Det amerikanska regeringsprogrammet STS (Space Transportation System) är bättre känt över hela världen som rymdfärjan. Detta program implementerades av NASA-specialister, dess främsta mål var att skapa och använda ett återanvändbart bemannat transportfartyg som är utformat för att leverera människor och olika laster till banor med låg jord och tillbaka. Därav det egentliga namnet - "rymdfärjan".
Arbetet med programmet började 1969 med finansiering från två amerikanska regeringsavdelningar: NASA och försvarsdepartementet. Utvecklings- och utvecklingsarbete genomfördes som en del av ett gemensamt program mellan NASA och flygvapnet. Samtidigt använde specialisterna ett antal tekniska lösningar som tidigare testats på månmodulerna i Apolloprogrammet på 1960-talet: experiment med fastdrivna boosters, system för att separera dem och få bränsle från en extern tank. Grunden för rymdtransportsystemet som skapades var att vara en bemannad återanvändbar rymdfarkost. Systemet omfattade också markstödskomplex (Kennedy Space Center: s monterings-, test- och sjösättningskomplex som ligger vid Vandenberg Air Force Base, Florida), flygkontrollcentret i Houston (Texas), samt dataförmedlings- och kommunikationssystem via satelliter och andra medel ….
Alla ledande amerikanska flyg- och rymdföretag deltog i arbetet med detta program. Programmet var verkligen storskaligt och nationellt, mer än 1000 företag från 47 stater levererade olika produkter och utrustning för rymdfärjan. Kontraktet för byggandet av det första orbitalfartyget 1972 vann Rockwell International. Byggandet av de två första bussarna började i juni 1974.
Den första flygningen med rymdfärjan Columbia. Den externa bränsletanken (i mitten) målades bara vit på de två första flygningarna. I framtiden målades inte tanken för att minska systemets vikt.
Systembeskrivning
Det strukturellt återanvändbara rymdtransportsystemet Space Shuttle inkluderade två bärgningsförstärkare för fast bränsle, som fungerade som första etappen och ett kretsande, återanvändbart rymdfarkoster (orbiter, orbiter) med tre syre-vätemotorer, samt ett stort utombordare bränsleutrymme som bildade andra fasen. Efter genomförandet av rymdflygprogrammet återvände orbitern oberoende till jorden, där den landade som ett flygplan på speciella banor.
De två fasta raketförstärkarna fungerar i cirka två minuter efter uppskjutningen och driver och styr rymdfarkosten. Efter det, på en höjd av cirka 45 kilometer, separerar de och, med hjälp av ett fallskärmsystem, plaskar de ner i havet. Efter reparation och påfyllning används de igen.
Den yttre bränsletanken, som brinner i jordens atmosfär, fylld med flytande väte och syre (bränsle för huvudmotorerna), är det enda engångselementet i rymdsystemet. Själva tanken är också en ram för att fästa de fasta drivmedelsförstärkarna till rymdfarkosten. Den kastas i flygning cirka 8,5 minuter efter start på en höjd av cirka 113 kilometer, det mesta av tanken brinner upp i jordens atmosfär och de återstående delarna faller i havet.
Den mest kända och igenkännliga delen av systemet är själva återanvändbara rymdfarkosten - skytteln, faktiskt själva "rymdfärjan", som skjuts upp i en jordbana. Denna shuttle fungerar som en testplats och plattform för vetenskaplig forskning i rymden, liksom hem för en besättning på två till sju personer. Själva pendeln är gjord enligt flygplanet med en triangulär vinge i plan. För landning använder han ett landningsutrustning av flygplanstyp. Om raketförstärkare med fast drivmedel är konstruerade för att användas upp till 20 gånger, då själva skytteln - upp till 100 flygningar ut i rymden.
Mått på orbitalfartyget jämfört med Soyuz
Det amerikanska rymdfärjesystemet skulle kunna hamna i omloppsbana över 185 kilometer och en lutning på 28 ° upp till 24,4 ton last när det lanserades österut från Cape Canaveral (Florida) och 11,3 ton när det sjösattes från Kennedy Space Flight Centrera i en bana med en höjd av 500 kilometer och en lutning på 55 °. När den lanserades från Vandenberg Air Force Base (Kalifornien, västkusten) kunde upp till 12 ton last sättas i en cirkumpolär bana med en höjd av 185 kilometer.
Vad vi lyckades genomföra, och vad av våra planer kvarstod bara på papper
Som en del av ett symposium för genomförandet av rymdfärjeprogrammet, som ägde rum i oktober 1969, noterade "far" till skytteln, George Mueller: "Vårt mål är att minska kostnaderna för att leverera ett kilo nyttolast till kretslopp från $ 2000 för Saturn-V till 40-100 dollar per kilo. Så vi kan öppna en ny era av rymdutforskning. Utmaningen under de kommande veckorna och månaderna för detta symposium och för NASA och flygvapnet är att se till att vi kan uppnå detta.” I allmänhet, för olika varianter baserade på rymdfärjan, beräknades kostnaden för att lansera en nyttolast ligga i intervallet från 90 till 330 dollar per kilo. Dessutom trodde man att andra generationens bussar skulle minska beloppet till 33-66 dollar per kilo.
I verkligheten visade sig dock dessa siffror vara ouppnåeliga även nära. Enligt Muellers beräkningar borde kostnaden för att lansera skytteln ha varit 1-2,5 miljoner dollar. Faktum är att enligt NASA var den genomsnittliga kostnaden för att lansera en buss cirka 450 miljoner dollar. Och denna signifikanta skillnad kan kallas den största skillnaden mellan de angivna målen och verkligheten.
Shuttle "Endeavour" med öppet lastutrymme
Efter genomförandet av rymdtransportsystemet 2011 kan vi redan med säkerhet säga vilka mål som uppnåddes under genomförandet, och vilka inte.
Målen för rymdfärjeprogrammet har uppnåtts:
1. Implementering av leverans av olika typer av last till omloppsbana (övre etapper, satelliter, segment av rymdstationer, inklusive ISS).
2. Möjlighet att reparera satelliter i låg jordbana.
3. Möjlighet att återvända satelliter tillbaka till jorden.
4. Möjligheten att flyga upp till 8 personer ut i rymden (under räddningsinsatsen kunde besättningen få upp till 11 personer).
5. Framgångsrikt genomförande av återanvändbar flygning och återanvändning av själva skytteln och fasta drivmedelsacceleratorer.
6. Implementering i praktiken av en grundläggande ny layout av rymdfarkosten.
7. Möjlighet att utföra horisontella manövrar av fartyget.
8. Stor volym av lastutrymmet, möjligheten att återvända till jordlasten som väger upp till 14, 4 ton.
9. Kostnaden och utvecklingstiden lyckades nå de tidsfrister som utlovades till USA: s president Nixon 1971.
Mål som inte uppnås och misslyckanden:
1. Kvalitativ underlättande av tillgång till rymden. Istället för att minska kostnaden för att leverera ett kilo last till omloppsbana med två storleksordningar visade sig rymdfärjan faktiskt vara en av de dyraste metoderna för att leverera satelliter till jordens bana.
2. Snabb förberedelse av pendelbussar mellan rymdflygningar. Istället för den förväntade tidsramen, som beräknades till två veckor mellan sjösättningarna, kan pendlar faktiskt förbereda sig för uppskjutning i rymden i månader. Före katastrofen med rymdfärjan Challenger var rekordet mellan flygningar 54 dagar, efter katastrofen - 88 dagar. Under hela verksamhetsperioden sjösattes de i genomsnitt 4, 5 gånger om året, medan det minsta tillåtna ekonomiskt motiverade antalet sjösättningar var 28 sjösättningar per år.
3. Enkelhet i tjänsten. De tekniska lösningar som valdes under skapandet av bussarna var ganska mödosamma att underhålla. Huvudmotorerna krävde demonteringsförfaranden och långa servicetider. Turbopumpenheterna i motorerna i den första modellen krävde deras fullständiga skott och reparation efter varje flygning i rymden. Värmeskyddande plattor var unika - varje bo hade sin egen kakel. Totalt fanns det 35 tusen av dem, dessutom kan brickorna skadas eller gå förlorade under flygningen.
4. Byt ut alla engångsmedia. Skyttlarna skjuts aldrig in i polära banor, vilket främst var nödvändigt för utplacering av spaningsatelliter. I denna riktning utfördes förberedande arbete, men de begränsades efter utmanarens katastrof.
5. Tillförlitlig tillgång till rymden. Fyra rymdfärjor innebar att förlusten av någon av dem var förlusten av 25% av hela flottan (det fanns alltid inte mer än 4 flygande orbiters, Endeavors skyttel byggdes för att ersätta den förlorade utmanaren). Efter katastrofen stoppades flygningar under lång tid, till exempel efter utmanarens katastrof - i 32 månader.
6. Shuttles bärighet visade sig vara 5 ton lägre än vad som krävs enligt de militära specifikationerna (24,4 ton istället för 30 ton).
7. Stora horisontella manövreringsmöjligheter har aldrig tillämpats i praktiken av att skyttlarna inte flyger in i polära banor.
8. Satelliternas återkomst från jordens bana stannade redan 1996, medan endast 5 satelliter återvände från rymden under hela perioden.
9. Reparation av satelliter visade sig vara lite efterfrågad. Totalt har 5 satelliter reparerats, men skyttlarna har också utfört underhåll av det berömda Hubble -teleskopet 5 gånger.
10. De implementerade tekniska lösningarna påverkade hela systemets tillförlitlighet negativt. Vid start och landning fanns det områden som inte lämnade besättningen en chans att rädda i en nödsituation.
11. Det faktum att skytteln bara kunde utföra bemannade flygningar utsatte astronauter för onödig risk, till exempel skulle automatisering vara tillräcklig för rutinmässiga satellituppskjutningar i omloppsbana.
12. Avslutandet av rymdfärjeprogrammet 2011 överlagrades när Constellation -programmet avbröts. Detta fick USA att förlora sin oberoende tillgång till rymden i många år. Som ett resultat, bildförluster och behovet av att skaffa platser för sina astronauter på rymdfarkosten i ett annat land (ryskbemannade rymdfarkoster "Soyuz").
Shuttle Discovery utför en manöver innan den lägger till med ISS
Lite statistik
Skyttlarna var utformade för att stanna i jordens bana i två veckor. Vanligtvis varade deras flygningar från 5 till 16 dagar. Rekordet för den kortaste flygresan i programmets historia tillhör rymdfärjan Columbia (dog tillsammans med besättningen den 1 februari 2003, den 28: e flygningen ut i rymden), som i november 1981 endast tillbringade 2 dagar, 6 timmar och 13 minuter i rymden. Samma buss gjorde det längsta flyget i november 1996 - 17 dagar 15 timmar 53 minuter.
Totalt, under driften av detta program från 1981 till 2011, genomfördes 135 uppskjutningar med rymdfärjor, varav Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (dog tillsammans med besättningen den 28 januari 1986). Totalt, inom ramen för programmet, byggdes fem av de ovanstående skyttlarna, vilket gjorde flygningar ut i rymden. En annan buss, Enterprise, var den första som byggdes, men ursprungligen var den endast avsedd för mark- och atmosfäriska tester, liksom förberedande arbete vid uppskjutningsplatser, den flög aldrig ut i rymden.
Det är värt att notera att NASA planerade att använda skyttlarna mycket mer aktivt än det faktiskt visade sig. Tillbaka 1985 förväntade sig experter från den amerikanska rymdorganisationen att de 1990 skulle göra 24 uppskjutningar varje år, och fartyg flyger upp till 100 flygningar i rymden, i praktiken gjorde alla 5 skyttlarna endast 135 flygningar på 30 år, varav två slutade en katastrof. Rekordet för antalet flygningar till rymden tillhör skytteln "Discovery" - 39 flygningar i rymden (den första den 30 augusti 1984).
Landning av skytteln "Atlantis"
De amerikanska skyttlarna äger också det sorgligaste antirekordet bland alla rymdsystem - vad gäller antalet dödade. Två katastrofer med deras deltagande orsakade dödsfallet av 14 amerikanska astronauter. Den 28 januari 1986, under start, som en följd av en explosion i en extern bränsletank, kollapsade Challenger -skytteln, detta hände i den 73: e flygsekunden och ledde till att alla 7 besättningsmedlemmarna dog, inklusive den första lag -astronauten - tidigare läraren Christa McAuliffe, som vann den rikstäckande amerikanska tävlingen om rätten att flyga ut i rymden. Den andra katastrofen inträffade den 1 februari 2003, när rymdfarkosten Columbia återvände från sin 28: e flygning till rymden. Orsaken till katastrofen var förstörelsen av det yttre värmeskyddande skiktet på skyttelvingens vänstra plan, som orsakades av att en bit värmeisolering av syretanken föll på den vid sjösättningen. När den återvände kollapsade skytteln i luften och dödade 7 astronauter.
Programmet för rymdtransportsystem slutfördes officiellt 2011. Alla trafikbussar togs ur drift och skickades till museer. Den sista flygningen ägde rum den 8 juli 2011 och genomfördes av Atlantis -skytteln med en besättning reducerad till 4 personer. Flyget slutade tidigt på morgonen den 21 juli 2011. Under 30 års drift har dessa rymdskepp utfört 135 flygningar, totalt har de genomfört 21 152 banor runt jorden och levererat 1600 ton olika nyttolaster i rymden. Under denna tid inkluderade besättningen 355 personer (306 män och 49 kvinnor) från 16 olika länder. Astronauten Franklin Storey Musgrave var den enda som flygde alla fem skyttlar som byggdes.
