Rassvet, start dostal překvapivě zelenou s tím, že samotný provoz modulu to nijak neohrožuje, ale potenciální hrozbou i nadále zůstávala možnost uvolnění kusů barvy na oběžné dráze.

Ke všem modulům na ISS je potřeba dodat, že se o jejich prostory jednotlivé státy dělí. Například ESA dnes na základě barterového obchodu s NASA využívá asi 51 % vědecké kapacity svého modulu Columbus a podobně jsou na tom i ostatní partneři projektu.

Vesmírná laboratoř má otevřeno

Více než cokoli jiného je ISS především vědecké pracoviště, které nabízí své unikátní prostory výzkumníkům doslova po celé Zemi a právě v tom je síla ISS. V inovativním přístupu k experimentům, které nelze provádět nikde jinde. Množství vědeckých poznatků i objemy dat, které se zde podařilo nashromáždit, zaměstnávají vědce již řadu let a ještě nějakou dobu jistě budou. Rozvoj pokročilých technologií, stejně jako například nový pohled na medicínu, mění náš celkový pohled na svět kolem nás a dlouhodobě zvyšuje kvalitu života všech lidí na Zemi.

Svou zásluhu na tomto úspěchu mají i většinou neznámí vesmírní architekti, kteří se při navrhování Mezinárodní vesmírné stanice museli ve svém oboru vrátit až na úplný začátek a reinventovat klasické modely bydlení, aby si začali zase klást ty správné otázky, jako: Co skutečně potřebujeme k přežití? Co způsobuje, že se cítíme pohodlně? Co nás skutečně inspiruje? Které podněty v nás vyvolají určité pocity nebo co máme nejraději? Tyto otázky, které se skládají i z úplně těch nejzákladnějších lidských potřeb, posunují ve skutečnosti hranice toho, jak se samo lidstvo vnímá. Mezinárodní vesmírná stanice a i všechny vesmírné stanice před ní udělaly neuvěřitelné pokroky při hledání odpovědí na tyto základní otázky novodobé architektury. Mezinárodní vesmírná stanice tudíž není jen inženýrským triumfem, ale je také zázrakem moderní architektury.

Zdroje informací:
http://pages.erau.edu/~ericksol/projects/issa/destiny.html
https://www.nap.edu/read/5532/chapter/6#33
http://www.kosmo.cz/columbus/.htm
http://www.esa.int/Our_Activities/Columbus/_laboratory
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/358.html
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/
https://en.wikipedia.org/wiki/Poisk_(ISS_module)
https://www.energia.ru/en/iss/rs/rassvet.html
Brent Sherwood: „Module Architecture for In Situ Space Laboratories“
Neil Leach (Editor), kol. aut.:  „Space Architecture: The New Frontier for Design Research“

Zdroje obrázků:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Elena_serova_in_zvezda.jpg
http://meybe.rajce.idnes.cz/Vesmirna_architektura/#destiny.jpg
http://meybe.rajce.idnes.cz/Vesmirna_architektura/#Columbusmodul.jpg
http://meybe.rajce.idnes.cz/Vesmirna_architektura/#kibo.jpg
http://meybe.rajce.idnes.cz/Vesmirna_architektura/#poisk.jpg
http://meybe.rajce.idnes.cz/Vesmirna_architektura/#rassvet.jpg
http://meybe.rajce.idnes.cz/Vesmirna_architektura/#rozloen.jpg
http://www.dlr.de/dlr/en/Portaldata/1/Resources/.jpg