Det amerikanske regeringsprogram STS (Space Transportation System) er bedre kendt i hele verden som rumfærgen. Dette program blev implementeret af NASA-specialister, dets hovedmål var oprettelse og brug af et genanvendeligt bemandet transportrumsfartøj designet til at levere mennesker og forskellige laster til baner med lav jord og tilbage. Deraf det egentlige navn - "Space Shuttle".
Arbejdet med programmet begyndte i 1969 med finansiering fra to amerikanske regeringsministerier: NASA og forsvarsministeriet. Udviklings- og udviklingsarbejde blev udført som en del af et fælles program mellem NASA og flyvevåbnet. Samtidig anvendte specialisterne en række tekniske løsninger, der tidligere var blevet testet på månemodulerne i Apollo-programmet i 1960'erne: eksperimenter med fastdrevne boostere, systemer til adskillelse af dem og opnåelse af brændstof fra en ekstern tank. Grundlaget for rumtransportsystemet, der blev oprettet, skulle være et bemandet genanvendeligt rumfartøj. Systemet omfattede også jordstøttekomplekser (Kennedy Space Center's samling, test- og affyringslandingskompleks placeret ved Vandenberg Air Force Base, Florida), flyvekontrolcentret i Houston (Texas) samt dataoverførsel og kommunikationssystemer via satellitter og andre midler ….
Alle førende amerikanske luftfartsvirksomheder deltog i arbejdet med dette program. Programmet var virkelig stort og nationalt, mere end 1000 virksomheder fra 47 stater leverede forskellige produkter og udstyr til rumfærgen. Kontrakten om opførelsen af det første orbitalskib i 1972 blev vundet af Rockwell International. Byggeriet af de to første shuttles begyndte i juni 1974.
Den første flyvning af rumfærgen Columbia. Den eksterne brændstoftank (i midten) blev kun malet hvid på de to første flyvninger. I fremtiden blev tanken ikke malet for at reducere systemets vægt.
Systembeskrivelse
Det strukturelt genanvendelige rumtransportsystem Space Shuttle omfattede to bjærgning af fastbrændstof-boostere, der fungerede som første etape og et omløbbart genanvendeligt rumfartøj (orbiter, orbiter) med tre ilt-brintmotorer samt et stort påhængsmotorbrændstofrum, der dannede anden etape. Efter afslutningen af rumfartsprogrammet vendte orbiteren uafhængigt tilbage til Jorden, hvor den landede som et fly på særlige landingsbaner.
De to solide raketforstærkere fungerer i cirka to minutter efter opsendelsen og driver og styrer rumfartøjet. Derefter adskiller de sig i omkring 45 kilometers højde og sprøjter ved hjælp af et faldskærmssystem ned i havet. Efter reparation og genopfyldning bruges de igen.
Den eksterne brændstoftank, der brænder i jordens atmosfære, fyldt med flydende brint og ilt (brændstof til hovedmotorerne), er det eneste engangselement i rumsystemet. Selve tanken er også en ramme til fastgørelse af de faste drivstofforstærkere til rumfartøjet. Den kastes i flyvning cirka 8,5 minutter efter start i en højde af omkring 113 kilometer, det meste af tanken brænder op i jordens atmosfære, og de resterende dele falder i havet.
Den mest berømte og genkendelige del af systemet er selve det genanvendelige rumfartøj - rumfærgen, faktisk selve "rumfærgen", der bliver skudt i en jordbane. Denne shuttle fungerer som en testplads og platform for videnskabelig forskning i rummet samt hjemsted for et besætning på to til syv personer. Selve shuttlen er lavet efter flyskemaet med en trekantet vinge i plan. Til landing bruger han et fly-type landingsudstyr. Hvis raketforstærkere med fast drivgas er designet til at blive brugt op til 20 gange, så selve skyttelbussen - op til 100 flyvninger ud i rummet.
Dimensioner på orbitalskibet sammenlignet med Soyuz
Det amerikanske rumfærgelsessystem kunne sætte en bane i en højde på 185 kilometer og en hældning på 28 ° op til 24,4 tons gods, når det blev lanceret mod øst fra Cape Canaveral (Florida) og 11,3 tons, når det blev lanceret fra Kennedy Space Flight's område Centrer i en bane med en højde på 500 kilometer og en hældning på 55 °. Ved opsendelse fra Vandenberg Air Force Base (Californien, vestkysten) kunne op til 12 tons last sættes i en cirkumpolær bane med en højde på 185 kilometer.
Hvad vi formåede at gennemføre, og hvad af vores planer forblev kun på papir
Som en del af et symposium dedikeret til implementeringen af Space Shuttle -programmet, der fandt sted i oktober 1969, bemærkede "far" til shuttle, George Mueller: "Vores mål er at reducere omkostningerne ved at levere et kilo nyttelast til kredsløb fra $ 2.000 for Saturn-V til 40-100 dollars pr. kilogram. Så vi kan åbne en ny æra med rumforskning. Udfordringen i de kommende uger og måneder for dette symposium og for NASA og flyvevåbnet er at sikre, at vi kan opnå dette.” Generelt for forskellige varianter baseret på rumfærgen blev omkostningerne ved lancering af en nyttelast forudsagt at ligge i intervallet fra 90 til 330 dollars pr. Kilogram. Desuden blev det antaget, at anden generations shuttles ville reducere beløbet til $ 33-66 pr. Kg.
I virkeligheden viste disse tal sig imidlertid at være uopnåelige, selv tæt på. Ifølge Muellers beregninger skulle omkostningerne ved lancering af shuttlen have været 1-2,5 millioner dollars. Faktisk var de gennemsnitlige omkostninger ved lancering af en shuttle ifølge NASA omkring 450 millioner dollars. Og denne væsentlige forskel kan kaldes den største uoverensstemmelse mellem de angivne mål og virkeligheden.
Shuttle "Endeavour" med åbent bagagerum
Efter afslutningen af Space Transportation System -programmet i 2011 kan vi allerede med sikkerhed sige, hvilke mål der blev opnået under dets implementering, og hvilke der ikke var.
Målene for Space Shuttle -programmet er nået:
1. Implementering af levering af forskellige typer gods til kredsløb (øvre etaper, satellitter, segmenter af rumstationer, herunder ISS).
2. Mulighed for reparation af satellitter i lav jordbane.
3. Mulighed for at returnere satellitter tilbage til Jorden.
4. Evnen til at flyve op til 8 personer ud i rummet (under redningsaktionen kunne besætningen bringes op til 11 personer).
5. Vellykket implementering af genanvendelig flyvning og genanvendelse af selve skyttelbussen og solide drivgasacceleratorer.
6. Implementering i praksis af et grundlæggende nyt layout af rumfartøjet.
7. Evne til at udføre vandrette manøvrer ved skibet.
8. Stor volumen af lastrummet, evnen til at vende tilbage til jordens last, der vejer op til 14, 4 tons.
9. Omkostningerne og udviklingstiden blev formået at overholde de frister, der blev lovet den amerikanske præsident Nixon i 1971.
Mål ikke opnået og fejl:
1. Kvalitativ facilitering af adgang til rummet. I stedet for at reducere omkostningerne ved at levere et kilo gods i kredsløb med to størrelsesordener, viste rumfærgen sig faktisk at være en af de dyreste metoder til at levere satellitter til Jordens kredsløb.
2. Hurtig klargøring af shuttles mellem rumflyvninger. I stedet for den forventede tidsramme, der blev anslået til to uger mellem opsendelser, kunne pendulkørsel faktisk forberede sig på opsendelse i rummet i flere måneder. Før katastrofen med rumfærgen Challenger var rekorden mellem flyvninger 54 dage efter katastrofen - 88 dage. I løbet af hele deres driftsperiode blev de i gennemsnit lanceret 4, 5 gange om året, mens det mindst tilladte økonomisk begrundede antal lanceringer var 28 opsendelser om året.
3. Enkel service. De tekniske løsninger, der blev valgt under oprettelsen af shuttles, var ret besværlige at vedligeholde. Hovedmotorerne krævede demonteringsprocedurer og lange servicetider. Turbopumpenhederne i motorerne i den første model krævede deres komplette skot og reparation efter hver flyvning i rummet. Varmebeskyttende fliser var unikke - hver rede havde sin egen flise. I alt var der 35 tusind af dem, desuden kunne fliserne blive beskadiget eller gå tabt under flyvningen.
4. Udskift alle engangsmedier. Shuttles blev aldrig lanceret i polære baner, hvilket hovedsageligt var nødvendigt for udsendelse af rekognosceringssatellitter. I denne retning blev der udført forberedende arbejde, men de blev indskrænket efter Challenger -katastrofen.
5. Pålidelig adgang til rummet. Fire rumfærger betød, at tabet af nogen af dem var tabet af 25% af hele flåden (der var altid ikke mere end 4 flyvende kredsløb, Endeavour -shuttlen blev bygget til at erstatte den tabte Challenger). Efter katastrofen blev flyvninger standset i lang tid, for eksempel efter katastrofen i Challenger - i 32 måneder.
6. Transportenes bæreevne viste sig at være 5 tons lavere end krævet i de militære specifikationer (24,4 tons i stedet for 30 tons).
7. Store vandrette manøvreringsmuligheder er aldrig blevet anvendt i praksis, fordi transporten ikke fløj ind i polære baner.
8. Satellittenes tilbagevenden fra jordens bane stoppede allerede i 1996, mens kun 5 satellitter blev returneret fra rummet i løbet af hele perioden.
9. Reparation af satellitter viste sig at være lidt efterspurgt. I alt er 5 satellitter blevet repareret, men shuttles har også udført vedligeholdelse af det berømte Hubble -teleskop 5 gange.
10. De implementerede ingeniørløsninger påvirkede hele systemets pålidelighed negativt. På tidspunktet for start og landing var der områder, der ikke efterlod besætningen en chance for redning i en nødsituation.
11. Det faktum, at shuttlen kun kunne udføre bemandede flyvninger, satte astronauter i fare unødigt, for eksempel ville automatisering være tilstrækkelig til rutinemæssige satellitopskydninger i kredsløb.
12. Lukningen af Space Shuttle -programmet i 2011 blev lagt oven på annullering af Constellation -programmet. Dette fik USA til at miste sin uafhængige adgang til rummet i mange år. Som et resultat, tab af billeder og behovet for at erhverve pladser til deres astronauter på rumfartøjer i et andet land (russisk bemandet rumfartøj "Soyuz").
Shuttle Discovery udfører en manøvre, før den lægger til med ISS
Lidt statistik
Shuttles blev designet til at blive i Jordens kredsløb i to uger. Normalt varede deres flyvninger fra 5 til 16 dage. Rekorden for den korteste flyvning i programmets historie tilhører rumfærgen Columbia (døde sammen med besætningen den 1. februar 2003, den 28. flyvning i rummet), som i november 1981 kun brugte 2 dage, 6 timer og 13 minutter i rummet. Den samme shuttle foretog den længste flyvning i november 1996 - 17 dage 15 timer 53 minutter.
I alt blev der under driften af dette program fra 1981 til 2011 udført 135 opsendelser med rumfærger, hvoraf Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (døde sammen med besætningen den 28. januar 1986). I alt blev der inden for programmets rammer bygget fem af de ovennævnte pendulbusser, hvilket gjorde flyvninger ud i rummet. En anden shuttle, Enterprise, var den første, der blev bygget, men i første omgang var den kun beregnet til jord- og atmosfærisk test samt forberedende arbejde på opsendelsessteder, den fløj aldrig ud i rummet.
Det er værd at bemærke, at NASA planlagde at bruge shuttles meget mere aktivt, end det faktisk viste sig. Tilbage i 1985 forventede eksperter fra det amerikanske rumagentur, at de i 1990 ville foretage 24 opsendelser hvert år, og skibe flyver op til 100 flyvninger i rummet, i praksis foretog alle 5 shuttles kun 135 flyvninger på 30 år, hvoraf to sluttede en katastrofe. Rekorden for antallet af flyvninger ind i rummet tilhører shuttlen "Discovery" - 39 flyvninger i rummet (den første 30. august 1984).
Landing af bussen "Atlantis"
De amerikanske shuttles ejer også den sørgeligste anti -rekord blandt alle rumsystemer - hvad angår antallet af dræbte. To katastrofer med deres deltagelse forårsagede død af 14 amerikanske astronauter. Den 28. januar 1986, under start, som følge af en eksplosion i en ekstern brændstoftank, faldt Challenger -shuttlen sammen, dette skete i det 73. sekund af flyvningen og førte til døden for alle 7 besætningsmedlemmer, inklusive den første læg -astronaut - tidligere lærer Christa McAuliffe, der vandt den landsdækkende amerikanske konkurrence om retten til at flyve ud i rummet. Den anden katastrofe fandt sted den 1. februar 2003, da rumfartøjet Columbia vendte tilbage fra dets 28. flyvning ud i rummet. Årsagen til katastrofen var ødelæggelsen af det ydre varmebeskyttende lag på shuttle-vingens venstre plan, som blev forårsaget af et stykke varmeisolering af iltbeholderen, der faldt ned på det ved lanceringen. Da den vendte tilbage, faldt shuttlen sammen i luften og dræbte 7 astronauter.
Space Transportation System -programmet blev officielt afsluttet i 2011. Alle driftsbusser blev taget ud af drift og sendt til museer. Den sidste flyvning fandt sted den 8. juli 2011 og blev udført af Atlantis shuttle med et besætning reduceret til 4 personer. Flyvningen sluttede tidligt om morgenen den 21. juli 2011. I 30 års drift har disse rumskibe udført 135 flyvninger, i alt har de gennemført 21.152 baner rundt om jorden og leveret 1.600 tons forskellige nyttelast i rummet. I løbet af denne tid omfattede besætningen 355 mennesker (306 mænd og 49 kvinder) fra 16 forskellige lande. Astronaut Franklin Storey Musgrave var den eneste, der fløj alle fem pendulbusser, der blev bygget.
