Mise pro vzkříšené

Ačkoli 40 let rezivěl v arizonské poušti, v říjnu 2016 letěl kilometry vysoko nad Guamem. Martin WB-57F s logem NASA na ocase stoupal do troposféry na misi nazvané POSIDON, zkoumání cirrových mraků a dalších atmosférických jevů. Pohyboval se ve výškách od osmi do jedenácti kilometrů, proletěl kolem tajfunu, ponořil se do sopečných chocholů, aby studoval plynný oxid siřičitý, měřil hustotu a tloušťku mraků a čichal molekuly ozonu.

„Mraky cirrus nejsou tak dobře známé,“ říká Eric Jensen, atmosférický vědec z Amesova výzkumného střediska NASA a jeden z hlavních výzkumníků mise POSIDON. Tyto struktury, které tvoří kovadliny bouřek a ve větších výškách regulují množství vodní páry a dalších částic, které se vznášejí do stratosféry, jsou „jednou z velkých nejistot v naší schopnosti předpovídat změny klimatu….. Takže tato měření mraků, pochopení toho, jak se tvoří a jak se vyvíjejí, jsou velmi důležitá pro zlepšení těchto globálních modelů,“ říká Jensen.

Západní Pacifik je ideální laboratoří pro studium cirrových mraků, zejména během podzimu, kdy jsou bouřky na denním pořádku a tajfuny se mohou kdykoli roztočit. „Guam je přímo uprostřed dění,“ říká Jensen. Teplý a vlhký vzduch stoupající z oceánu kolem ostrova vytlačuje oblaka do obzvláště velkých výšek. Silný vítr střihá vrcholky mraků a vytváří krajkový cirrus, což jsou tenké proudy ledových krystalků. Drobné částice – od kousků mořské pěny až po tovární škodliviny přiváté z Asie – stoupají do těchto proudů, odkud mohou být roznášeny po celé planetě.

Vysoká výška těchto útvarů ztěžuje jejich studium – jsou příliš vysoko na to, aby je většina letadel dosáhla s těžkými přístroji, a příliš nízko a v chuchvalcích na to, aby je družice mohly sledovat s dostatečně vysokým rozlišením pro přesná měření. V roce 2011 se však Jensenovu týmu dostal do rukou letoun WB-57 a vysoké cirry se dostaly na dosah.

Letoun je poslední verzí bombardéru B-57, který je schopen vynést těžší náklad do větších výšek než jakýkoli jiný dostupný výzkumný letoun. „A je opravdu odolný, takže může létat v blízkosti konvekce – těchto velkých bouřek – což je turbulentní prostředí,“ říká Jensen. S letouny WB-57 mohou vědci posílat přístroje, které odebírají vzorky přímo z mraků.

Letoun, který letěl na misi na Guamu, a další dva letouny WB-57 – všechny tři jsou více než 60 let staré – jsou jedinými letouny svého typu, které jsou dnes v provozu. B-57 ve skutečnosti přišel na svět jako English Electric Canberra, střední bombardér s proudovým pohonem britské konstrukce zkonstruovaný během druhé světové války, ačkoli svůj první let uskutečnil až v roce 1949. O rok později, když vypukly válečné akce v Koreji, začala americká armáda hledat náhradu za Douglas B-26 Invader (který za druhé světové války létal jako A-26). V rámci demonstrace vhodnosti letounu Canberra uskutečnil britský bombardér první let přes Atlantik bez paliva. Tím získal zakázku u amerického letectva. Společnost Glenn L. Martin Company získala licenci na stavbu americké verze B-57, která uskutečnila svůj první let v roce 1953. (Pro boj v Koreji byl příliš pozdě, byl tam poslán na obranu příměří v roce 1953.) Ačkoli americká verze oficiálně upustila od přezdívky „Canberra“, většina lidí letoun pod tímto jménem stále označuje.

Letouny WB-57 NASA létají z Ellingtonova letiště v Houstonu, nedaleko Johnsonova vesmírného střediska, jako součást flotily agentury pro výzkum ve velkých výškách. Podle Charlieho Malliniho, který řídí program WB-57, zaujímá letoun výzkumnou niku. „Je to jeden z klíčových letounů NASA pro práci v atmosféře,“ říká. „Existuje jen tolik letadel, která létají v takových výškách, v jakých létáme my. A můžeme nést spoustu různých věcí – antény, sondy se vzorky a další užitečné zatížení.“

Další výškové výzkumné letouny NASA, ER-2 (verze špionážního letounu U-2) a bezpilotní letoun Global Hawk, létají přinejmenším stejně vysoko jako Canberra a nabízejí větší dolet a trvání. Canberra však může nést třikrát větší náklad než ER-2 a více než čtyřikrát větší než Global Hawk. Tato kapacita umožňuje letounu WB-57 přepravovat více než dvě desítky přístrojů, které jsou rozmístěny v přídi, velkém nákladovém prostoru, schránkách v křídlech a podvěsech na křídlech. Canberra je také jediným ze tří výzkumných plavidel, které může nést na zadním sedadle člena posádky, který obsluhuje přístroje a předává data týmu na zemi. „Vědci mohou v reálném čase rozhodovat o změně směru letu,“ říká Mallini. „To jim dává velkou flexibilitu při získávání nejlepších dat.“

Mallini se k programu připojil v roce 2011 jako vedoucí inženýr poté, co pracoval na programu NASA Constellation, zrušené iniciativě na vyslání astronautů zpět na Měsíc a dále na Mars. V roce 2014 se stal projektovým manažerem programu WB-57. Předvádí letoun na jeho domovské základně, v hangáru 990 v Ellingtonu, bývalé letecké základně. Letoun NASA 927, který letěl na misi POSIDON, sedí u dveří hangáru, zatímco Tom Parent, jeden z pilotů Canberry, instruuje hostující piloty z Naval Test Pilot School o jeho obsluze. (Malé skupiny letců ze střediska každoročně několik dní trénují na letounu WB-57F a získávají tak zkušenosti s lety ve velkých výškách). Druhý letoun, NASA 928, prochází velkou údržbou; jeho motory byly vymontovány a nákladový prostor je otevřený a prázdný. Poslední člen flotily, NASA 926, sedí na druhém konci hangáru, obklopen paletami s přístroji a přepravními kontejnery plnými nářadí, náhradních dílů a dalšího vybavení pro nasazení mimo Houston.

Malliniho svěřenci vypadají jako letecký ekvivalent muscle cars. Jejich křídla mají rozpětí 122,5 metru – jsou téměř o 20 metrů delší než křídla letounu U-2S, což zajišťuje vztlak potřebný k dosažení výšek vyžadujících přetlakové obleky a dává letounu WB-57F jeho přezdívku: Dlouhé křídlo. Uprostřed každého křídla je umístěn mohutný motor Pratt & Whitney TF33, podobný motorům používaným v bombardérech B-52, který letounu poskytuje tah 31 000 liber. Tento výkon způsobuje, že vzlet je hlučný (hladina hluku v kabině může dosahovat až 105 decibelů) a znervózňující. „Docela to otevírá oči a pro člověka, který letí poprvé, je to trochu znepokojující,“ říká Parent. „Když se motory posunou na vzletový výkon, celé letadlo se tak silně otřásá, že je obtížné číst údaje na motoru a letových přístrojích.“

Parent je jedním ze čtyř pilotů historického letadla. Do projektu se zapojil v roce 2011 poté, co odešel do důchodu od letectva. Během své 25leté vojenské kariéry sloužil jako šéf posádky letounů F-111, poté létal na letounech B-52 a nakonec na letounu U-2. Parent, přezdívaný „Duster“ kvůli hustému kníru („cookie duster“), který nosil během nasazení v Afghánistánu, nalétal v Canbeře více než 900 ze svých téměř 8 000 letových hodin. V kokpitu se Parent a jeho kolegové potýkají s přístroji ze 60. let 20. století. (Senzory na zadních sedadlech byly modernizovány na moderní skleněné displeje.) „V kokpitu není nic automatizovaného kromě nového digitálního autopilota,“ říká Parent. „Displeje v kokpitu se od doby, kdy letadlo poprvé vzlétlo, změnily jen velmi málo.“

B-57 sloužily dvě desetiletí, včetně bojů ve Vietnamu. Počátkem 60. let byla společnost General Dynamics pověřena konstrukcí modelu F pro výškový průzkum a pozorování atmosféry. Letouny WB-57F, provozované 58. meteorologickou průzkumnou letkou v Novém Mexiku, byly vysílány do celého světa k vyhledávání stop po atmosférických jaderných testech. Poslední vojenské B-57 byly zakonzervovány v roce 1974 a nahrazeny mimo jiné nadzvukovými SR-71.

NASA si začala v 60. letech 20. století půjčovat Canberry od letectva. Poté, co se model osvědčil jako výzkumná platforma, získala agentura dva natrvalo. Jeden z nich zpočátku sloužil jako průzkumný letoun, včetně nasazení na letecké základně Rhein-Main v Německu, zatímco druhý začal žít jako bombardér a sloužil ve Státech. Oba byly zhruba po deseti letech své kariéry přestavěny na modely RB-57F. „Historie je jednou z nejhezčích věcí na těchto letadlech,“ říká Parent. „Každý se na ně dívá a žasne, že stále existují. Většina z nich je v muzeích. Ve skutečnosti jsme hledali v muzeích náš poslední letoun, dokud jsme jeden nenašli na skládce.“

Letoun 63-13295, rovněž RB-57F, odešel v červenci 1972 na leteckou základnu Davis-Monthan v Tucsonu. Ležel tam téměř 39 let a pekl se pod pouštním sluncem. Pak se v květnu 2011 na skládku sjeli inženýři NASA, aby jej vzkřísili. „Podívali jsme se na nadcházející práce a viděli jsme, že je potřeba třetí letadlo,“ říká Mallini. „Byla to tak trochu naše poslední příležitost. Letadla se pomalu rozpadala. A naše letadla stárla. Je to jako mít pojistku. A často máme jedno letadlo odstavené kvůli údržbě, takže nové nám umožňuje mít stále k dispozici dvě letadla.“

Omlazení letadla trvalo dva roky, přičemž se použily díly vyřazené z jiných vyřazených letadel. (Druhý drak, který během svého skladování utrpěl větší poškození, sloužil jako zkušebna a pomáhal inženýrům zjistit, jak věci rozebrat a složit, než na 63-13295 použijí klíč nebo šroubovák). „Rozebrali jsme ho na holý kov,“ říká Mallini. „Křídla jsme dali do přípravků a od základu je přestavěli. Pak jsme je pomalu, ale jistě zase dali dohromady.“ V srpnu 2013 se letoun 927 s novým označením NASA vznesl do vzduchu poprvé po více než čtyřiceti letech – což je jedna z nejdelších přestávek u jakéhokoli letadla určeného k likvidaci.

Udržování tří letadel ve věku šesti let může být časově náročné. Náhradní díly pro jejich starší systémy se dají sehnat jen v muzeích a na vrakovištích. Například trup letounu, který sloužil jako zkušební základna pro renovaci NASA 927, byl převezen do Utahu k testování modernizace vystřelovacího sedadla. Poté byl poslán do Houstonu, kde z něj údržbáři NASA sundali ovládání plynu a další páky, dráty a „řadu dalších drobností“, říká Mallini. „Sehnali jsme toho tolik, kolik jen šlo sehnat. Specifických dílů pro letadlo se našlo jen velmi málo.“

Aby to bylo ještě horší, původní technické výkresy jsou někdy neúplné nebo vůbec neexistují. V důsledku toho musí tým někdy zpětně konstruovat součásti a vyrábět je ručně nebo na 3D tiskárnách. Některé systémy je nemožné doladit a znovu vytvořit. To se týká i analogového autopilota z 60. let, který používal vakuové elektronky – položky, které nenajdete v místním Fry’s ani na Amazonu. „Lidé sháněli elektronky na internetu,“ říká Alyson Hickeyová, hlavní inženýrka programu Canberra. „Nakonec jsme to celé nahradili moderním digitálním autopilotem.“ Kromě toho program vyměnil vystřelovací sedadla za model používaný na F-16, modernizoval podvozek a nainstaloval nový satelitní komunikační systém.

Program Canberra pomáhá platit účet za tyto rozsáhlé úpravy a opravy tím, že létá s přístroji pro jiné vládní agentury, akademickou sféru a komerční sektor. Před deseti lety bylo jedním z nejlepších zákazníků ministerstvo obrany, které si letoun rezervovalo na několik týdnů pro svůj program Battlefield Airborne Communications Node. Canberra nesla zařízení, které ji přeměnilo na „univerzální překladač“. Letadla a další prostředky, které používaly nekompatibilní komunikační systémy, mohly pomocí Canberry komunikovat mezi sebou. S přemalovanými logy NASA byly letouny od roku 2008 nasazeny v Afghánistánu, kde uskutečnily 50 misí. Zahraniční nasazení skončilo v roce 2012, kdy tuto roli převzaly jiné letouny, ale letouny WB-57 stále provádějí vývojové testy pro program ve Státech.

Většinu každodenní práce Canberry však tvoří provádění vědeckých výzkumů ve vzduchu. Je to ideální letoun pro uvedení do provozu, když se objeví neobvyklý úkol. Například v srpnu 2017 dva letouny WB-57 letící ve vzdálenosti asi 50 mil od sebe pozorovaly téměř osm minut úplné zatmění Slunce podél jeho dráhy napříč Spojenými státy. Obvykleji letouny WB-57 zkoumají vzduch. Během bouřkové sezóny v roce 2015 se jedna Canberra vydala na misi nad čtyři formace: Hurikán Joaquin a tropická bouře Erika v Atlantiku a hurikány Marty a Patricia v Pacifiku. Letěla ve výšce 60 000 stop nebo výš a sledovala obrazce 4 a další obrazce, které ji zavedly přímo nad střed každé bouře jedenkrát až třikrát za let. „Nikdy jsme se nemuseli obávat, že by nám někdo řekl: ‚Ten hurikán je příliš vysoký na to, abychom ho přeletěli‘,“ říká Daniel J. Cecil, vědecký pracovník Marshallova střediska vesmírných letů NASA v Alabamě a hlavní řešitel jednoho z přístrojů pro průzkum bouří.

Pro jeden experiment letadlo do čtyř bouří shodilo více než 800 malých sond, tzv. dropsond, z nichž každá byla o něco kratší a širší než papírový ručník. Během 10 až 15minutového sestupu vysílaly zpět do letadla rychlost a směr větru, teplotu a tlak vzduchu, vlhkost a teplotu mořské hladiny spolu s nadmořskou výškou určenou pomocí GPS. Druhý experiment používal mikrovlny k měření rychlosti větru na povrchu oceánu. „Je těžké získat přímé měření nad otevřeným oceánem, zvláště když hladinu čeří vítr o rychlosti 100 mil za hodinu,“ říká Cecil. „A přístroje na družicích jsou oslepeny deštěm nebo nejsou schopny rozlišit rychlost větru.“ Cecilův přístroj měří zvýšené mikrovlnné záření vyzařované hustou mořskou pěnou, která se zvedá; intenzita záření udává rychlost povrchového větru, který ho vytváří.

„Patricia byla nejzajímavější bouří,“ říká Cecil. „Během zhruba jednoho dne explodovala z tropické bouře na nejsilnější hurikán, jaký kdy byl v této části světa naměřen. Při jednom průchodu středem jsme změřili celé oko a stěnu oka. Získali jsme opravdu kvalitní a podrobné vzorky.“

Snad nejambicióznější atmosférickou misí však byl POSIDON, projekt Guam z roku 2016. (Název mise je zkratkou pro Pacific Oxidants, Sulfur, Ice, Dehydration, and cONvection, tedy pacifické oxidanty, síru, led, dehydrataci a cONvekci). Jejím cílem bylo objasnit fyzikální a chemické procesy v blízkosti tropopauzy, hranice mezi spodní vrstvou atmosféry, troposférou, a další vyšší vrstvou, stratosférou. „Oblaka cirrů, která se zde tvoří, slouží k závěrečnému „vysušení mrazem“ vzduchu na jeho cestě do stratosféry, ale detaily tohoto procesu jsou komplikované,“ říká Troy Thornberry, vědecký pracovník Coloradské univerzity v Boulderu spolupracující s Národním úřadem pro oceán a atmosféru, který byl hlavním řešitelem několika přístrojů POSIDON. „Historicky klimatické modely stratosféru ignorovaly, protože jsme si mysleli, že tam nahoře není nic zajímavého,“ říká. „Jak se však modely stávaly podrobnějšími, začalo být jasné, že v našich znalostech týkajících se stratosféry existují mezery, kterými bychom se měli zabývat.“ Tato přechodová oblast je také místem, kde se částice, jako jsou aerosoly, mohou dostat do stratosféry a pak kroužit kolem zeměkoule, rozptylovat sluneční světlo a vést k ničení ozonu. Thornberry a další se snaží pochopit procesy, které ve stratosféře probíhají nyní, dříve než je lidská činnost dále změní.