Jak se Indie v rámci Gaganyaanu přibližuje k létajícím astronautům, hodnocení lidí se stalo ústřední, ale často neviděnou součástí příběhu. Nosné rakety jako LVM-3 již létají satelity bezpečně, ale přeprava osob vyžaduje nižší toleranci k riziku a jiný způsob uvažování o selhání.
Jaká je definice lidského hodnocení?
Lidské hodnocení je přísný inženýrský a certifikační proces, který zajišťuje, že vesmírný systém, jako je nosná raketa nebo modul posádky, může bezpečně dopravit lidi do vesmíru. Výsledkem je, že systémy hodnocené lidmi mají přijatelnou úroveň rizika.
Podle standardů NASA je to 0,2% šance na katastrofickou událost způsobující ztrátu posádky během fáze stoupání a klesání.
Jako součást procesu lidského hodnocení inženýři připojují redundantní kritické systémy, např. trojnásobně nebo čtyřnásobně redundantní letové počítače; robustní schopnosti přerušení po celou dobu výstupu, jako je únikový systém posádky; odolnost vůči jednotlivým poruchám; a spolehlivý systém kontroly prostředí a podpory života v kabině posádky.
Vyčerpávajícím způsobem také testují, ověřují a dokumentují daleko nad rámec toho, co je požadováno pro rakety s nákladem, a to vše pro dosažení uvedené pravděpodobnosti ztráty posádky.
Proč je lidské hodnocení náročné?
Snaha uniknout zemské gravitaci je mnohem drsnější a méně shovívavá než let atmosférou, jako to dělají letadla. Ve skutečnosti mezi průletem atmosférou a vstupem do vakua vesmíru musí rakety zrychlit na 28 000 km/h za pouhých 8-10 minut, zažívat intenzivní vibrace a odolávat vysokému konstrukčnímu zatížení v bodě maximálního dynamického tlaku.
Na druhé straně osobní letadlo může klidně křižovat celé hodiny atmosférou rychlostí nižší než 1 000 km/h s (relativně) velkými bezpečnostními rezervami, dokáže tolerovat selhání motoru bez katastrofy a v případě nouze může klouzat nebo se odklonit na letiště.
Výsledkem je, že nejspolehlivější orbitální nosné rakety mají úspěšnost kolem 98–99,5 %, zatímco komerční letadla mají bezpečnostní záznamy blížící se jedné smrtelné nehodě na 10–20 milionů letů.
Které nosné rakety byly hodnoceny lidmi?
K dnešnímu dni jsou plně funkční nosné rakety s lidskou hodností – tedy ty, které létají posádku na oběžnou dráhu Země – ruský Sojuz-2, čínský Dlouhý pochod 2F a Falcon 9 společnosti SpaceX.
V USA dokončila raketa Atlas V od United Launch Alliance svůj zkušební let s posádkou v roce 2024 násPosádka Boeingu Starliner je vybavena kabinou posádky Boeingu Starliner, ale po technické kontrole po letu čeká na certifikaci pro běžné provozní mise s rotací posádky. Space Launch System společnosti NASA je také hodnocen lidmi, ale provedl pouze jednu misi bez posádky, Artemis I, a v současné době se připravuje na svůj první let s posádkou.
Která agentura poskytuje certifikáty lidského hodnocení?
V USA uděluje NASA konečnou certifikaci pro lidské hodnocení, čímž povoluje vozidlo pro let s posádkou, zejména tam, kde jsou zapojeni astronauti NASA. Pro komerční mise, jako je Crew Dragon společnosti SpaceX a Boeing Starliner, NASA stanoví přísné požadavky na bezpečnost posádky.
Americký Federální úřad pro letectví (FAA) také uděluje licence na komerční starty za účelem ochrany veřejné bezpečnosti na zemi, ale necertifikuje bezpečnost posádky.
Čínská kosmická agentura pro lidskou posádku (CMSA) uděluje souhlas s lidským hodnocením pro systémy jako Long March 2F a Shenzhou. V Rusku je Roskosmos certifikačním orgánem pro dlouhodobou raketu a kosmickou loď Sojuz.
Jak často uspějí nosné rakety hodnocené lidmi?
Ruský program kosmických lodí Sojuz podnikl od roku 1967 více než 150 misí s posádkou. Má výjimečně vysokou úspěšnost, asi 98 %. Program utrpěl dvě osudné mise na počátku své historie: Sojuz 1 v roce 1967 a Sojuz 11 v roce 1971.
Nicméně v současné době byl téměř bezchybný, pokud jde o doručování posádky na oběžnou dráhu. Systém úniku posádky Sojuzu úspěšně zachránil životy kosmonautů při nejméně třech nefatálních selháních startu: v letech 1975, 1983 a 2018. Od incidentu v roce 1971 je úspěšnost bezpečnosti posádky v programu Sojuz 100 %.
Program US Space Shuttle dokončil v letech 1981 až 2011 135 lidských vesmírných misí se 133 úspěchy s mírou 98,5 % (133 úspěšných). Jeho dvě selhání, katastrofy Challenger a Columbia v roce 1986 a 2003, byly jedinými ztrátami vozidla a posádky. Všechny ostatní lety bezpečně dosáhly svých hlavních cílů.
Raketa SpaceX Falcon 9 spárovaná s kosmickou lodí Crew Dragon dosáhla 100% úspěšnosti na 20 svých orbitálních lidských kosmických letech. Patří mezi ně rotace komerční posádky NASA na Mezinárodní vesmírnou stanici a soukromé mise, včetně mise Axiom-4, kterou pilotoval indický astronaut Subhanshu Shukla.
Čínský program lidských vesmírných letů v Shenzhou, provozovaný CMSA a vypuštěný na palubě rakety Dlouhý pochod 2F, dokončil 16 orbitálních misí s posádkou s rekordním úspěchem od své inaugurační mise s posádkou v roce 2003. Jeho bezchybný chod však narušila listopadová mise Shenzhou-20, kdy byla kosmická loď poškozena vesmírným odpadem. Zatímco se posádka bezpečně vrátila na palubu kapsle Shenzhou-21, poškozená kapsle Shenzhou-20 byla ponechána v doku na vesmírné stanici Tiangong.
Proč nejsou všechny nosné rakety hodnoceny lidmi?
Lidské hodnocení nosné rakety je zásadní pro zajištění bezpečnosti astronautů, ale je to technicky náročné a dražší.
Certifikační proces vyžaduje obrovské náklady, protože vyžaduje další systémy, přísné testování a rozsáhlou dokumentaci. Tato opatření také zvyšují složitost a hmotnost rakety, potenciálně snižují výkon užitečného zatížení a někdy zavádějí nové způsoby selhání.
U nákladní mise je prioritou maximalizovat hmotnost užitečného zatížení (např. satelitu nebo zásob) dodaného na požadovanou oběžnou dráhu při co nejnižších nákladech na kilogram. Přidání množství a složitosti dodatečných systémů požadovaných pro lidské hodnocení pro nákladní misi by však zvýšilo cenu pro zákazníky.
Které vozidlo je hodnoceno lidmi jako Gaganyaan?
První indický program lidských vesmírných letů bude využívat raketu LVM-3. Indická organizace pro výzkum vesmíru (ISRO) jej aktualizovala a v současné době probíhá certifikace pro lidské hodnocení. Jakmile bude takto hodnocen, bude se jmenovat HLVM-3 a bude schopen přepravovat indické astronauty do vesmíru.
Za tímto účelem ISRO přidal další záložní systémy, učinil několik systémů a subsystémů spolehlivějšími, posílil motory, rozsáhle testoval a vybudoval rychlý únikový systém posádky (který dokáže odtáhnout modul posádky pryč v případě, že se během startu něco pokazí).
ISRO si vybral LVM-3 pro Gaganyaan z několika důvodů. Raketa již prokázala své přednosti v sedmi po sobě jdoucích úspěšných orbitálních letech (včetně mise Chandrayaan-3). Je to také nejspolehlivější raketa ve flotile ISRO.
Plně vlastní pohonné stupně rakety – dva kapalné motory Vikas, kryogenní motor C25 a pomocné motory S200 – jsou také v souladu se strategickým cílem Indie dosáhnout soběstačnosti při letech do vesmíru v rámci iniciativy Atmanirbhar Bharat.
Unnikrishnan Nair S. je bývalý ředitel VSSC a zakládající ředitel Human Space Flight Center (HSFC), Bengaluru. Je odborníkem na systémy nosných raket a reentry technologie.
