Jak pokazuje misja Sojuz MS-10 z października 2018 r. – sprawny automatyczny system ewakuacyjny pozwala załodze ujść cało nawet w sytuacji katastrofalnej eksplozji rakiety nośnej, kiedy o życiu lub śmierci decydują tylko dwie sekundy.

W pionierskich czasach lotów orbitalnych podstawowym systemem ewakuacyjnym był fotel wyrzucany, czyli technologia używana w niektórych samolotach już w czasie drugiej wojny światowej. W taki fotel wyposażony był radziecki Wostok, na którym Jurij Gagarin w kwietniu 1961 wykonał pierwszy lot kosmiczny. Zresztą fotel ten służył nie tylko w sytuacji awaryjnej. Był wykorzystywany w czasie normalnego lądowania, kiedy na wysokości 7 km kosmonauta katapultował się z kapsuły i lądował na spadochronie. Wadą tego konkretnego rozwiązania była możliwość stosowania go od mniej więcej 20. sekundy od startu. Przy wcześniejszym uruchomieniu, w szczególności kiedy rakieta była jeszcze na wyrzutni, nie zdążyłyby otworzyć się spadochrony.

Usprawnione fotele wyrzucane były częścią wyposażenia amerykańskich statków Gemini z roku 1965. Tutaj od etapu planów na deskach kreślarskich projektowano je pod przewidywany promień kuli ognia, jaka powstałaby, gdyby rakieta Titan II eksplodowała na wyrzutni, czyli około 30 metrów po trzech sekundach i 70 metrów po siedmiu sekundach. Dla Amerykanów zastosowanie foteli wyrzucanych był z perspektywy czasu krokiem wstecz.

Kapsuła Mercury zwieńczona pomalowanym na jaskrawoczerwono systemem ewakuacyjnym LES

Pierwszy Amerykanin w kosmosie, Alan Shepard, poleciał w maju 1961 w statku Merkury, wyposażonym w bardziej zaawansowany system ewakuacji: Rakietowy System Ratunkowy (Launch Escape System – LES). Późniejszy program Apollo również wykorzystywał LES. LES łatwo rozpoznać, ponieważ jest zamontowany na kapsule załogowej na samym szczycie rakiety. Stanowi oddzielną mniejszą rakietę na paliwo stałe przymocowaną do właściwej rakiety za pomocą małej ażurowej wieżyczki z tytanowych rurek. W przypadku awarii odpalane są silniki LES, które błyskawicznie odciągają kapsułę załogową na bezpieczną odległość od rakiety nośnej. Podczas takiej ewakuacji załoga poddana jest silnym, ale krótkotrwałym przeciążeniom rzędu 6–7 g. Przy normalnym przebiegu lotu po osiągnięciu przez rakietę określonego pułapu system LES jest planowo porzucany.

SAS na szczycie statku Sojuz TMA to trzecia generacja systemu. Pomiędzy głównymi silnikami są cztery silniczki manewrowe

Rosjanie rozwinęli swój odpowiednik, zwany Awaryjnym Systemem Ratunkowym (Sistiema Awarijnowo Spasienija – SAS) kilka lat po Amerykanach i choć zrobili to niezależnie, to wyraźnie inspirowali się LES. System zaczęto stosować w statkach Sojuz od 1968 roku i pozostaje w użyciu do dziś. Automatyczne uruchomienie następuje na podstawie danych z czujników, świadczących o utracie kontroli, przyspieszenia, niewłaściwej prędkości, niewłaściwego odłączenia boosterów. W ciągu 50 lat lotów rakiet Sojuz system SAS był wykorzystany dwukrotnie. Za każdym razem ratował życie załogi. W 1983 roku podczas misji Sojuz T-10-1 rakieta wybuchła na wyrzutni przed zakończeniem odliczania. Załoga została bezpiecznie katapultowana kilka sekund wcześniej. Drugi przypadek z tego roku to Sojuz MS-10, gdzie system zadziałał na wysokości 50 km i z sukcesem ewakuował załogę na dwie sekundy przed eksplozją rakiety nośnej. Tutaj bardzo sprawnie zadziałały też służby na lądzie, szybko docierając do kapsuły, która wylądowała 400 km od kosmodromu w Bajkonurze.

Test systemu LES na wyrzutni, wykonany w ramach programu Apollo w roku 1965. U góry ogień i smuga z silnika manewrowego

Jak niezbędne są systemy ewakuacji, świadczy przykład amerykańskich wahadłowców kosmicznych. Pierwsze ich loty były wykonywane przez dwóch pilotów. Każdy z nich siedział w fotelu zapożyczonym z samolotu zwiadowczego SR-71, który w razie awarii mógł być katapultowany. System nie działał przy większych prędkościach. W praktyce mógł być pomocny tylko przy pierwszej 1/5 części lotu. Od piątej misji wahadłowców załoga została zwiększona do czterech osób, ale ponieważ panele w kadłubie umożliwiały katapultowanie tylko dwóch osób, fotele wyrzutowe zostały solidarnie unieruchomione. Od 24. misji fotele wyrzutowe zostały wymontowane, a załoga została zwiększona do aż siedmiu osób. Dokładnie w następnej misji na wysokości 15 km doszło do katastrofy wahadłowca Challenger.

W roku 1977 przeprowadzono za pomocą sań rakietowych testy foteli wyrzucanych do wahadłowców kosmicznych. Pasażerem jest manekin

Nowi gracze w przemyśle kosmicznym jeszcze nie wykonali lotów załogowych, ale kiedy do nich dojdzie, będą one zabezpieczone systemem ewakuacyjnym. Tyle że będzie on działał na nieco innej zasadzie niż tradycyjne systemy LES i SAS. Zarówno firma Blue Origin Jeffa Bezosa, jak i SpaceX Elona Muska skłaniają się ku pomysłowi awaryjnej ewakuacji z wykorzystaniem silników wbudowanych w kapsuły załogowe. Zamiast ciągnąć kapsułę przez silniki montowane na górze, będzie ona pchana przez silniki montowane od dołu lub z boku. W dobie ponownego używania rakiet i kapsuł, każdorazowe wyrzucanie rakiet LES byłoby wielkim marnotrawstwem.

Artykuł ukazał się w Pixelu #43, którego nakład został już wyczerpany. Zapraszamy jednak do sklepu Pixela po inne wydania drukowanego magazynu oraz po wersje cyfrowe Pixela.