Vládny program USA STS (Space Transportation System) je na celom svete známejší ako raketoplán. Tento program realizovali špecialisti NASA, jeho hlavným cieľom bolo vytvorenie a použitie opakovane použiteľnej dopravnej kozmickej lode s posádkou určenej na doručovanie ľudí a rôznych nákladov na obežné dráhy Zeme a späť. Odtiaľ pochádza aj skutočný názov - „Space Shuttle“.
Práce na programe sa začali v roku 1969 s financovaním dvoch amerických vládnych oddelení: NASA a ministerstva obrany. Vývoj a vývojové práce boli vykonané ako súčasť spoločného programu NASA a letectva. Špecialisti zároveň použili niekoľko technických riešení, ktoré boli predtým testované na lunárnych moduloch programu Apollo v šesťdesiatych rokoch minulého storočia: experimenty s posilňovačmi tuhých palív, systémy na ich oddeľovanie a získavanie paliva z externej nádrže. Základom systému vytvárania vesmírneho transportu mala byť kozmická loď na opakované použitie s ľudskou posádkou. Súčasťou systému boli aj komplexy pozemnej podpory (montážny, testovací a štartovací komplex Kennedyho vesmírneho strediska na leteckej základni Vandenberg na Floride), stredisko letového riadenia v Houstone (Texas), ako aj systémy prenosu a komunikácie údajov prostredníctvom satelitov a iné prostriedky ….
Na práci na tomto programe sa zúčastnili všetky popredné americké letecké spoločnosti. Program bol skutočne rozsiahly a národný, viac ako 1000 spoločností zo 47 štátov dodávalo pre raketoplán rôzne výrobky a vybavenie. Kontrakt na stavbu prvej orbitálnej lode v roku 1972 získala spoločnosť Rockwell International. Výstavba prvých dvoch raketoplánov sa začala v júni 1974.
Prvý let raketoplánu Columbia. Externá palivová nádrž (v strede) bola pri prvých dvoch letoch natretá iba bielou farbou. V budúcnosti nebol tank natretý, aby sa znížila hmotnosť systému.
Popis systému
Štrukturálne opakovane použiteľný vesmírny dopravný systém Space Shuttle obsahoval dva záchranné posilňovače na tuhé palivá, ktoré slúžili ako prvý stupeň, a obiehajúcu opakovane použiteľnú kozmickú loď (orbiter, orbiter) s tromi kyslíkovo-vodíkovými motormi, ako aj veľký vonkajší palivový priestor, ktorý tvoril druhá etapa. Po dokončení programu vesmírnych letov sa orbiter nezávisle vrátil na Zem, kde pristál ako lietadlo na špeciálnych dráhach.
Dva pevné raketové zosilňovače fungujú asi dve minúty po štarte, poháňajú a vedú kozmickú loď. Potom sa vo výške asi 45 kilometrov odlúčia a pomocou padákového systému striekajú dolu do oceánu. Po oprave a doplnení sú opäť použité.
Externá palivová nádrž, ktorá horí v zemskej atmosfére, naplnená kvapalným vodíkom a kyslíkom (palivo pre hlavné motory), je jediným jednorazovým prvkom vesmírneho systému. Samotná nádrž je tiež rámom na pripevnenie zosilňovačov tuhého paliva na kozmickú loď. Hodí sa za letu asi 8,5 minúty po štarte vo výške asi 113 kilometrov, väčšina nádrže zhorí v zemskej atmosfére a zvyšné časti spadnú do oceánu.
Najslávnejšou a rozpoznateľnou súčasťou systému je samotná opakovane použiteľná kozmická loď - raketoplán, v skutočnosti samotný „raketoplán“, ktorý je vypustený na obežnú dráhu Zeme. Tento raketoplán slúži ako testovacie miesto a platforma pre vedecký výskum vo vesmíre, ako aj domov pre posádku dvoch až siedmich ľudí. Samotný raketoplán je vyrobený podľa schémy lietadla s trojuholníkovým krídlom v pláne. Na pristátie používa podvozok lietadla. Ak sú raketové zosilňovače na tuhé palivo navrhnuté tak, aby sa použili až 20 -krát, potom samotný raketoplán - až 100 letov do vesmíru.
Rozmery orbitálnej lode v porovnaní so Sojuzom
Americký systém Space Shuttle by mohol pri vypustení na východ z mysu Canaveral (Florida) vyniesť na obežnú dráhu výšku 185 kilometrov a sklon 28 ° až do 24,4 ton nákladu, a pri štartu z územia Kennedyho vesmírneho letu 11,3 tony Vycentrujte na obežnú dráhu s nadmorskou výškou 500 kilometrov a sklonom 55 °. Pri štarte z leteckej základne Vandenberg (Kalifornia, západné pobrežie) bolo možné na cirkumpolárnu dráhu s nadmorskou výškou 185 kilometrov dostať až 12 ton nákladu.
Čo sa nám podarilo zrealizovať a čo z našich plánov zostalo iba na papieri
V rámci sympózia venovaného implementácii programu Space Shuttle, ktoré sa uskutočnilo v októbri 1969, „otec“raketoplánu George Mueller poznamenal: „Našim cieľom je znížiť náklady na doručenie kilogramu užitočného zaťaženia do obežná dráha od 2 000 dolárov za Saturn-V do 40-100 dolárov za kilogram. Takže môžeme otvoriť novú éru prieskumu vesmíru. Výzvou v priebehu nasledujúcich týždňov a mesiacov pre toto sympózium, ako aj pre NASA a letectvo je zaistiť, aby sme to mohli dosiahnuť. “Vo všeobecnosti sa pre rôzne varianty založené na raketopláne odhadovali náklady na spustenie užitočného zaťaženia v rozmedzí od 90 do 330 dolárov za kilogram. Navyše sa verilo, že raketoplány druhej generácie znížia sumu na 33-66 dolárov za kilogram.
V skutočnosti sa však tieto čísla ukázali byť dokonca aj nedosiahnuteľné. Navyše, podľa Muellerových prepočtov mali byť náklady na spustenie raketoplánu 1–2,5 milióna dolárov. V skutočnosti boli podľa NASA priemerné náklady na spustenie raketoplánu asi 450 miliónov dolárov. A tento významný rozdiel možno nazvať hlavným rozdielom medzi uvedenými cieľmi a realitou.
Kyvadlová doprava „Endeavour“s otvoreným nákladným priestorom
Po dokončení programu System Space Transportation System v roku 2011 už môžeme sebavedomo povedať, ktoré ciele sa počas jeho implementácie dosiahli a ktoré nie.
Ciele programu Space Shuttle boli dosiahnuté:
1. Realizácia doručovania rôznych typov nákladu na obežnú dráhu (horné stupne, satelity, segmenty vesmírnych staníc vrátane ISS).
2. Možnosť opravy satelitov umiestnených na nízkej obežnej dráhe Zeme.
3. Možnosť vrátenia satelitov späť na Zem.
4. Schopnosť letieť až 8 osôb do vesmíru (počas záchrannej akcie bolo možné posádku priviesť až 11 osôb).
5. Úspešná implementácia opakovane použiteľného letu a opakovane použiteľného samotného raketoplánu a urýchľovačov na tuhé palivo.
6. Implementácia v zásade nového usporiadania kozmickej lode v praxi.
7. Schopnosť vykonávať horizontálne manévre na lodi.
8. Veľký objem nákladného priestoru, schopnosť vrátiť sa k pozemskému nákladu s hmotnosťou až 14,4 ton.
9. Náklady a čas vývoja sa podarilo dodržať termíny, ktoré boli sľúbené americkému prezidentovi Nixonovi v roku 1971.
Nedosiahnuté ciele a neúspechy:
1. Kvalitatívne uľahčenie prístupu do vesmíru. Namiesto zníženia nákladov na doručenie kilogramu nákladu na obežnú dráhu o dva rády, sa raketoplán v skutočnosti ukázal ako jeden z najdrahších spôsobov dodávania satelitov na obežnú dráhu Zeme.
2. Rýchla príprava raketoplánov medzi letmi do vesmíru. Namiesto očakávaného časového rámca, ktorý sa odhadoval na dva týždne medzi štartmi, sa raketoplány v skutočnosti mohli na štart do vesmíru pripravovať mesiace. Pred katastrofou raketoplánu Challenger bol rekord medzi letmi 54 dní, po katastrofe - 88 dní. Za celé obdobie ich prevádzky boli vypustené v priemere 4, 5 krát za rok, pričom minimálny prípustný ekonomicky odôvodnený počet spustení bol 28 štartov za rok.
3. Jednoduchosť služby. Technické riešenia zvolené pri vytváraní raketoplánov boli dosť namáhavé na údržbu. Hlavné motory vyžadovali postupy demontáže a dlhé servisné doby. Jednotky turbočerpadiel motorov prvého modelu vyžadovali ich úplnú prepážku a opravu po každom lete do vesmíru. Dlaždice tepelného štítu boli jedinečné - každé hniezdo malo svoju vlastnú škridlu. Celkovo ich bolo 35 tisíc, navyše sa dlaždice mohli počas letu poškodiť alebo stratiť.
4. Vymeňte všetky jednorazové médiá. Raketoplány nikdy nevyštartovali na polárne dráhy, čo bolo nevyhnutné hlavne pre rozmiestnenie prieskumných satelitov. V tomto smere prebiehali prípravné práce, ktoré boli však po katastrofe Challenger obmedzené.
5. Spoľahlivý prístup do vesmíru. Štyri raketoplány znamenali, že strata ktoréhokoľvek z nich bola stratou 25% celej flotily (vždy tu neboli viac ako 4 lietajúce orbity, raketoplán Endeavour bol postavený tak, aby nahradil strateného Challengera). Po katastrofe boli lety na dlhší čas zastavené, napríklad po katastrofe Challengeru - na 32 mesiacov.
6. Ukázalo sa, že nosnosť raketoplánov bola o 5 ton nižšia, ako vyžadujú vojenské špecifikácie (24,4 tony namiesto 30 ton).
7. Veľké horizontálne manévrovacie schopnosti neboli v praxi nikdy uplatnené, a to z toho dôvodu, že raketoplány nevleteli na polárne dráhy.
8. Návrat satelitov z obežnej dráhy Zeme sa zastavil už v roku 1996, pričom za celé obdobie bolo z vesmíru vrátených iba 5 satelitov.
9. Ukázalo sa, že po opravách satelitov je malý dopyt. Celkovo bolo opravených 5 satelitov, ale raketoplány tiež vykonali údržbu slávneho Hubblovho teleskopu 5 -krát.
10. Implementované technické riešenia negatívne ovplyvnili spoľahlivosť celého systému. V čase štartu a pristátia existovali oblasti, ktoré nenechali posádku v prípade núdze šancu na záchranu.
11. Skutočnosť, že raketoplán mohol vykonávať iba lety s posádkou, zbytočne ohrozuje astronautov, napríklad automatizácia by postačovala na rutinné vypúšťanie satelitov na obežnú dráhu.
12. Ukončenie programu Space Shuttle v roku 2011 bolo prekryté zrušením programu Constellation. To spôsobilo, že USA na dlhé roky stratili nezávislý prístup do vesmíru. Výsledkom sú straty obrazu a potreba získať miesta pre svojich astronautov na kozmickej lodi inej krajiny (ruská kozmická loď s posádkou „Sojuz“).
Shuttle Discovery vykonáva manéver pred ukotvením na ISS
Nejaké štatistiky
Raketoplány boli navrhnuté tak, aby zostali na obežnej dráhe Zeme dva týždne. Ich lety zvyčajne trvali 5 až 16 dní. Rekord v najkratšom lete v histórii programu patrí raketoplánu Columbia (zomrel spolu s posádkou 1. februára 2003, 28. let do vesmíru), ktorý v novembri 1981 strávil iba 2 dni, 6 hodín a 13 minút vo vesmíre. Ten istý raketoplán vykonal najdlhší let v novembri 1996 - 17 dní 15 hodín 53 minút.
Celkovo bolo počas prevádzky tohto programu v rokoch 1981 až 2011 vykonaných 135 štartov raketoplánmi, z ktorých Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (zomrel spolu s posádkou 28. januára 1986). Celkovo bolo v rámci programu postavených päť z uvedených raketoplánov, ktoré uskutočnili lety do vesmíru. Ďalší raketoplán Enterprise bol postavený ako prvý, ale pôvodne bol určený len na pozemné a atmosférické testovanie, ako aj na prípravné práce na štartovacích miestach, nikdy nevyletel do vesmíru.
Stojí za zmienku, že NASA plánovala využívať raketoplány oveľa aktívnejšie, ako sa v skutočnosti ukázalo. V roku 1985 experti z americkej vesmírnej agentúry očakávali, že do roku 1990 uskutočnia 24 štartov ročne a lode preletia až 100 letov do vesmíru. V praxi všetkých 5 raketoplánov za 30 rokov vykonalo iba 135 letov, z toho dva sa skončili. pohroma. Rekord v počte letov do vesmíru patrí raketoplánu „Discovery“- 39 letov do vesmíru (prvý 30. augusta 1984).
Pristátie raketoplánu "Atlantis"
Americké raketoplány tiež vlastnia najsmutnejší anti -rekord spomedzi všetkých vesmírnych systémov - pokiaľ ide o počet zabitých ľudí. Dve katastrofy s ich účasťou spôsobili smrť 14 amerických astronautov. 28. januára 1986 počas vzletu v dôsledku výbuchu vo vonkajšej palivovej nádrži raketoplán Challenger skolaboval, čo sa stalo v 73. sekunde letu a viedlo k smrti všetkých 7 členov posádky vrátane prvého laického astronauta - bývalá učiteľka Christa McAuliffe, ktorá vyhrala celonárodnú americkú súťaž o právo lietať do vesmíru. K druhej katastrofe došlo 1. februára 2003 pri návrate kozmickej lode Columbia z jej 28. letu do vesmíru. Príčinou katastrofy bolo zničenie vonkajšej tepelnej tieniacej vrstvy na ľavej rovine raketoplánu, čo bolo spôsobené tým, že na ňu v čase štartu spadol kus tepelnej izolácie nádrže s kyslíkom. Po návrate sa raketoplán zrútil vo vzduchu a zahynulo 7 astronautov.
Program Space Transportation System bol oficiálne dokončený v roku 2011. Všetky operujúce raketoplány boli vyradené z prevádzky a odoslané do múzeí. Posledný let sa uskutočnil 8. júla 2011 a vykonal ho raketoplán Atlantis s posádkou obmedzenou na 4 osoby. Let sa skončil skoro ráno 21. júla 2011. Za 30 rokov prevádzky tieto vesmírne lode vykonali 135 letov, celkovo absolvovali 21 152 obežných dráh okolo Zeme a do vesmíru dopravili 1 600 ton rôznych užitočných nákladov. Počas tejto doby bola v posádke 355 osôb (306 mužov a 49 žien) zo 16 rôznych krajín. Astronaut Franklin Storey Musgrave ako jediný letel všetkými piatimi postavenými raketoplánmi.
