Programul guvernamental SUA STS (Space Transportation System) este mai bine cunoscut în întreaga lume sub numele de Space Shuttle. Acest program a fost implementat de specialiștii NASA, principalul său obiectiv a fost crearea și utilizarea unei nave spațiale reutilizabile pentru transportul echipat, concepută pentru a livra oameni și diverse încărcături pe orbite terestre și înapoi. De aici și numele real - „Naveta spațială”.
Lucrările la program au început în 1969 cu finanțare din partea a două departamente guvernamentale americane: NASA și Departamentul Apărării. Lucrările de dezvoltare și dezvoltare au fost efectuate ca parte a unui program comun între NASA și Forțele Aeriene. În același timp, specialiștii au aplicat o serie de soluții tehnice care au fost testate anterior pe modulele lunare ale programului Apollo din anii 1960: experimente cu rapeluri cu combustibil solid, sisteme de separare a acestora și obținerea combustibilului dintr-un rezervor extern. Baza sistemului de transport spațial creat a fost să fie o navă spațială reutilizabilă echipată. Sistemul a inclus, de asemenea, complexe de sprijin la sol (complexul de asamblare, testare și lansare a Centrului Spațial Kennedy situat la baza forței aeriene Vandenberg, Florida), centrul de control al zborului din Houston (Texas), precum și sisteme de transmitere și comunicare a datelor prin satelit și alte mijloace …
Toate lucrările la acest program au luat parte la toate companiile aerospațiale americane. Programul a fost cu adevărat la scară largă și național, peste 1000 de companii din 47 de state au furnizat diverse produse și echipamente pentru naveta spațială. Contractul pentru construcția primei nave orbitale în 1972 a fost câștigat de Rockwell International. Construcția primelor două navete a început în iunie 1974.
Primul zbor al navei spațiale Columbia. Rezervorul de combustibil extern (centru) a fost vopsit în alb doar în primele două zboruri. În viitor, rezervorul nu a fost vopsit pentru a reduce greutatea sistemului.
Descrierea sistemului
Sistemul de transport spațial reutilizabil structural Space Shuttle a inclus două amplificatoare de combustibil solid, care au servit ca prima etapă și o navă spațială reutilizabilă orbitantă (orbiter, orbiter) cu trei motoare oxigen-hidrogen, precum și un compartiment mare de combustibil exterior care a format a doua faza. După finalizarea programului de zbor spațial, orbitatorul s-a întors independent pe Pământ, unde a aterizat ca un avion pe piste speciale.
Cele două boostere solide de rachete funcționează aproximativ două minute după lansare, propulsând și ghidând nava spațială. După aceea, la o altitudine de aproximativ 45 de kilometri, se separă și, cu ajutorul unui sistem de parașute, se stropesc în ocean. După reparații și reumplere, acestea sunt utilizate din nou.
Rezervorul de combustibil extern, care arde în atmosfera terestră, umplut cu hidrogen lichid și oxigen (combustibil pentru motoarele principale), este singurul element de unică folosință al sistemului spațial. Rezervorul în sine este, de asemenea, un cadru pentru atașarea stimulatorilor de propulsor solid la nava spațială. Este aruncat în zbor la aproximativ 8,5 minute după decolare la o altitudine de aproximativ 113 kilometri, cea mai mare parte a rezervorului arde în atmosfera pământului, iar părțile rămase cad în ocean.
Cea mai faimoasă și recunoscută parte a sistemului este nava spațială reutilizabilă - naveta, de fapt „naveta spațială” în sine, care este lansată pe orbita apropiată a pământului. Această navetă servește ca teren de testare și platformă pentru cercetarea științifică în spațiu, precum și acasă pentru un echipaj de două până la șapte persoane. Naveta în sine este realizată conform schemei aeronavei cu o aripă triunghiulară în plan. Pentru aterizare, el folosește un tren de aterizare de tip aeronavă. Dacă amplificatoarele de rachete cu combustibil solid sunt proiectate pentru a fi utilizate de până la 20 de ori, atunci naveta însăși - până la 100 de zboruri în spațiu.
Dimensiunile navei orbitale în comparație cu Soyuz
Sistemul de navetă spațială americană ar putea pune pe orbită o altitudine de 185 de kilometri și o înclinație de 28 ° până la 24,4 tone de marfă atunci când este lansat spre est de la Cape Canaveral (Florida) și 11,3 tone atunci când este lansat de pe teritoriul zborului spațial Kennedy Centrați-vă pe o orbită cu o altitudine de 500 de kilometri și o înclinație de 55 °. Când a fost lansat de la baza forței aeriene Vandenberg (California, coasta de vest), până la 12 tone de marfă ar putea fi introduse pe o orbită circumpolară cu o altitudine de 185 de kilometri.
Ce am reușit să implementăm și care dintre planurile noastre au rămas doar pe hârtie
Ca parte a unui simpozion dedicat implementării programului Space Shuttle, care a avut loc în octombrie 1969, „tatăl” navetei, George Mueller, a menționat: „Scopul nostru este de a reduce costul livrării unui kilogram de sarcină utilă în orbită de la 2.000 de dolari pentru Saturn-V la 40-100 de dolari pe kilogram. Deci, putem deschide o nouă eră de explorare spațială. Provocarea în următoarele săptămâni și luni pentru acest simpozion și pentru NASA și Forțele Aeriene este să ne asigurăm că putem realiza acest lucru.” În general, pentru diverse variante bazate pe naveta spațială, se estimează că costul lansării unei sarcini utile va fi cuprins între 90 și 330 de dolari pe kilogram. Mai mult, se credea că navetele din a doua generație vor reduce suma la 33-66 dolari pe kilogram.
Cu toate acestea, în realitate, aceste cifre s-au dovedit a fi inaccesibile chiar și aproape. Mai mult, conform calculelor lui Mueller, costul lansării navetei ar fi trebuit să fie de 1-2,5 milioane de dolari. De fapt, potrivit NASA, costul mediu al lansării unei navete a fost de aproximativ 450 de milioane de dolari. Și această diferență semnificativă poate fi numită principala discrepanță între obiectivele declarate și realitate.
Naveta "Endeavor" cu compartimentul de marfă deschis
După finalizarea programului Sistemului de transport spațial în 2011, putem spune deja cu încredere ce obiective au fost atinse în timpul implementării sale și care nu.
Obiectivele programului Navetei Spațiale au fost atinse:
1. Implementarea livrării diferitelor tipuri de marfă pe orbită (trepte superioare, sateliți, segmente de stații spațiale, inclusiv ISS).
2. Posibilitatea de a repara sateliții situați pe orbita terestră joasă.
3. Posibilitatea returnării sateliților înapoi pe Pământ.
4. Capacitatea de a zbura până la 8 persoane în spațiu (în timpul operațiunii de salvare, echipajul ar putea fi adus până la 11 persoane).
5. Implementarea cu succes a zborului reutilizabil și utilizarea reutilizabilă a navetei în sine și a acceleratoarelor de combustibil solid.
6. Implementarea în practică a unui aspect fundamental nou al navei spațiale.
7. Capacitatea de a efectua manevre orizontale de către navă.
8. Volumul mare al compartimentului de marfă, capacitatea de a reveni la marfa Pământului cântărind până la 14, 4 tone.
9. Costul și timpul de dezvoltare au fost gestionate pentru a respecta termenele promise președintelui american Nixon în 1971.
Obiective nerealizate și eșecuri:
1. Facilitarea calitativă a accesului la spațiu. În loc să reducă costul livrării unui kilogram de marfă pe orbită cu două ordine de mărime, Naveta Spațială s-a dovedit de fapt una dintre cele mai scumpe metode de livrare a sateliților pe orbita Pământului.
2. Pregătirea rapidă a navetelor între zborurile spațiale. În loc de termenul așteptat, care a fost estimat la două săptămâni între lansări, navetele s-ar putea pregăti de fapt pentru lansarea în spațiu timp de luni. Înainte de dezastrul navei spațiale Challenger, recordul dintre zboruri era de 54 de zile, după dezastru - 88 de zile. Pe întreaga perioadă de funcționare a acestora, au fost lansate în medie de 4, 5 ori pe an, în timp ce numărul minim admis de justificări economice de lansări a fost de 28 de lansări pe an.
3. Simplitatea serviciului. Soluțiile tehnice alese în timpul creării navetelor au fost destul de laborioase de menținut. Principalele motoare au necesitat proceduri de demontare și durate mari de service. Unitățile turbopompe ale motoarelor primului model au necesitat peretele complet și repararea lor după fiecare zbor în spațiu. Plăcile de protecție termică erau unice - fiecare cuib avea propria placă. În total, au fost 35 de mii, în plus, plăcile ar putea fi deteriorate sau pierdute în timpul zborului.
4. Înlocuiți toate suporturile de unică folosință. Navetele nu s-au lansat niciodată pe orbite polare, ceea ce era necesar în principal pentru desfășurarea sateliților de recunoaștere. În această direcție, au fost efectuate lucrări pregătitoare, dar acestea au fost restrânse după dezastrul Challenger.
5. Acces fiabil la spațiu. Patru navete spațiale au însemnat că pierderea oricăruia dintre ele a reprezentat pierderea a 25% din întreaga flotă (nu au existat întotdeauna mai mult de 4 orbite zburătoare, naveta Endeavour a fost construită pentru a înlocui Challengerul pierdut). După dezastru, zborurile au fost oprite mult timp, de exemplu, după dezastrul Challenger - timp de 32 de luni.
6. Capacitatea de transport a navetelor s-a dovedit a fi cu 5 tone mai mică decât cerințele specificațiilor militare (24,4 tone în loc de 30 de tone).
7. Capacități mari de manevră orizontală nu au fost niciodată aplicate în practică, din motivul că navetele nu au zburat pe orbite polare.
8. Întoarcerea sateliților de pe orbita terestră sa oprit deja în 1996, în timp ce doar 5 sateliți au fost returnați din spațiu pe întreaga perioadă.
9. Reparația sateliților s-a dovedit a fi foarte puțin solicitată. În total, 5 sateliți au fost reparați, cu toate acestea, navetele au efectuat și întreținerea celebrului telescop Hubble de 5 ori.
10. Soluțiile de inginerie implementate au afectat negativ fiabilitatea întregului sistem. În momentul decolării și aterizării, existau zone care nu lăsau echipajul șansa de salvare în caz de urgență.
11. Faptul că naveta ar putea efectua doar zboruri cu echipaj îi pune pe astronauți în pericol în mod inutil, de exemplu, automatizarea ar fi suficientă pentru lansarea de rutină a satelitului pe orbită.
12. Închiderea programului Space Shuttle în 2011 a fost suprapusă peste anularea programului Constellation. Acest lucru a făcut ca Statele Unite să-și piardă accesul independent la spațiu timp de mulți ani. Ca urmare, pierderile de imagine și necesitatea de a achiziționa locuri pentru astronauții lor pe nava spațială a altei țări (nava spațială cu echipaj rus „Soyuz”).
Shuttle Discovery efectuează o manevră înainte de a andoca cu ISS
Câteva statistici
Navetele au fost proiectate să rămână pe orbita Pământului timp de două săptămâni. De obicei, zborurile lor durau de la 5 la 16 zile. Recordul celui mai scurt zbor din istoria programului aparține navetei spațiale Columbia (a murit împreună cu echipajul la 1 februarie 2003, al 28-lea zbor în spațiu), care în noiembrie 1981 a petrecut doar 2 zile, 6 ore și 13 minute în spațiu. Aceeași navetă a făcut cel mai lung zbor în noiembrie 1996 - 17 zile 15 ore 53 minute.
În total, în timpul funcționării acestui program din 1981 până în 2011, 135 de lansări au fost efectuate de navete spațiale, dintre care Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (au murit împreună cu echipajul la 28 ianuarie 1986). În total, în cadrul programului, au fost construite cinci dintre navetele de mai sus, care au făcut zboruri în spațiu. O altă navetă, Enterprise, a fost prima care a fost construită, dar inițial a fost destinată doar testelor terestre și atmosferice, precum și lucrărilor pregătitoare la locurile de lansare, nu a zburat niciodată în spațiu.
Este demn de remarcat faptul că NASA a planificat să folosească navetele mult mai activ decât s-a dovedit de fapt. În 1985, experții agenției spațiale americane se așteptau ca până în 1990 să facă 24 de lansări în fiecare an, iar navele zboară până la 100 de zboruri în spațiu, în practică, toate cele 5 navete au efectuat doar 135 de zboruri în 30 de ani, dintre care două s-au încheiat un dezastru. Recordul numărului de zboruri în spațiu aparține navetei „Discovery” - 39 de zboruri în spațiu (primul pe 30 august 1984).
Aterizarea navetei "Atlantida"
Navetele americane dețin, de asemenea, cel mai trist anti-record dintre toate sistemele spațiale - în ceea ce privește numărul de oameni uciși. Două dezastre cu participarea lor au provocat moartea a 14 astronauți americani. La 28 ianuarie 1986, în timpul decolării, ca urmare a unei explozii într-un rezervor de combustibil extern, naveta Challenger s-a prăbușit, acest lucru s-a întâmplat în a 73-a secundă de zbor și a dus la moartea tuturor celor 7 membri ai echipajului, inclusiv a primului astronaut laic. - fostul profesor Christa McAuliffe, care a câștigat competiția americană la nivel național pentru dreptul de a zbura în spațiu. Al doilea dezastru s-a produs pe 1 februarie 2003, în timpul revenirii navei spațiale Columbia de la cel de-al 28-lea zbor în spațiu. Cauza catastrofei a fost distrugerea stratului exterior de protecție împotriva căldurii de pe planul stâng al aripii navetei, care a fost cauzată de o bucată de izolație termică a rezervorului de oxigen care cădea pe el în momentul lansării. La întoarcere, naveta sa prăbușit în aer, ucigând 7 astronauți.
Programul Sistemului de transport spațial a fost finalizat oficial în 2011. Toate navetele de operare au fost dezafectate și trimise la muzee. Ultimul zbor a avut loc pe 8 iulie 2011 și a fost efectuat de naveta Atlantis cu un echipaj redus la 4 persoane. Zborul s-a încheiat dimineața devreme pe 21 iulie 2011. Timp de 30 de ani de funcționare, aceste nave spațiale au efectuat 135 de zboruri, în total, au finalizat 21.152 de orbite în jurul Pământului, livrând 1.600 de tone de diverse sarcini utile în spațiu. În acest timp, echipajul a inclus 355 de persoane (306 bărbați și 49 femei) din 16 țări diferite. Astronautul Franklin Storey Musgrave a fost singurul care a zburat toate cele cinci navete construite.
