Axiom–4: Kapu Tibor visszatérése lesz a küldetés legbonyolultabb manővere

Noha sokak számára tűnhet úgy, hogy az űrutazás napjainkra már rutinműveletté vált, de ez koránt sincs így. Amennyiben a műszaki-technikai feltételek és a meteorológiai körülmények lehetővé teszik, az Axiom–4 misszió űrhajósai – köztük Kapu Tibor – július 14-én, hétfőn dokkolnak ki a Nemzetközi Űrállomásról, hogy megkezdjék a bonyolult visszatérési manővert, ami az űrkabin személyzete és a földi irányítás között zajló igen összetett és komoly körültekintést igénylő művelet lesz.

Az Axiom-4 személyzete (sötétkék overallban) a Nemzetközi Űrállomáson Fotó: HANDOUT Forrás: NASA+

A Nemzetközi Űrállomás. Fotó: NASA/ESA

A Nemzetközi Űrállomástól való elszakadás első métereit csak nagyon lassan hajtják végre, hogy elkerüljék az űrkabin és a Föld körül nagyjából 28 000 km/h-s sebességgel száguldó űrállomás esetleges ütközését. E manőver végrehajtásában kiemelt szerepet kap az indiai légierő csoportparancsnoka és berepülőpilótája, illetve az Indiai Űrkutatási Szervezet kiképzett űrhajósa, Shubhanshu Shukla, az Axiom–4 misszió űrpilótája.

Ez lesz az első alkalom, hogy a Crew Dragon a Csendes-óceánon landol

Miután az űrkabin biztonságos távolságra kerül az ISS-től, a Crew Dragon az irányító fúvókái működésbe helyezésével elkezdi az űrállomástól való intenzív eltávolodást. A légkörbe történő visszatérés és a fékezési művelet előtt a Crew Dragon még orbitális pályán repül a Föld körül. Hogy mennyi ideig marad az űrhajó az orbitális pályán és mikor kezdi meg a süllyedési, vagyis a légkörbe való visszatérési és a fékezési műveletet, az több tényezőtől, de elsősorban attól függ, hogy a landolásra kijelölt területnek – ebben az esetben a Csendes-óceán Kaliforniához közel eső térségének – időjárási viszonyai lehetővé teszik-e a manőver biztonságos végrehajtását.

A Crew Dragon űrhajó. Fotó: NASA

A hétfőre tervezett landolás lesz egyébként az első olyan alkalom, hogy nem az Egyesült Államok keleti partján, a Floridához közeli térségében, hanem a nyugati oldalon, Kaliforniától pár száz kilométeres távolságra az óceánon fognak leszállni. A földi atmoszférába való belépés előtt a Crew Dragon személyzete és az irányítóközpont minden fedélzeti rendszert akkurátusan végigellenőriz, hogy ez a bonyolult és nem is veszélytelen művelet teljes biztonsággal legyen végrehajtható. 

Ezt követi a visszatérési manőver harmadik szakasza, a pályaelhagyási (deorbit) manőver.

Ekkor az űrkapszula hajtóműveit a Crew Dragon haladási irányával ellentétes irányba gyújtják be. Ahhoz, hogy a Crew Dragon megfelelő irányszögben letérjen az orbitális pályáról mintegy 10–15 percig folyamatosan működtetik a hajtóműveit. 

Kapu Tibor a küldetés magyar űrhajósa szkafanderben. Forrás: Facebook

A hajtóművek bekapcsolása előtt a Crew Dragon még közel 28 000 km/órás sebességgel halad a Föld körüli pályán. Ám az intenzív fékezési manőver így is csak arra elegendő, hogy az űrhajó olyan alacsonyabb sebességre lassuljon le, amelyen a Föld gravitáció ereje már képes „lehúzni” az orbitális pályáról. Ezzel megkezdődik a Crew Dragon süllyedése az atmoszféra sűrűbb légrétegeibe. 

Innentől kezdve pedig már nincs lehetőség sem a manőver félbeszakítására, sem pedig az orbitális pályára való visszatérésre. 

A süllyedés megkezdésekor a Crew Dragon technikai modulját – ami többek között a napelemek és a hűtőradiátorok „tárolórekesze” – leválasztják az űrkabinról. A technikai modul leoldása amiatt szükséges, mert ez az űrkabinnal szemben nem rendelkezik hővédő pajzzsal, és miután belép a sűrűbb légrétegekbe, elég a súrlódási hőtől.

Ez lesz a visszatérési manőver legveszélyesebb fázisa

A visszatérés negyedik fázisa, az atmoszférába való belépés (re-entry) számít a manőversorozat legveszélyesebb részének. A belépési pont még a Kármán-vonal felett, nagyjából 120 kilométeres magasságban lesz.

A Kármán-vonal a légkör és a világűr provizórikus határa, 100 kilométeres Föld feletti magasságban. Ez az a magasság, ahol egy légi jármű már nem tud az aerodinamikai felhajtóerő segítségével repülni és el kell érnie az első kozmikus sebességet (7,9 km/másodperc) ahhoz, hogy fennmaradjon. Ezt a határt a magyar származású Kármán Tódor számította ki. Az atmoszféra még relatíve sűrűbbnek tekinthető része, a mezopauza 85 és 100 kilométer közötti magasságban húzódik.

Amikor a Crew Dragon eléri a belépési pontot, hozzávetőleg még 20 000 km/h-s sebességgel halad. 

Az atmoszferikus molekulákkal való súrlódás hatására az űrhajó körül ionizálódik a levegő és eközben plazma képződik; a súrlódási hő pedig 1600–2000 Celsius-fok körüli hőmérsékletre hevíti fel az űrkabint. Az űrkabin épségét az űrhajó aljára szerelt speciális hőpajzs védi meg ettől az iszonyatosan forró súrlódási hőtől. Éppen ezért az atmoszférába való belépéshez nagyon pontosan ki kell számítani a belépési szöget, az űrhajó pedig az aljával lefelé halad át a légkörön. 

Az Axion–4 küldetés startja. Fotó: Reuters/Axiom Space

Minél nagyobb sűrűségű légrétegbe ér az űrhajó, annál intenzívebbé válik a lefékeződése is. 

Eközben a személyzet tagjait akár 4–5 g terhelés érheti, azaz a saját testtömegük négy-ötszörösét kell elviselniük. 

Ezek a pillanatok más szempontból is kritikusnak számítanak; addig ugyanis, amíg plazma képződik az űrkabin körül, megszakad a földi irányítás és a Crew Dragon fedélzete közötti kapcsolat is. Az atmoszférán keresztül zuhanó űrkabin sebessége a belépési pont 20 000 km/h-s sebességéről nagyjából 500–600 km/h-s sebességre csökken, amikor eléri a fékezőernyő nyitási magasságát. A két kisebb, úgynevezett stabilizáló ernyő 5,5 kilométeren, a négy nagy fékezőernyő pedig 1,8 kilométeres magasságon nyit ki automatikusan. A fékezőernyők mintegy 25–30 km/h-ra mérséklik az űrkabin vízbecsapódási sebességét.

Ismét a Földön, ismét itthon

A Csendes-óceán landolási térségében több hajóegység, köztük gyorsnaszádok és egy speciális daruval felszerelt mentőhajó várja a Crew Dragon vízre ereszkedését. A visszatért kabint a mentőhajó darujával emelik ki a vízből és csak miután már a fedélzetre emelték, akkor nyitják ki a Crew Dragon ajtaját, hogy orvosi asszisztálás mellett kisegítsék a kabinból a személyzet tagjait. A világűrben a súlytalanság, pontosabban a mikrogravitáció körülményei között eltöltött két hét után az űrhajósok számára szokatlan lesz ismét megtapasztalni a földi gravitációt. 

A Crew Dragon nagy fékezőernyői. Fotó: NASA/Bill Ingalls

A hajó fedélzetéről helikopteren a szárazföldre viszik a hazatért asztronautákat, ahol először kórházi megfigyelésen vesznek részt. Az ilyen esetre előírt orvosi vizsgálatok elvégzése után az asztronauták egy különgép fedélzetén repülnek vissza az irányító bázisra. A magyar űrhajós, Kapu Tibor a két hétre tervezett de három hetes kozmoszban töltött idő után itt láthatja majd viszont a családtagjait, és ekkor találkozhat először a sajtó képviselőivel is.

A Crew Dragon visszatérési manővere során:

• az űrhajó először leválik, majd eltávolodik a Nemzetközi Űrállomástól,
• orbitális pályára áll, majd megkezdi az atmoszférába való belépést,
• ennek során 20 ezer kilométerről 500–600 km/h-ra csökkenti le a sebességét,
• és ejtőernyők segítségével fog landolni a Csendes-óceánon, Kalifornia közelében.