Koniec przeludnienia w kosmosie. Czeka ich powrót w towarzystwie "zwierzęcego ryku"

Statek kosmiczny Crew Dragon niedługo powinien odcumowywać od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej z czterema astronautami na pokładzie i rozpoczać lot, który zakończy się ognistym wejściem w atmosferę. Tym samym po pół roku zakończy się przełomowa misja. Pierwszy rutynowy lot w kosmos na pokładzie prywatnego statku kosmicznego.

To już kolejna próba powrotu na Ziemię statku Crew Dragon o nazwie własnej Resilience (ang. odporny/wytrzymały). Pierwszą, zaplanowaną na 28 kwietnia, trzeba było odwołać ze względu na złą pogodę w rejonie Florydy, gdzie pojazd ma wodować. Zbyt silne wiatry uznano za zbędne ryzyko i całą operację odłożono o trzy dni a później o jeszcze kolejną dobę. Oznaczało to kilka dodatkowych dni przeludnienia na stacji kosmicznej, która gościła 11 osób, zamiast standardowych 6-7.

Start drugiej misji załogowej w statku Crew Dragon w połowie kwietnia.

Zobacz wideo

Długie przygotowania do kluczowych kilku minut

Teraz nadchodzi ten wielki moment. W skład czteroosobowej załogi misji, formalnie określanej SpaceX Crew-1, wchodzi trzech Amerykanów (Michael Hopkins, Victor Glover i Shannon Walker) oraz Japończyk (Soichi Noguchi). W kosmosie spędzili pół roku. Na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) przylecieli w połowie listopada 2020 roku tym samym statkiem, którym teraz wracają.

Cała operacja powrotu na Ziemię zaczyna się dla astronautów już dobę przed faktycznym lądowaniem. Trzeba po raz ostatni sprawdzić skafandry, statek i ładunek przeznaczony do zabrania na Ziemię. Potem usadowić się w środku i czekać na informację z Ziemi, że wszystko gotowe i można zaczynać. Odpowiednia musi być zwłaszcza pogoda. NASA ma bardzo szczegółowe oczekiwania co do zachmurzenia, siły wiatru, fal czy potencjału na wystąpienie błyskawic.

Sam statek Crew Dragon oferuje pewną elastyczność, ponieważ dzięki silnikom manewrowym może w pewnym stopniu kontrolować kurs i kierować się na jeden z siedmiu rejonów lądowania w pobliżu Florydy. Są one na tyle oddalone od siebie, że jest spora szansa, że w którym warunki pogodowe będą odpowiednie.

Potencjalne rejony lądowania kapsuły Crew DragonPotencjalne rejony lądowania kapsuły Crew Dragon Fot. NASA

Kiedy już Ziemia wyda zgodę, załoga pożegna się z astronautami pozostającymi na ISS i nastąpi zamknięcie włazów, a po kilkudziesięciu minutach oddzielenie się. Statek powoli odsunie się od stacji i zacznie cały szereg manewrów, mających w ciągu kilkunastu godzin sprowadzić go precyzyjnie na wybrany punkt oceanu. Po drodze załoga będzie miała czas na odpoczynek i drzemkę. Sam statek musi jeszcze automatycznie odrzucić tak zwany "bagażnik", czyli duży moduł przymocowany do spodu kapsuły załogowej. Jest w nim miejsce na dodatkowy ładunek oraz różne systemy, na przykład baterie słoneczne, umożliwiające funkcjonowanie przez pół roku na orbicie. "Bagażnik" wchodzi w atmosferę w sposób niekontrolowany i ulega zniszczeniu.

Żeby kapsuła z ludźmi nie podzieliła tego losu, jej silniki muszą uruchomić się w bardzo precyzyjny sposób i wykonać hamowanie, które skieruje ją na odpowiedni tor lotu ku Ziemi. Moment jego rozpoczęcia i czas trwania jest obliczony co do sekundy. Inaczej statek mógłby odbić się od atmosfery (przez zły kąt spotkania się z nią), albo wylądować daleko od zaplanowanego miejsca.

Grafika pokazuje schematycznie początek lotu statku Crew Dragon w kosmos. W tym przypadku podczas pierwszej demonstracyjnej misji załogowej w 2020 roku:

embed

Spadanie w towarzystwie ryku

Całe te manewry na orbicie są automatyczne i zajmują od kilku do nawet kilkunastu godzin. Zależy to od położenia ISS względem Ziemi na początku powrotu. W przypadku misji SpaceX Crew-1 podczas pierwszej próby powrót miał trwać tylko sześć godzin, bo ułożenie było idealne. Po odłożeniu lądowania o trzy dni ten czas wydłużył się do 18 godzin. Po kolejnym odsunięciu w czasie zrobiło się znów sześć. Może jeszcze nastąpić taka sytuacja, że pomiędzy odłączeniem się od stacji do momentu podjęcia decyzji o rozpoczęciu wejścia w atmosferę, pogoda na Ziemi może się zepsuć. Wówczas powrót może zostać dodatkowo odłożony o maksymalnie trzy doby, które załoga będzie musiała spędzić w kapsule.

Kiedy już wszystkie manewry się skończą, silniki zostaną uruchomione i rozpocznie się właściwe wejście w atmosferę, to wydarzenia potoczą się bardzo szybko. Samo hamowanie przy pomocy silników potrwa około dziesięciu minut. Powinno się rozpocząć gdzieś wysoko nad Meksykiem i Zatoką Meksykańską. Wyhamowany statek gwałtownie wpadnie w atmosferę, która zacznie go jeszcze bardziej spowalniać.

Jeszcze w kosmosie głównym dźwiękiem towarzyszącym astronautom jest szum wentylacji i systemów chłodzenia. Kiedy docierają do górnych warstw atmosfery za ścianami statku zaczyna być słychać delikatny szum, który szybko robi się coraz głośniejszy. - W końcu z zewnątrz dochodzi huk. Brzmi jak zwierzęcy ryk - opisywał astronauta Bob Behnken, po pierwszym próbnym locie załogowym w statku Crew Dragon w 2020 roku. Poddawana dużym obciążeniem kapsuła zaczyna żyć swoim życiem, wydając różne skrzypnięcia, wibrując i drżąc. W kulminacyjnym momencie statek otacza ognista poświata plazmy, czyli powietrza rozgrzanego do wielkich temperatur przez tarcie.

Moment wodowania kapsuły Crew Dragon po pierwszej demonstracyjnej misji załogowej w 2020 rokuMoment wodowania kapsuły Crew Dragon po pierwszej demonstracyjnej misji załogowej w 2020 roku Fot. NASA

Tego wszystkiego nie zobaczymy i nie usłyszymy podczas transmisji. Podczas wejścia w atmosferę łączność ze statkiem urywa się ze względu na zakłócenia. Zazwyczaj jest ustanawiana ponownie dopiero, kiedy kapsuła spada prosto w dół na wysokości kilkunastu kilometrów. Najpierw otwierają się dwa małe spadochrony stabilizujące, po czym na wysokości kilku kilometrów cztery główne, pod którymi kapsuła woduje. To już zazwyczaj widać dzięki kamerom zamontowanym na samolotach, śmigłowcach i statkach.

Następne kilkanaście minut to dla załogi głównie czekanie i bujanie się na falach. Do kapsuły muszą dopłynąć ratownicy, następnie ją zabezpieczyć przed ewentualnym zatonięciem i przygotować do wyjęcia z wody przez statek. Już na jego pokładzie musi nastąpić dokładne sprawdzenie i zabezpieczenie pojazdu, na przykład przed wyciekiem resztek paliwa z silników. Po kilkunastu minutach nastąpi otworzenie włazu i finał powrotu na Ziemię.

Sama załoga SpaceX Crew-1, po spędzeniu w kosmosie pół roku, jest osłabiona przez zanikanie mięśni. W warunkach mikrograwitacji nie są one specjalnie potrzebne i pomimo regularnych ćwiczeń fizycznych istotnie się kurczą. Po powrocie do ziemskiej grawitacji  poruszanie się czy wykonywanie zadań wymagających siły staje się bardzo trudne. Astronauci muszą więc polegać na pomocy obsługi naziemnej.

Przygotowania do podjęcia statku Crew Dragon z wody. Po lewej widać odczepione spadochrony. Załoga po wstępnym badaniu medycznym jest wysyłana na brzeg śmigłowcemPrzygotowania do podjęcia statku Crew Dragon z wody. Po lewej widać odczepione spadochrony. Załoga po wstępnym badaniu medycznym jest wysyłana na brzeg śmigłowcem Fot. NASA

Prywatna inicjatywa przejmuje pałeczkę

Kiedy już to wszystko się skończy, będzie czas konferencji prasowych i podsumowań. Niewątpliwie misja SpaceX Crew-1 jest historycznym wydarzeniem. To pierwsza pełnoprawna misja załogowa, która odbyła się za sprawą wyposażenia stworzonego i obsługiwanego przez prywatną firmę. W tym wypadku SpaceX Elona Muska. Poprzedni, pierwszy lot załogowy tego rodzaju, misja Crew Dragon Demo-2 w maju-sierpniu 2020 roku, miała charakter demonstracyjny i testowy. Na pokładzie były tylko dwie osoby.

Ta obecna ma być początkiem rutyny. Drugi lot tego rodzaju niedawno się rozpoczął. Załoga numer dwa poleciała na ISS 23 kwietnia i ma wrócić za pół roku. Wówczas zmieni ją załoga 3. Później schemat ma ulegać zmianom, ponieważ do użytku powinien wejść również statek Starliner tworzony przez koncern Boeing. Prace nad nim zaliczają jednak spore opóźnienia, zwłaszcza ze względu na nieudany bezzałogowy lot testowy w grudniu 2019 roku. Obecnie pierwszy testowy lot załogowy jest planowany na koniec 2021 roku.

Wszystko to powstało w ramach programu komercyjnych lotów załogowych, Commercial Crew Program. Pisaliśmy o nim więcej wcześniej. To nieortodoksyjne zagranie zapoczątkowane przez Amerykanów już dekadę temu, wraz z rozpoczętym kilka lat wcześniej komercyjnym programem lotów transportowych, istotnie przyczyniło się do nowej ery rozwoju amerykańskiego przemysłu kosmicznego. Obecna misja to dowód na słuszność tej koncepcji.

Nagranie lądowania demonstracyjnej misji Crew Dragon w 2020 roku.

Zobacz wideo