JAV vyriausybės programa STS (Space Transportation System) visame pasaulyje geriau žinoma kaip „Space Shuttle“. Šią programą įgyvendino NASA specialistai, jos pagrindinis tikslas buvo sukurti ir panaudoti daugkartinio naudojimo pilotuojamą transporto erdvėlaivį, skirtą žmonėms ir įvairiems kroviniams pristatyti į žemos žemės orbitą ir atgal. Taigi tikrasis pavadinimas - „Space Shuttle“.
Darbas prie programos pradėtas 1969 m., Finansuojant dviem JAV vyriausybės departamentams: NASA ir Gynybos departamentui. Kūrimo ir plėtros darbai buvo atlikti kaip NASA ir oro pajėgų bendros programos dalis. Tuo pat metu specialistai pritaikė daugybę techninių sprendimų, kurie anksčiau buvo išbandyti naudojant šeštojo dešimtmečio „Apollo“programos mėnulio modulius: eksperimentus su kietojo kuro kuro stiprintuvais, sistemas, skirtas juos atskirti ir gauti kuro iš išorinio bako. Kuriamos kosminio transporto sistemos pagrindas turėjo būti daugkartinio naudojimo erdvėlaivis su pilotu. Sistema taip pat apėmė antžeminius kompleksus (Kennedy kosmoso centro surinkimo, bandymo ir paleidimo tūpimo kompleksą, esantį Vandenbergo oro pajėgų bazėje, Floridoje), skrydžių valdymo centrą Hiustone (Teksasas), taip pat duomenų perdavimo ir ryšio sistemas per palydovus ir kitos priemonės ….
Visos pirmaujančios Amerikos aviacijos ir kosmoso kompanijos dalyvavo rengiant šią programą. Programa buvo tikrai didelio masto ir nacionalinė, daugiau nei 1000 kompanijų iš 47 valstybių tiekė įvairius produktus ir įrangą „Space Shuttle“. Sutartį dėl pirmojo orbitinio laivo statybos 1972 m. Laimėjo „Rockwell International“. Pirmieji du autobusai buvo pradėti statyti 1974 m.
Pirmasis kosminio laivo „Columbia“skrydis. Išorinis degalų bakas (centre) buvo nudažytas baltai tik per pirmuosius du skrydžius. Ateityje bakas nebuvo dažomas siekiant sumažinti sistemos svorį.
Sistemos aprašymas
Struktūriškai daugkartinio naudojimo kosminėje transporto sistemoje „Space Shuttle“buvo du gelbėjimo kietojo kuro stiprintuvai, kurie buvo pirmasis etapas, ir skriejantis daugkartinio naudojimo erdvėlaivis (orbiter, orbiter) su trimis deguonies-vandenilio varikliais, taip pat didelis užpakalinis kuro skyrius. antrasis etapas. Baigęs kosminio skrydžio programą, orbiteris savarankiškai grįžo į Žemę, kur nusileido kaip lėktuvas ant specialių pakilimo takų.
Du tvirti raketų stiprintuvai veikia maždaug dvi minutes po paleidimo, varydami ir vadovaudami erdvėlaiviui. Po to maždaug 45 kilometrų aukštyje jie išsiskiria ir, pasitelkę parašiutų sistemą, patenka į vandenyną. Po remonto ir papildymo jie vėl naudojami.
Išorinis degalų bakas, degantis žemės atmosferoje, pripildytas skysto vandenilio ir deguonies (kuro pagrindiniams varikliams), yra vienintelis vienkartinis erdvės sistemos elementas. Pats bakas taip pat yra rėmas tvirto raketinio kuro stiprintuvams pritvirtinti prie erdvėlaivio. Jis skrendamas maždaug 8,5 minutės po pakilimo maždaug 113 kilometrų aukštyje, didžioji dalis bako sudegina žemės atmosferoje, o likusios dalys patenka į vandenyną.
Garsiausia ir atpažįstama sistemos dalis yra pats daugkartinio naudojimo erdvėlaivis - šaudyklė, iš tikrųjų pati „erdvėlaivis“, paleista į beveik Žemės orbitą. Šis maršrutinis autobusas yra bandymų vieta ir platforma moksliniams tyrimams kosmose, taip pat namai nuo dviejų iki septynių žmonių įgulai. Pats šaudyklė pagaminta pagal orlaivio schemą su trikampiu sparnu. Nusileidimui jis naudoja orlaivio tipo važiuoklę. Jei kietojo kuro raketų stiprintuvai skirti naudoti iki 20 kartų, tai pats šaudyklė - iki 100 skrydžių į kosmosą.
Orbitinio laivo matmenys, palyginti su „Sojuz“
„American Space Shuttle“sistema galėtų pakilti į orbitą 185 kilometrų aukštyje ir pakreipti 28 ° iki 24,4 tonų krovinių, kai ji būtų paleista į rytus nuo Kanaveralo kyšulio (Florida) ir 11,3 tonos, kai paleidžiama iš Kenedžio kosminio skrydžio teritorijos. Centruokite į orbitą, kurios aukštis yra 500 kilometrų, o nuolydis - 55 °. Paleidžiant iš Vandenbergo oro pajėgų bazės (Kalifornija, vakarinė pakrantė), iki 12 tonų krovinių galima patekti į 185 kilometrų aukštyje esančią aplinkpolinę orbitą.
Tai, ką mums pavyko įgyvendinti, ir kokie mūsų planai liko tik popieriuje
1969 m. Spalio mėn. Įvykusio simpoziumo, skirto „Space Shuttle“programos įgyvendinimui, metu šaudyklės „tėvas“George'as Muelleris pažymėjo: „Mūsų tikslas yra sumažinti kilogramo naudingojo krovinio pristatymo į orbita nuo 2000 USD už „Saturn-V“iki 40–100 dolerių už kilogramą. Taigi galime pradėti naują kosmoso tyrimų erą. Šio simpoziumo, NASA ir oro pajėgų ateinančių savaičių ir mėnesių iššūkis yra užtikrinti, kad mes to pasiektume “. Apskritai buvo prognozuojama, kad įvairių variantų, pagrįstų „Space Shuttle“, naudingo krovinio paleidimo kaina svyruoja nuo 90 iki 330 dolerių už kilogramą. Be to, buvo tikima, kad antrosios kartos autobusai sumažins sumą iki 33–66 USD už kilogramą.
Tačiau iš tikrųjų šie skaičiai pasirodė nepasiekiami net arti. Be to, Muellerio skaičiavimais, šaudyklės paleidimo kaina turėjo būti 1-2,5 mln. Tiesą sakant, NASA duomenimis, vidutinė maršrutinio autobuso paleidimo kaina buvo apie 450 mln. Ir šį reikšmingą skirtumą galima pavadinti pagrindiniu nurodytų tikslų ir realybės neatitikimu.
Pervežimas „Endeavour“su atviru krovinių skyriumi
2011 m. Baigus Kosminės transporto sistemos programą, jau galime drąsiai pasakyti, kurie tikslai buvo pasiekti jos įgyvendinimo metu, o kurie - ne.
„Space Shuttle“programos tikslai buvo pasiekti:
1. Įvairių rūšių krovinių pristatymo į orbitą įgyvendinimas (viršutinės pakopos, palydovai, kosminių stočių segmentai, įskaitant TKS).
2. Galimybė pataisyti palydovus, esančius žemoje žemės orbitoje.
3. Galimybė grąžinti palydovus atgal į Žemę.
4. Galimybė į kosmosą nuskristi iki 8 žmonių (gelbėjimo operacijos metu įgulą buvo galima iškelti iki 11 žmonių).
5. Sėkmingas daugkartinio naudojimo skrydžio įgyvendinimas ir daugkartinio naudojimo paties šaudyklės ir kietojo kuro greitintuvų naudojimas.
6. Iš esmės naujo erdvėlaivio išdėstymo praktinis įgyvendinimas.
7. Gebėjimas atlikti horizontalius laivo manevrus.
8. Didelis krovinių skyriaus tūris, galimybė grąžinti į Žemę krovinį, sveriantį iki 14, 4 tonų.
9. Sąnaudos ir plėtros laikas buvo pasiekti laikantis terminų, kurie buvo pažadėti JAV prezidentui Nixonui 1971 m.
Nepasiekti tikslai ir nesėkmės:
1. Kokybiškai palengvinti prieigą prie kosmoso. Užuot sumažinęs kilogramo krovinio pristatymo į orbitą išlaidas dviem dydžiais, „Space Shuttle“iš tikrųjų pasirodė esąs vienas brangiausių palydovų pristatymo į Žemės orbitą būdų.
2. Greitas pervežimo tarp kosminių skrydžių paruošimas. Vietoj numatyto termino, kuris buvo apskaičiuotas per dvi savaites tarp paleidimo, maršrutiniai autobusai iš tikrųjų galėtų pasiruošti paleidimui į kosmosą mėnesius. Iki kosminio laivo „Challenger“nelaimės rekordas tarp skrydžių buvo 54 dienos, po nelaimės - 88 dienos. Per visą veiklos laikotarpį jie buvo paleisti vidutiniškai 4, 5 kartus per metus, o mažiausias leistinas ekonomiškai pagrįstas paleidimų skaičius buvo 28 paleidimai per metus.
3. Aptarnavimo paprastumas. Kuriant autobusus, techninius sprendimus buvo gana sunku išlaikyti. Pagrindiniams varikliams reikėjo išmontavimo procedūrų ir ilgo tarnavimo laiko. Pirmojo modelio variklių turbininių siurblių agregatai po kiekvieno skrydžio į kosmosą reikalavo jų pilnos pertvaros ir remonto. Šilumą apsaugančios plytelės buvo unikalios - kiekvienas lizdas turėjo savo plytelę. Iš viso jų buvo 35 tūkstančiai, be to, plytelės gali būti sugadintos ar pamestos skrydžio metu.
4. Pakeiskite visas vienkartines laikmenas. Keleiviai niekada nepasileido į poliarines orbitas, o tai buvo būtina daugiausia žvalgybiniams palydovams dislokuoti. Šia kryptimi buvo atlikti parengiamieji darbai, tačiau po „Challenger“nelaimės jie buvo sutrumpinti.
5. Patikima prieiga prie kosmoso. Keturi erdvėlaiviai reiškia, kad bet kurio iš jų praradimas buvo 25% viso laivyno praradimas (skraidančių orbitų visada buvo ne daugiau kaip 4, „Endeavour“šaudyklė buvo sukurta pakeisti prarastą „Challenger“). Po nelaimės skrydžiai buvo sustabdyti ilgam laikui, pavyzdžiui, po „Challenger“nelaimės - 32 mėnesiams.
6. Pasirodo, kad vežėjų keliamoji galia yra 5 tonomis mažesnė, nei reikalaujama karinėse specifikacijose (24,4 tonos vietoj 30 tonų).
7. Didelės horizontalios manevravimo galimybės praktiškai niekada nebuvo taikomos dėl to, kad šaudyklės neskrido į poliarines orbitas.
8. Palydovų grįžimas iš žemės orbitos sustojo jau 1996 m., O per visą laikotarpį iš kosmoso buvo grąžinti tik 5 palydovai.
9. Palydovų remontas pasirodė esąs mažai paklaustas. Iš viso buvo suremontuoti 5 palydovai, tačiau šaudyklės taip pat 5 kartus atliko garsiojo Hablo teleskopo techninę priežiūrą.
10. Įgyvendinti inžineriniai sprendimai neigiamai paveikė visos sistemos patikimumą. Kilimo ir tūpimo metu buvo vietų, kurios nepaliko įgulos galimybės išgelbėti avarijos atveju.
11. Tai, kad šaudykla galėjo atlikti tik pilotuojamus skrydžius, be reikalo kelia pavojų astronautams, pavyzdžiui, automatizavimo pakaktų įprastam palydovų paleidimui į orbitą.
12. 2011 m. Uždarius „Space Shuttle“programą buvo atšaukta „Constellation“programa. Dėl to JAV daugelį metų prarado nepriklausomą prieigą prie kosmoso. Dėl to prarandamas vaizdas ir reikia užimti vietas savo astronautams kitos šalies erdvėlaivyje (Rusijos pilotuojamas erdvėlaivis „Sojuz“).
„Shuttle Discovery“atlieka manevrą prieš prijungdamas prie ISS
Šiek tiek statistikos
Keleiviai buvo suprojektuoti taip, kad liktų Žemės orbitoje dvi savaites. Paprastai jų skrydžiai truko nuo 5 iki 16 dienų. Trumpiausio skrydžio programos istorijoje rekordas priklauso erdvėlaiviui „Columbia“(mirė kartu su įgula 2003 m. Vasario 1 d., 28 -asis skrydis į kosmosą), kuris 1981 m. Lapkritį praleido tik 2 dienas, 6 valandas ir 13 minučių erdvėje. Tas pats maršrutinis autobusas atliko ilgiausią skrydį 1996 m. Lapkritį - 17 dienų 15 valandų 53 minutes.
Iš viso, vykdant šią programą nuo 1981 iki 2011 m., 135 paleidimai buvo atlikti erdvėlaiviais, iš kurių „Discovery“- 39, „Atlantis“- 33, Kolumbija - 28, „Endeavour“- 25, „Challenger“- 10 (mirė kartu su įgula). 1986 m. sausio 28 d.). Iš viso pagal programą buvo pastatyti penki minėti maršrutiniai autobusai, kurie skraidino į kosmosą. Pirmasis buvo pastatytas kitas šaudyklė „Enterprise“, tačiau iš pradžių ji buvo skirta tik žemės ir atmosferos bandymams, taip pat parengiamiesiems darbams paleidimo vietose, ji niekada neskrido į kosmosą.
Verta paminėti, kad NASA planavo naudoti maršrutinius autobusus daug aktyviau, nei iš tikrųjų pasirodė. Dar 1985 m. Amerikos kosmoso agentūros ekspertai tikėjosi, kad iki 1990 m. Jie kasmet atliks 24 paleidimus, o laivai į kosmosą skris iki 100 skrydžių, praktiškai visi 5 pervežimai per 30 metų atliko tik 135 skrydžius, iš kurių du baigėsi nelaimė. Skrydžių į kosmosą skaičiaus rekordas priklauso šaudyklai „Discovery“- 39 skrydžiai į kosmosą (pirmasis 1984 m. Rugpjūčio 30 d.).
„Atlantis“šaudyklės nusileidimas
Amerikietiškiems autobusams taip pat priklauso liūdniausias antirekordas tarp visų kosmoso sistemų - pagal žuvusių žmonių skaičių. Dalyvaujant dviem nelaimėms žuvo 14 amerikiečių astronautų. 1986 m. Sausio 28 d., Kilimo metu, sprogus išoriniam degalų bakui, „Challenger“šaudyklė sugriuvo, tai įvyko 73 -ąją skrydžio sekundę ir lėmė visų 7 įgulos narių, įskaitant pirmąjį astronautą, mirtį. - buvusi mokytoja Christa McAuliffe, laimėjusi respublikinį Amerikos konkursą dėl teisės skristi į kosmosą. Antroji nelaimė įvyko 2003 m. Vasario 1 d., Grįžus erdvėlaiviui „Columbia“iš 28 -ojo skrydžio į kosmosą. Katastrofos priežastis buvo kairiojo šaudyklinio sparno plokštumos išorinio šilumą apsaugančio sluoksnio sunaikinimas, kurį sukėlė degalų bako šilumos izoliacijos gabalas, nukritęs ant jo paleidimo metu. Grįžęs šaudyklė sugriuvo ore, žuvo 7 astronautai.
Kosminio transporto sistemos programa buvo oficialiai baigta 2011 m. Visi eksploatuojami autobusai buvo uždaryti ir išsiųsti į muziejus. Paskutinis skrydis įvyko 2011 m. Liepos 8 d., Jį atliko „Atlantis“šaudyklė su įgula, sumažinta iki 4 žmonių. Skrydis baigėsi ankstų rytą 2011 metų liepos 21 dieną. Per 30 eksploatavimo metų šie erdvėlaiviai atliko 135 skrydžius, iš viso jie įveikė 21 152 orbitas aplink Žemę ir į kosmosą pristatė 1600 tonų įvairių naudingų krovinių. Per tą laiką įguloje buvo 355 žmonės (306 vyrai ir 49 moterys) iš 16 skirtingų šalių. Astronautas Franklinas Storey Musgrave'as vienintelis skraidė visais penkiais pastatytais maršrutiniais autobusais.
