Když se loď vrací z vesmíru, chová se jako cibule. Vrstvy tepelného štítu ji chrání před zánikem

Tepelné štíty se používají už od 60. let: „Jde o vrstvu na spodní části kosmické lodi, která při vstupu do atmosféry čelí obrovskému tření a teplotám až kolem 2800 °C. Materiál štítu se při tom záměrně odpařuje a tím odvádí teplo, takže uvnitř kabiny zůstává normální teplota,“ vysvětluje Jan Veselý z pražského planetária.

Čtěte také

Magazín Experiment ŽIVĚ z pražského planetária: Jak probíhal návrat astronautů z mise Artemis II?

Selhání štítu by mohlo vést ke kritické situaci, což už historie několikrát ukázala. „Jedním z nejznámějších případů je nehoda raketoplánu Columbia, kde sice nešlo přímo o klasický tepelný štít, ale o tepelnou ochranu tvořenou keramickými destičkami, které mohly odpadávat. Při Columbii navíc došlo už při startu k poškození náběžné hrany křídla. „Při návratu do atmosféry se křídlo v extrémních teplotách začalo rozpadat zevnitř, což vedlo ke katastrofě.“

Tepelný štít je tedy nenahraditelná součást kosmických letů, kterou nelze jednoduše zálohovat, a problémy s ní řešili i odborníci u programu Artemis.

Jako slupka cibule

„Tepelný štít je jako slupky na cibuli, vyrobené z hořlavého materiálu,“ vysvětluje astrofyzik Neil deGrasse Tyson v podcastu Startalk. „Není to jen tepelná izolace. Když kosmická loď sestupuje do atmosféry a brzdí o vzduch, vrstvy se postupně odpařují a odvádějí tím tepelnou energii. Jinak by loď shořela.“

Čtěte také

iROZHLAS

‚Jako když vezmete oblázek a hodíte ho o vodní hladinu.‘ Spratek líčí přistání mise Artemis II

Když se loď vrací z Měsíce, letí rychleji než „jenom“ z oběžné dráhy kolem Země. Lunární kosmické lodě proto potřebují víc vrstev tepelného štítu.

V době programu Apollo se americké NASA osvědčil materiál zvaný Avcoat, speciální kompozit z epoxidové pryskyřice a křemičitých vláken. Velmi podobný materiál proto použila i na loď Orion pro program Artemis. Jenže po prvním bezpilotním letu je nepříjemně překvapil.

„Z tepelného štítu se odlamovaly kusy. Místo aby se štít odpařoval postupně, trhal se a loupal po větších částech,“ popsal pro televizi ABC Daniel Rasky, inženýr NASA v důchodu.

Nebezpečný manévr

Víc než po roce zkoumání odborníci přišli na to, čím to je: „Materiál začal odhořívat zevnitř i bez přístupu kyslíku a nafukovaly se v něm bubliny plynů. Stalo se to podle nich tím, že loď vstoupila do zemské atmosféry s odskokem – jako když házíte žabky u vody. Štít se napřed zahřál, pak ochladil, a pak zase zahřál,“ vysvětlil v přenosu NASA Amit Kshatriya, zástupce administrátora.

Pro misi Artemis II se tomuto manévru raději vyhnuli. Zvolili paradoxně prudší sestup do atmosféry. Na první pohled se tím zvýšila zátěž štítu, ale zároveň jak odhoříval rychleji, plyny se nestačily hromadit. Pro příští mise programu Artemis ovšem odborníci mají vylepšený materiál pro štít, kterému tohle nebezpečí nehrozí. Jak říkají odborníci na kosmonautiku: to, že nějaká slabina vydržela tentokrát, ještě neznamená, že to vydrží i příště.