Technologický zázrak na oběžné dráze Země. Canadarm2 přesouvá moduly vesmírných stanic

Dne 11. března 2008 odstartoval z vesmírného střediska Johna F. Kennedyho raketoplán Endeavour. Šestičlenná posádka, které velel Dominic Gorie, vynášela na oběžnou dráhu jednoho pasažéra, člena posádky Mezinárodní vesmírné stanice a velmi neobvyklý náklad, a to robota Dextre, klíčovou součást manipulátoru Canadarm2, sloužícího jako velký kosmický jeřáb.

„Každý, kdo sedí na vrcholu největší nádrže s vodíkem a kyslíkem na světě (…) a ani trochu se neznepokojuje, zřejmě plně nechápe svou situaci,“ řekl kdysi astronaut John Young, účastník mise STS-1, první z dlouhé řady letů raketoplánů.

Přitom k misi neodstartoval raketoplán, ale souprava zvaná STS, která se skládala ze samotného raketoplánu posazeného na obří palivové nádrži, k jejímž bokům byly připojeny další dvě rakety na tuhé palivo, které plnily pomocnou roli při startu.

Vypuštění takové sestavy vyžadovalo obrovský výkon motorů. Na pouhých osm minut pohonu stačilo 700 tun vodíku, který umožnil 37 metrů dlouhému raketoplánu dosáhnout oběžné dráhy planety a dopravit na ni to, co bylo cílem většiny misí: obsah jeho 18 metrů dlouhého nákladového prostoru. V praxi byl raketoplán něco jako létající kamion, který se pohyboval mezi Zemí a její oběžnou dráhou s různými náklady, jak uvádí web NASA.

V případě mise STS-123 obsahoval nákladový prostor část japonského modulu Kibó neboli kosmické laboratoře a také inženýrský zázrak vyvinutý kanadskými inženýry: manipulátor s kosmickým jeřábem Canadarm2.

Kosmický jeřáb

Kosmický jeřáb je jednou z nejzajímavějších součástí ISS. Vyroben byl v pěti jednotkách a jeho první verze létala na palubě raketoplánů, kde namontován v nákladovém prostoru umožňoval manipulaci s různými objekty ve vesmíru.

Canadarm byl v pozemských podmínkách zcela nepoužitelný, protože mechanismy jeřábu byly příliš slabé na to, aby unesly jeho vlastní váhu. Svůj plný potenciál Canadarm ukázal až ve stavu mikrogravitace, kde se díky šesti stupňům volnosti, jimiž se jeho součásti mohly pohybovat, celé zařízení podobalo lidské ruce. K čemu je takové zařízení užitečné?

V kosmických podmínkách plnil podobnou úlohu jako jeřáb s drapákem na Zemi: umožňovalo vyjmout různé náklady z nákladového prostoru raketoplánu a umístit je do vesmíru.

Největší vzrušení však nevzbuzovala možnost vytahovat náklad z vnitřku nákladového prostoru raketoplánu, ale zachytit něco, co se nachází ve vesmíru, a umístit to do nákladového prostoru, což by teoreticky mohlo být využito mimo jiné k nepřátelskému převzetí družic.

Rameno Canadarm, vyrobené z titanu a nerezové oceli, mohlo manipulovat s objekty ve vesmíru s přesností až pět centimetrů, což se ukázalo jako klíčové například při opravě Hubbleova teleskopu na oběžné dráze. Canadarm se také ukázal jako nepostradatelný při stavbě vesmírných objektů – při montáži postupně dodávaných modulů Mezinárodní vesmírné stanice, jak píše server Science Direct.

Nové rameno Canadarm2, dodané při misi STS-123, nabízí ještě větší možnosti. Měří více než 17 metrů, má sedm kloubů a vyměnitelné koncovky, které jej přizpůsobí danému úkolu.

Na konci robotického ramene může být i astronaut připojený ke konci výložníku, který na oběžné dráze vykonává různé druhy prací.

Praktickým řešením jsou koncovky zvané LEE (Latching End Effector), které lze umístit na oba konce ramene. Ty umožňují jeřábu „chodit“ po povrchu ISS a střídavě připojovat ramena k servisním zásuvkám, které zajišťují napájení, přenos dat a videopohledy.

Tímto způsobem je rameno schopno dosáhnout do jakéhokoli koutu vesmírné stanice, což usnadňuje servis a rozšiřování. Rameno je rovněž schopno pohybu pomocí řešení nazvaného Mobile Remote Servicer Base System – speciální příhradové konstrukce, která poskytuje servisnímu zařízení základnu pro pohyb po povrchu.

Orbitální chapadlo Dextre

Na konci ramene může být také dvouprsté chapadlo Dextre (jedná se o samostatný robot, který může pracovat nezávisle na jeřábu). Pomocí něj lze uchopovat různé předměty a přemisťovat je v prostoru.

Je vybaven senzory, které monitorují sílu, s jakou je předmět uchopen, a tyto informace jsou prostřednictvím zpětné vazby přenášeny astronautovi, který chapadlo ovládá. Astronaut může být buď na vesmírné stanici (dvě řídicí stanice), nebo může robota ovládat plně na dálku z dozorčí stanice na Zemi.

Jedním z úkolů robota Dextre je zachycování kosmických lodí na oběžné dráze. Objekty, které Dextre zachytí, jako je japonská kosmická loď H-II nebo americká loď Dragon vyrobená společností SpaceX, jsou poté přikotveny ke stanici. Dextre se také používá k odpojování kosmických lodí od ISS před jejich návratem na Zemi.

Zdroj: redakce, nasa.gov, sciencedirect.com