Poslední dny Miru

Zánik první modulární kosmické stanice v březnu 2001 byl na celém světě sledován s velkým zaujetím a s rozpornými pocity. Mnoho lidí se jeho další existence na oběžné dráze obávalo, ale bylo i nemálo těch, kteří ji chtěli za každou cenu obhájit. Podívejme se nyní, s odstupem jednoho roku, na celý problém nezaujatýma očima.

V druhé polovině sedmdesátých let měli již technici dvou největších kosmických konstrukčních pracovišť Sovětského svazu – NPO Eněrgija a NPO Eksperimentažnogo mašinostrojenija za sebou dobré zkušenosti s dlouhodobými družicovými stanicemi řady Saljut, pod nimiž se ve skutečnosti skrývaly dva odlišné typy kosmických objektů, a to civilních stanic typu DOS a vojenských Almaz. Není tedy nic divného, že začali uvažovat o výstavbě velké, přibližně stotunové modulární družicové stanice. Ta měla zajistit stálou přítomnost sovětských kosmonautů na oběžné dráze, a tím podpořit obraz SSSR jako vedoucí kosmické mocnosti, poněkud otřesený lety Američanů na Měsíc. Dalším motivem byl očekávaný přínos fyziologických a lékařskobiologických výzkumů ve stavu beztíže, materiálových experimentů a civilního i vojenského průzkumu povrchu Země.

Základní modul nové stanice byl 19. února 1986 vypuštěn nosnou raketou Proton-K z kosmodromu Bajkonur a postupnými manévry vlastních korekčních motorů dosáhl během několika týdnů operační dráhy ve výši 340 až 360 km. Konstruktéři předpokládali, že životnost základního bloku bude přibližně pět let a že v průběhu dvou tří let se k němu připojí zbývající moduly. Po uplynutí garanční doby se měla na oběžnou dráhu vydat další, dokonalejší stanice Mir-2. Nejen technické, ale především ekonomické problémy však nakonec vedly k tomu, že poslední z plánovaných modulů vzlétl do vesmíru teprve r. 1996, tedy deset let po vypuštění první části stanice.

Dilema – soutěž, nebo spolupráce?

V té době již Sovětský svaz neexistoval a Ruská federace se potýkala s obrovskými hospodářskými problémy. Americká administrativa, dobře si vědoma vysoké odborné úrovně ruských vědců a techniků pracujících v raketovém a kosmickém průmyslu, nabídla Rusku spolupráci na projektované Mezinárodní kosmické stanici ISS (viz Vesmír 79, 148, 2000/3). Obávala se totiž, že by se špičkoví ruští odborníci mohli dát do služeb potenciálních vojenských protivníků USA, zejména některých arabských zemí.

Zatáhnout Rusko do širší mezinárodní spolupráce však znamenalo poskytnout zakázky firmám bývalého SSSR, a tím oddálit jejich bankrot do doby, než se ruské hospodářství dostane z nejhoršího. Prvním krokem byla dohoda o nákupu modifikovaných transportních lodí Sojuz, které budou na kosmické stanici plnit roli „záchranných člunů“. Na ni navázala dohoda o letech amerických astronautů na Mir. Američané chtěli získat zkušenosti s dlouhodobým pobytem člověka v beztíži a zároveň ověřit řadu zařízení a technologických postupů uvažovaných pro novou kosmickou stanici. Oficiální dohoda o účasti Ruska, zastoupeného organizací Rosaviakosmos, byla podepsána v roce 1994.

Rusové tímto způsobem sice získali zakázky pro svůj raketový a kosmický průmysl, ale na stavbu vlastní nové stanice již kapacity neměli. Konstrukční prvky, rozpracované pro Mir-2, však byly využity k stavbě prvních modulů, které Rusové přislíbili jako svůj příspěvek stanici ISS. Otázkou bylo, co se stane s Mirem.

Pro první období spolupráce do doby uvedení Mezinárodní kosmické stanice do provozu bylo řešení jednoduché: Američané za možnost letů svých astronautů na stanici Mir platili, což postačovalo v podstatě ke krytí nákladů spojených s provozem stanice i se zajišťováním výroby transportních a nákladních lodí, potřebných pro výměny posádek a zásobování družicového komplexu.

Poslední Američan však odlétl z Miru v červnu 1998 a na podzim téhož roku byl naplánován start prvního – ruského – modulu stanice ISS. Američané začali na Rusko tlačit, aby podle předchozích dohod ukončilo provoz Miru nejpozději v červenci 1999, protože bylo více než zřejmé, že Rusové nemohou provozovat obě stanice najednou.

Rozhodnutí likvidovat Mir však vyvolalo v Rusku vlnu odporu. Veřejnost, dlouhá léta krmená propagandou, spatřovala v této stanici korunní klenot ruské kosmonautiky. Názor veřejnosti sdílela i řada odborníků, včetně některých bývalých i současných ruských kosmonautů. Mnozí z nich byli členy ruských zastupitelských orgánů a za zachování Miru lobovali mezi poslanci.

Pod tímto politickým tlakem navrhl Rosaviakosmos Národnímu úřadu pro letectví a kosmický prostor (NASA) možnost zabudovat některé novější moduly Miru do sestavy ISS. To však všichni ostatní účastníci projektu odmítli s poukazem na to, že systémy modulů Miru nejsou s ISS kompatibilní a že i nejnovější modul Priroda má téměř polovinu své životnosti za sebou.

Rusové to ale nevzdali. Na poslední chvíli před startem prvního modulu pro ISS požádali americké partnery o souhlas s posunutím startu modulu Zvezda přibližně o 10 hodin. Kdyby se start takto posunul, obíhala by ISS téměř v téže rovině jako Mir. Rusové argumentovali tím, že by se mohly uskutečňovat přelety mezi oběma tělesy a část vědeckého vybavení by se přestěhovala na novou základnu.

Američané však i tento požadavek odmítli. V prvé řadě pokládali ruskou žádost za skrytou snahu udržovat stárnoucí Mir v provozu navzdory dohodnutému termínu. Rosaviakosmos by musel část svého rozpočtu použít na provozní náklady Miru, což by se negativně promítlo do realizace dalšího ruského modulu SM a mohlo by to znamenat nové zdržení výstavby ISS. Kromě toho se Američané obávali znečištěného prostoru – Mir je zdrojem „kosmického smetí“. Kdyby byl Mir opuštěn a nebyl naveden do atmosféry Země, představoval by dlouhodobou hrozbu bezpečnosti provozu ISS.

Průtahy a další průtahy

Přestože NASA přes odpor Kongresu pumpoval do ruské agentury další a další finanční prostředky, plnění závazků Ruska na stavbě Mezinárodní kosmické stanice se opožďovalo a souběžně s tím Rusové odsouvali ukončení provozu na Miru. Argumentovali tím, že by nebylo vhodné ukončit na stanici výzkumy, dokud nebudou moci pokračovat na ISS.

Mezitím v Rusku sílil odpor proti likvidaci Miru a domácí opozici posílila řada nadšenců ze zahraničí. Dokonce se objevila firma MirCorp. se sídlem v Holandsku, která chtěla Mir provozovat ve své režii jako první kosmický hotel pro platící kosmické turisty a nabízet výzkumnou kapacitu stanice na komerční bázi průmyslovým výzkumným týmům. Tato akciová společnost byla vytvořena jako společný podnik investiční společnosti Golden Apple, která do ní vložila finanční prostředky, a ruské firmy RKK Eněrgija, která poskytla svoje know-how a samotný družicový komplex.

Snaha společnosti MirCorp však vyšla téměř naprázdno. Jediným hmatatelným úspěchem bylo podepsání smlouvy s americkým multimilionářem Dennisem Titem, který byl ochoten za týdenní let na stanici zaplatit 20 milionů dolarů. O placený výzkum na stanici však nebyl zájem a nabídky ruských filmařů využít Mir jako ateliér v kosmu nakonec ztroskotaly na nedostatku financí.

Pod tlakem ruské vlády a partnerů v projektu ISS dospěl nakonec Rosaviakosmos (přes různé proklamace Dumy) k rozhodnutí: Ještě než k Mezinárodní kosmické stanici bude vyslán další ruský modul Zvězda, je nutno ukončit dlouhodobé obývání stanice lidmi, které trvalo deset let. 27. srpna 1999 Mir opustili poslední jeho obyvatelé Viktor Afanasjov, Sergej Avdějev a francouzský astronaut Jean-Pierre Haigneré; odlétli na Sojuzu TM-29. Přes sliby Rosaviakosmosu se však likvidace Miru odsouvala i nadále a protesty proti jeho likvidaci pokračovaly.

Nerealistické alternativy

Málokdo ze zastánců zachování družicového komplexu si uvědomoval, že nákladné by bylo i pouhé uchovávání Miru jako „památníku“ ve vesmíru. Odmyslíme-li si nezbytné návštěvy kosmonautů v roli opravářů odstraňujících stále se množící závady na stárnoucím vybavení stanice, vyžadovalo by pouhé udržování stanice na oběžné dráze každoročně dvě až tři lodi typu Progress s pohonnými látkami. Přitom by nešlo jen o výdaje spojené s nákupem nákladních lodí i nosných raket a se zajištěním jejich startu (80 až 90 milionů dolarů za loď, raketu a její start), ale také o to, že výrobní kapacita příslušných továren byla vyčerpána – nemohla by pokrývat potřeby více než jedné stanice.

Řeknete, proč by se Mir nemohl vystřelit do hlubokého vesmíru, mimo dosah zemské gravitace, aby tam někde putoval jako věčný památník? Je třeba si uvědomit, že k tomu, aby se kosmický objekt dostal na únikovou dráhu do meziplanetárního prostoru, by býval musel dosáhnout rychlosti přibližně 11 km/s, přičemž jeho oběžná rychlost činila necelých 8 km/s. Motory by tedy musely Miru dodat asi 3 km/s. Vzhledem k tomu, že při hmotnosti Miru mohly pohonné látky dopravené jednou nákladní lodí Progress změnit rychlost asi o 50 až 60 m/s, znamenalo to, že by k takovému manévru bylo zapotřebí asi 50 nákladních lodí plně naložených pohonnými látkami. To ovšem představovalo ruskou průmyslovou produkci Progressů za 12 let, nehledě na to, že by ruská vláda finanční prostředky na takový podnik nedala dohromady.

Jednorázové prodloužení životnosti na dráze na 100 až 200 let by vyžadovalo zvýšit dráhu z 350 km, ve které Mir obíhal, nejméně na 900 km. V takovém případě by stačily dva impulzy o velikosti zhruba po 150 m/s (tj. pohonné látky ze šesti lodí Progress). I to však bylo mimo možnosti Ruska.

Jedinou reálnou alternativou jak se zbavit Miru tedy bylo nechat jej zaniknout v hustých vrstvách atmosféry. Samovolný zánik nepřipadal v úvahu, protože družicová stanice obíhala po dráze se sklonem 51,6 stupně k rovníku, a tedy přelétala oblasti, v nichž jsou soustředěny více než dvě třetiny lidské populace. Při pádu trosek na zemský povrch by byly ohroženy lidské životy i majetek. Přitom dlouhodobá předpověď místa pádu je téměř nemožná, stanice mohla spadnout kdekoliv mezi 51,6 stupně severní a jižní šířky.

Podobná situace se již předtím dvakrát odehrála. V červenci 1979 samovolně zanikl pětaosmdesátitunový Skylab, jehož zbytky naštěstí z větší části dopadly do Indického oceánu a jen malý díl trosek zasáhl neobydlené oblasti západní Austrálie v okolí Perthu. O tři roky později, v dubnu 1982, dopadly zbytky sovětského Saljutu 7 do řídce obydlených oblastí Patagonie, kde na to doplatila životem naštěstí jen jedna kráva.

Při předpovědi zániku hraje totiž roli řada parametrů, jejichž dlouhodobá prognóza je nesnadná. V podstatě jde o to, že každé umělé kosmické těleso obíhající kolem Země je brzděno atmosférou, jejíž hustota klesá (přibližně) exponenciálně s výškou. Problém je v tom, že hustota je také vysoce závislá na sluneční aktivitě. Pokud dojde na Slunci k erupci, může Zemi zasáhnout elektromagnetické záření, hlavně v rentgenovém oboru, po němž následuje proud nabitých částic slunečního větru o rychlostech až 1000 km/s. Interakce elektromagnetického i korpuskulárního záření s horními vrstvami atmosféry způsobí, že se vrstvy zahřejí, a proto expandují. Erupce na Slunci tedy znamená zvýšení hustoty atmosféry v určité výšce. V důsledku toho je pokles dráhy jakéhokoliv umělého kosmického tělesa silně závislý na sluneční činnosti.

Kromě toho u tělesa nepravidelného tvaru, jakým byl Mir, závisí velikost brzdění také na jeho orientací vůči směru letu, což dále zvyšuje nejistotu předpovědi okamžiku, a tedy i místa jeho zániku.

Argument s mikroorganizmy

Bylo zřejmé, že bude nutno navést stanici do zemské atmosféry tak, aby zanikla na předem stanoveném místě, kde by nemohla napáchat škody. Pro takový manévr stačí impulz o velikosti 30 až 80 metrů, v závislosti na výšce původní kruhové dráhy. Tuto kruhovou dráhu je potřeba přeměnit na dráhu eliptickou s perigeem ležícím ve výšce kolem 60 kilometrů nad geoidem. Na to pohodlně stačí jeden Progress.

Odpůrci likvidace Miru však přišli s novým protiargumentem, který získal značnou publicitu v masových sdělovacích prostředcích: Za panely obytných prostor stanice bují mnoho mikroorganizmů, především plísní. Protože se nacházely v kosmickém prostoru, tedy pod vlivem dlouhodobého působení kosmického záření (Mir prolétá na své dráze kolem Země jihoatlantickou anomálií, kde radiační pásy Země sahají velmi nízko nad zemský povrch), mohly být zmutovány tak, že by se při pádu stanice do moře mohly nekontrolovaně začít množit a představovat reálné nebezpečí pro pozemský život.

Je pravda, že na Miru bylo skutečně hodně plísní. Byla tam poměrně vysoká teplota, vysoká vlhkost a některé prostory, zejména za panely, byly špatně větrané. Je však třeba si uvědomit, že na Miru pobývalo během patnácti let celkem 104 osob, z toho pět lidí déle než tři čtvrtě roku. Ani jeden z obyvatel stanice po návratu nejevil známky plísňových onemocnění. Z toho lze soudit, že mikroorganizmy na Miru byly nepatogenní, respektive jejich patogennost byla v normálu, takže lidé, kteří s nimi přišli do styku, neonemocněli. Potvrdili to i lékaři z moskevského Ústavu lékařskobiologických problémů Ruské akademie věd, kteří odpovídají za zdravotní stav kosmonautů.

Jedinou závažnější zdravotní potíží na stanici byly srdeční arytmie Vasilije Ciblijeva. Tento případ se dal vysvětlit abnormálním stresovým zatížením. Ciblijev totiž zavinil srážku nákladní lodi Progress-M 34 s Mirem, při níž byl těžce poškozen modul Spektr a posádce komplexu šlo o život (viz též Vesmír 77, 148, 1998/3).

Poslední varování

V dubnu 2000 přilétla na Mir na Sojuzu-TM 30 dvoučlenná posádka, kterou tvořili Sergej Zaljotin a Aleksandr Kaleri. Během této expedice, financované firmou MirCorp., uskutečnili kosmonauti kromě prověrky systémů stanice řadu vědeckých experimentů, zejména z fyziologie rostlin, a vyzkoušeli některé prostředky pro opravu netěsností, které se začaly na jednotlivých modulech objevovat čím dál častěji. Protože však firma MirCorp. nezískala žádné perspektivní zákazníky pro využití komplexu, kosmonauti opět stanici zakonzervovali, převedli do bezpilotního režimu a 15. června 2000 od komplexu odletěli zpět na Zemi. Jak se ukázalo, byla to definitivně poslední návštěva lidí na Miru.

V prosinci 2000 se začaly systémy stanice hroutit. Vypadl hlavní řídicí počítač, a teprve druhý den se podařilo obnovit plnou kontrolu nad komplexem. Není proto divu, že nakonec vláda Ruské federace přistoupila k razantnímu kroku: 30. prosince vydala vládní nařízení č. 1035, jímž přikázala organizaci Rosaviakosmos, aby zajistila bezpečné svedení komplexu z oběžné dráhy.

Na tyto operace vláda vyčlenila částku 700 milionů rublů. Určeny byly především na vypuštění poslední nákladní lodi, která měla sloužit jako kosmický remorkér navádějící stanici do zemské atmosféry. Na Zemi probíhal výcvik likvidační posádky, kterou tvořili Gennadij Padalka a Nikolaj Budarin. Ti měli odletět na Mir v případě, že by se nezdařilo automatické připojení Progressu a bylo by třeba jej připojit v ručním režimu.

Leden roku 2001 ukázal, že rozhodnutí o definitivní likvidaci Miru udělala vláda v hodině dvanácté. V polovině měsíce opět havaroval systém komplexu: nejprve selhala klimatizace, růst teploty způsobil vysazení energetického systému, následoval výpadek řídicích počítačů – a celá stanice se na dva dny vymkla kontrole. Pouze díky soustředěnému úsilí pozemního řídicího střediska v Koroljovu u Moskvy se podařilo situaci zvládnout. Obavy Američanů se potvrdily: krize na Miru odčerpala pracovní síly zajišťující provoz Mezinárodní kosmické stanice. Dlouhodobě by taková situace byla nemyslitelná.

Vlivem odporu atmosféry stanice stále klesala. Protože se pohybovala téměř po kružnici, sestupovala po jakési spirále. Tento obrázek však není příliš přesný, protože hustota vysoké atmosféry je vyšší nad osvětlenou stranou Země a nižší nad noční stranou, a tedy nad noční stranou klesá pomaleji než nad denní. V lednu se dal zánik stanice předpovědět s přesností plus minus tři neděle. Vysoká nejistota předpovědi souvisela zejména s tím, že v té době bylo Slunce v období maxima jedenáctiletého cyklu sluneční aktivity, tedy v období větší frekvence erupcí, které jsou však špatně předvídatelné.

Konec se blíží

• 24. ledna 2001 odstartoval z Bajkonuru Progress­M1 5 a o tři dny později se úspěšně připojil v automatickém režimu ke stanici. Nebylo proto nutno vysílat likvidační posádku, zůstávala však pro jistotu v pohotovosti. Výška dráhy komplexu klesla na 295 km.

  Původně se počítalo s tím, že se stanice nechá samovolně klesat vlivem odporu atmosféry až do výše 250 km, kdy budou zapojeny motory Progressu, aby navedly stanici do atmosféry. Jak se však tento okamžik blížil (zmíněné výšky Mir dosáhl 9. března), pracovaly systémy stanice i tahače natolik dobře, že se řídicí středisko 7. března rozhodlo změnit plán a nechat stanici klesnout ještě o třicet kilometrů níže. Nový scénář totiž znamenal, že Progressu zbude větší rezerva pohonných látek pro případ nenadálé situace.

  Počítalo se s tím, že na tuto výšku stanice klesne k 21. březnu, ale vzhledem k mimořádně klidnému Slunci byly závěrečné manévry několikrát odloženy.

• 23. března 2001 Konečně v noci na 23. března klesla průměrná výška dráhy na 217,5 km – denní pokles se mezitím zrychlil přibližně na 3 kilometry a čekat dále už nebylo možno.

  00:32:47 UT – naprogramovaná palubní automatika Progressu spustila na dobu 1251 sekund motorky systému DPO (dvigatěli pričalivanija i orientacii) o tahu kolem 900 N. Manévr byl zahájen nad Indickým oceánem poblíž Seychellských ostrovů a pokračoval během letu severovýchodním směrem přes Indii, Nepál, Čínu a východní část Mongolska do oblasti Vladivostoku. Rychlost komplexu klesla o 9,3 m/s a výsledná dráha měla výšku 187 až 218 km.

  02:01:11 UT – nad jižním Atlantikem začal druhý korekční manévr, který pokračoval přes Afriku po Přední východ. Trval 1394 s. Motorky DPO snížily rychlost o dalších 10,4 m/s a výška dráhy klesla na 158,9 až 218,5 km. Výsledné perigeum bylo přibližně o 2 km vyšší než plánované.

  05:07:34 UT – na poslední brzdicí manévr použilo řídicí středisko hlavní manévrovací motor SKD (sbližajušče-korrektirujuščij dvigatež) o tahu 3,1 kN, který pracoval až do úplného spotřebování zásob pohonných látek. Osm motorků systému DPO pracovalo souběžně s hlavním motorem po celou dobu manévru, tedy přibližně 32,5 minuty. Manévr začal ve výši 215 km nad Středozemním mořem u pobřeží Libye krátce po vstupu do rádiové viditelnosti z ruských pozemních stanic, aby bylo možno sledovat jeho průběh a v případě nutnosti okamžitě zasáhnout. Brzdění pokračovalo během letu přes Středozemní moře, Turecko, Kaspické moře, evropské Rusko a Sibiř až k Japonskému moři. Brzdicí manévr byl intenzivnější, než požadoval plán, a tak stanice sestupovala do atmosféry strměji, než se čekalo, nicméně stále ještě v rozmezí povolených tolerancí.

  Do atmosféry ve výši 120 km vstoupil Mir východně od Filipín na svém 86 331. oběhu kolem Země. To již řídicí středisko nemělo s komplexem žádné spojení, protože se nacházel mimo dosah pozemních stanic. Beztak ale mělo být spojení brzy ztraceno – podle předpokladů se při dosažení výšky kolem 100 km na Zemí měly odlomit antény a panely slunečních baterií, tj. nejméně odolné části konstrukce. (Další časový průběh rozpadu je v popisce pod obr.)

Největší zachované části (především stykovací uzly a silové setrvačníky pro stabilizaci stanice) mohly dosahovat hmotnosti kolem 700 kg. Rozměry dopadové elipsy se odhadují na 6000 × 200 km se středem (bodem zacílení) o souřadnicích 44,25° j. š., 150,4° z. d. Nejlehčí přeživší díly mohly dopadnout asi 1800 km před bodem zacílení, naopak nejkompaktnější mohly bod zacílení přelétnout až o 2600 km. Tato oblast v jižním Tichém oceánu byla vybrána záměrně, protože je jen minimálně využívána pro leteckou a lodní dopravu a zájemci o tyto dopravní cesty byli v dostatečném předstihu varováni.

Největší hrozbou v průběhu celého řízeného sestupu byl výpadek zásobování komplexu elektrickou energií, druhým největším rizikem bylo vysazení některé z důležitých součástí řídicího systému stanice (CVM-1 [centražnaja vyčislitělnaja mašina] nebo SUD [sistema upravlenija dviženijem]). V obou případech by byla převzala řízení polohy nákladní loď Progress-M1 5 a řízený sestup by se uskutečnil o jeden oběh, popřípadě o den později.

Kdyby selhaly motory tahače v průběhu závěrečného brzdicího manévru, tedy při nedostatečném brzdicím impulzu, přelétl by komplex dopadovou oblast a ohrozil by jižní Chile a severní Argentinu včetně okolí Buenos Aires. Dále by trajektorie s možností pádu kdekoliv vedla severovýchodním směrem přes Atlantik, Mauretánii, Alžírsko, Tunisko, Středozemní moře, jih Itálie, Balkánský poloostrov, Bulharsko, Černé moře, jižní části Ukrajiny a Ruska, Kazachstán, Mongolsko, střední Čínu, znovu přes Tichý oceán východně od Filipín, Papuu-Novou Guineu a Nový Zéland. Naštěstí celý manévr proběhl přesně podle plánu a nikdo nehlásil žádné škody či újmy na životech.