Hogyan működik az űrrepülőgép? (5. rész): HAZATÉRÉS
(Rovat: A Columbia utolsó útja, Az űrrepülőgép - 2003.02.14 20:02.)

A személyzettel végzett űrrepülések történetében bekövetkezett eddigi két legsúlyosabb katasztrófa egyértelműen igazolja, hogy az űrrepülőgépek repülésének legkritikusabb szakaszai a fel- és a leszállás. Sorozatunk jelen részében az utóbbiról ejtünk néhány szót.

A Columbia űrrepülőgép 28. útjának tragikus végkifejlete nem csak az amerikai közvéleményt, hanem szinte az egész világot sokkolta. Egészen február 1-ig kevesen gondoltak arra, hogy az űrrepülőgépek leszállásakor is bekövetkezhet egy súlyos, a legénység életét is követelő baleset: a leszállási technika ugyanis már sokkal kifinomultabb, mint akár az Apollo, vagy éppen a Szojuz űrhajók esetében (a legénység túlterhelése például mindössze 1,5 g, szemben a korábbi űrhajók 4-5, nem ritkán 8 g-s értékével). A baleset azonban bekövetkezett, és mindeddig nincs pontos információ arról, hogy mi lehetett az oka. (A közvetlen oka minden bizonnyal a Columbia bal szárnyának súlyos károsodása, ám arról még mindig nem rendelkeznek elegendő információval a szakemberek, hogy mi okozta a szárny ilyen mértékű sérülését - találgatni természetesen lehet, de kérdés, hogy érdemes-e...)

Leszállási előkészületek
A leszállásra történő felkészülés első szakaszaként a legénység összepakolja, a lehetőségekhez képest rendezett formába hozza az űrrepülőgép utaskabinjában a küldetés során használatos eszközöket. Ez nem kis feladat a súlytalanságban...
A pakolással párhuzamosan a parancsnok és a pilóta ellenőrzi az űrrepülőgép manőverezhetőségét: a három hidraulikaegység (APU) közül egyet bekapcsolnak, és az előírt teszt-programnak megfelelően mozgatják az aerodinamikai kormányfelületeket. A kormányfelületek mellett a kisebb és nagyobb manőverező hajtóművek működőképességét is ellenőrizni kell: ezt a gép orr-, és far-részén elhelyezett kis rakétahajtóművek szimmetrikusan, párban történő bekapcsolásával teszik meg (a páros üzemeltetéssel lehet elérni, hogy a jármű térbeli helyzete és pályája ne változzék - legalábbis jelentősen).

Már a leszállás napján, az űrhajósok becsukják a raktérajtókat. (A repülés alatt végig nyitva kell tartani ezeket az ajtókat, mivel az űrrepülőgép rendszereinek hűtéséhez szükséges hőleadó panelek az ajtók belsejében kerültek elhelyezésre - zárt ajtók mellett tehát korlátozott a rendszerek hűtésének lehetősége.) Ezután az asztronauták felöltik a felszálláskor is használt narancssárga-vörös szkafandereiket, és elhelyezkednek üléseikben. Végül a parancsnok és a pilóta a pályáról történő letéréshez szükséges fékező helyzetbe állítja a gépet: ilyenkor az űrrepülőgép farokrésze kerül a haladás irányába, és az alja a világűr felé.

A leszállás műveletei
A tervezett leszállási időpont előtt egy órával bekapcsolják a nagy manőverező hajtóműveket, hozzávetőlegesen 3-3,5 percre (Deorbit Burn). Ennek eredményeképpen a gép pályájának földközelpontja a felsőlégkör határai alá kerül.
A fékezés után mielőbb a légköri belépéshez szükséges, 40 fokos állásszögű helyzetbe kell hozni a gépet. Ezt egy 220 fokos függőleges bólintással (pitch maneuver) érik el. (Mivel az űrrepülőgép a “hátán” és a menetiránynak “háttal” repül, a dolgot úgy a legegyszerűbb elképzelni, hogy a “fenekén” lévő hajtóműegység körül, mint forgáspont körül, a Földhöz képest először egyre alacsonyabbra, majd, a vízszintes helyzet elérése után egyre magasabbra kerül az orr…)
A fékező manőver után 20 perccel az űrrepülőgép folyamatosan "belemerül" a Föld légkörébe (Entry Interface). A légköri repülés közben a géppel széles S-fordulókat vesznek, ezzel is elősegítve a sebességének csökkenését, illetve pontosabban kiszámolva a leszállási pontot.
Az űrrepülőgép hozzávetőlegesen 60-70 km magasságban, 6 km/s sebesség környékén kezd el jelentősen lassulni, és ebben a magasságban izzik fel legjobban (több ezer Celsius-fokra) a hővédő burkolata, különösen az orr-rész és a szárnyak belépőélei (a színes fotókon ezeken a pontokon látható a legmagasabb hőterhelésre tervezett szürke csempesor). A leszállásig hátralévő idő mintegy 15-20 perc (ez volt az az időszak, amikor két hete a Columbia darabjaira esett szét). Ilyenkor az űrrepülőgép még több, mint 1000 km-re van a Kennedy Űrközponttól, ám a nagy hőmérsékletre jellemző, hogy infravörös kamerákkal már ettől a pillanattól kezdve lehet követni a gép mozgását (természetesen ez a kép eleinte egy fehér foltot mutat a semmi közepén, később azonban világosan láthatóvá válik az űrrepülőgép körvonala). Éjszakai leszállások esetén egyébként a NASA TV szinte végig infrakamerák képét adja közre.

Az STS-112 vállakozás űrrepülőgépe megjelenik az infrakamera “szemében” (NASA TV, Ledneczki Archív)

A végső szakasz - vitorlázó repülés
A maximális lassulás néhány perce után az űrrepülőgép vitorlázó repüléssel - további S-fordulók megtételével - megközelíti a kifutópályát, miközben sebessége tovább csökken (a hangsebesség alá körülbelül 2 perccel a földet érés előtt jut - ezt kettős hangrobbanás jelzi).
A kifutópályát sohasem egy végső, hosszú egyenesen közelítik meg, hanem legalább fél kört repülnek a géppel a kijelölt leszállóhely körzetében (ez egyébként nem is olyan egyszerű művelet - fejlett technológiája ellenére ugyanis az űrrepülőgép manőverezhetősége igen rossz; nem véletlen, hogy az űrhajósok repülő téglának nevezték el). Erre azért van szükség, hogy a pilóták minél pontosabban rá tudják vezetni a gépet a kifutópálya hossztengelyére.

Az űrrepülőgép kilebegtetése. Futók kint, orr fent, a függőleges vezérsíkon (farok) az oldalkormány kissé “szétterpesztve”, - így féklapként is működik és csökkenti a sebességet. Jól látszik a csak felfelé használatos három főhajtómű, illetve kétoldalt egy-egy manőverhajtómű. Ez utóbbiak a végső pályáraállásnál, a pályamódosításoknál és a fékezésnél egyaránt üzemelnek. (NASA TV, Ledneczki Archív)

A megközelítés végén kiengedik a futóműveket, és az orbiter 350 km/h körüli sebességgel ér földet (touchdown). 1992-től kezdve (néhány kivételtől eltekintve) fékezőernyővel segítik a gép lassulását. A fékezőernyőt általában a főfutók betont érintése után, de az orrfutó földet érése előtt engedik ki. Erős keresztszél esetén azonban meg kell várni az orrfutó leérkezését is.

Főfutók lent, fékernyő kint… (NASA fotó)

…orrfutó lent (NASA fotó)

A teljesen szétnyitott oldalkormány (mint féklap), a működő fékernyő, és az űrrepülőgép “lejtése” együttesen növeli a lassulást (NASA TV, Ledneczki Archív)

Teendők a földön
Miután az űrrepülőgép megállt a kifutópályán, egy ideig senki nem közelítheti meg azt, viszont a kiszolgáló járművek felsorakoznak körülötte. Elsőként két, védőruhába öltözött gyalogos ember megy a gép közvetlen közelébe, és egy szenzorral körbejárják a gépet: ellenőrzik, hogy sehol sem szivárognak mérgező gázok az űrrepülőgépből. Ha minden rendben, akkor a gép farokrészén, oldalt lévő csatlakozókhoz (ahova start idején még az üzemanyag-, tápfeszültség-, és adatvezetékek csatlakoztak) kapcsolják az űrrepülőgép belső rendszereinek hűtését szolgáló egységeket. Szükség esetén a külső burkolatot egy nagyméretű szélgéppel is hűtik.

Megérkezik a járműkaraván (NASA TV, Ledneczki Archív)

Közben az utasfülkében lévő űrhajósok megkezdik a rendszerek lekapcsolását, illetve készenléti állapotba helyezését. Feladatuk végeztével, körülbelül 1 órával a leszállás után, kimásznak az orbiterből. A pilóták körbejárják a gépet ("megrugdossák a kerekeket").

Mi történik az űrrepülőgéppel ezután?
Ez attól függ, hogy a gép Floridában, vagy az Edwards légitámaszponton szállt-e le.
A Kennedy Űrközpontban történt leszállás esetén a kifutópályáról az űrrepülőgépek három hangárja (Orbiter Processing Facility, OPF) közül az egyikbe gurítják, ahol megkezdődik a felkészítése a következõ küldetésre.
Ha a gép az Edwards Légitámaszponton száll le, akkor először meg kell oldani a Kennedy Űrközpontba történő visszaszállítását. Erre a célra a NASA két, speciálisan átalakított Boeing-747 (Jumbo Jet) repülőgéppel (Shuttle Carrier Aircraft, SCA) rendelkezik. Az űrrepülőgép aerodinamikai jellemzőinek javítása érdekében a főhajtóműveit a szállítás idejére egy áramvonalas kúppal fedik le.
Az űrrepülőgépet az Edwards Légitámaszponton, illetve a Kennedy Űrközpontban, a kifutópályák mellett elhelyezett egy-egy szerelőállványzat (Mate-Demate Device, MDD) segítségével helyezik fel a Jumbó tetejére, illetve emelik le arról. A visszaszállítás után, ugyanúgy, mintha helyben szállt volna le, az OPF-be kerül, ahol felkészítik következõ útjára.

Ledneczki István

Folytatjuk...