Vostok – úsvit věku kosmického (10. díl)

Zatímco se budoucí kosmonauti seznamovali s do té doby arkánními vědami a brousili své znalosti o nebeské mechanice, hvězdné navigaci a technice, do které byl zatím zasvěcen pouze omezený okruh lidí, rychlost nabíral také program Vostok samotný. Poté, co v prosinci 1960 proběhly dva poslední starty staré specifikace 1K, na obzoru již byly letové testy stroje ve variantě, v níž měl nést na orbitální dráhu člověka. Loď 3KA, zjednodušená verze původně zamýšlené verze 3K, měla být podle pokynů hlavního konstruktéra vyzkoušena minimálně dvakrát s využitím stejného programu letu, jaký měl být proveden u první pilotované mise. Podle Koroljova teprve až poté, co minimálně dva lety lodí 3KA dopadnou bez výhrady úspěšně, bude rozumné posadit do kabiny lidskou bytost. Po ne zcela úspěšném průběhu letových zkoušek první verze Vostoků nyní Koroljov po svých lidech a po subdodavatelích žádal techniku, která bude spolehlivá a bezpečná a zajistí snížení míry rizika na tehdy přijatelnou úroveň. Jak ale vlastně vypadal stroj, který měl zajistit první let člověka a navždy vejít do historie lidstva?

Stroj pro historii – návratová kabina

Jak už bylo naznačeno v předchozích dílech seriálu, o podobě stroje, který měl vstoupit do učebnic historie a techniky, se rozhodovalo nelehko a výsledek se do jisté míry odlišoval od prvních návrhů. Přesto si loď Vostok-3A, jak byla varianta 3KA také nazývána, zachovala jisté společné rysy s prvními ideovými návrhy.

Na první pohled Vostok zaujme svým členěním na samostatné úseky. Tím se liší od americké lodi Mercury, která se vracela zpátky na Zemi vcelku, přesněji řečeno pouze s odhozeným kontejnerem s brzdicími motory. Vostok si, díky fenomenální nosnosti tehdejší semjorky, mohl dovolit mnohem velkorysejší přístup konstruktérů. Zde byly ony samostatné úseky dva – návratová kabina SA (спускаемый аппарат) a přístrojový úsek PO (приборный отсек). Oba celky byly vzájemně izolovány a propojeny byly tzv. „kabelmačtou“, tedy svazkem kabelů a hadic, který měl na svém konci jakousi obří „zástrčku“, jež zapadala do „zásuvky“ na návratové kabině.

Samotná návratová kabina měla formu blížící se kouli o průměru 2,3 metru. Vinou různé tloušťky tepelné ochrany (ta se pohybovala od 40 do 110 mm v závislosti na tom, jak mělo být dotyčné místo během průletu atmosférou tepelně namáháno) se však nejednalo o dokonalou kouli. Konstrukce kabiny z hliníkových slitin však již měla kulovou formu s tím, že volný vnitřní prostor (tedy prostor nezastavěný aparaturou a podobně) měl objem 1,6 m³. Celková hmotnost návratové kabiny činila v závislosti na typu mise přibližně 2,46 tuny. Povrch byl pokryt stříbřitým materiálem s předem známou odrazivostí, jenž měl zajistit optimální termální podmínky během letu na orbitě.

Celistvá konstrukce kabiny byla narušena třemi velkými průlezy o průměru 1 m. První byl tzv. technologický, nacházel se u nohou kosmonauta a v jeho příklopu byl umístěn iluminátor s optickým orientátorem Vzor. Tento průlez byl instalován napevno. Za hlavou kosmonauta, víceméně přímo oproti technologickému průlezu se nacházel průlez číslo 2. Ten byl upevněn třiceti šrouby s malými pyrosložemi a sloužil jednak k nástupu kosmonauta do kabiny před letem a také měl být odhozen během přistání, eventuálně v případě havárie. Tímto průlezem se totiž katapultovalo křeslo s kosmonautem. Třetí průlez byl umístěn z pohledu kosmonauta nalevo a byl za ním umístěn kontejner s padákovou soustavou.

Kosmonaut mohl sledovat okolní prostředí třemi iluminátory – jeden byl v příklopu za kosmonautovou hlavou a další se nacházel po jeho pravé ruce a konečně poslední měl u nohou. Byl v něm umístěn již zmíněný orientátor Vzor, který kosmonautovi umožňoval kontrolovat orientaci lodi před brzdicím zážehem. Soustava dvou kruhových zrcadel odrážela světelné paprsky na obvod iluminátoru. Současně byly na skle iluminátoru vyryty šipky naznačující správný pohyb zemského povrchu při poloze pro brzdicí zážeh. Pokud byla loď orientována správně, zemský povrch ubíhal v zorném poli kosmonauta ve směru šipek, obvod iluminátoru byl rovnoměrně osvícen a byl na něm zjevný horizont Země jako kruh. Pokud nebyla orientace správná, v rámečku Vzoru byly odrazem ze zrcadel prosvíceny průsvitné značky ve tvaru šipek, jež naznačovaly, jakým směrem je třeba korigovat orientaci lodi. Systém nebyl příliš přesný, ale pro nastavení správné polohy pro brzdicí zážeh postačoval.

Kosmonaut se během letu nacházel v katapultovacím křesle z dílen závodu 918. To dokázalo při katapultáži vyvinout v rozmezí 0,1-0,2 sekundy rychlost přibližně 20 m/s. Pro případ katapultáže na rampě nebo ze selhávajícího nosiče bylo křeslo ve spodní části vybaveno dvěma urychlovacími raketovými motory na tuhé pohonné látky, které jej byly schopny urychlit na 48 m/s. Kosmonaut se na křesle nacházel v pololežící poloze s tím, že jeho páteř svírala úhel přibližně 25° vůči horizontále. V sedáku křesla se nacházel kontejner s nouzovou dávkou NAZ, který se po katapultáži odděloval od křesla spolu s kosmonautem a o deset sekund později se odpoutal od kosmonauta samotného, přičemž s ním zůstával spojen prostřednictvím popruhu o délce 15 metrů. Havarijní dávka NAZ, respektive právě její kontejner, byl velmi bolavým místem během testů – dlouho se nedařilo zajistit jeho vodotěsnost a při zkouškách se pravidelně potápěl ke dnu. Ani popruh nebyl bez chyb a opět se poměrně pravidelně stávalo, že se při seskocích popruh NAZu utrhnul a kontejner pokračoval dolů samostatně volným pádem.

V kabině byla udržována atmosféra s běžným kyslíko-dusíkovým složením s 21-25 % kyslíku a o tlaku 1006-1033 hPa. Prostřednictvím vysoušečů a klimatizační jednotky měla být vlhkost udržována na přijatelné úrovni, tedy maximálně 60 %. Ovšem do jara 1961 se OKB-124 pod vedením Grigorije Voronina nedařilo vyladit systém regenerace vzduchu natolik, aby se po nějaké době nezačala vlhkost v kabině rychle zvyšovat. Byly zkoušeny různé verze aktivních náplní vysoušečů, nakonec bylo rozhodnuto první let člověka provést s vysoušečem naplněným dřevitou vlnou napuštěnou chloridem lithným a pro další, delší lety využít systém očisty vzduchu na bázi aktivního uhlí.

Kosmonaut měl k dispozici zásoby vody a potravin. Z nádržky s vodou ústila hadice s dávkovačem, která byla umístěna v dosahu kosmonauta na levé straně kabiny. Schrány s tubami s potravou pak byly uloženy do skříňky na pravé straně, přičemž jak voda, tak potraviny byly rozpočítány tak, aby vydržely deset dní, což bylo maximální doba možného letu za předpokladu, že loď byla navedena na správnou dráhu. Stejně tak měl kosmonaut k dispozici i vaky pro sběr metabolického odpadu, které byly vkládány do speciálního zařízení ASU („ассенизационно-санитарное устройство“), tedy do první verze kosmické toalety. Zásoba vaků byla opět rozpočítána na deset dní.

Po celou dobu letu měli kosmonauti oblečen skafandr SK-1 z dílny závodu 918 (nynější Zvezda), v případě letu ženy byl využit skafandr SK-2, jenž byl lehce upravenou verzí SK-1, pouze s odlišným řešením otvoru pro využití ASU. Skafandr měl člověka udržet naživu při dehermetizaci kabiny po dobu 4 hodin a měl také zajistit přežití při katapultáži ve výškách do 10 km.

Pro sledování funkce některých systémů lodi a její ovládání pasažérem byl na palubě komplex zařízení vyvinutých skupinou specialistů z Leteckého vědeckovýzkumného institutu M. M. Gromova pod vedením Sergeje Darevského. Komplex sestával z přístrojové desky před kosmonautem, ovládacího pultu na levé stěně a páčky ovládání polohy lodi napravo od kosmonauta.

Přístrojová deska byla osazena pouze těmi nejnutnějšími ukazateli, jimž vévodil „Globus“. Tento zajímavý instrument měl skutečně podobu malého globusu a ukazoval kosmonautovi místo, nad nímž se zrovna nacházel a po přepnutí do druhého módu pak dokázal ukázat, na jaké místo zemského povrchu by kabina přistála v případě zapálení brzdicího motoru. Krom toho byly na desce prostřednictvím přístrojů zobrazovány informace ohledně atmosféry v kabině, tlaku v nádržích orientačních motorků a v nádržích brzdicího motoru. Mimo to měl kosmonaut na desce hodiny se stopkami a sestavu kontrolek, jejichž osvícení indikovalo aktivaci některých systémů, započetí specifických fází letu a případné poruchy a havarijní situace. Je zajímavou perličkou, že na návrhu přístrojové desky se podílel i Oleg Makarov, budoucí kosmonaut a tehdejší mladší inženýr OKB-1.

Pult na levé stěně sloužil k ovládání některých systémů včetně aktivace brzdicího motoru. Kosmonaut zde mohl najít ovládací prvky systému zabezpečení životních podmínek, ovládání optického orientátoru Vzor, vypínače osvětlení kabiny, ovládání palubního magnetofonu a vypínače komunikačních systémů. Zboku byla na panelu umístěna šestitlačítková klávesnice zámku ručního ovládání a pod odklápěcím překrytem pak spínače ruční orientace, spuštění a vypnutí brzdicího motoru, vypnutí signalizace poruchy a podobně.

U oné klávesnice stojí za to se ještě na chvilku zastavit. Před první cestou člověka do vesmíru si nebyli někteří vědci a lékaři jisti, v jakém stavu bude kosmonaut z psychologického hlediska. Panovaly obavy z toho, že pobyt v kosmickém prostoru a ve stavu mikrogravitace by mohl mysl dotyčného ovlivnit natolik, že nebude schopen zvládat emoce a své duševní pochody. Proto bylo ruční ovládání orientačního systému a brzdicího motoru blokováno speciálním zařízením, které sestávalo z oné šestitlačítkové klávesnice a slotu pro malý „klíč“, jímž se do elektrického systému panelu zaváděl třímístný kód. Pakliže kosmonaut namačkal kód správně, byly ovládací prvky oněch klíčových systémů připojeny do elektrické sítě lodi a tím byly „oživeny“. Jak vyplynulo ze zkušeností, nic takového jako „kosmické šílenství“ se u prvních kosmonautů nekonalo, proto byl zámek počínaje třetím pilotovaným letem z panelu vynechán. V této souvislosti je třeba poznamenat, že vzhled panelů a rozložení jednotlivých prvků byly předmětem neustálé evoluce a panely se de facto let od letu mírně lišily.

Pilot kosmické lodi měl po aktivaci možnost ovládat polohu lodi v prostoru páčkou ručního ovládání, která byla umístěna na pravé straně kabiny a měla tvar „T“. Umožňovala měnit polohu lodi ve všech třech osách, nicméně, oproti některým mylným představám laické veřejnosti, nedávala možnost měnit dráhu lodi. Vostok nebyl plnokrevnou kosmickou lodí tak, jak dnes tyto stroje vnímáme my, de facto se jednalo pouze o pasivní kabinu, která neměla možnost jakkoli měnit svou dráhu (samozřejmě s výjimkou aktivace brzdicího motoru, který perigeum v ideálním případě snížil pod hranici atmosféry, v tom neidálním pak mohl loď vinou špatné orientace posunout na vyšší dráhu, což by nebyla pro kosmonauta zrovna dobrá zpráva).

Nad rukojetí ovládání polohy byl umístěn ovládací pultík radiospojení. Vzhledově byl velmi podobný starým ovladačům autorádia v době, kdy do éry dotykových displejů a infotainmentových panelů bylo ještě velmi daleko. Kosmonaut měl možnost komunikovat se Zemí v pásmu ultrakrátkých vln (zde byl k dispozici jeden kanál) a krátkých vln (dva kanály) pomocí systému „Zarja“. Krom fónického spojení bylo možné v případě potřeby používat také klasický telegrafní klíč (což bylo občas skutečně využíváno). Na krátkých vlnách pracoval systém „Signal“, který přenášel údaje o fyziologických funkcích kosmonauta.

Kosmonauta bylo během letu možné sledovat pomocí dvou kamer systému „Seliger“ s vidikonovou trubicí. Obraz byl u prvního letu s člověkem tvořen sto řádky s osmi gradacemi šedé barvy a obnovovací frekvencí 10 Hz. Od druhého pilotovaného letu byl systém vylepšen na 400-řádkový obraz. Z dnešního pohledu se jednalo o poměrně rudimentární systém se směšnými parametry. Přesto byla možnost přímého přenosu z vesmíru něčím novým a neotřelým a obrázky z kabiny Vostoků se staly součástí obecného povědomí.

Pro úplnost je třeba dodat, že k zásobování veškerých systémů kabiny elektrickou energií byly využity stříbro-zinkové baterie, přičemž hlavní baterie našla své místo v přístrojovém úseku a pomocná baterie právě v návratové kabině.

Žádný let by nebyl úplný bez závěrečného sestupu a přistání. Zatímco přístrojový úsek byl předurčen k ohnivému zániku v atmosféře, návratová kabina, věrna svému pojmenování, měla svému pasažérovi zajistit bezpečný průlet atmosférou. Díky vyosenému těžišti se kabina vlivem aerodynamických sil přirozeně natočila nejtlustší vrstvou tepelného štítu po směru letu. Sestup byl čistě balistický, přičemž přetížení dosahovalo krátkodobě 9-10 G.

Přibližně na výšce 7 km se pak cesty kosmonauta a kabiny rozdělily. Na signál barorelé byl nejprve pyrotechnicky odstřelen příklop kabiny, načež po dvousekundové výdrži následovala katapultáž křesla s kosmonautem. V té době kabina padala rychlostí 220 m/s. Svého obyvatele však křeslo neopustilo ihned. Kosmonaut padal nejprve v křesle se stabilizačním padáčkem a až po 3 sekundách se od něj automaticky oddělil. Nyní přišel na řadu kosmonautův hlavní padák o ploše 83,5 m², v případě, že by tento z nějakého důvodu selhal, bylo možné využít záložní padák o ploše 56 m². U prvního pilotovaného letu byl záložní padák otevřen záměrně ve výšce 3 km a kosmonaut tak sestupoval pod dvěma vrchlíky. 10 sekund po oddělení od křesla se, jak už bylo popsáno výše, od kosmonauta oddělil také kontejner s nouzovou dávkou NAZ a zůstal viset na patnáctimetrovém popruhu. Rychlost dopadu kosmonauta pod hlavním padákem činila snesitelných 6 m/s.

Kabina samotná pak po „odchodu“ svého pasažéra aktivovala svůj vlastní padákový systém. Nejprve byl rozevírán výtažný padáček o ploše 1,5 m², ve výšce 4 km a při rychlosti pádu 200 m/s následoval brzdicí padák s plochou 18 m² a nakonec, ve výšce 2,5 km nad kabinou zaplápolal vrchlík hlavního padáku o ploše 574 m². Vzhledem k tomu, že kosmonaut prováděl při přistání katapultáž, nedisponovala kabina záložním padákovým systémem. Rychlost dosednutí činila zhruba 10 m/s, což by v případě, že by kosmonaut zůstal uvnitř, sice bylo přežitelné, nicméně vzhledem k tomu, že padákový kontejner byl v levé části kabiny, kosmonaut by přistával v poloze na boku, což by mu téměř jistě přivodilo vážná, možná až fatální zranění.

Velmi zajímavým způsobem byl řešen způsob záchrany kosmonauta na rampě, popřípadě do 20 sekundy letu. Katapultáž sice bylo možno provést z nulové výšky (respektive z výšky zhruba 30 metrů, neboť tak vysoko se nacházel průlez, skrze který by se kosmonaut na rampě katapultoval), jenže to nebyla v žádném případě dostatečná výška na to, aby se bezpečně otevřel osobní padák. A stejně tomu tak bylo až do zmíněného času 20 sekund po startu.

Řešení, se kterým pověření inženýři přišli, bylo kuriózní a rozhodně příliš nepřispívalo k pocitu bezpečí. Kolem startovní rampy byly v místech, kam by křeslo s kosmonautem nebo kontejnerem se zvířaty dopadlo, rozmístěny ocelové sítě. Část jich byla zavěšena přímo nad kanálem pro odvod spalin rakety, další byly rozmístěny dále od rampy. Sítě měly křeslo zachytit před dopadem na zem a poskytnout tak jeho obyvateli alespoň nějakou šanci na zachování života. Zda by takový dopad skutečně byl k přežití, je asi na uvážení každého, nicméně fakt, že by v případě požáru a výbuchu rakety křeslo nejspíše zasypaly hořící trosky, byl blízký jistotě. Jenže i tento kaskadérský způsob záchrany byl lepší než nic.

Ještě bizarnější byl ovšem způsob, jak kosmonauta dostat ze sítě pryč. Není totiž zcela jednoduché jako pavouk šplhat po ocelových sítích, navíc ve skafandru a dost možná s těžkým zraněním. Podle některých zdrojů tak byl připraven tým s obyčejnou koupací vanou na laně. Vanu měli záchranáři ke kosmonautovi po síti spustit a poté, co se do ní nešťastník nasoukal, jej měli i s vanou po síti vytáhnout do bezpečí. Těžko říci, zda se tato informace zakládá na pravdě, autor je spíše toho názoru, že tomu tak je. Podobná ne zcela konvenční řešení bychom koneckonců našli i na druhé straně oceánu (viz Mercury a tzv. cherrypicker, který byl vždy připraven u rampy a jehož užitečnost byla také velmi sporná). Jiný způsob záchrany v prvotní fázi letu nebyl v technických ani časových možnostech konstrukčního týmu realizovatelný. Přestože z celé věci rozhodně neměl dobrý pocit, rozhodl se hlavní konstruktér Koroljov tento riskantní způsob záchrany akceptovat.

Ovšem samotná návratová kabina by byla k ničemu, pokud by nebyla připojena ke druhé části lodi Vostok – přístrojovému úseku. V něm se nacházely komponenty nutné k úspěšnému orbitálnímu letu a hlavně k jeho úspěšnému zakončení…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

foto: autor
https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Vostok_spacecraft_diagram.png
foto: autor
foto: autor
foto: autor
foto: autor
foto: autor
https://vostoksupersite.weebly.com/uploads/4/8/0/9/4809429/5118469.jpg?700 (kredit: www.gagarin3d.ru)
https://vostoksupersite.weebly.com/uploads/4/8/0/9/4809429/6140487.jpg?714 (kredit: www.gagarin3d.ru)