Příběh orbitální stanice (4): Jak se rodily plány nejdražšího inženýrského projektu

V lednu 1993 vystřídal v Bílém domě George Bushe staršího Bill Clinton. Dlouho neotálel a již v březnu podnikl důležité kroky: Nařídil NASA prozkoumat levnější alternativu kosmické stanice – v té době nazývané Freedom –, navrhl zvážit přizvání Ruska k již existujícímu mezinárodnímu partnerství a provést studii efektivního využití jeho techniky v programu. Samozřejmě to mělo i silný politický podtext, který by oba národy propojil v něčem, co uměly ze všech zemí zdaleka nejlépe – létání do kosmu. Pochopitelně i význam názvu západní orbitální stanice Freedom vzal po rozpadu SSSR za své. Stále víc se objevoval tlak na jiné pojmenování, který prozatím skončil u prostého „Alpha“. 

Předchozí část: Jak se rodily plány nejdražšího inženýrského projektu

Po zpracování stávajících plánů představil tým odborníků finanční záměr a doporučil několik konfigurací, jež byly ovšem na míle vzdálené tomu, aby je akceptoval prezident. Clinton počítal s investicí nanejvýš devíti miliard dolarů v letech 1994–1998. NASA však podotkla, že s tímto rozpočtem nelze vesmírnou stanici postavit ani dodržet plánovanou životnost komplexu a dostát jeho požadavkům, a vyčíslila maximální náklady na 38 miliard. Jednání uvízla ve slepé uličce a nad budoucností projektu se začala stahovat mračna. 

Jen o vlásek

Špatné zprávy ohledně rozpočtu nahrávaly spíš odpůrcům orbitální stanice, kteří po drastických redukcích v programu neviděli důvod, proč v něm nadále pokračovat. Problém dospěl až do Kongresu, jenž měl v červnu definitivně rozhodnout o zrušení projektu. 

Jako první se pro stanici vyjádřil kongresman George Brown z Kalifornie. Uvedl, že obyvatelný komplex na zemské orbitě představuje srdce kosmického programu a jeho zrušení by znamenalo odklon z cesty, kterou vytyčily programy Mercury, Gemini a Apollo. Pro byl také Tom Lewis, jenž zastavení projektu přirovnal ke škrtání peněz na vzdělání dětí a podotkl, že za pouhou tisícinu ročního rozpočtu může mít Amerika v kosmu vývojové a výzkumné prostředky, o nichž se nám dosud ani nesnilo. Debata trvala tři a půl hodiny, následovalo hlasování: 215 rukou se zvedlo pro zrušení, 216 proti. Stanice tak „přežila“ rozdílem jediného hlasu. 

Laboratoř z Evropy

Přesuňme se nyní k jiné, neméně důležité kapitole vývoje ISS – k navrhování vzduchotěsných modulů pro stanici, v němž sehrála důležitou roli Evropa. Pravdou zůstává, že se o této zásluze příliš nemluví a často se opomíjí ve světle jiných triumfů. 

Evropská kosmická agentura (ESA) nikdy nechtěla hrát v kosmickém sektoru pouze „druhé housle“. Zavázala navrhnout, vyvinout, postavit a do střediska NASA dopravit dva exempláře laboratoře: letový kus a prototyp pro pozemní a jiné zkoušky. Kontrakt na vývoj a výrobu tehdy vyhrála západoněmecká firma ERNO a do vývojové fáze zapojila víc než dva tisíce lidí a dalších čtyřicet společností z Belgie, Francie, Švýcarska, Itálie, Španělska, Dánska, Británie, Nizozemí a později i z Rakouska. O dokonalé uchycení raketoplánu s propojovacím tunelem se měla postarat NASA. 

Největší finanční zátěž tedy logicky padla na západní Německo, které bylo zároveň hlavním partnerem projektu a také přišlo s nejflexibilnějším designem, perfektně kompatibilním s nákladovým prostorem raketoplánů. Vznikl návrh modulární sestavy obyvatelného modulu a několika přístrojových palet ve tvaru písmene U pro experimenty, jež se mohly pro potřeby misí libovolně seskupovat. Celý systém dokázal startovat v různých konfiguracích, ať už s pracovním přetlakovým modulem, či bez něj. NASA dokonce později koupila od Evropy ještě další letové vybavení.

Zdařilá šablona

Zlomový okamžik nastal v roce 1983. Do vesmíru se vydal raketoplán Columbia na misi STS-9 a v nákladovém prostoru vynesl na orbitu v Evropě vyrobenou laboratoř Spacelab 1. Obsahovala širokou škálu experimentů a po deseti dnech mělo pozemní středisko víc vědeckých dat než ze všech misí Skylabu dohromady. Spacelab 1 dosáhl ohromného úspěchu na politické i vědecké úrovni. Vyzkoušel se hermeticky uzavřený modul, který rozměrově přesně pasoval do nákladového prostoru raketoplánu, a v neposlední řadě byla práce na palubě a mezinárodní kooperace posádky ukázkou, jak by mohl vypadat budoucí život uvnitř připravované kosmické stanice. Amerika se velmi dobře učila organizaci a fungování na zemské orbitě.

Spacelab uskutečnil celkem 22 úspěšných misí mezi roky 1983 a 1998, kdy byl vynesen první modul ISS, a stal se nejvýznamnějším společným projektem západní kosmonautiky. Jeho odkaz však přežil v technologiích, které se z něj přímo či nepřímo dál rozvinuly. Pozůstatek můžeme najít ve víceúčelových logistických modulech (MPLM), jež vynášely raketoplány k ISS, či v kosmických lodích, které z nich vzešly, jako ATV a Cygnus.

Spacelab posloužil i coby „šablona“ pro moduly Harmony, Columbus a Tranquility, jež na ISS fungují dodnes. A nejen to: Z úspěchů dosažených v tomto programu těží ESA stále. Pro nově vznikající americkou loď Orion totiž vyvíjí servisní modul, odvozený od spolehlivých systémů zásobovacích plavidel ATV.

Bydlím, tedy jsem

Původní návrhy vzduchotěsných modulů pro ISS byly rozmanité. Všechny však spojoval nákladový prostor raketoplánů, které se tak v podstatě staly rozhodujícím faktorem nahrávajícím modulární konstrukci, jež se nakonec použila: Délka modulu nesměla přesáhnout 13,6 m a maximální přípustná šířka činila 4,5 m. Veškerý vnitřní prostor se musel využít do posledního čtverečního centimetru. 

Nebylo snadné najít vhodný kompromis mezi umístěním vybavení a volným prostorem pro pohyb posádky tak, aby interiér nepůsobil příliš klaustrofobním dojmem. Proto již v roce 1979 vypracoval architekt Brand Griffin pro NASA nadčasovou studii ukazující změny polohy lidského těla a jeho chování v mikrogravitaci a předpověděl, že budou mít zásadní vliv na ergonomické uspořádání uvnitř kosmických lodí. Na uvedené práci je velmi dobře patrný rozdíl mezi krátkodobými vesmírnými pobyty z počátku pilotovaných letů a těmi dlouhodobými, které vyžadují daleko složitější plánování interakce astronautů s prostředím, v němž žijí: Při pohledu na evoluci kosmických plavidel a modulů lze rozeznat vztah mezi nárůstem vnitřního objemu a délkou vesmírných misí. 

Věž, nebo tunel?

Někdy v průběhu navrhování designu vesmírné stanice Power Tower, o níž jsme se zmiňovali v minulém díle, byly pro moduly doporučeny zejména dvě zcela odlišné stavební konstrukce, dobře známé z pozemské architektury: věžová a tunelová.

Věžové konstrukce, jako jsou například majáky, mají většinou několik kruhových pater usazených nad sebou. Pokusíme-li se stejný postup aplikovat v interiérech vesmírných modulů, zjistíme, že je prostor sám o sobě velmi dobře rozdělen, a při správném rozmístění stěn, podlah a stropů docílíme pocitu silné vertikální orientace. Posádka tak díky tomu lépe vnímá, kde je nahoře a kde dole. 

Naopak tunely, jako třeba ty železniční, nemají žádná patra, zato na člověka specificky působí. Například podlaha každého tunelu vede po celé jeho délce, a pokud tentýž postup začleníme do kosmického modulu, stane se výsledkem uceleně působící prostor. Přidáním stěn a vhodného naaranžování zbytku vybavení dosáhneme pocitu silné horizontální orientace a u posádky docílíme dojmu podélného interiéru.

Nahoře a dole

Věžová konstrukce již posloužila na stanici Skylab. Někteří astronauti ze zmíněné stanice pak pomáhali při vzniku nových modulů pro ISS coby konzultanti. Doporučovali přitom, aby byl interiér komplexu lokálně orientován pouze jedním směrem. Ona výhoda rozpoznat podle záchytných bodů, kde je nahoře a kde dole, totiž působí nepříjemnosti při přechodu do částí s rozdílnou orientací. 

Problém byl známý právě ze Skylabu: Veškeré vybavení a přístroje, jež se nacházely od přechodové komory k dokovacímu adaptéru ústícímu do kosmické lodi, byly jednoduše umístěny na stěnách ve všech směrech. Například ovládací konzole pro pozorování Země se odkláněla o celých 90° od osy orientace ovládacího pultu teleskopu. V této části stanice tedy člověk rychle ztratil vizuální kompas pro to, co je nahoře a co dole. Není proto divu, že zmíněnou sekci vnímala posádka jako zneklidňující a nepohodlnou. 

Gerry Carr, velitel mise Skylab 4, například uvedl: „Měl jsem v hlavě jednu lokální vertikální orientaci, ale když jsem se přesunul přechodovým tunelem do velitelského modulu kosmické lodi, naráz bylo všechno vzhůru nohama.“ Jeho kolega a pilot stejné expedice William Pogue dodal: „… pokud hledáte dobrou ukázku, jak špatně navrhnout a uspořádat prostor v modulu, dokovací adaptér Skylabu je tím nejlepším příkladem.“ Fakticky nepomohl ani systém číslování v této části, protože byl poměrně chaotický. 

Nevlídné nemocniční chodby

Tunelová konstrukce se zase s úspěchem použila a vyzkoušela v programu Spacelab. Ten se stal startovním bodem pro navrhování budoucích interiérů, protože jak Japonsko, tak Evropa si pro své moduly vybraly právě horizontální konstrukci. Postupně se od vertikálních studií ustoupilo úplně a hledalo se vhodné řešení pouze podélných interiérů. 

Započala také stavba prvních zkušebních modelů a prototypů k testování mnoha zařízení a hledání nejlepších východisek – například pro umístění systémů podpory života, ventilace, vedení elektrických kabelů apod. Každý návrh měl své výhody i nevýhody, ale žádný nebyl úplně dokonalý. Přesto na konci roku 1985 jeden z podkladů jasně vedl: Design „čtyř odstupů“ (Four Stand-Off) společnosti McDonnell Douglas se nepřímo inspiroval právě interiérem přetlakového modulu Spacelab a daná konfigurace se nakonec uplatnila u většiny modulů připojených k ISS. 

TIP: Mezinárodní kosmická stanice: Jak kosmonauti jedí, pijí, spí a chodí na záchod

Nicméně design „čtyř odstupů“ měl několik zásadních nedostatků, a to zejména pro členy posádky: Ignoroval antropickou ergonomii a výsledné prostředí působilo celkem nepřívětivě. Nepomohly ani dodatečné barevné úpravy, které NASA pro první interiér vybrala. Atmosféra uvnitř ze všeho nejvíc připomínala dlouhé nemocniční chodby – nejen vzhledem, ale i hlukem. Kanadský astronaut Chris Hadfield ve své knize Astronautův průvodce životem na Zemi napsal: „Do vývoje modulu Unity se zapojili i psychiatři. Konstatovali, že uklidňující barvy jsou klíčem k mentálnímu zdraví posádky – a vybrali lososově růžovou. Později buď změnili názor, nebo přestali fušovat do navrhování interiérů, takže zbytek amerického segmentu je naštěstí pouze bílý.“ 

Funkčnost dostala tenkrát jednoznačně přednost před pohodlím, protože v pozdější fázi výstavby ISS se počítalo se samostatným ubytovacím modulem pro posádku, který měl tvořit protiklad k laboratornímu charakteru zbytku stanice. Později byl bohužel z finančních důvodů zrušen – a my se k němu vrátíme v některém z dalších dílů.