Život kozmonauta

Život kozmonauta
 
Úvod:
Hoci v súčasnosti existuje množstvo publikácií o práci vesmírnych staníc a družíc a ich nenahraditeľnej výskumnej funkcii, len málokde nájdeme informácie o živote kozmonauta. Práve preto sme sa rozhodli spracovať túto tému. Chceli by sme priblížiť najmä zložitú prípravu, ktorou musia kozmonauti pred vstupom do skutočného raketoplánu prejsť, ich nevyhnutné vybavenie a náplň ich práce vo vesmíre. Bližšie by sme sa chceli zamerať na základné činnosti, akými sú dýchanie, stravovanie či spánok, ktoré sú v podmienkach nulovej gravitácie nepredstaviteľne náročné. Často práca kozmonautov nebýva docenená. Kozmonautom sa však nemôže stať každý. V prísnych testoch uspeje len psychicky a fyzicky veľmi silná osoba so schopnosťou rýchlo reagovať na rozličné situácie, prispôsobiť sa inému prostrediu. Bez ľudského faktora vo vesmíre by sme aj napriek pomoci vesmírnych lodí vyslaných zo Zeme neboli schopní získavať také množstvo poznatkov, aké získavame dnes.
 
1.1.  Výcvik kozmonautov
Muži a ženy, ktorí sa zúčastňujú na kozmických letoch, sa vo východnej Európe nazývajú kozmonauti a v USA astronauti. 90% z nich sú Rusi alebo Američania, ostatní predstavujú asi 20 národností. Výber je veľmi prísny a robí sa pomocou celej série testov. Pre prvé vesmírne lety boli kozmonauti vyberaní z elitnej skupiny vojenských skúšobných pilotov. Od budúcich kozmonautov bolo požadované, aby boli dobre vzdelaní, najlepšie absolventi vysokých škôl s fyzikálnym alebo technickým zameraním. Mali byť mimoriadne telesne zdatní s výbornou kondíciou, veľmi dobrým zrakom a sluchom a taktiež bezchybnou duševnou rovnováhou. Pred prijatím k výcviku boli podrobení lekárskym a psychologickým testom. Okrem toho kozmonaut vykonáva rozličné cvičenia v podmienkach, ktoré napodobňujú určité charakteristické znaky kozmického letu: na centrifúge simulácie silného zrýchlenia pri štarte, v lietadle pomocou parabolických letov simuláciu bezváhového stavu, aký je v kozmickej lodi na obežnej dráhe, v bazéne simuláciu práce v kozme, …

V Rusku trvá príprava na kozmický let asi dva roky. Po celú dobu sa jednotlivé fázy letu podrobne nacvičujú v prístrojoch, ktoré sa nazývajú simulátory. Tieto prístroje sú vernou reprodukciou pilotnej kabíny kozmickej lode. 
Kozmonauti sa spolu s projektantmi a technikmi rovnako podieľajú na konštrukcii svojich kozmických lodí.  V Spojených štátoch sa rozlišujú dve kategórie kozmonautov: na jednej strane sú to piloti „odborníci na let“ a na druhej strane „odborníci užitočného nákladu“, ktorými sú inžinieri alebo vedci , pripravovaní len tri mesiace. Ich úlohou sú výlučne vedecké výskumy.

1.2.  Kozmické skafandre
Kozmonauti majú špeciálny výstroj – skafander. Je to kombinéza, v ktorej sa dá dýchať a umožňuje dobre znášať zrýchlenie pri štarte a pristátí. Skafander je pretlakový, aby umožnil výstup do kozmického priestoru. Zároveň tvorí ochranu proti nebezpečnému žiareniu z kozmu. V prvých kozmických lodiach mali kozmonauti skafandre počas celého letu. Dnes sú pretlakové kabíny dostatočne zabezpečené, aby sa tam kozmonauti mohli pohybovať bez zvláštnej ochrany. Skafander si obliekajú len od štartu do chvíle, keď sa ocitnú na obežnej dráhe. Taktiež aj pri výstupe do vesmíru a počas fázy návratu, kým neprídu do atmosféry. Vnútorná časť skafandra chráni kozmonauta pred rýchlo sa pohybujúcimi sa časticami. Priezor chráni jeho zrak pred škodlivým ultrafialovým žiarením zo Slnka. Mikrofóny a dorozumievacie zariadenia vnútri prilby umožňujú kozmonautovi komunikovať s posádkou lodi alebo pozemným riadiacim strediskom.
 
1.2.1. Zloženie skafandra:
·  Prilba s mikrofónom
·  Odnímateľný rukáv
·  Rukavice
·  Systém zaisťujúci základné životné funkcie
·  Sekundárna kyslíková nádoba
·  Batéria
·  Chladiaci systém
·  Elektronický výstroj

2. Výstup  raketoplánu
 Aby sa raketoplán dostal na obežnú dráhu okolo Zeme, musí dosiahnuť tzv. 1. kozmickú rýchlosť. Pri nej je gravitačná sila pôsobiaca na raketoplán vlastne rovná dostredivej sile a iba stáča pohyb rakety do kružnice okolo Zeme. Veľkosť prvej kozmickej rýchlosti je pre našu planétu asi 7,9 km/s a dlho sa zdalo, že sa prakticky nebude dať dosiahnuť. Až objav reaktívnych raketových motorov ukázal, že aj takáto veľká rýchlosť je možná. Raketoplány teda pri svojom lete využívajú reaktívnu silu plynov unikajúcich z trysiek motorov. Prvá letová skúška kozmického dopravného systému STS ( Space Transportation System ), označovaný aj ako raketoplán, sa konala v roku 1981.

Raketoplán sa skladá z orbitálnej časti a oddeliteľných častí - je k nemu pripojená externá palivová nádrž a dve pomocné rakety (obr.2). Palivová nádrž pozostáva z dvoch oddelení - v jednom sa nachádza tekutý vodík a v druhom tekutý kyslík. Vodík a kyslík sú potom vedené ku každému z troch hlavných motorov raketoplánu. Tu sa 775 ton vodíka a kyslíka spáli v priebehu 8 a pol minúty. Reakcia prebieha pri vysokej teplote veľmi prudko, pričom ako produkt vzniká vodná para. Dve pomocné rakety pracujú na tuhé palivo (jeho hlavnú časť tvorí chlorid amónny a hliník), pričom spália 1100 ton paliva počas 2 minút a potom vo výške asi 47 km sa oddelia od externej palivovej nádrže. Hmotnosť raketoplánu pri štarte je 2000 ton, na obežnú dráhu vo výške 200 km sa dostane raketoplán hmotnosti 69 ton s nákladom 30 ton.

Rakety aj raketoplán musia byť pri svojom lete stabilné. Ani to nie je až také jednoduché, lebo dlhé a štíhle rakety s motormi vzadu majú veľkú tendenciu preklápať sa. Pri raketopláne je systém stability prepracovaný azda najlepšie. Dva motory na pevné palivo v pomocných bočných raketách vyvinú ťahovú silu po 11,6 MN a prispievajú rozhodujúcou mierou k počiatočnému zrýchleniu raketoplánu. Tri hlavné natáčateľné motory na tekuté palivo vyvinú ťahovú silu po 2,1 MN a sú potrebné na vyrovnávanie rovnováhy a ťahu motorov bočných rakiet na tuhé palivo. Pri štarte musia tieto motory v priebehu niekoľkých sekúnd začať pracovať na plný výkon. Až keď sa centrálny počítač presvedčí, že pracujú hladko, zapália sa motory na pevné palivo, lebo od tohto okamihu už nie je možný návrat späť. Tieto motory po zapálení horia dovtedy, kým sa neminie všetko palivo. Dokonca, ak sa aj zistia plamene tam, kde by nemali byť, je príliš neskoro niečo robiť. Napríklad v prípade nešťastia raketoplánu Challenger v januári 1986 bol minútu po štarte zistený malý pokles tlaku v pravej bočnej časti, čo ukazovalo na zväčšujúci sa otvor na strane rakety. Horiace palivo unikajúce otvorom spôsobilo výbuch nádrže a tým aj zničenie celého raketoplánu. Každý pokus odpojiť bočnú raketu, pracujúcu na plný výkon, od krehkého raketoplánu by však spôsobil rovnaké nešťastie. Po odpojení prázdnej palivovej nádrže (vo výške asi 200 km) raketoplán už dosiahne prvú kozmickú rýchlosť. Hoci raketa či raketoplán štartuje kolmo hore, počas letu sa postupne nakláňa  a vo výške 200 -300 km sa už pohybuje rovnobežne s povrchom Zeme. Taktiež sa otočí z hľadiska pozorovateľa na Zemi hore nohami, aby bolo možné vypustiť družice, či kozmické sondy, prípadne stiahnuť družice, ktoré treba opraviť. Takže akonáhle raketoplán dosiahne obežnú dráhu okolo Zeme, jej hlavné raketové motory prestávajú pracovať.

Pristávací manéver začína otočením raketoplánu smerom späť a zapnutím manévrovacích orbitálnych motorov. Rýchlosť raketoplánu sa zmenší na hodnotu asi 7,6 km/s a raketoplán začína klesať. Ďalšie spomalenie raketoplánu až na rýchlosť 90 m/s pri pristátí je spôsobené odporom vzduchu. Tým sa povrch raketoplánu výrazne zohrieva (miestami až na 1650°C) a preto musí byť pokrytý špeciálnymi keramickými doštičkami.

Je všeobecne známe, že astronauti na orbite sú v stave zdanlivej beztiaže a sú stále pod vplyvom gravitačnej sily, ktorá neustále mení smer ich rýchlosti, ako aj celej družice. Veľkosť gravitačného zrýchlenia, ktoré pôsobí na družicu i astronautov (vo výške asi 300 km) je pritom len trocha menšia ako na povrchu Zeme. Zrýchlenie voči Zemi však nie je registrované, lebo rozhodujúce je zrýchlenie voči družici, a to je rovné nule. Preto hovoríme, že astronauti sú v stave zdanlivej beztiaže. Ak by chceli byť v stave skutočnej beztiaže, museli by sa nachádzať veľmi ďaleko od Zeme, Slnka a iných vesmírnych telies, aby ich gravitačný vplyv bol zanedbateľný. V tom prípade by sa ich družica pohybovala priamočiaro a rovnomerne, a nie po kružnici alebo elipse, ako je to v prípade pohybu na orbite.
 
3. Každodenný život
Najvýraznejším rozdielom medzi životom na Zemi a vo vesmíre je stav beztiaže, ktorý ovplyvňuje každú stránku života človeka vo vesmíre. Kozmické stanice boli navrhnuté konštruktérmi tak, aby na nich astronauti mohli prežiť dlhé obdobie v nevľúdnom prostredí, kde nie je kyslík, voda ani atmosferický tlak. Systém, podporujúci život na palube, musí zabezpečovať kyslík a filtrovať vydychovaný oxid uhličitý. Vzduch musí byť stlačený na úroveň pozemského tlaku, a aj teplotu treba udržiavať na priateľnej úrovni. Posádky pravidelne zásobujú zásobovacie lode  potravinami aj vodou a taktiež im privážajú lieky a darčeky od ich rodín.
 
3.1.  Stravovanie
Všetko jedlo je do vesmíru dopravované zo Zeme. Aby sa znížila váha dopravovanej stravy , je väčšina jedla sušená a utesnená v samostatných sáčkoch. Potraviny sú zbavené vody , tá sa do nich musí dodať pred konzumáciou. Jedlo nesmie byť ani príliš tekuté, ani príliš sypké, aby sa predišlo ich úniku do okolia, čím by mohli vytvoriť potenciálnu hrozbu. Potraviny, nakrájané na kúsky, sa balia do plastických vreciek a podávajú sa na hliníkových táckach. Aby sa dosiahla likvidácia všetkých baktérií a škodlivých enzýmov, jedlá sa spracovávajú pri extrémne vysokom tlaku vzduchu. Tým sa zaručí možnosť dlhodobého skladovania potravín pri izbovej teplote a zároveň si potraviny uchovajú nutričné hodnoty, chuť, kvalitu a farbu. Často sa konzumujú najmä konzervované pokrmy. Pri požívaní tekutín musia kozmonauti sať tekutiny z uzavretých fliaš alebo pomocou  slamiek. Bez uzavretia by tekutina „vyplávala“ von z nádoby.
 
3.2. Udržiavanie kondície
Pre kozmonautov je dôležité , aby si udržali dobrú fyzickú kondíciu aj v podmienkach beztiažového stavu a neochabli im svaly , ktoré nie sú vystavené bežnej každodennej námahe ako na Zemi. Aby sa znížil negatívny vplyv pobytu  kozme na ľudský organizmus , musia kozmonauti dve hodiny denne cvičiť na špeciálnych zariadeniach. Bez posilovania by bol kozmonaut príliš slabý na to , aby sa po návrate na Zem po dlhšom pobyte vo vesmíre dokázal postaviť.
 
3.3. Spánok
Vo vesmíre astronauti nepotrebujú posteľ. Namiesto toho majú spacie vaky , ktoré sa nachádzajú v spacích kójach. Sú pripevnené na stene tak , aby neplávali vo voľnom priestore. Spacie kóje sú vybavené bedrovým pásom , ktorý drží spacieho na jednom mieste. Astronauti používajú aj tienidlá na oči , pretože na nízkej obežnej dráhe Slnko na kozmickej lodi vychádza a zapadá každú hodinu a pol. Vhodné sú aj chrániče na uši, pretože kozmické stanice sú hlučné.
 
4. Kozmická stanica MIR
MIR je najdlhšie slúžiaca kozmická stanica. Pôvodné označenie ruskej kozmickej stanice Miru bolo DOS-7, čo je skratka zo slov Dolgovremennaja Orbitalnaja Stancija( "Dlhodobá Orbitálna Stanica").12. februára 1986 sa do kozmu vydala sovietska raketa Proton, ktorá dopravila základnú časť Miru na obežnú dráhu. Prví na palubu vstúpili kozmonauti Leonid Kizim a Vladimir Solovjov. Pripojili sa k Miru pomocou Sojuzu T-15. Po rozpade ZSSR sa starostlivosti o Mir ujíma Rusko. Posádky stanice sú medzinárodné a na palube sa hovorí výhradne rusky. Mir bol nepretržite obsadený od roku 1987 a spolu sa tu vystriedalo 104 kozmonautov. K Miru boli pripojené nové moduly (napr. Kvant 1, Kvant 2, Kristall a Priroda). Dochádza k niekoľkým nehodám (napr. požiar v roku 1997, únik chladiacej kvapaliny v tom istom roku, zlyhanie hlavného počítača v roku 1998...) Po pätnástich rokoch služby Mir končí. Pád stanice bol riadený z Ruska. Mir zhorel dňa 23.3.2001 o cca 6:58 SEC v atmosfére.
 
5. Práca vo vesmíre
Kozmonauti sú vo vesmíre v neustálej činnosti. Americký raketoplán aj bývalá ruská kozmická stanica MIR obsahovali veľa prístrojov na realizáciu experimentov na obežnej dráhe. Kozmonauti sa taktiež starajú o údržbu a vykonávanie každodenných prác pre chod stanice.
 
5.1. Zachytávanie a oprava družíc
Kozmonauti, pracujúci na palube raketoplánu sa môžu priblížiť k družici na nízkej obežnej dráhe, zachytiť ju diaľkovo ovládaným mechanickým ramenom a upevniť v nákladnom priestore pre nasledujúcu opravu. V roku 1984 kozmonauti zachytili družice Westar VI  a  Palapa B2 a priviezli ich späť na Zem na ich následnú opravu. Niektoré družice majú moduly navrhnuté na ľahkú výmenu vo vesmíre.

5.2. Uskutočňovanie experimentov
Väčšina experimentov vo vesmíre sa zameriava na vplyvy beztiažového stavu a jeho možné využitie. Kozmonauti uskutočňujú merania na svojom tele, aby zistili, ako ľudský organizmus reaguje na život v beztiažovom prostredí. Medzi živočíchy, ktoré doprevádzajú ľudí do vesmíru sú muchy, žaby , myši a pavúky. Je študovaný ich rast a správanie sa na obežnej dráhe.
 
5.3. Výroba v podmienkach mikrogravitácie
Ukázalo sa, že pre niektoré procesy môže byť užitočná práve mikrogravitácia. Na Zemi gravitácia spôsobuje prúdenie, ktoré unáša chladnejšie alebo ťažšie kvapaliny smerom nadol. V podmienkach mikrogravitácie sa toto prúdenie nevyskytuje, a preto je ľahšie vytvoriť väčšie a čistejšie kryštály pre výrobu elektronických súčiastok. Pri výskume výhod mikrogravitácie boli tiež vykonávané pokusy na výrobu zliatin a liekov. Ich hromadná výroba vo vesmíre však nebude ekonomická, kým sa nepodarí znížiť náklady na vesmírne lety.
 
6. Zdravotné problémy
V stave beztiaže sa ľudský organizmus podrobuje výrazným zmenám. Chrbtica sa predĺži cca o 2,5 cm, srdečný tep sa spomaľuje, telové tekutiny zväčšujú svoj objem a krv má sklon stúpať do hornej časti tela, preto je tvár ako odutá. Svaly, ktoré na Zemi držia telo v vzpriamenej polohe, nie sú v stave beztiaže používané, preto ochabujú. Kosti strácajú časť vápnika, ktorý ich spevňuje. Za pomoci pravidelného cvičenia počas vesmírneho letu sa organizmus po návrate na Zem vracia do normálneho stavu. Kozmonautov tiež môže postihnúť žalúdočná nevoľnosť, zvracanie, degenerácia ďasien a znížená citlivosť chuti. 

Záver
Dnes finančné a politické dôvody veľmi zmenili svetové vesmírne programy, ktoré sú donútené viac spolupracovať, aby vôbec prežili. Sovietsky zväz sa rozpadol a v jeho štátoch prebiehajú hlavne individuálne programy, čo ešte viac oslabilo výskum vesmíru. V roku 1989 dal prezident Bush Amerike nový cieľ, a to vysadiť prvého človeka na Mars do roku 2019 ( 50. výročia pristátia človeka na Mesiaci ). Predpokladá sa, že v budúcnosti nebude taký rýchly rozvoj skúmania vesmíru ako v 50. a 60. rokoch hlavne z dôvodov menšej národnej súťaživosti medzi USA a Ruskom, a teda aj financií. Preto sa budú programy skôr spájať ako súťažiť medzi sebou.

Vo všetkých týchto oblastiach astronómie majú čoraz významnejšiu úlohu pozorovania za hranicami zemskej atmosféry pomocou prístrojov na umelých družiciach Zeme. Práve tomuto kozmickému výskumu vďačíme aj za mnohé zásadné objavy vo výskume slnečnej sústavy ( podrobný prieskum povrchu nášho Mesiaca sondami i ľudskými posádkami, výskum povrchu planét a ich mesiacov, objav sopečnej činnosti na mesiacoch Jupitera, prstence Urána a Jupitera atď. ).