OSVAJANJE SVEMIRA

Dragan Lazarević

Novi kosmički brodovi

Udobnost u svemiru

Kada bi se postavilo pitanje: koja država ima najuspešniji kosmički program, odgovor bi bio da se, i pored značajnih uspeha drugih država i agencija, program koji su ostvarivale i ostvaruju SAD može oceniti kao vodeći u svetu (jedan od pokazatelja te uspešnosti je to da je NASA-in budžet veći nego budžeti svih ostalih kosmičke agencije zajedno). Iako je prve uspešne misije sa kosmonautima ostvario SSSR, SAD su programima „Džemini-Ejdžina, „Apolo“ i „Skajlab“, po fizičkim dometima, naučnim rezultatima i iskustvom astronauta prestigle pionirske poduhvate konkurenta.

Posle zajedničke misije „Apolo-Sojuz“ 1975. došlo je do pauze u letovima američkih astronauta u kosmos u trajanju od šest godina zbog kašnjenja programa „Spejs Šatl“. Za to vreme, SSSR je uspešno ostvarivao program orbitalnih stanica „Saljut“ na koje je slao kosmonaute kosmičkim brodovima „sojuz“ i opet poveo u kosmičkoj trci i u kosmičkoj medicini rešavajući probleme dugog boravka u bestežinskom stanju.
SAD su od 1981. sprovodile program „Spejs Šatl“ u trajanju od tri decenije. Završile su ga 2011, posle 135 letova u Zemljinu orbitu. Najveći broj modula-segmenata međunarodne orbitalne stanice (preko 90% mase ISS) dopremljen je u Zemljinu orbitu „šatlovima“. Bez kosmičke letelice mase oko 80 t, projekt ISS bio bi teže ostvarljiv.
Od prekida programa „Šatl“ američki astronauti lete ka ISS i vraćaju se na Zemlju ruskim „sojuzima“, za šta NASA plaća Ruskoj kosmičkoj agenciji preko 80 miliona dolara po astronautu. Ova praksa traje devet godina i nameće se pitanje: zašto SAD nemaju sopstvene kosmičke brodove za let u Zemljinu orbitu i na ISS kada su ih imale u prošlosti?
Odgovor se nalazi u kombinaciji neostvarenih očekivanja vezanih za projekt planiranog i potom odbačenog jednostepenog naslednika „šatla“, kosmoplana „X 33 Venture star“ i u odbijanju NASA-e da kosmički brod „CEV orion“, namenjen za orbitu oko Meseca i letove u dalji kosmički prostor, prilagodi za letove u nisku Zemljinu orbitu i slanje astronauta na ISS (projekt „Orion-Lite“). NASA se opredelila da finansira razvoj kosmičkih letelica za prevoz astronauta preko privatnih kompanija: „dragon V2 crew“ kompanije „Space X“, i „CST-100 starliner“ kompanije „Boeing“. Ove kompanije su imale i planove da započnu komercijalne letove astronauta u Zemljinu orbitu i na ISS ali je došlo do vraćanja na kosmičke letelice koncepcijski slične komandno-servisnom modulu „apola“, 45 godina posle obustavljanja tog programa.

„Dragon 2“ kao početak novog

Ambicija vlasnika „Space X“ Ilona Maska da ima sopstvenu kosmičku letelicu za slanje astronauta u Zemljinu orbitu traje duže od jedne decenije. Započeta je razvojem i korišćenjem kapsule „dragon 1“ i rakete nosača „falkon 9“, u misijama bez posade - u cilju snabdevanja ISS i vraćanju na Zemlju produkata tehnoloških eksperimenata obavljenih u bestežinskom stanju. Takvih misija je do sada bilo 19, a od 2014. kompanija dobija od NASA-e 2,6 milijarde dolara da razvije nove varijante kapsule „dragon 2 crew“ za prevoz astronauta, i bespilotnu „dragon 2 cargo“ za 20 misija snabdevanja ISS.
Kapsula „dragon 2“ je uspešno prošla sve testove. Isproban je sistem od 4x2 raketna motora „super Draco“, namenjenih za slučaj prekida misije i spasavanja kapsule. Uspešno je obavljen (2. marta 2019) probni let „dragon 2“ i spajanje sa ISS sa oznakom „Sp-X Demo-1“ ali je eksplozija u kapsuli, tokom ispitivanja na tlu, 20. aprila 2019, odložila poslednje eksperimentalno lansiranje pre slanja astronauta (detaljnije u „Planeti“ 90).
Posle otklanjanja uzroka koji su doveli do havarije uspešno je obavljeno testiranje motora na tlu, 13. novembra 2019. Ostalo je da se isproba procedura prekida misije i spasavanja kapsule u toku lansiranja.
Taj poslednji test je obavljen 19. januara 2020. kada je kapsula „dragon 2 crew“ lansirana raketom „falcon 9“. U fazi leta sa najvećim aerodinamičkim opterećenjem, prekinut je rad motora prvog stepena i aktivirano je 8 motora „superDraco“ smeštenih u  4 gondole na gornjoj strani kapsule (ukupnog potiska 548kN). To je  kapsuli dalo ubrzanje od preko 5 ge i odvojilo ga na bezbedno rastojanje od rakete koja je potom eksplodirala zbog narušene aerodinamičke konfiguracije.
Drugi stepen je bio napunjen gorivom ali je, umesto raketnog motora, bio teret iste mase. Kapsula je nastavila da se penje do krajnje visine kada je teretni blok iza kapsule (trunk) odbačen. Sistem malih raketnih motora postavio je kapsulu u položaj za ulazak u gušće atmosferske slojeve. Na odgovarajućoj visini, otvoreni su padobrani i kapsula se, posle leta od oko 9 minuta, uspešno spustila na površinu Atlantika.

Spasavanje  u slučaju prekida misije

Gigant američke aerokosmičke industrije „Boeing“ je, sa zakašnjenjem u odnosu na „Space X“, počeo da ostvaruje ambiciju da ima sopstvenu kosmičku letelicu za lansiranje astronauta u Zemljinu orbitu. Iako bi to moglo da se nazove dupliranjem kapaciteta, NASA je finansirala razvoj ove kapsule sa pogonskim odsekom, nazvane „CST 100 starliner“, uplaćivanjem u fazama kompaniji „Boeing“ oko 4,77 milijardi dolara. Razvoj se prošle godine priveo kraju i „starliner“ je dobio konačnu formu i veličinu: ukupna dužina kapsule i pogonsko-servisnog odseka je oko 5m, širina 4,56m, ukupna masa oko 13t. Kapsula je slična komandnom modulu „apolo“ ali ima znatno veću unutrašnju zapreminu od 11m3.
Planirana je za 4-7 astronauta. U Zemljinoj orbiti može da provede samostalno oko 2,5 dana a spojena sa orbitalnom stanicom do 7 meseci. Lansiranje može da se obavi svim postojećim raketama nosačima SAD: „atlas 5“, „delta 4“, budućom raketom „vulcan“ (sa pogonom na tečni metan i kiseonik) pa i sa konkurentskim „falcon 9“.Trenutni favorit za prve misije je „atlas 5“. Kapsula mu je spolja obložena isparavajućim toplotnim štitom BLA (Boeing lighweight ablator). Za spajanje sa ISS koristiće NASA sistem za spajanje (NDS). U pogonsko-servisnom odseku nalaze se 4 raketna motora „rs-88“ koji koriste samozapaljivu kombinaciju monometilhidrazina i azottetraoksida. Razvijaju, svaki pojedinačno, potisak od 176,6kN a namenjeni su za spasavanje kapsule u slučaju prekida misije, i za postizanje ili napuštanje Zemljine orbite. Za potrebe manevrisanja koristi se sistem od 24 „OMAC“ motora manjeg potiska, smeštenih u četiri spoljna bloka na cilindričnom servisnom odseku. Sama kapsula ima 12 manjih raketnih motora za upravljanje tokom ulaska u atmosferu. Energiju će dobijati iz solarnih panela i li-baterija.
Prvo probno lansiranje koje je simuliralo napuštanje lansirne rampe obavljeno je 4. novembra 2019, na poligonu White Sands, u Novom Meksiku. Kapsula je lansirana a potom su se, u toku leta od 93 sec, od tri padobrana otvorila dva. Ipak spuštena je neoštećena na vazdušne jastuke.

Zbog greške u računaru...

Prvi kosmički let obavljen je 20. decembra 2019. lansiranjem raketom „atlas 5“. Posle 30 min, nastao je problem: zbog greške u programu, manevarski sistem je potrošio previše goriva. Time je onemogućeno približavanje ISS i spajanje sa njom tako da je misija trajala oko dva dana. Ulazak u atmosferu i otvaranje padobrana su uspešno obavljeni. Kapsula se meko spustila na amortizujućim vazdušnim jastucima, koji se naduvavaju tokom spuštanja posle odbacivanja donje školjke termičkog štita - što do sada nije primenjivano na letelice sa posadom.             
Kapsuli je astronautkinja Sunita Vilijams dala ime „Calypso“. Planirano je da se kapsule koriste do 10 puta, pri čemu će se za svaki naredni let stavljati novi toplotni štit.
„Boeing“ planira prvi probni let „starlinera“ u kosmos sa posadom sredinom 2020. Leteli bi iskusni astronauti Kristofer Ferguson, Majk Fincke i Nikol Man. Decembra 2020. usledio bi prvi komercijalni let, naručen od NASA-e, sa posadom koju bi činili Sunita Vilijams, Džoš Kasada, Tomas Peskvet i ruski kosmonaut Andrej Borisenko. Cilj je spajanja sa ISS i boravka na njoj. Za taj let bi se upotrebila već korišćena i ponovo adaptirana kapsula „kalipso“.
NASA je ugovorila sa „Boeingom“ još pet letova za potrebu smene posada na ISS. Iako izgleda da NASA favorizuje „Boeing“ i „starliner“ u odnosu na „dragon 2“ treba napomenuti da NASA nije prihvatila da i „Boeingova“ kosmička letelica bude adaptirana za prevoz tereta na ISS u varijanti bez posade. „Boeing“ je razvio i sopstveni skafander za zaštitu posade u slučaju dekompresije kapsule, futurističkog dizajna i karakteristične plave boje - simbola kompanije.
„Biglow Aerospace“ je takođe učesnik i finansijer u razvoju kosmoplova „starliner“ sa namerom da se u njemu dovoze posade i kosmički turisti na orbitalnu stanicu B330, koju bi činio modul na naduvavanje. Stanica bi bila lansirana u bližoj budućnosti.

Novi kosmoplovi za novi polet           

Podaci o letelicama „dragon 2“ i „starliner“ su okvirni. Do sada nije navedeno kolike je masa kapsula, koliko goriva nose sistemi za spasavanje kao i manevarski sistemi na osnovu čega bi mogle da se procene mehaničke mogućnosti kapsule. Prema do sada objavljenom, novi kosmički brodovi SAD su savršeniji u odnosu na prethodnike. Konstrukcija je lakša, toplotni štit je manje masivan a unutrašnja toplotna izolacija je tanja i efikasnija; veća zapremina kabine ostaje na raspolaganju astronautima. Unutrašnjost je bolje ergonomski oblikovana, ležajevi su udobniji. Primetan je i estetski dizajn enterijera jer se računa na kosmičke turiste. Energetski kapaciteti bi, u skladu sa mogućnostima litijumskih baterija, mogli da budu i veći pošto su projektovani za potrebe leta do orbitalne stanice. Instrument table i upravljački pultovi su kompaktniji i manje debljine a sistemi za upravljanje i računarski sistemi toliko usavršeni da poređenje sa onima na „apolu“ nema smisla. Ipak, mada su ovi kosmički brodovi nastali pet decenija kasnije, u pogledu mehaničkih mogućnosti ne predstavljaju veliki napredak.
Uvođenjem u redovnu upotrebu ovih brodova, broj astronauta koji će obavljati kosmičke misije će se utrostručiti a kasnije, početkom korišćenja orbitalne stanice „Bigelow B 330“, i višestruko povećati. Stari i provereni „sojuzi“ će se koristiti još neko vreme za prevoz američkih astronauta na ISS, a ruski kosmonauti će se prevoziti novim američkim kapsulama već od prve misije. Na ISS naći će se svi navedeni kosmički brodovi istovremeno a broj članova posade orbitalne stanice će biti 10-14. To zahteva veći broj misija snabdevanja teretnim brodovima bez posade.
Rusija planira uvođenje u redovnu upotrebu od 2025. novog kosmičkog broda „federacija“, za četiri članova posade, što će dodatno povećati broj kosmonauta u misijama na orbitalnim stanicama.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"