Zvětšit obrázek

Ares1: Kredit NASA

Problém rakety Ares 1 nebyl v jejím nosiči nebo počítačích, ale v běžných fyzikálních zákonitostech. Jak nosná raketa na pevná paliva během závěrečné fáze startu dohořívá, s úbytkem hmotnosti vibruje se stále větší intenzitou. Kmity se přenášejí i na modul s posádkou. A jsou tak velké, že při nich astronouti nemohou číst údaje z digitálních displejů. Nemohou-li číst, nemohou ani dělat svou práci, a tak by celá mise byla zbytečná.

Pro řešení podobných problémů má NASA Divizi lidských faktorů (Human Factors division), v níž pracují experti na lidské chování, psychiku, výkonnost ve stížených podmínkách,... Ve skutečnosti to byli oni, kdo před půl stoletím provedli vibrační testy u projektu Gemini. Tenkrát ale informací z čidel nebylo mnoho a zobrazovaly se analogovými ukazateli. Nikdo netušil, že přechod na displeje přivodí takový problém. Logika věci velela hledat nápravu v úpravě sedaček.

VIDEO: Start rakety Ares I-X (2009). Kredit: NASA

Zvětšit obrázek

Gemini. Kredit: NASA

Začalo se s převládajícím směrem kmitání - s vertikálními vibracemi. Rezonanční frekvence rakety byla vypočtena na 12 Hz s hraničními hodnotami 10 Hz a 13Hz. Pro testy s lidmi bylo třeba zhotovit zařízení, které by otřesy imitovalo. Naštěstí se ukázalo, že taková technika je již k mání - v zábavních parcích, kde třese s křesly návštěvníků v simulátorech pilotních kabin. Jenže spolu s nabíráním rychlosti rakety nepůsobí na posádku jen chvění, ale i gravitace a zrychlení okolo 4 g. Zatlačení hlav do drnčících lehátek by znamenalo jediné - místo odečítání dat z displejů by akorát tak mohli dolů hlásit: “Houstone, máme tu problém”. Ani ta největší čísla by totiž nebyli schopni přečíst. A tak technici začali propočítávat parametry pružin, tlumičů kmitů a zvažovali použít i vyrovnávací kyvadélka a motorky. Odhady nákladů se šplhaly na stovky milionů dolarů a vše se jevilo jako momentálně nepřekonatelná překážka, která si vyžádá několik let vývoje a zkoušek navíc. I v našem tisku Antonín Vítek psal že potlačení vibrací si vyžaduje vyvinutí speciálního otřesy tlumícího systému, který však zvýší váhu startující rakety a že se to promítne do její snížené nosnosti.

Zvětšit obrázek

Modul Orion měla do kosmu vynést právě raketa Ares I, která je první novou raketou, kterou odborníci z NASA navrhli a v testovací verzi Ares I-X vyrobili za posledních třicet let. (Kredit: NASA)

Pak ale výzkumníci z Vibrační laboratoře NASA přišli s nápadem synchronizace vibrací se zobrazováním na displeji. Koupili za pár dolarů součástky, připojili je k obrazovce a nastavili zobrazování obrázků s prodlevou 12 Hz. A ono to fungovalo! Tedy skoro.
Čitelnost byla podstatně lepší, ale stále nebyla dokonalá. Sedačka vibrovala na 12 Hz, stejně taková byla i frekvence obrázků na obrazovce, jenže se nedařilo obě “třepání” synchronizovat dokonale. Psaný text již rozpoznat šel, ale vypadalo to, jako by plaval. Stačilo ale nápad vylepšit o několik akcelerometrů připevněných k sedačce a s jejich pomocí vibrace precizně synchronizovat s posíláním obrázků na displej. A hned byl obraz křišťálově čistý. A náklady? Nepatrný zlomek toho, s čím se počítalo.

I když pokračování vývoje rakety Ares I (Ares I-X byla testovací verze s letem na nízkou oběžnou dráhu) bylo odloženo na neurčito, vyřešený problém s jejími chvějícími se motory určitě najde uplatnění v příštím letu do vesmíru s lidskou posádkou, ať už se projekt NASA bude jmenovat jakkoliv. S problikávajícími obrazovkami se s velkou pravděpodobností začneme setkávat i jinde než jen v raketách. Problém se čtením roztřepaných čísel znají i osádky vrtulníků, letadel, rychlých člunů,... Není divu, že si NASA nápad nechala patentovat.

VIDEO: Centrifuga v Goddardově vesmírném centru s vesmirným teleskopem JWST

Prameny: NASA, Brent Rose: “How NASA Solved a 100 Million Dollar Problem for Five Bucks”