Profil expedície

Skúšobné lety ALT poskytli cenné poznatky o záverečných fázach expedície. Ako však bude vyzerať profil jednotlivých fáz, až sa bude letieť skutočne do vesmíru? Hoci nejestvuje expedícia, ktorá by bola “typická”; je možné naznačiť hlavné črty takého letu od štartu až po pristátie. V sekunde T mínus 6,6 (“T” je okamih štartu) sa zapália hlavné motory raketoplánu a v priebehu troch sekúnd priškrtia až na 90 % ťahu. Ak palubné počítače preveria, že sa tak stalo, v sekunde T mínus 3 sa začne sekvencia vznetu štartovacích rakiet na tuhé palivo. V sekunde T mínus nula sú odpálené explozívne fixačné skrutky a motory štartovacích rakiet sa vznietia. V tej chvíli sa raketoplán začne dvíhať. Štartovaciu rampu opustí približne v sekunde T plus sedem, čo je okamih, keď riadenie letu od štartového strediska preberá Johnsonovo vesmírne stredisko a tím jeho odborníkov.

Takmer vzápätí sa začína program nakláňania celej súpravy aby raketoplán zamieril na východ a využil tak rotáciu Zeme, ktorej obvodová rýchlosť je 1609 km/h. Kennedyho vesmírne stredisko sa nachádza na severnej zemepisnej šírke 28,5°, takže štart presne východným smerom udelí lodi následnú orbitálnu inklináciu 28,5° na sever a na juh od rovníka. Ak si to podmienky expedície vyžadujú, bezpečnostné ohľady povoľujú i štart everovýchodným smerom, ktorý je dostatočný na to, aby raketoplán získal inklináciu 57° voči rovníku. Tú, ak treba, možno ďalej zvýšiť až na 62°. V tejto fáze štartu sa orbitálny modul nachádza pod vonkajšou nádržou, to znamená, že posádka v kabíne sedí v polohe “dolu hlavou”. Preťaženie, ktorému je vďaka zrýchleniu vystavená, dosahuje hodnotu 3 G. Približne jednu minútu po štarte a v nadmorskej výške 10 240 m kulminuje dynamický tlak pôsobiaci na raketoplán - vtedy dosahuje tzv. “max Q”. Výkon hlavných motorov (SSME) sa priškrcuje na 65 % maxima, aby sa dynamický tlak na súpravu udržiaval v znesiteľných hraniciach, no len čo atmosféra dostatočne zredne a raketoplán prekoná fázu “max Q”, ťah motorov orbitálneho modulu sa opäť “vyženie” na plný výkon (104 % ).

Krátko po druhej minúte letu štartovacie rakety končia svoju činnosť: dočerpajú svoje palivo a odhadzujú sa: v tejto chvíli je raketoplán vo výške asi 48 km a pohybuje sa rýchlosťou 4650 km/h. Puzdrá prázdnych štartovacích rakiet ešte krátko pokračujú vo výstupe, no potom sa odpájajú a po chvíli na padákoch dopadajú do oceána. Medzitým hlavné motory ďalej vynášajú orbitálny modul vyššie na jeho výstupovej trajektórii, až pokým asi po ôsmich minútach letu a vo výške 96 km palubné počítače nevyšlú povel na vypnutie motorov (Main Engine Cut-Off; MECO). Rýchlosť raketoplánu sa v tejto chvíli približuje k 26 870 km/h a modul sa nachádza voči Zemi v polohe “dolu hlavou”. Odhadzuje sa veľká vonkajšia palivová nádrž: modul sa od nej vzdiali pomocou korekčných motorov. Potom sa zažnú manévrovacie motory, aby udelili modulu ďalšie zrýchlenie. Pri rýchlosti približne 28 000 km/h a vo výške 185 km napokon modul dosiahne minimálnu (najnižšiu) obežnú dráhu. Palivová nádrž zatiaľ pokračuje po balistickej dráhe a zaniká niekde nad Indickým alebo Tichým oceánom, kde sa vráti do hustých vrstiev atmosféry.

Obežná dráha sa dosahuje dvoma spôsobmi. Štandardná metóda ráta s dvoma použitiami manévrovacích motorov OMS: prvé situuje modul na eliptickú obežnú dráhu a druhé zapálenie (v apogeu, teda v najvzdialenejšom bode eliptickej orbity) umožňuje modulu dostať sa na takmer kruhovú dráhu. Ďalšie spustenia manévrovacích motorov poskytujú modulu možnosť zvýšiť alebo znížiť výšku obežnej dráhy podľa toho, či sa modul približuje alebo vzďaľuje od smeru svojho letu. Druhá z metód je priama: apogeum elipsy sa dosahuje dlhším horením hlavných motorov (SSME) a použije sa iba jeden z manévrovacích motorov OMS, ktorý koriguje eliptickú dráhu na kruhovú. Týmto spôsobom sa šetrí palivo manévrovacích motorov pre činnosti na obežnej dráhe. Prvý takýto priamy vstup na orbitu v rámci programu raketoplánov sa uskutočnil počas expedície raketoplánu Challenger STS 41-C v roku 1984, kedy orbitálny modul na obežnej dráhe 467 km nad Zemou naložil družicu Solar Max (SSM, Solar Maximum Mission). Posádka družicu opravila (išlo o výmenu ovládacej elektroniky bloku stabilizačných gyroskopov a elektroniky slnečného koronografu) a vrátila na obežnú dráhu.