STS-107, Columbia - Dostupné informace a hypotézy

Pohádka o nešťastném raketoplánu

Z posledních minut letu STS-107 je k dispozici fotografie raketoplánu, pořízená sledovací stanicí USAF na Kirtland AFB necelé dvě minuty před ztrátou spojení a předběžná analýza telemetrických dat, ukazující anomálie údajů ze senzorů v levé části Columbie.

Po dvou týdnech se konečně vysvětlilo, proč snímek ze "Starfire Optical Range", moderní stanice pro sledování satelitů, vypadá, jakoby byl pořízen amatérským dalekohledem. On totiž byl pořízen amatérským dalekohledem - Questar, průměr 9cm, doplněný 20 let starou sadou pohyblivých zrcadel pro sledování rychlých objektů, řízených 11 let starým Macintoshem. Snímek pořídili zaměstnanci SOR z vlastní iniciativy a nepoužili k tomu nic ze špičkového vybavení stanice ( je tam např. 3.5m reflektor s adaptivní optikou a IR kamerou ).

Původní snímek ( vlevo ), dostupný na Internetu, trpí nízkým rozlišením, podexponováním vlastního raketoplánu a spoustou artefaktů, vzniklých patrně kompresí do formátu JPEG. Navíc nebylo zveřejněno nic o spektrální citlivosti kamery, použitých filtrech apod. Není tedy například snadné určit, zda silueta zobrazuje tvar raketoplánu nebo oblaku plazmy okolo. Šipky a popisky, vložené do obrázku, jsou vysvětleny dále. Vpravo je výsledek pokusu o potlačení artefaktů a zlepšení kontrastu ( barvy nejsou skutečné ).

USAF Foto Foto 1

Na obrázku je zřejmá deformace náběžné hrany levého křídla a podivný tvar levé přední části trupu. Další obrázek ( vlevo dole ) byl vyroben s menším potlačením detailů i artefaktů ( zubaté okraje ). Porovnání se siluetou křídel raketoplánu ukazuje, že na fotografii nejsou vidět odtokové hrany křídel - ztrácejí se v plazmové stopě, vznikající za křídlem. Z toho můžeme usoudit, že plazma v okolí raketoplánu je na snímku stejně tmavá, jako vlastní silueta stroje. Stopa za levým křídlem je výraznější, což ukazuje na narušené obtékání křídla nebo na množství drobných částic, strhávaných z povrchu. Nejnápadnější je vyčnívající část náběžné hrany levého křídla. Takový tvar těžko mohl vzniknout jen deformací náběžné hrany, dalo by se uvažovat o zachycení nějakého cizího předmětu. Musíme však vzít v úvahu, že obrys může ukazovat jen oblak plazmy podél náběžné hrany, vzniklý narušením proudění vzduchu v této oblasti.

Obrázek vpravo dole je asi nejlepším kompromisem mezi rozlišením a potlačením artefaktů. Přes snímek je promítnut půdorys raketoplánu, natočený podle pravděpodobné polohy Columbie vzhledem ke kameře. Při pohledu z úhlu kamera sice nesnímala půdorys, ale spodní povrch křídel i trupu tvoří prakticky rovnou plochu, takže by natočením neměl být příliš zkreslen. Je zřejmé, že pravá ( na snímku horní ) polovina siluety stroje se shoduje s nákresem, s výjimkou přední, užší části trupu, kde je z daného úhlu pohledu patrně částečně vidět i boční stěna kabiny. Na levé straně jsou nápadné přečnívající obrysy, označené "A" a "D" a chybějící části v oblastech "B" a "C". Stejné označení bylo vloženo i do původního snímku.

Foto 2 Foto A

Existuje ještě jedno, zcela prosté vysvětlení podivných tvarů na snímku : nejde o fotografii raketoplánu, ale SR-71. V této vážné době bychom však mohli těm několika nadšencům z Kirtland AFB věřit.

Z telemetrických dat, přijatých před ztrátou spojení, jsou zřejmé dvě skutečnosti :

  • Došlo k výpadku řady tlakových a teplotních senzorů v levém křídle. Vzhledem k tomu, že senzory před ztrátou signálu nevykazovaly anomální hodnoty a řada okolních senzorů zůstala v normě, nejde patrně o zničení samotných čidel, ale o porušení kabeláže.
  • Teplotní senzory u kořene levého křídla ( na trupu a v podvozkové šachtě ) vykazovaly vyšší nárůst teploty, než je obvyklé. Naměřené teploty však měly daleko k nebezpečným hodnotám, spojeným s fatálním poškozením tepelné ochrany.

Na schematu je znázorněno rozmístění senzorů i kabeláže. Je zřejmé, že kabely od vyřazených senzorů se k náběžné hraně křídla přibližují v oblasti, označené "B" v nákresu i na snímku. Jsou vedeny mezi náběžnou hranou a podvozkovou šachtou

Senzory

Z následující mapy a popisu je zřejmé, co NASA zjistila o stavu raketoplánu v době, kdy byl zachycen snímek. Raketoplán právě dokončil obrat z pravého náklonu do levého. Řada teplotních senzorů v ploše levého křídla již nefungovala, zbývající právě vypovídaly službu. Čidla na trupu a v podvozkové šachtě zaznamenávala zvýšený nárůst teploty. Tlakové senzory v pneumatikách ještě asi minutu a půl pracovaly a právě začaly ukazovat mírné zvyšování tlaku, způsobené ohřevem podvozkové šachty. Destrukce tedy nebyla způsobena roztržením pneumatiky, před kterým jeden z inženýrů NASA varoval. Ztráta signálů z tlakových čidel byla až jednou z posledních zaznamenaných událostí před ztrátou spojení.

Fotografie byla pořízena ze vzdálenosti přes 100 kilometrů. Raketoplán se v té době blížil ze západu a mířil mírně vpravo z pohledu sledovací stanice, byl 36° nad obzorem v levém náklonu téměř 80°.

ALBUQUERQUE
Podle fotografie a schematu čidel můžeme vyslovit následující hypotézu :
  • Destrukce začala masivním odtržením tepelné ochrany ( nebo jiného materiálu ) v levé přední části trupu. Buď na přídi, v oblasti označené "D", kde by snímek mohl ukazovat oblak plazmy u poškozené části nebo v oblasti "C", zhruba na předním konci prodlouženého přechodu křídla, pokud chybějící část obrysu na snímku lze interpretovat jako chybějící část konstrukce stroje.
  • Uvolněný materiál prolétal podle hrany přechodu křídla až do oblasti "B", kde se šípovitost křídla zmenšuje. Tam byla nárazy prolomena náběžná hrana. Postupně byly teplem, proudem vzduchu a úlomky zničeny kabely některých senzorů, procházející v těchto místech blízko za náběžnou hranou. Další čidla za touto oblastí, krytá stěnou podvozkové šachty, zůstala funkční a zaznamenala nárůst teploty.
  • Proud úlomků a plazmy se z oblasti "B" šířil dozadu a podle náběžné hrany křídla. Vzniklý oblak, vycházející z oblasti "B", je na snímku viditelný v oblasti "A". V tomto prostoru patrně také došlo k dalšímu poškození náběžné hrany. Na obrázku je také vidět stopa rozšířeného pásu plazmy i trosek, strhávaných z oblastí "A" a "B", za křídlem.
  • Snížení pevnosti kořene křídla za oblastí "B", narušení proudění vzduchu a výrazné zvýšení odporu v oblastech "A" a "B" vedlo k odlomení celého levého křídla. Při dané rychlosti následovala okamžitě po ztrátě stability úplná destrukce raketoplánu.

Předpokládaný směr dopadu úlomků do oblasti "B" je na dalším obrázku znázorněn červenou šipkou. Zelený pruh označuje následný rozptyl trosek a oblaku plazmy.

Foto B
Ze zdrojů NASA pochází také dvojice snímků, ukazující odtržení části tepelné izolace externí nádrže při startu Columbie a roztříštění úlomku o spodní část levého křídla. Incident byl vyhodnocen jako nevýznamný, bez vlivu na bezpečnost letu. Je zřejmé, že úlomek se uvolnil blízko částí raketoplánu, označených na snímku "C" a "D", kde podle výše uvedené hypotézy začala destrukce při vstupu do atmosféry. Zbývá otázka, zda v této oblasti nedošlo při startu k dalšímu, vážnějšímu poškození, které sledovací kamera nezaznamenala ( oblast je ve stínu za SRB a částečně zakrytá trupem raketoplánu ).
debris impact

A na závěr upozornění : všechny výše uvedené výmysly, pohádky a spekulace pravděpodobně nemají nic společného se skutečností.



M.P. 2003