Únikový systém

Únikový systém (angl. Launch Escape System – LES) je zariadenie inštalované na kozmickej lodi, ktoré má za úlohu zachrániť modul s posádkou v prípade, že dôjde k nehode a nebude dostatok času na opustenie rakety normálnou cestou. Zariadenie býva umiestnené na špici vesmírneho modulu, konštrukčne ide o vežu s výkonnými motormi na tuhé pohonné látky. Na núdzový systém bývajú väčšinou napojené ďalšie systémy na ochranu posádky, ako napríklad systém vystreľovania padákov, radiomaják alebo pristávací vak (airbag). Únikový systém sa prvýkrát objavil na konci päťdesiatych rokov na kapsuliach Mercury. Neskôr ho používali americké vesmírne lode programu Apollo. Ruské a predtým sovietske lode používali a používajú podobný systém. Vyvíjaná kozmická loď Orion bude prvou americkou loďou od čias Apolla vybavenou únikovým systémom.

Technický opis

Únikové systémy rôznych kozmických lodí sa môžu líšiť, ale základný princíp je rovnaký. Nasledujúci popis sa zaoberá americkým systémom, použitým v programe Apollo.

Celý systém je dlhý približne 10 metrov a váži viac ako 4 tony. Ústrednou súčasťou systému je centrálna konštrukcia, zvaná veža. Veža je tvorená zváranou priehradovou konštrukciou z titanových rúr s priemerom 2,5 a 3,5 palca. Povrch je ošetrený nástrekom izolačného materiálu Buna N, ktorý chráni konštrukciu pred žiarením z motorov. Veža je zdola spojená s ochranným krytom. Kryt je delený na dve časti, hornú a dolnú a pokrýva celý predok veliteľského modulu, ku ktorému je pripojený výbušnými skrutkami. Jeho úlohou je chrániť modul pred žiarením z hlavného únikového motora. Zhora je na vežu pripojený hlavný únikový motor.

V prípade lode Apollo bol celkový ťah únikového motora 689 kN. Ťah bol rozdelený medzi štyri trysky nerovnomerne, ťah dvoch bočných trysiek bol rovnaký, ale zdvihové trysky sa líšili navzájom o 10 %. Rozdielne ťahy spôsobili vynesenie kabíny ako vertikálne tak aj horizontálne. Pohonné látky pre hlavný motor boli v tuhej forme a išlo o zmes na báze polysulfidov. Plášť motora bol vyrobený z ocele, jeho priemer bol 26 palcov. Systém obsahoval ešte ďalšie dva typy motorov, ktoré boli umiestnené nad hlavným motorom, motor pre odhodenie veže a motor ovládania zdvihu. Oba typy boli poháňané pevnými pohonnými látkami a ich doba horenia bola veľmi krátka, približne jedna sekunda. Motor ovládania zdvihu bol aktivovaný len v prípade odpálenia v malej výške, alebo pri odpale priamo z rampy (nulová výška a rýchlosť). Jeho úlohou bolo urobiť manéver, pri ktorom bol modul namierený na oceán. Motor pre odhodenie veže mal za úlohu vytvoriť dostatočný ťah na odpojenie veže.

Na vrchu boli umiestnené dve aerodynamické ovládacie plochy. Za normálnych okolností tieto plochy tvorili hornú časť plášťa a nevystupovali z profilu plochy. V prípade odpálenie únikového systému sa tieto plochy vysunuli a spôsobili otočenie kabíny do správnej pozície pre vypustenie padákov. V špici systému bolo umiestnené elektronické zariadenie na meranie tlaku, nazývanej Q-Ball. Jeho činnosť spočíva v meraní tlaku v niekoľkých miestach a na základe ich rozdielov stanoviť pozíciu a vektor letu. Dáta boli v Q-Ballu elektronicky spracované a následne zaslané kapitánovi letu do kabíny.

Scenár úniku

Systém je možné aktivovať automaticky alebo manuálne. Automatické spustenie nasleduje po zistení závažnej poruchy ako výrazný pokles ťahu (tlaku v spaľovacej komore) alebo výpadok motora (pozri kuriózne zlyhanie misie Mercury-Redstone 1). Systém pracuje v automatickom móde po dobu 100 sekúnd po štarte, ale manuálne ho možno spustiť takmer kedykoľvek. Po aktivácii systému sa odohrá (v prípade lode Apollo) nasledujúci sled udalostí:

Vyslaný signál na zastavenie motorov
Resetovanie hodín vo veliteľskom module
Prerušenie vedenia medzi servisným (SM) a veliteľským modulom (VM)
Hermetizácia reaktívneho ovládacieho systému (RCS) VM
Prechod ovládania RCS z SM do VM RCS
Prechod energie do batérií VM
Oddelenie VM od SM
Zapálenie únikového a zdvihového motora
Rýchle vypúšťanie paliva z RCS
Vysunutie aerodynamických plôch
Aktivácia pristávacích subsystémov
Odhodenie veže únikového systému
Odhodenie spojovacieho krúžku
Odhodenie predného tepelného štítu
Vypustenie padáku tepelného štítu
Vypustenie stabilizačných padákov
Prepláchnutie RCS
Uvoľnenie stabilizačných padákov
Vypustenie hlavných padákov
Vysunutie krátkovlnných antén a svetelného majáka
Po dopadnutí do vody je uvoľnený hlavný padák (pri niektorých misiách bola do vody vypustená signálna kvapalina)

Únikové systémy v praxi

V časoch programov Mercury a Apollo podstúpili únikové systémy viacero testov. Pre tieto testy boli špeciálne skonštruované lacné testovacie rakety Little Joe a Little Joe II. Praktická funkčnosť celej koncepcie bola overená pri zlyhaní misie Mercury-Redstone 2, keď náhle klesol tlak v motore a systém sa automaticky aktivoval. Na palube nebol človek, ale testovací šimpanz Ham. Systém pracoval správne a kapsula Mercury sa bezpečne zniesla na padákoch do vôd Atlantického oceánu.

V sovietskom podaní však podobný systém zachránil ľudské životy. V roku 1983 došlo pred štartom misie Sojuz T-10-1 k požiaru a modul s kozmonautmi musel byť prevezený do bezpečia. Krátko po odpálení systému došlo k explózii, ktorá zničila celý odpaľovací komplex. Posádka bola pri zážihu únikového systému vystavená preťaženiu až 17 g.

Podobné systémy

Únikový manéver je možné vykonať aj pomocou RCS a hlavných motorov lode, ale tento postup je možné vykonať iba vo veľkých výškach a nehodí sa tak pre použitie pri najkritickejšej fáze letu, pri vzostupe hustými vrstvami atmosféry. Kozmické lode Gemini únikový systém nemali, ale kozmonauti sedeli na vystreľovacích sedadlách, podobne ako v bojových lietadlách. Vystreľovacie sedadlá boli použité aj na raketoplánoch Space Shuttle a Buran. Na Space Shuttle boli zrušené a namiesto nich sa počíta s únikom posádky pomocou padákov. Únik tak možno vykonať len za predpokladu, že Orbiter bude plachtiť a bude stabilný. Raketoplán Buran nikdy s posádkou neletel a mal mať vystreľovacie sedadlá a separátny strešný poklop pre každé sedadlo. Súkromná spoločnosť Excalibur Almaz plánuje použitie podobného systému na svojej lodi, odvodené od sovietskej lode TKS.

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Únikový systém na českej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).

Pozri aj

Kozmonautický portál

Little Joe – Testy únikového systému programu Mercury
Little Joe II – Testy únikového systému programu Apollo

Iné projekty

Commons ponúka multimediálne súbory na tému Únikový systém

Externé odkazy

(po anglicky) www.apollosaturn.com - Launch Escape
(po anglicky) Encyclopedia Astronautica - Soyuz T-10-1
(po anglicky) NASA Spaceflight: Orion MLAS
(po anglicky) This New Ocean: A History of Project Mercury - NASA SP-4201 Archivované 2010-06-17 na Wayback Machine
(po anglicky) Development of the Apollo Launch Escape System^{[nefunkčný odkaz]}