Vesmírný program, který se potřeboval vzpamatovat z tragédie
Na jaře 1967 prožíval sovětský kosmický program jedno z nejtěžších období své historie. Dne 24. dubna zahynul kosmonaut Vladimir Komarov při návratu lodi Sojuz 1 na Zemi. Jeho kosmická loď měla během letu technické problémy a při sestupu selhal padákový systém. Návratová kabina dopadla na zem takovou rychlostí, že Komarov neměl šanci přežít.
Tragédie otřásla programem, který měl Sovětskému svazu zajistit další úspěchy v soupeření se Spojenými státy. Sojuz měl být novou generací kosmické lodi, schopnou nejen dopravovat člověka na oběžnou dráhu, ale také se spojovat s dalšími plavidly. Podobné manévry byly nezbytné pro připravované lunární projekty i budoucí orbitální stanice.
Komarovův let měl původně zahrnovat také setkání s další lodí, která by na oběžnou dráhu dopravila tři kosmonauty. Kvůli problémům Sojuzu 1 však byl její start zrušen. Sovětští konstruktéři tak museli znovu prokázat, že jejich technologie dokáže bezpečně fungovat, než do ní pošlou další posádku.
Řešením se staly dva nepilotované Sojuzy, vystupující pod označeními Kosmos 186 a Kosmos 188. Jejich úkolem bylo ověřit něco, co se dosud žádnému kosmickému programu nepodařilo: plně automatické setkání a spojení dvou samostatných lodí ve vesmíru.
První loď čekala na oběžné dráze. Druhá odstartovala o tři dny později
Kosmos 186 odstartoval z kosmodromu Bajkonur 27. října 1967. Během následujících dnů technici na Zemi kontrolovali jeho systémy a připravovali druhou část experimentu.
Dne 30. října následoval start Kosmosu 188. Jeho úkolem bylo dostat se na oběžnou dráhu tak, aby se mohl setkat s první lodí.
Na Zemi by podobná operace mohla připomínat situaci, kdy jedno auto čeká na parkovišti a druhé k němu přijede. Ve vesmíru ale nic takového nefunguje. Kosmické lodě se pohybují rychlostí přibližně 28 tisíc kilometrů za hodinu a neustále obíhají Zemi. Nemohou jednoduše zastavit a počkat.
Aby se dvě lodě setkaly, musí se dostat na vhodné oběžné dráhy. Následně je potřeba upravit jejich vzájemnou polohu a rychlost tak, aby se při konečném přiblížení pohybovaly téměř společně.
Právě proto nestačí, aby kosmická loď jednoduše namířila motory směrem k druhému plavidlu. Ve vesmíru totiž změna rychlosti ovlivňuje také tvar a výšku oběžné dráhy.
Pokud kosmická loď například zvýší svou rychlost ve směru letu, dostane se na vyšší dráhu, na které obíhá Zemi pomaleji. Zdánlivě logický pokus druhou loď dohnat tak může vést k úplně jinému výsledku, než by člověk čekal při jízdě automobilem.
Úspěšné setkání proto vyžaduje přesné plánování a průběžné korekce.
V případě Kosmosu 186 a 188 je poprvé zvládl automatický systém bez člověka na palubě.
Dvě lodě se musely najít samy. Řídil je systém Igla
Srdcem experimentu byl sovětský automatický systém Igla, jehož název v ruštině znamená jehla. Využíval rádiové signály, pomocí nichž lodě určovaly vzájemnou polohu a získávaly údaje potřebné k přiblížení.
Kosmos 186 plnil aktivní roli. Jeho navigační a řídicí zařízení ovládalo manévry potřebné k dosažení cíle. Kosmos 188 představoval pasivní plavidlo, ke kterému se první loď přibližovala.
Jakmile se dostaly do vhodné vzdálenosti, automatika začala řídit závěrečnou fázi setkání. Systém musel nejen navést lodě na společnou dráhu, ale také upravit jejich orientaci tak, aby proti sobě správně směřovaly spojovací mechanismy.
Právě závěrečné metry jsou mimořádně náročné. Příliš vysoká relativní rychlost může při nárazu poškodit konstrukci, zatímco nesprávné natočení může zabránit zachycení spojovacích zařízení.
Z archivních rekonstrukcí navíc vyplývá, že první pokus o přiblížení nebyl dokonalý. Kosmos 186 při něm minul druhou loď přibližně o 900 metrů. Automatický systém ale dokázal situaci vyhodnotit a připravit další pokus.
Ten už skončil historickým úspěchem.
Pouhých 62 minut po startu Kosmosu 188 se obě lodě mechanicky spojily. Stalo se tak 30. října 1967, v době, kdy od první pilotované cesty člověka do vesmíru uplynulo jen šest let.
Do té doby už Američané dokázali spojit pilotovanou loď Gemini 8 s nepilotovaným cílovým tělesem Agena. Dne 16. března 1966 tento manévr provedli Neil Armstrong a David Scott. Šlo však o spojení řízené astronauty.
Sovětský experiment posunul technologii o krok dál: dvě lodě dokázaly provést celý závěrečný manévr bez posádky.
Jenže po mechanickém zachycení se objevil problém.
Historické spojení, které nebylo úplné
Na první pohled se zdálo, že experiment splnil svůj hlavní úkol. Spojovací zařízení se zachytila a obě lodě pokračovaly v letu jako jeden celek.
Přesnější vyhodnocení však ukázalo, že mechanismy nedokončily všechny potřebné kroky.
Podle historické studie NASA zůstala mezi oběma loděmi přibližně 85milimetrová mezera. K úplnému pevnému spojení, které by správně propojilo všechna příslušná rozhraní, nedošlo.
Selhalo také elektrické propojení.
To může znít jako nepatrný detail. V kosmonautice je ale rozdíl mezi pouhým mechanickým zachycením a plnohodnotným spojením zásadní.
Spojovací systém musí nejprve bezpečně zachytit druhé plavidlo a následně zajistit dostatečně pevné spojení. Teprve potom lze podle konstrukce lodí navazovat elektrická propojení nebo připravovat další operace.
V případě budoucích kosmických stanic se podobné technologie staly nezbytnými pro dlouhodobé společné lety, připojování zásobovacích lodí a v pozdějších konstrukcích také pro přechody posádek mezi moduly.
Kosmos 186 a Kosmos 188 tedy dokázaly něco mimořádného, ale nedovedly celý postup do technicky dokonalého konce.
Z hlediska vývoje programu však byl experiment stále velmi cenný. Konstruktéři získali důkaz, že automatické vyhledání, přiblížení a zachycení druhé lodi je možné, a současně konkrétní informace o tom, co ještě musí vylepšit.
Obě lodě zůstaly spojené přibližně tři a půl hodiny. Potom dostaly ze Země příkaz k oddělení a pokračovaly samostatně.
Tím ale jejich příběh ještě neskončil.
Jedna loď se vrátila. Druhou zničil vlastní bezpečnostní systém
Kosmos 186 se na Zemi vracel 31. října. Také jeho sestup však provázely komplikace. Kvůli poruše orientačního zařízení se nepodařilo uskutečnit plánovaný řízený návrat s využitím vztlaku.
Loď proto vstoupila do atmosféry po balistické dráze, při níž byla vystavena vyššímu přetížení, než se původně předpokládalo.
Návratový modul se přesto podařilo bezpečně dostat na zem a zachránit pro další analýzu.
Kosmos 188 měl mnohem horší osud.
Jeho návrat byl plánován na 2. listopadu, ale potíže s orientací způsobily odchylku od požadovaných podmínek sestupu. Při návratu se aktivoval nouzový destrukční systém, který měl zabránit tomu, aby se citlivé zařízení dostalo mimo kontrolované území.
Modul byl zničen a nepodařilo se jej získat.
Výsledná bilance tak byla na první pohled zvláštní. Sovětský svaz dosáhl světového prvenství v automatickém spojování kosmických lodí, ale ani samotné spojení nebylo úplné a jedna z lodí se z výpravy nevrátila.
Pro konstruktéry šlo přesto o mimořádně důležitý krok. Kosmické programy se totiž nerozvíjejí jen prostřednictvím bezchybných úspěchů. Stejně významné bývají experimenty, které potvrdí některé schopnosti a současně odhalí konkrétní slabiny zařízení.
A právě takový byl říjnový let z roku 1967.
Proč by bez podobných experimentů nefungovaly kosmické stanice
Na konci šedesátých let nebylo automatické spojování lodí samoúčelným technickým experimentem. Sovětští konstruktéři uvažovali o mnohem složitějších operacích na oběžné dráze i o budoucích výpravách k Měsíci.
Aby bylo možné budovat větší kosmické sestavy, dopravovat na orbitu další vybavení nebo zásobovat dlouhodobě obývané stanice, musely se jednotlivé lodě umět bezpečně setkávat.
Kdyby každé spojení vyžadovalo přímé řízení člověkem, možnosti nepilotovaných zásobovacích letů by byly mnohem omezenější.
Právě automatické systémy nakonec umožnily Sovětskému svazu a později Rusku rozvinout rozsáhlou tradici zásobovacích lodí Progress. Ty dokázaly dopravovat materiál na stanice Saljut a Mir a později také na Mezinárodní vesmírnou stanici.
Technologie se samozřejmě během desetiletí výrazně změnila. Raný systém Igla vystřídala dokonalejší zařízení, například radiotechnický systém Kurs, a postupně přibývaly další možnosti navigace a řízení.
Základní úkol však zůstal podobný: bezpečně vyhledat druhé plavidlo, přiblížit se k němu, upravit vzájemnou rychlost a spojit obě konstrukce bez poškození.
Dnes už jsou podobné operace běžnou součástí kosmických letů. Kosmické lodě přivážejí na stanice posádky, potraviny, vědecké vybavení a další zásoby.
Za každým takovým manévrem však stojí desetiletí zkušeností, včetně experimentů, které nebyly úplně bezchybné.
Vesmírné prvenství, které tehdy ještě nemohlo být dokonalé
První automatické spojení Kosmosu 186 a Kosmosu 188 trvalo jen několik hodin. Obě lodě byly nepilotované a jejich návrat přinesl další problémy. V porovnání s dnešními složitými kosmickými misemi může celý experiment působit poměrně skromně.
V říjnu 1967 ale znamenal obrovský krok.
Sovětský program se stále vzpamatovával ze smrti Vladimira Komarova a potřeboval ověřit, že lodě Sojuz dokážou vykonávat náročné manévry spolehlivěji. Automatické přiblížení a spojení dvou samostatně vypuštěných plavidel představovalo důkaz, že řídicí technika dokáže zvládnout úkol, který do té doby vyžadoval přímý zásah kosmonautů.
Příběh má navíc důležité pokračování. V dubnu 1968 se podařilo automaticky spojit další dvě nepilotované lodě, Kosmos 212 a Kosmos 213. Sovětští konstruktéři tak mohli na předchozí experiment navázat a pokračovat v ověřování technologie potřebné pro další kosmické mise.
Právě tyto postupné kroky připravovaly cestu k době, kdy připojení zásobovací lodi ke stanici přestalo být ojedinělým experimentem a stalo se pravidelnou součástí provozu na oběžné dráze.
Kosmos 186 a Kosmos 188 tedy neukázaly, že Sověti dokázali v roce 1967 postavit dokonalý automatický systém. Ukázaly něco důležitějšího: že se dvě kosmické lodě mohou bez lidské posádky samy najít a spojit – a že zbývající technické problémy mají konkrétní řešení.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], NASA – The First Automatic Docking in Space [2], US National Archives – NORAD assessment [3]
