Skylab

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Schemat stacji Skylab
Stacja Skylab na orbicie

Skylab (skrót od Sky Laboratory: kosmiczne laboratorium[1]) – amerykańska stacja orbitalna działająca w okresie: 14 maja 1973 – 11 lipca 1979 r.

Początki Skylaba[edytuj | edytuj kod]

W 1963 roku lotnictwo wojskowe Stanów Zjednoczonych sporządziło plany małej stacji orbitalnej MOL (Manned Orbiting Laboratory, załogowe laboratorium orbitalne). Projekt bazował na programie Gemini i w zasadzie miał na celu misje zwiadowcze. Wyselekcjonowano 17 wojskowych kandydatów i zaczęto szkolenie przygotowujące dwuosobowe załogi do pobytu na takiej stacji. W 1969 roku program został przerwany, zanim odbyły się jakiekolwiek loty. Agencja NASA stworzyła w 1965 roku Program Zastosowania Apollo (Apollo Application Program, AAP), którego zadaniem było długoterminowe wykorzystanie urządzeń i osiągnięć programu Apollo oraz ugruntowanie pozycji Ameryki w kosmosie po załogowych lądowaniach na Księżycu. W końcu postanowiono przeprojektować trzeci człon Saturna S-IVB, początkowo planowanego do misji orbitalnych wokół Ziemi, by uczynić z niego stację orbitalną. Rozważano opcje, w jaki sposób wynieść na orbitę masywną cylindryczną stację, ale rezygnacja z trzech ostatnich załogowych lotów na Księżyc, zwolniła silnik startowy Saturna V. W pełni wyposażoną stację AAP (później nazwaną Skylab) można już było w całości umieścić na orbicie[2].

Opis[edytuj | edytuj kod]

Zadania[edytuj | edytuj kod]

Celem umieszczenia laboratorium na orbicie było udowodnienie możliwości przeżycia ludzi w dłuższym czasie w przestrzeni kosmicznej. Możliwości realizacji eksperymentu pojawiły się po zarzuceniu przez NASA dalszych misji Apollo i wykorzystaniu sprzętu w projekcie Skylab.

Aparatura naukowa[edytuj | edytuj kod]

  • zestaw teleskopowy Apollo (ATM - Apollo Telescope Mount)
  • koronograf (specjalny teleskop do obserwacji korony słonecznej)
  • spektrograf rentgenowski(do badania widma promieniowania rentgenowskiego Słońca, które nie dociera do powierzchni Ziemi)
  • spektroheliometr (do badania widma promieniowania słonecznego)
  • teleskop rentgenowski
  • dwa spektrografy nadfioletowe
  • dwa teleskopy do obserwacji Słońca w linii widmowej Hα (o długości 656 nm)
  • Osobny zespół przyrządów obserwacyjnych o nazwie EREP składał się z:
    • sześciu kamer obserwacyjnych
    • spektrometru podczerwonego
    • mikrofalowej sondy
    • radiometru
    • przepatrującej kamery obserwacyjnej „telewizyjnej”

Prace badawcze w ramach projektu obejmowały:

  • Obserwacje Słońca przy pomocy modułu ATM (Apollo Telescope Mount)
  • Badanie wpływu braku grawitacji na człowieka
  • Obserwacje ziemskich zjawisk

Parametry stacji Skylab[edytuj | edytuj kod]

  • Projekt, adaptacja i budowa przy wykorzystaniu elementów programu Apollo: 1969-1973
  • Masa startowa: 88 830 kg
  • Masa na orbicie satelitarnej (ze statkiem Apollo): 91 030 kg
  • Masa elementów składowych:
    • Apollo (+ mat. pędne 2300 kg): 14 000 kg
    • Obserwatorium astronomiczne ATM: 11 100 kg
    • Blok cumowniczy MDA: 6200 kg
    • Śluza AM: 22 230 kg
    • Przedział przyrządów IU: 2060 kg
    • Pracownia satelitarna OWS: 35 380 kg
  • Pojemność stacji: całkowita 369 m³, użytkowa 324 m³
  • Długość całkowita: 36,2 m
  • Rozpiętość: 27 m
  • Moc elektryczna: nominalna - 22,9 kW, faktyczna - 16,7 kW
  • Atmosfera: tlen (72%) + azot (28%), ciśnienie 0,34 atm
  • Stabilizacja: układ z 3 kołami zamachowymi po 181 kg, 9000 obr/min oś Z±10", osie X i Y±2,5".

Przebieg programu Skylab[edytuj | edytuj kod]

  • SL-1
start 14.5.1973 r., orbita 441/437 km (plan. 435 km), 50°, bez załogi
  • SL-2
czas trwania lotu: 25.5. - 22.6.1973 r., 28 dni, 49 min
załoga: Charles Conrad - dowódca, Paul Weitz, Joseph Kerwin
Liczba okrążeń Ziemi: 404, czas pobytu na zewnątrz stacji: 5,7 godz., zdjęcia z ATM: 30 242, zdjęcia z EREP: 8886
  • SL-3
czas trwania lotu: 28.7. - 25.9.1973 r., 59 dni, 11 godz., 9 min
załoga: Alan Bean - dowódca, Jack Lousma, Owen Garriott
Liczba okrążeń Ziemi: 858, czas pobytu na zewnątrz stacji - 13, 7 godz., zdjęcia z ATM: 77 600, zdjęcia z EREP: 14 400
  • SL-4
czas trwania lotu: 16.11.1973 - 8.2.1974 r., 84 dni, 1 godz., 14 min
załoga: Gerald Carr - dowódca, William Pogue, Edward Gibson
Liczba okrążeń Ziemi: 1214, czas pobytu na zewnątrz stacji: 22,3 godz., zdjęcia z ATM: 75 000, zdjęcia z EREP: 17 000
  • Łączny czas pobytu 3 załóg: 171 dni, 13 godz., 14 minut
  • Łączna ilość okrążeń Ziemi: 2476
  • Łączny czas pobytu na zewnątrz stacji: 41,7 godz.
  • Łącznie zdjęcia z ATM: 182 842
  • Łącznie zdjęcia z EREP: 40 286
  • Awarie:
1. Zerwanie zasłony przeciwmeteoroidowej i cieplnej OWS przy starcie – przegrzanie stacji i zmniejszenie mocy elektrycznej o ponad 6 kW.
2. Zakłócenia układu stabilizacji (żyroskopy)[3].

Budowa stacji[edytuj | edytuj kod]

Do budowy stacji wykorzystano rakietę Saturn V. Z jej trzeciego członu S-IVB wykonano kadłub stacji, a z pierwszych jej członów S-IC i S-II zmontowano dwustopniową rakietę nośną Saturn INT-21. Kadłub S-IVB miał średnicę 6,6 m, długość 14,6 m i był przedzielony poprzeczną przegrodą na dwa zbiorniki, większy na ciekły wodór i mniejszy (dolny) na ciekły tlen. Dolny, pozostawiony bez zmian, przeznaczono jako zasobnik na odpadki (były wrzucane do niego przez specjalną śluzę), natomiast górny podzielono na dwa piętra. Dolne piętro o wysokości 2 m było przeznaczone na pomieszczenia mieszkalne i bytowe, a drugie o wysokości 6 m zostało przeznaczone na laboratoria. Z kolei każde z tych pięter podzielono na wiele mniejszych pomieszczeń. Całość miała kubaturę 292 m³. Obiekt ten z kompletnym wyposażeniem miał masę 35 400 kg.

Dokładnie w osi części mieszkalnej dołączona była śluza powietrzna. Miała ona długość 5,4 m, średnicę 3 m i objętość 17 m³. Masa śluzy z wyposażeniem wynosiła 22 200 kg. Znajdowały się w niej trzy luki: jeden do części mieszkalnej, drugi służył jako przejście do urządzenia cumowniczego stacji, trzeci umieszczony na bocznej ścianie umożliwiał wyjście astronautów w otwartą przestrzeń. Natomiast urządzenie cumownicze (zlokalizowane na przedłużeniu śluzy powietrznej) miało długość 5,3 m, średnicę 3,0 m, objętość wewnętrzną około 32 m³ i masę 6300 kg.

Kolejną częścią stacji był teleskop astronomiczny przeznaczony głównie do obserwacji Słońca. Miał on długość 4,4 m, średnicę 3,3 m i masę 11 100 kg. Wykonany był z kadłuba modułu LM służącego w programie Apollo do lądowania na Księżycu. W czasie startu z Ziemi teleskop był zlokalizowany na przedłużeniu osi wzdłużnej stacji, a po umieszczeniu na orbicie został on przemieszczony na bok urządzenia cumowniczego. Teleskop był wyposażony we własne źródło energii otrzymywanej z 4 płyt z fotoogniwami słonecznymi. Źródłem energii elektrycznej Skylaba były dwie płyty z fotoogniwami słonecznymi umieszczone po bokach bazy o rozpiętości około 30 m i powierzchni około 110 m², wytwarzające prąd stały o napięciu 28 V i średniej mocy 3,8 kW. W pomieszczeniach stacji atmosfera składała się z 74% tlenu i 26% azotu pod ciśnieniem około 1/3 ciśnienia atmosferycznego. Zapasy przeznaczone na pobyt trzyosobowej załogi wynosiły: 2690 kg tlenu i 720 kg azotu, 940 kg pożywienia, 3240 kg wody.

Do celów łączności z Ziemią służyło 15 nadajników i 5 odbiorników działających w pasmach 230÷450 MHz i 2100÷2270 MHz. Kamery telewizyjne pracowały w systemie 525 linii. Do zmiany orientacji i stabilizacji służyło 6 silniczków zasilanych sprężonym azotem i trzy żyroskopy. Oprócz tego teleskop posiadał własny system orientacji o dokładności około 10″. W bazie umieszczono przyrządy do ćwiczeń gimnastycznych i badań biomedycznych oraz doświadczeń materiałowych (topienia i spawania metali, odlewania i krystalizacji materiałów).

Misje[edytuj | edytuj kod]

SL-1[edytuj | edytuj kod]

Logo programu Skylab

Stacja Skylab została wyniesiona 14 maja 1973 roku przy pomocy rakiety nośnej Saturn INT-21. Zaraz po starcie pojawiły się problemy techniczne w postaci dużych wibracji: 63 sekundy po starcie oderwana została osłona przeciwmeteorytowa laboratorium wraz z jednym z paneli słonecznych. Resztki osłony unieruchomiły przeciwległy panel słoneczny, uniemożliwiając automatyczne rozłożenie po umieszczeniu na orbicie. Aby zaradzić problemom z zasilaniem, stacja manewrowała na orbicie tak, aby skierować w kierunku Słońca panele słoneczne modułu ATM. Takie ustawienie jednak spowodowało nagrzewanie pozbawionego oderwanej osłony laboratorium do ponad 50 °C. Dopiero po wysłaniu misji SL-2 stację obrócono tak, aby zmniejszyć temperaturę w tym module.

SL-2 (załogowa)[edytuj | edytuj kod]

 Osobny artykuł: Skylab 2.

Początkowo start pierwszej załogowej misji miał nastąpić zaraz po wyniesieniu stacji Skylab. Problemy techniczne jednak spowodowały 10-dniowe opóźnienie. W tym czasie specjaliści NASA starali się przygotować plan najpilniejszych napraw. Misja rozpoczęła się 25 maja 1973 roku i trwała 28 dni i 50 minut. Załogę stanowili: Charles Conrad (dowódca), Paul Weitz (pilot) i Joseph Kerwin (naukowiec). W tym czasie wykonano niezbędne naprawy włącznie z osłonięciem laboratorium przy pomocy „parasola” i obniżeniem temperatury w jego wnętrzu do 24 °C.

SL-3 (załogowa)[edytuj | edytuj kod]

 Osobny artykuł: Skylab 3.

Misja rozpoczęła się 28 lipca 1973 roku i trwała 59 dni i 11 godzin i 9 minut. Załogę stanowili: Alan Bean (dowódca), Jack Lousma (pilot) i Owen Garriott (naukowiec-specjalista w dziedzinie fizyki jonosfery). Tak jak pierwsza załoga, dokonali oni najpierw inspekcji bazy z zewnątrz, a następnie przeszli do Skylaba. Nowa załoga kontynuowała badania poprzedników. Głównym zadanie drugiej załogi było badanie Słońca. W dniu 6 sierpnia Lousman i Garriott wyszli na zewnątrz bazy, aby założyć właściwy ekran osłonny, w wyniku czego temperatura w bazie spadła do 21 °C. Później wyszli jeszcze dwukrotnie na zewnątrz: 24 sierpnia Lousman i Garriott na 4 godziny i 30 minut (podłączyli nowe żyroskopy), a 22 września Bean i Garriott na 2 godziny i 41 minut (wymienili w teleskopach kasety z taśmami oraz pobrali próbki różnych materiałów). W dniu 31 sierpnia wypróbowano we wnętrzu bazy „latające buty”, okazały się one jednak nieprzydatne. Na badania Słońca astronauci poświęcili 305 godzin, a było ono wtedy bardzo aktywne: zaobserwowano wiele rozbłysków słonecznych. W czasie lotu badano naturalne zasoby Ziemi. Obserwacje wykonano między innymi nad zachodnią Europą, Japonią, Australią, zachodnią Afryką, Ameryką Południową i Środkową. Uzyskane wyniki przekazano zainteresowanym krajom. Obserwowano nawet zagrożenie lawinowe w Szwajcarii, skutki trzęsienia ziemi w Meksyku, a także zanieczyszczenia atmosfery wzdłuż dróg w RFN. Pod koniec sierpnia i na początku września wykryto na Atlantyku narodziny cyklonu Christina, a w Zatoce Meksykańskiej cyklon Delia. Natomiast eksperymenty biologiczne powiodły się tylko częściowo – zdechły doświadczalne myszy i muszki drosophila, zaś ryby nie mogły przywyknąć do braku grawitacji. Pająki, nazwane Anita i Arabella, przystosowały się i zaczęły tkać prawidłowe pajęczyny (do realizacji tego programu wciągnięto młodzież amerykańską. Eksperyment z pająkami zaproponowała siedemnastoletnia uczennica Judith Miles). W dniu 25 września po starannym zakonserwowaniu urządzeń astronauci odcumowali i następnego dnia o godzinie 22:19 powrócili na Ziemię (kabina Apollo wpadła do oceanu do góry dnem, ale po wypełnieniu pływaków powróciła do prawidłowej pozycji).

SL-4 (załogowa)[edytuj | edytuj kod]

 Osobny artykuł: Skylab 4.

Misja rozpoczęła się 16 listopada 1973 roku i trwała 84 dni, 1 godzinę i 16 minut. Załogę stanowili: Gerald Carr (dowódca), William Pogue (pilot) i Edward Gibson (pilot/naukowiec-fizyk). Pierwotnie wyprawa miała trwać 59 dni, ostatecznie zdecydowano, że trwać będzie 84 dni. Nowa załoga pracowała powoli i bez entuzjazmu, ciągle spóźniano się z wykonywaniem swoich zadań, a przywoływani do wydajniejszej pracy popadali w konflikty z naziemnymi ośrodkami kontroli. Rzecz ciekawa – mniej zaangażowanie podchodząc do swoich zadań byli w znacznie lepszej kondycji fizycznej od swoich poprzedników. Mimo tego wykonali przewidziany program badań i zgromadzili ogromny zasób informacji naukowych. Czterokrotnie wychodzili na zewnątrz: 22 listopada na 6 godzin i 34 minuty, 25 grudnia na 7 godzin i 3 minuty, 29 grudnia na 3 godziny 29 minut, i wreszcie 3 lutego na 5 godzin i 19 minut. Bardzo ważnym wynikiem ich pracy było przeprowadzenie badań dotyczących rozbłysków słonecznych oraz obserwacja i fotografowanie komety Kohoutka za pomocą pięciu różnych przyrządów. Astronauci fotografowali ją w zakresie widzialnym i nadfiolecie w czasie pobytów na zewnątrz bazy. W czasie gdy zbliżała się do Słońca obserwowali ją przez teleskopy przeznaczone do badań Słońca. Ogółem wykonali 75 tysięcy fotografii komety i Słońca. W prowadzeniu badań przeszkadzał niedostatek energii elektrycznej wywołany pogorszeniem orientacji fotoogniw ku Słońcu (powodem było wyczerpywanie się zapasów azotu służącego do zasilania dysz rakietek). Astronauci powrócili na Ziemię 8 lutego 1974 roku. Po powrocie na Ziemię okazało się, iż są wyżsi o 2 cm.

Zakończenie programu[edytuj | edytuj kod]

Istniały plany utrzymania Skylaba na orbicie przez co najmniej następne 8 lat i wysyłania do niego promów kosmicznych. W tym celu przeprowadzono zdalne testy: umieszczono stację na stabilnej orbicie, a następnie wyłączono wszystkie systemy. Jesienią 1977 roku okazało się, że zwiększona aktywność Słońca i związana z nią ekspansja atmosfery spowodowała szybsze niż przewidywano obniżenie orbity. NASA nie miała możliwości wyniesienia stacji Skylab na wyższą orbitę, ponieważ program Apollo został zakończony, a misje wahadłowców jeszcze się nie rozpoczęły. Stacja wtargnęła w gęste warstwy atmosfery 11 lipca 1979 r., a jej szczątki spadły do Oceanu Indyjskiego i na zachodnią Australię, pomiędzy miasteczkami Esperance i Rawlinna. Największy, o masie około 500 kg, spadł na terenie pewnej farmy 900 km na wschód od Perth. Wiele elementów stacji (np. szereg zbiorników) nadspodziewanie dobrze przetrwało spadek z kosmosu na Ziemię. Na szczęście obszar ten był stosunkowo rzadko zaludniony i ofiarą katastrofy padła jedynie australijska krowa. Do czasu zniszczenia stacja Skylab okrążyła Ziemię 34 981 razy i przebyła drogę około półtora miliarda kilometrów. Okazało się, że w czasie rozpadu stacja uległa mniejszym obciążeniom termicznym i aerodynamicznym niż się spodziewano, toteż rozpad nastąpił o 16 km niżej niż oczekiwano. Wymiary elipsy rozrzutu okazały się też znacznie mniejsze niż oczekiwano, wyniosła ona 64 km na 3860 km.

Na krótko przed startem stacji Skylab NASA planowała również wysłanie w roku 1975 lub 1976 drugiego modułu o nazwie Skylab B, który miał stanowić dodatek do misji Sojuz-Apollo (International Skylab), a następnie zostać rozbudowywana przez wahadłowiec kosmiczny na stację orbitalną (Advanced Skylab), jednak z powodu braku funduszy start Skylaba B anulowano, a sam kadłub stacji w 1976 oddano do muzeum[4].

Podsumowanie[edytuj | edytuj kod]

W ciągu dziewięciu miesięcy swojej działalności Skylab napotkał wiele skomplikowanych problemów technicznych, zagrażających całemu programowi. Jednocześnie ta pierwsza amerykańska stacja kosmiczna zasłynęła jako laboratorium z prawdziwego zdarzenia krążące po orbicie. Podczas 3896 okrążeń trzy załogi, które odwiedziły Skylaba potwierdziły, że przestrzeń kosmiczna może stworzyć nową niepowtarzalną jakość badaniom naukowym i technologicznym, a także zmienić sposób, w jaki patrzymy na Ziemię i nasz Wszechświat. Podczas pobytu na stacji astronauci przebyli w sumie około 115 milionów kilometrów w ciągu 171 dni pobytu na pokładzie. Dziewięciu członków załóg wyszło dziesięć razy w przestrzeń, spędzając poza stacją ponad 42 godziny. W tym czasie dokonywali napraw, konserwacji, pobierali zestawy doświadczalne i zbiorniki z filmami z teleskopów, a także fotografowali obiekty kosmiczne. Przeprowadzili trwające ponad 2 tys. godzin eksperymenty z rozmaitych dziedzin. Jednocześnie udowodnili, że ludzie mogą bezpiecznie przystosować się do życia i długotrwałej pracy w warunkach mikrograwitacji w przestrzeni kosmicznej[2].

Ponieważ prace nad promem kosmicznym były już zaawansowane, istniała możliwość, że już podczas pierwszych lotów prom będzie mógł dotrzeć do Skylaba i podnieść na wyższą orbitę, co pozwoliłoby odzyskać wyniki kilku doświadczeń, a być może zamieszkać na stacji kilku kolejnym załogom. Jednakże plany promu kosmicznego uległy zmianie, co spowodowało, że i te, i inne pomysły uratowania stacji zostały porzucone – zmniejszanie odległości od Ziemi powoli przybliżało Skylaba do nieuchronnego wejścia w ziemską atmosferę[2].

Ciekawostka[edytuj | edytuj kod]

Mandat za Skylaba. Za zaśmiecanie terenu australijskiego hrabstwa Esperance odłamkami stacji Skylab NASA została ukarana grzywną 400 dolarów przez lokalne władze. Mandat nigdy nie został jednak zapłacony przez amerykańską agencję – uiścili go słuchacze amerykańskiego Highway Radio w 2009 roku, czyli 30 lat po deorbitacji stacji[5].

Przypisy

  1. Andrzej Marks: Baza satelitarna ALFA. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1997, s. 52. ISBN 83-204-2203 5.
  2. 2,0 2,1 2,2 Praca zbiorowa: Kosmos. Warszawa: Buchmann Sp. z o.o., 2012, s. 263-264. ISBN 978-83-7670-323-7.
  3. Olgierd Wołczek. „Astronautyka”. 6, s. 8, 1974. Warszawa: Zakład Narodowy im. Ossolińskich. 
  4. Skylab B. Encyclopedia Astronautica. [dostęp 2012-08-03].
  5. Kamil Złoczewski: Kosmos. Kosmiczna pogoda. Poznań: Oxford Educational Sp. z o.o., 2011, s. 7. ISBN 978-83-252-1351-3.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]