czyli historia promu Columbia od pierwszego startu do katastrofy
Pierwszym promem, który trafił na orbitę, była Columbia (OV-102). Nazwa oczywiście nie była przypadkowa: pochodziła od pierwszego statku morskiego Columbia Rediviva, którym udało się opłynąć amerykańskie wybrzeże Pacyfiku (replika statku znajduje się w… Disneylandzie w Anaheim w Kalifornii), ale Columbia ma też drugie ważne znaczenie: to imię Ameryki! Nie wiem, czy wiecie: swego czasu przymiotnik Columbian oznaczał to samo, co American.
Orbiter nie miał dobrego startu, jeśli chodzi o prace konstrukcyjne: pierwszy lot opóźnił się o grubo ponad rok z powodu problemów z głównym silnikiem MSE (RS-25) oraz… osłoną termiczną (thermal protection system, TPS) – a właśnie uszkodzenie TPS, składającej się z ponad 30 000 płytek, spowodowało katastrofę 1 lutego 2003 roku.
Ponadto podczas prac przygotowawczych do tzw. dry rehearsal, czyli próby przeprowadzenia końcowego odliczania, zdarzył się wypadek: pięciu pracowników zostało poszkodowanych i uległo anoksji spowodowanej zastąpieniem tlenu w krwi azotem. Ten obojętny gaz nie reaguje z hemoglobiną, co powoduje przerwanie cyklu dostarczania tlenu do komórek. Kto czytał Marsjanina, ten ma pewne pojęcie o tym, jak działa taka inertyzacja. Jedna osoba zginęła w tym wypadku na miejscu, drugi pracownik zmarł kilkanaście dni później, a ostatni poszkodowany – po 14 latach cierpień związanych z powikłaniami.
Pierwsza załoga Columbii dotarła na orbitę pod dowództwem Johna Younga, doświadczonego astronauty, który postawił stopę na Księżycu jako dziewiąty; drugim i ostatnim jej członkiem był Robert L. Crippen. Misja nosiła kryptonim STS-1, rozpoczęła się 12 kwietnia 1981 roku i trwała dwa dni, do 14 kwietnia. W tym czasie Columbia okrążyła Ziemię 36 razy. Co ciekawe, zupełnie przypadkowo, ponieważ start zaplanowano pierwotnie na 10 kwietnia, ale trzeba go było przesunąć, lot odbył się w dwudziestą rocznicę słynnego lotu Gagarina na pokładzie Wostoku 1.
Łącznie ten najcięższy z promów kosmicznych odbył 28 misji od 1981 roku do roku 2003, kiedy podczas STS-107 zdarzyła się tragedia. Wiele misji OV-102 było prawdziwie przełomowych: pierwsza misja załogowa, pierwszy ponowny lot promu, pierwszy lot z niepomalowanym zbiornikiem, pierwszy lot z satelitą, pierwsze loty z teleskopami, pierwsze eksperymenty Spacelab, misja naprawcza Hubble’a oraz jeden z najważniejszych lotów, STS-93: dowodzony przez Eileen Collins, który wyniósł na orbitę teleskop Chandra. Teleskop ten działa w zakresie promieniowania rentgenowskiego i jest szczególnie przydatny do obserwowania czarnych dziur, białych karłów i gwiazd neutronowych.
Columbia pobiła też rekord najdłuższego lotu: 17 dni i 15 godzin, co jest imponującym wynikiem. Napisałam wcześniej, że był to najcięższy orbiter – ważył ponad 80 000 kilogramów (trzynaście słoni afrykańskich), ponieważ na początku programu rozwoju wahadłowców NASA nadal eksperymentowała z lżejszymi materiałami. Najlżejszym promem był Atlantis, ważący nieco ponad 68 000 kilogramów.
Ostatnia misja Columbii rozpoczęła się 16 stycznia 2003 roku startem z centrum lotów kosmicznych Kennedy Space Center. Podczas startu oderwał się fragment izolacji, który uszkodził TPS na lewym skrzydle orbitera. Co ciekawe, podobne zdarzenie miało miejsce podczas lotu promu Atlantis w 1988 roku, jednak wtedy uszkodzony został fragment poszycia w pobliżu podwozia, co nie spowodowało poważnych problemów. Musimy tutaj wspomnieć o tym, w jaki sposób odbywa się deorbitacja, czyli wejście w atmosferę w przypadku promów kosmicznych, które muszą zejść z około 282 kilometrów i prędkości ponad 26 000 km/h do 0 metrów i 0 km/h. Cała operacja pod koniec przy deorbitacji trwa około godziny, a rozpoczyna się od 2,5 minut pracy silników OMS, które powodują zejście z orbity i zmniejszenie prędkości tak, by można było bezpiecznie ustawić prom dziobem „w dół” (czyli w kierunku planowanego ruchu). Po około 30 minutach rozpoczyna się wejście w gęste warstwy atmosfery, a krótko potem przez około sześć minut następuje brak łączności radiowej, kiedy trwa najcięższa próba wytrzymałości TPS: przejście przez barierę ognia, podczas której statek znajduje się w obłoku plazmy. Skąd bierze się ta plazma i tak wysoka temperatura (nawet 1650 stopni Celsjusza)?
Orbiter, wchodząc w atmosferę, spręża gaz „przed sobą”, co powoduje wzrost temperatury zgodnie z prawem Boyle’a-Mariotte’a. Wytworzona fala uderzeniowa o ogromnej temperaturze powoduje powstanie warstwy plazmy (zjonizowanego gazu) pomiędzy falą a promem – i właśnie ta plazma przenosi „ciepło” na kadłub. Bez systemu TPS astronauci wewnątrz nie mieliby szans: nie tylko ze względu na temperaturę, ale również obciążenia termiczne, którym poddawana jest konstrukcja kadłuba. I to ostatnie spowodowało katastrofę Columbii: wbrew potocznemu mniemaniu, orbiter nie „wybuchł”, ale uległ dezintegracji (poczynając od lewego skrzydła) pod wpływem sił wywieranych na niego w atmosferze.
Zginęli wszyscy z siedmioosobowej załogi Columbii: Husband, McCool, Brown, Chawla, Anderson, Clark, Ramon.
Po katastrofie misje wahadłowców wstrzymano na ponad rok, ale o tym w kolejnym odcinku. Pożegnajmy się słowami Boba Cabany, dyrektora lotów:
We didn’t hear anything and we kept waiting and nothing. Then we knew it wasn’t going to be good. It was approaching landing time and we got to landing time and there is no orbiter in sight. We waited a couple more minutes and said ‘You know, this is it. They are not coming to Florida today.’
—Bob Cabana, astronaut and director of flight crew operations at Johnson.
Nic nie było słychać, czekaliśmy, i nic. Wiedzieliśmy, że jest kiepsko. Zbliżał się moment lądowania, nadszedł moment lądowania, a promu nie było nigdzie widać. Poczekaliśmy jeszcze kilka minut i w końcu musieliśmy powiedzieć, że to koniec, że dziś na Florydzie nie wyląduje żadna załoga.
Źródła:
Michael Cabbage, William Harwood, Comm Check: the Final Flight of Shuttle Columbia, 2004