Kozmikus mentőrendszerek
| Három fő szakasz | |
Amíg egy hordozórakéta Föld körüli pályára juttatja az űrhajót, nagyjából 9-12 perc telik el. Eddig az időtartamig a repülés sikere lényegében a rakétától függ. Ezért külön automatikus rendszer méri, és ellenőrzi a paramétereket, és ha azok a tűrési küszöb alá esnek, azonnal beavatkozik. Minimális késés sem engedhető meg, mert az űrhajó-rakéta együttes starttömegének kb. 90%-a robbanásveszélyes tüzelőanyag. Kézenfekvő tehát a feladat: vagy az űrhajót, vagy az űrhajóst kell biztonságos távolságra kell vinni a hordozórakétától, méghozzá olyan sebességgel, amely nagyobb a robbanási hullámsebességnél. Persze ez nem növelhető bármilyen értékre, hiszen az ember gyorsulástűrő képessége korlátozott. |
|
 |
 |
 |
 |
A Föld körüli pályán a mentés, egy tartalék űrhajó felküldésével, illetve a saját űrhajóval történő mielőbbi visszatéréssel oldható meg. Bonyolítja a dolgot, ha az űrhajó Hold körüli pályán van, illetve a baleset a Hold felé ívelő pályán következik be (Apollo-13). Az égi mechanika törvényei nem teszik lehetővé, hogy a rossz irányba száguldó űrhajón "beletapossanak a fékbe", majd az űrhajósok egy "kézifékes" helyben fordulással azt visszafordítsák a Föld felé, pláne, ha a fellépő hiba következtében a hajtóművet be sem lehet kapcsolni. James Lovell, az Apollo-13 parancsnokaként az első ember volt, aki másodszorra indult el a Hold felé. Vajon gondolt-e arra, hogy ha az, a fatális robbanás két évvel korábban, az Apollo-8 SM részlegében következik be, akkor társaival együtt a holdverseny áldozatává válik? (A kipróbálásra szánt holdkomp műszaki problémák miatt nem készült el időre, ezért a NASA 1968 őszén úgy döntött, hogy 1969 tavaszára halasztja a kísérletet, de hogy mindenképpen megelőzzék az oroszokat, engedélyezték, hogy decemberben holdkomp nélkül repüljön az Apollo-8 a Hold felé!) |
|
 |
 |
 |
 |
A tartalék űrhajó biztosításáról – bár technikailag nem jelent problémát – nincs megbízható információ. Egyetlen esetet ismerünk, amikor készenlétben állt egy Szojuz-űrhajó: 1975-ben az első közös szovjet-amerikai űrrepülésnél… A harmadik szakaszon is sok veszély leselkedik az űrhajósokra. Előfordul(ha)t, hogy a Földre visszatérő űrhajó nem a tervezett helyen ereszkedik le, ezért a személyzet túlélését biztosító eszközök, rendszerek – tartalék ejtőernyő, radarhullámokat visszaverő gumicsónak, tengervíz-sótlanító berendezés, élelmiszercsomag, stb.) mellett külön jól képzett földi kereső-mentő szolgálat segít a bajba jutott űrhajósokon. Az eddigi tapasztalatok azonban azt igazolták, hogy a fellépő üzemhibák kb. háromnegyedét hajtóműhiba okozta, tehát kimondhatjuk, hogy az űrrepülés legveszélyesebb szakasza az indulás és az emelkedés. Vizsgáljuk meg, hogy az első szakasznál milyen főbb megoldások léteznek, léteztek. |
|
 |
 |
Katapultülések Kétféle módszert használtak – használnak – az eddigi űrrepülések folyamán: a katapultülést, illetve a mentőtornyot. Érdekes, hogy mindkét változat előfordult mind a szovjet (orosz), mind az Egyesült Államok űrhajóin. állnak rendelkezésre, hogy az esetlegesen bekövetkező katasztrófát az űrhajósok jó eséllyel túléljék. |
|
 2. Vosztok-űrhajós a földön |
A világ első űrhajója a Vosztok, katapultüléssel került sorozatgyártásra. Az űrhajós olyan szkafanderben volt, amely életét akkor is megóvta volna, ha repülés közben a kabin légmentessége megszűnik. A katapultülésbe építették be az űrhajós külön ejtőernyőjét, valamint a mentőcsomagot. Két, szilárd töltetű rakéta vethette ki a kabinból vészhelyzetben az ülést, a kozmonautával együtt. Szerencsére, erre a műveletre egyetlen Vosztok-repülés folyamán sem került sor, de a katapultüléseket mégis hat alkalommal használták. A Vosztokok leszállásánál az űrhajósok mintegy hét kilométeres magasságban katapultülésükkel együtt kilövődtek az űrkabinból, majd az ülés leválasztása után az űrhajós saját ejtőernyőjével ért földet. |
A Vosztok továbbfejlesztett változatában a Voszhodban nem voltak katapultülések. Az első repülésnél ennek nem is lett volna különösebb értelme, hiszen a háromtagú személyzet szkafander nélkül repült. 1965-ben a Voszhod-2 űrhajóból kilépve Alekszej Leonov végrehajtotta a történelem első űrsétáját. Parancsnokával, Pavel Beljajevvel együtt túlnyomásos szkafanderben voltak, de ebben az űrhajóban sem volt katapultálási lehetőség. Az űrhajósok ülését a bejárati nyíláshoz képest derékszögben helyezték el. A Vosztok típustól eltérően a leszállásnál viszont a kabinban maradhattak, mert külön fékezőrendszer biztosította a sima leszállást, a Vosztokénál lényegesen kisebb ütődést. |
 3. Egy régebbi kiállításon a Vosztok-űrkabin. Az űrhajóst jelképező bábu a katapultülésben fekszik, csak sisakja látható (archív). |
 4. A Voszhod-űrhajó sima leszállást külön fékezőrendszer biztosította. |
Az Egyesült Államok Gemini-űrhajói szintén katapultülésekkel voltak ellátva, de azokat sem kellett életmentés végett működtetni. Az amerikai űrrepülőgép flotta, Columbia nevű példányán az első négy repülés alka1mával be volt építve a katapultülés a parancsnok és a pilóta mentésére. Az ötödik repülés előtt azonban ezeket kiszerelték, és normál üléseket tettek be, a katapultnyílások helyére pedig ablakok kerültek. A kettőnél több főből álló személyzet katapultálására egyébként sem lenne lehetőség, mivel a kabin felső részében csak négy ülés van, a további helyeket a középfedélzeten helyezték el. A műszaki okokon kívül repülésetikai követelmény, hogy a teljes személyzetet lehessen menteni, ne csak egyes tagjait. |
1984. június 26-án már csak 4 másodperc volt hátra a Discovery indításáig, amikor az automatika leállította a visszaszámlálást. A három főhajtómű közül kettő már működött, de a két, szilárd töltetű gyorsítórakétát – boostert – még nem gyújtották be. Az indítási jel a három főhajtómű megfelelő üzemelésénél következik be, és lényegében innen számítják az űrrepülőgép indulását. A két gyorsítórakéta a hatalmas méretű tüzelőanyag tartály két oldalán van felszerelve, és a megfelelő tolóerő elérése a feladatuk. Ellentétben a folyékony hajtóanyaggal dolgozó hajtóművekkel szemben, a két, egyenként 350 tonna töltetű gyorsítórakétát a begyújtás után nem lehet leállítani. |
|
 |
Zárójelben jegyzem meg, hogy ez az oka annak, hogy a két rakéta leválasztása még üzemelésük alatt történik meg, nagyjából 40-50 kilométeres magasságban. Az űrhajósok tehát az életüket teszik fel a boosterek hibátlan működésére. A NASA ezt a hibalehetőséget úgy kommentálja, "hogy az ilyesfajta baleset nem élhető túl". Ernst Messerschmid német űrhajóst idézem, aki a Challenger utolsó előtti repülésénél ott volt a fedélzeten: "Amikor elhúzzák a beszállóhidat, attól kezdve 5 km-es körzetben nincs egy teremtett lélek sem. Ekkor bizseregni kezd valami az ember gyomrában. Itt ülünk egy bombán! A visszaszámlálás utolsó másodpercei folynak, már csak az automatika állíthatja le a startot. Bekapcsolnak a főhajtóművek, a Challenger előre-hátra inog… |
Start! A gyorsító rakéták is begyújtanak. Az egyetlen, amire gondolok, hogy ezek 2 percig működni fognak. MŰKÖDNI FOGNAK! Azután ugyanis bármi történik, van mód a menekülésre, siklórepülésben visszatérhetünk a Földre. Amikor letelik az idő, tompa robaj hallatszik: leválnak a rakéták. Ebben a pillanatban nyugalom árad szét bennem, a nehezén túl vagyunk…" Az indítást követő 2 perc után a gyorsítórakéták leválnak, és ha most hiba lépne fel a főhajtóműveknél, akkor az űrrepülőgép kényszerleszállást hajthatna végre az addig megtett útjától függően több, előre kijelölt helyen. Ezek: Cape Canaveral, a spanyolországi Rota repülőtér, Okinawa-sziget, a Hawai-szigetek és Új-Mexikó. |
 |
 |
Mentőrakéták A mentőtornyok az űrhajók tetején helyezkednek el, azokhoz rácsszerű szerkezettel vagy áramvonalas, hővédő burkolattal vannak odaerősítve. Normál repülés esetén a mentőrendszer üzemeltetésére nem kerül sor, a mentőtornyot mintegy 100 kilométeres magasságban le is választják az űrhajóról. A korai Mercury-űrhajó mentőrakétája 1 másodperc alatt kirobbanó tolóerejével még akkor is letépte volna az űrhajót a rakétáról, ha a kapcsolózárak történetesen nem oldottak volna ki. A holdprogramban használt Apollókon is hasonló rendszert használtak, csak az űrkabin nagyobb tömege miatt a mérete is nagyobb volt, a hajtóanyaggal együtt elérte a 20 tonnát! Sem a Mercury, sem az Apollo űrhajók mentőrendszereinek bekapcsolására – az embernélküli kísérleti repüléseket leszámítva – sohasem került sor. |
A Szojuz-űrhajókon is ezen az elven működő berendezést használták, illetve használják mind a mai napig. Normál repülés esetén a felső henger alatti elválasztó hajtóművek távolították el a védőburkolatot, veszély esetén a kúpos rész alatti, szilárd töltettel működő hajtóművek kapcsoltak be a megfelelő nagy gyorsulással nagy megterhelést róva az űrhajósokra. A mentőrakéta az áramvonalas védőburkolat alatt a Szojuz-űrhajó orbitális és parancsnoki (leszálló) kabinját – ebben tartózkodnak a kozmonauták – röpítette el biztonságos távolságra a hordozórakétától. Ezután egy tucatnyi kisrakéta lépett működésbe, és az orbitális kabint a védőburkolattal együtt tovább gyorsította. |
 6. Az első ízben bemutatott Gemini-űrhajó nyitott ajtajaiban jól látható a két katapultülés. A Gemini mellett az obsitos Mercury-kabin (NASA). |
 7. A Columbia első indításánál még volt katapultülés. Később kiszerelték azokat, a nyílások helyére – a tetőn – ablakok kerültek (NASA). |
Így a leszállókabin mintegy kipottyant a burkolat alól, majd a megfelelő helyzetszabályozás után ejtőernyőrendszerét használva leszállt. Az ernyő nyitása után az űrkabin fenéklemezét is rögtön ledobták, hogy a talajra érkezés előtt a kabint tovább fékezhessék a föld felett nagyjából 1 méter magasságban bekapcsolódó három fékezőrakétával. Ha a mentőrendszer 1 kilométeres magasság alatt működik, akkor a Szojuz-kabin az 575 négyzetméteres tartalékernyővel, ha a fölött, akkor az 1000 négyzetméteres főernyővel száll le. |
Gennagyij Sztrekalov orosz űrhajós budapesti látogatásakor felidézte 1983-as balesetét. Az indítás pillanatában a hordozórakéta 3. fokozatában tűz keletkezett, ezért a mentőrendszer leválasztotta róla az űrkabint. A fentebb ismertetett módon V. G. Tyitov és G. M. Sztrekalov űrhajósok – kisebb sérülésekkel, zúzódásokkal – szerencsésen földet értek, míg a rakéta teljesen megsemmisült. A Szojuzok korszerűbb változatain a mentőrendszert is tovább fejlesztették, és új automatika került beépítésre. |
 |
|
Egyéb mentőrendszerek az |
A NASA a jelek szerint arra számít, hogy indítás előtt csak rendkívül ritkán történnek balesetek űrrepülőgépekkel, és a repülési statisztikák valóban ezt látszanak alátámasztani. A Challenger tragédiáját követően az űrrepülőgépek újraindítását különleges biztonsági intézkedések előzték meg. Korábban a T-10 percben – a rajtot megelőző 10 percben – számítógépek 928 adatot ellenőriztek; amelyek hiba forrásául szolgálhattak volna. Ezúttal 1313 műszaki paraméter vizsgálatára került sor, mielőtt a számítógép kiadta a "go" – mehet – jelzést. Hosszú idő óta először az asztronauták ismét űrruhában foglaltak helyet a fedélzeten. Ilyen szkafandert használtak az űrrepülőgép első négy útján, és ilyet használnak az SR-71 típusú felderítőgép pilótái is. A be- és kiszállófedélzet padlóján és az oldalfalakon 1,2 méteres magasságig tűzálló lemezekből védőborítást helyeztek el. Az űrrepülőgép beszállóajtaját kiegészítették egy új menekülőnyílással, amelynek fedelét baj esetén ki lehet robbantani. |
 9. Az Apollo-űrhajó mentőrendszerét emberek nélkül többször kipróbálták a hatvanas évek elején (NASA) |
 10. Gennagyij Sztrekalov, – aki 1983-ban átélt egy rakétarobbanást – a cikk szerzőjével (Fotó: Schuminszky) |
Ezután az űrhajósok el tudják hagyni a gépet az úgynevezett menekítőrúd segítségével. Ez a teleszkópos mentőrendszer mindössze két perc alatt képes a teljes nyolctagú személyzet kimentésére. A rúd súlya 1 kN – 109 kp – és csak kis helyet foglal el a fedélzet közepén. Fejlesztésének költségei jóval kisebbek a többi elképzelés számított költségeinél: az arány 2,3 millió dollár a 70 millióhoz képest. |
A mentési folyamat a következőképpen zajlik: kinyitnak egy szelepet, amely kiegyenlíti a kabin belső nyomását a külső légterével, majd nagyjából 7 kilométeres magasságban kirobbantják a menekülőnyílás fedelét. Ekkor csúszik ki a 3 méter hosszú rúd, 45°-os szögben a földhöz és 15°-os szögben a tathoz képest. Hat kilométeres magasságnál és 320 km/órás sebességnél a személyzet tagjai egyenként egy speciális kapoccsal a rúdra csatlakoznak, majd kiugranak a gépből. A rúdról lecsúszás után – a kiugrás után 5 másodperccel – kinyílik az ejtőernyő, és az űrhajós biztonságosan földet ér. Korábban felmerült egy olyan elképzelés is, miszerint az űrrepülőgép utaskabinja – egy részben leválasztva – ejtőernyővel térjen vissza a Földre. A szükségessé váló nagymérvű átalakítást, amely technikailag nehezen lett volna megvalósítható végül is elvetették. |
 11. A kötélpálya végén egy háló fogja meg a lecsúszó űrhajósokat (NASA). |
|
|
 |
 |
A kozmikus mentőrendszereknek feladatuknál fogva nagyon megbízhatóaknak kell lenniük, és remélhetőleg sem a menekítőrudas, sem az egyéb, mégoly kitűnő mentőeszközök valódi kipróbálására soha sem lesz szükség, mert a Challenger-tragédiájához hasonló katasztrófa esetén az űrhajósok mentésére továbbra sincs lehetőség. |
{mosimage} 13. A 3-as számú mentőpáncélos (NASA) |
