Skylab - Stacje Orbitalne Wczoraj i Dziś

Koncept stacji kosmicznej nie był Amerykanom obcy. Już w pulpowym science-fiction z lat pięćdziesiątych występowały fikcyjne stacje znajdujące się na orbicie Ziemi, a plany własnej stacji orbitalnej projektowano jeszcze przed powstaniem NASA. Niemniej jednak do prac nad jej budową Amerykanie wzięli się dopiero po wystrzeleniu człowieka na Księżyc w 1964 roku.

W 1969 roku powołano do życia Apollo Applications Program (AAP) – program zatrudnienia pracowników NASA dotąd skoncentrowanych na misji Apollo i rozwijaniu rakiet Saturn V do innych projektów. Planowano, między innymi, budowę bazy na Księżycu i misje na Wenus. Te plany, z powodu cięć budżetowych, nie zostały zrealizowane, jednakże AAP udało się doprowadzić do budowy stacji orbitalnej – pierwszej i jak na razie jedynej stacji orbitalnej, zbudowanej i operowanej wyłącznie przez NASA. Tak naprawdę przy budowie amerykańskiej stacji (zwanej później Sky Laboratory, w skrócie: Skylab) korzystano z rozwiązań wykorzystanych już we wcześniejszych programach – Gemini i Apollo. Poza inżynierami z AAP, w projekcie brała udział firma McDonnel Douglas Corporation, która wcześniej była odpowiedzialna za budowę kapsuł w programach Merkury i Gemini.

Na przyszłą stację orbitalną Skylab składały się cztery podstawowe sekcje: Orbital Workshop zbudowany z dwóch egzemplarzy trzeciego stopnia rakiety Saturn V S-IVB; Airlock Module ze śluzą i tunelem, przez który przechodziło się do stacji; wyposażony w dwa węzły cumownicze dla statków Apollo Multiple Docking Adapter, w którym znajdowało się również centrum kierowania stacją i aparatura naukowa; oraz zasilany czterema panelami ogniw fotonowych teleskop słoneczny, Apollo Telescope Mount, skonstruowany z części pozostawionych po lądowniku Lunar Module. Dawny zbiornik wodoru zmodyfikowany został do celów mieszkalnych (łóżka, kuchnia, toaleta i łazienka) badawczych i magazynowych, a dawny zbiornik tlenu przeznaczono na śmietnik i składzik na niepotrzebne części. Ponadto Skylab posiadał panele słoneczne, teleskop rentgenowski, teleskop do obserwacji korony słonecznej (koronograf), spektrograf RTG, spektroheliometr (aparatura do badania widma słonecznego), dwa spektrografy nadfioletowe i inne urządzenia do obserwacji, określane mianem EREP (Earth Resources Experiments Package). Całość miała długość 25,7 metrów i ważyła 86 725 kilogramów, a potencjalne załogi miały do dyspozycji 332 metrów sześciennych hermetycznej przestrzeni.

14 maja 1973 roku, z Przylądku Kennedy’ego wystartowała bezzałogowa rakieta Saturn INT-21, która umieściła Skylab na orbicie okołoziemskiej. Jednak już podczas tego lotu doszło do pewnych problemów – 63 sekundy po zapłonie rakieta weszła w drgania, co doprowadziło do uszkodzenia jednego z ogniw fotonowych – osłona przeciwmeteorowa laboratorium oderwała się wraz z jednym z paneli słonecznych. Następnie, 530 sekund później, silnik odrzucający drugi stopień Saturna zaczął wydzielać strumień gazów i doprowadził do oderwania częściowo rozłożonej już baterii. To utrudniało pobieranie zasilania i wymagało ustawienia paneli teleskopu w taki sposób, aby zbierały moc ze Słońca. Skierowanie na Słońce doprowadziło jednak do tego, że temperatura wewnątrz stacji osiągała 50 stopni Celsjusza, a to groziło uszkodzeniem aparatury i zapasów dla przyszłych astronautów.

Uszkodzenia Skylaba doprowadziły do pewnych zmian w rozkładzie lotów. Pierwsza załogowa misja Skylaba (oznaczona jako SL-2) miała wystartować niedługo po umieszczeniu stacji na orbicie, ale z przełożono ją z 15 maja na 25 maja, a jej główny celem było przeprowadzenie potrzebnych napraw. Załoga składała się z dowódcy Charlesa Conrada, pilota (i medyka) Paula Weitza oraz naukowca, Josepha Kerwina. SL-2 zabrała ze sobą zmodyfikowaną osłonę przeciwmeteorową, pochodzącą ze statku Apollo, która to osłona miała zostać rozciągnięta na stacji. Po dotarciu do Skylaba, SL-2 obleciała stację dookoła, aby dokonać dokładniejszych oględzin uszkodzeń. Ponieważ nie byli w stanie otworzyć zablokowanej płyty z fotoogniwami ani ani zacumować, astronauci spędzili noc w statku, a następnego dnia Conrad i Kerwin wyszli na zewnątrz, aby założyć folię osłonową. Potem spędzili następne 3 godziny i 23 minuty na odblokowywaniu płyt z fotoogniwami, aby doszło do prawidłowego naładowania baterii i przywrócenia zasilania elektrycznego stacji. Zainstalowali również osłonę termiczną, chroniącą wnętrze Skylaba przed nagrzewaniem się – po zamontowaniu „parasola” temperatura wewnątrz stacji spadła z 50 do 24 stopni Celsjusza.

Po dokonaniu napraw, astronauci weszli na stację i przystąpili do zaplanowanych działań – obserwacji Słońca, fotografowania powierzchni Ziemi oraz badań biomedycznych. Udało im się uzyskać ponad 30 242 obrazy z Apollo Telescope Mount, 8886 obrazów z EREP oraz 13,7 kilometrów taśmy magnetycznej z zapisami pomiarów. Ponadto astronauci przeprowadzili konserwację urządzeń stacji. Kerwin, Weitz, Conrad powrócili na Ziemię 22 czerwca 1973 roku.

Następna misja załogowa, SL-3, wyruszyła na stację Skylab już 28 lica tego samego roku. Podobnie jak SL-2, dowódca Alan Bean, pilot Jack Lousma i specjalista od fizyki jonosfery Owen Garriott, zaczęli misję od oględzin stacji. Podczas cumowania statku do bazy odkryto, że w dwóch silnikach korekcyjnych doszło do wycieku materiału pędnego, co mogło oznaczać, że astronauci nie mieliby możliwości powrotu na Ziemię. Planowano misję ratunkową polegającą na wysłaniu kolejnego statku Apollo, który przycumowałby do drugiego doku stacji, ostatecznie jednak ustalono, że istnieje możliwość bezpiecznego manewrowania statkiem tylko z dwoma silnikami korekcyjnymi, tak więc misji ratunkowej zaniechano.

Bean, Lousma i Garriottt zainstalowali na Skylabie dwubiegunowy ekran osłonowy, który podłączony został do „parasola” zainstalowanego przez poprzednią załogę – w ten sposób rozwiązano problem przegrzewania się stacji i braku osłony przed meteorytami. Następnie, po przejściu na stację, kontynuowali pracę SL-2 – obserwowano Słońce i Ziemię, a zwłaszcza tereny zachodniej Europy, Japonii, Australii, zachodniej Afryki oraz Ameryki Środkowej i Północnej (wyniki obserwacji zostały potem przekazane poszczególnym krajom z tych rejonów). Udało się zarejestrować zagrożenie lawinowe w Szwajcarii, trzęsienie ziemi w Meksyku, zanieczyszczenie atmosfery w RFN, a także narodziny cyklonów Christina (na Oceanie Atlantyckim) i Delia (w Zatoce Meksykańskiej). Podczas eksperymentów biomedycznych doszło do śmierci muszek owocówek i szczuroskoczników, odnotowano też, że ryby nie były w stanie przystosować się do braku grawitacji, jednak pobyt w kosmosie zniosły całkiem dobrze pająki Anita i Arabella, które wkrótce zaczęły tkać na stacji sieć.

24 sierpnia Lousma i Garriott podłączyli do stacji nowe żyroskopy, a 22 września Bean i Garriott wymienili kasety w teleskopach astronomicznych i pobrali próbki materiałów z zewnętrznej części bazy. Po dokonaniu ostatnich konserwacji urządzeń na stacji, 25 września 1973 roku załoga SL-3 wróciła na Ziemię. Pod wieloma względami była to o wiele bardziej udana misja od poprzedniej – SL-3 przyniósł ze sobą 77 600 obrazów z Apollo Mount Telescope, 14 400 obrazów z EREP i 28,4 kilometry taśmy magnetycznej; a dokonane przez nią naprawy i modyfikacje umożliwiły kolejnej załodze dłuższy pobyt na pokładzie Skylaba.

SL-4, która była trzecią i ostatnią misją załogową na Skylaba, trwała najdłużej ze wszystkich i przez pewien czas ustanowiony przez nią rekord 84 dni pobytu człowieka w kosmosie pozostał niepobity. W skład załogi SL-4 wchodzili dowódca Gerard Carr, pilot William Pogue i fizyk Edward Gibson – trzej astronauci, którzy nie latali nigdy wcześniej w kosmos. W podróż do stacji wyruszyli 16 listopada 1973 roku.

Ponieważ nie byli przystosowani do tempa prac normalnego dla poprzednich załóg, po dotarciu do Skylaba, Carr, Pogue i Gibson mieli problemy z nadążeniem z wykonywaniem zadań, a to z kolei nastręczało im mnóstwo stresu i doprowadziło do gwałtownego obniżenia morale. Dlatego 28 grudnia załoga postanowiła zrobić sobie dzień wolny, jednak w tym czasie nie komunikowali się ani z kontrolą misji ani z dziennikarzami z Ziemi. Ten nagły brak komunikacji spowodowany brakiem synchronizacji zmian przy stanowisku radiowym i wyłączeniem radia w ogóle, był zaczynem do wielu kontrowersji i przez lata pisano, że na pokładzie Skylabudoszło do „buntu”. Ostatecznie udało się porozumieć z NASA i zmieniono grafik zadań, aby nowicjusze mogli jakoś nadążyć z pracą. To wydarzenie przyczyniło się do lepszego planowania przyszłych zadań na stacjach kosmicznych, a i tak Carr, Pogue i Gibson okazali się najbardziej produktywni ze wszystkich załóg Skylabu.

SL-4 miała do wykonania kilka zadań, które później stanowiły istotny wkład w naukę. 13 grudnia astronauci przeprowadzili obserwację i zapis lotu komety Kohoutka, fotografując ją w promieniu widzialnym i nadfioletowym (warto zaznaczyć, że robili to, będąc na zewnątrz, używając zarówno obserwatorium słonecznego, jak i zwykłych aparatów fotograficznych). Przeprowadzali też obserwacje Słońca, rejestrując ponad 75 000 zapisów fotograficznych naszej rodzimej gwiazdy w ultrafiolecie i rentgenie; a 24 stycznia 1974 roku Gibsonowi udało się wykonać pierwsze w historii zdjęcie rozbłysku słonecznego. Podczas pobytu na stacji wykonali też około 20 000 zdjęć Ziemi, przy okazji odkrywając liczące 65 kilometrów rejony z chłodną wodą wewnątrz ciepłych prądów morskich. Z kolei po powrocie astronautów na Ziemię, 8 lutego 1974 roku okazało się, że urośli o 2 centymetry.

NASA miała plany, aby Skylab pozostał na orbicie jeszcze osiem lat i aby zaczęły być wysyłanie w jego stronę promy kosmiczne. Dlatego Skylab przeniesiony został na bardziej stabilną orbitę. Jednakże lata mijały, a nowe załogi nie przybywały. Wynikało to z kilku przyczyn: po pierwsze – jesienią 1977 roku zwiększona aktywność słoneczna spowodowała przyspieszenie obniżenia orbity Skylabu; po drugie – w miarę jak Rosjanie wystrzeliwali w kosmos kolejne Saluty, amerykańska stacja stawała się coraz bardziej przestarzała; po trzecie wreszcie – nie było już dostępnych żadnych następnych rakiet Saturn V. Mimo wszystko jednak nawet w 1978 roku uważano, że Skylab zdatny jest do przyjmowania misji załogowych.

Ostatecznie 11 lipca 1979 roku stacja orbitalna Skylab weszła w gęste warstwy atmosfery, a jej szczątki trafiły do Oceanu Indyjskiego i w obszarze pomiędzy Esperance i Rawlinna w zachodniej Australii.

Mimo że pierwsza amerykańska stacja orbitalna zaliczyła tylko trzy misje załogowe, była zdecydowanym sukcesem – nie tylko jako jedyna stacja wystrzelona w 1973 roku przetrwała dłużej niż kilka miesięcy; nie tylko przez dłuższy czas załoga SL-4 była niekwestionowanymi rekordzistami pobytu człowieka w kosmosie, lecz także zebrane przez wszystkie trzy załogi dane pozyskane z eksperymentów i zaawansowanej aparatury stacji przyczyniły się do rozwoju nauk astronomicznych i technologii; oraz do pogłębienia wiedzy o Słońcu, Ziemi, biologii i medycyny. Co więcej, Amerykanie rozważali budowę nowego Skylaba, tym razem we współpracy z Rosjanami podczas misji Sojuz-Apollo (do tego jednak nie doszło z powodu braku funduszy); a w tym momencie Amerykanie pracują nad projektem Skylab II – pierwszej stacji kosmicznej znajdującej się poza orbitą Księżyca.