Program američke vlade STS (Space Transportation System) poznatiji je u cijelom svijetu kao Space Shuttle. Ovaj su program proveli NASA-ini stručnjaci, a glavni cilj mu je bio stvaranje i korištenje transportne letjelice s ljudskom posadom za višekratnu uporabu dizajnirane za isporuku ljudi i raznih tereta na niskozemne orbite i natrag. Otuda i pravi naziv - "Space Shuttle".
Rad na programu započeo je 1969. uz financiranje dva ministarstva američke vlade: NASA -e i Ministarstva obrane. Rad na razvoju i razvoju proveden je u sklopu zajedničkog programa između NASA -e i zračnih snaga. Istodobno, stručnjaci su primijenili niz tehničkih rješenja koja su prethodno testirana na lunarnim modulima programa Apollo šezdesetih godina prošlog stoljeća: pokuse s pojačivačima na kruto gorivo, sustave za njihovo odvajanje i dobivanje goriva iz vanjskog spremnika. Temelj stvorenog svemirskog transportnog sustava trebala je biti svemirska letjelica za višekratnu upotrebu s ljudskom posadom. Sustav je također uključivao komplekse zemaljske potpore (kompleks za sastavljanje, ispitivanje i lansiranje svemirskog centra Kennedy, smješten u zračnoj bazi Vandenberg, Florida), centar za upravljanje letom u Houstonu (Teksas), kao i sustave za prijenos podataka i komunikaciju putem satelita i druga sredstva ….
U radu na ovom programu sudjelovale su sve vodeće američke zrakoplovne tvrtke. Program je uistinu bio opsežan i nacionalni, više od 1000 tvrtki iz 47 država isporučilo je različite proizvode i opremu za svemirski šatl. Ugovor o izgradnji prvog orbitalnog broda 1972. dobio je Rockwell International. Izgradnja prva dva shuttlea započela je u lipnju 1974. godine.
Prvi let svemirskog broda Columbia. Vanjski spremnik goriva (u sredini) bio je obojen samo u bijelo na prva dva leta. U budućnosti spremnik nije bio obojan kako bi se smanjila težina sustava.
Opis sistema
Strukturno svemirski transportni sustav Space Shuttle za višekratnu uporabu uključivao je dva spasilačka pojačala na čvrsto gorivo, koji su služili kao prva faza i svemirsku letjelicu za višekratnu upotrebu u orbiti (orbiter, orbiter) s tri motora s kisikom i vodikom, kao i veliki vanbrodski pretinac za gorivo koji je činio druga faza. Nakon završetka programa svemirskih letova, orbiter se samostalno vratio na Zemlju, gdje je poput aviona sletio na posebne piste.
Dva čvrsta raketna pojačala djeluju oko dvije minute nakon lansiranja, pokrećući i vodeći letjelicu. Nakon toga, na nadmorskoj visini od oko 45 kilometara, odvajaju se i uz pomoć padobranskog sustava prskaju dolje u ocean. Nakon popravka i punjenja ponovno se koriste.
Vanjski spremnik goriva, koji gori u zemljinoj atmosferi, ispunjen tekućim vodikom i kisikom (gorivo za glavne motore), jedini je element svemirskog sustava za jednokratnu upotrebu. Sam tenk je također okvir za pričvršćivanje pojačivača čvrstog pogona na letjelicu. Baca se u let oko 8,5 minuta nakon polijetanja na visini od oko 113 kilometara, većina tenka izgori u zemljinoj atmosferi, a preostali dijelovi padaju u ocean.
Najpoznatiji i najprepoznatljiviji dio sustava je sama svemirska letjelica za višekratnu upotrebu - šatl, zapravo sam "svemirski šatl", koji je lansiran u orbitu blizu zemlje. Ovaj šatl služi kao poligon i platforma za znanstvena istraživanja u svemiru, kao i dom za posadu od dva do sedam ljudi. Sam šatl izrađen je prema shemi zrakoplova s trokutastim krilom u tlocrtu. Za slijetanje koristi stajni trap zrakoplovnog tipa. Ako su raketni pojačivači na čvrsta goriva projektirani za korištenje do 20 puta, tada će i sam šatl - do 100 letova u svemir.
Dimenzije orbitalnog broda u usporedbi sa Sojuzom
Sustav američkog svemirskog šatla mogao bi u orbitu staviti visinu od 185 kilometara i nagib od 28 ° do 24,4 tone tereta kada se lansira istočno od Cape Canaverala (Florida) i 11,3 tone kada se lansira s teritorija svemirskog leta Kennedy Usredsredite se u orbitu s nadmorskom visinom od 500 kilometara i nagibom od 55 °. Kada se lansira iz zračne baze Vandenberg (Kalifornija, zapadna obala), do 12 tona tereta moglo bi se staviti u cirkumpolarnu orbitu s nadmorskom visinom od 185 kilometara.
Ono što smo uspjeli provesti, a što od naših planova ostalo je samo na papiru
U sklopu simpozija posvećenog provedbi programa Space Shuttle, koji se održao u listopadu 1969., "otac" shuttlea, George Mueller, primijetio je: "Naš je cilj smanjiti troškove isporuke kilograma korisnog tereta u kružiti od 2.000 dolara za Saturn-V do 40-100 dolara po kilogramu. Tako možemo otvoriti novu eru istraživanja svemira. Izazov u nadolazećim tjednima i mjesecima za ovaj simpozij, za NASA -u i zračne snage, jest osigurati da to možemo postići.” Općenito, za različite varijante temeljene na Space Shuttleu predviđeno je da će se troškovi lansiranja korisnog tereta kretati u rasponu od 90 do 330 dolara po kilogramu. Štoviše, vjerovalo se da će shuttle druge generacije smanjiti iznos na 33-66 USD po kilogramu.
U stvarnosti, međutim, pokazalo se da su ti brojevi nedostižni čak i blizu. Štoviše, prema Muellerovim izračunima, trošak lansiranja shuttlea trebao je iznositi 1-2,5 milijuna dolara. Zapravo, prema NASA -i, prosječni trošak lansiranja shuttlea bio je oko 450 milijuna dolara. I ta se značajna razlika može nazvati glavnim odstupanjem između navedenih ciljeva i stvarnosti.
Shuttle "Endeavour" s otvorenim prtljažnim prostorom
Nakon završetka programa Sustava transportnog sustava u svemiru 2011. godine, već možemo s pouzdanjem reći koji su ciljevi postignuti tijekom njegove provedbe, a koji nisu.
Ciljevi programa Space Shuttle su postignuti:
1. Provedba isporuke različitih vrsta tereta u orbitu (gornji stupnjevi, sateliti, segmenti svemirskih postaja, uključujući ISS).
2. Mogućnost popravljanja satelita koji se nalaze u niskoj Zemljinoj orbiti.
3. Mogućnost vraćanja satelita natrag na Zemlju.
4. Sposobnost letenja do 8 ljudi u svemir (tijekom operacije spašavanja posada se mogla dovesti do 11 ljudi).
5. Uspješna provedba leta za višekratnu uporabu i višekratna upotreba samog šatla i ubrzivača na čvrsto gorivo.
6. Implementacija u praksi temeljno novog izgleda letjelice.
7. Sposobnost izvođenja horizontalnih manevara brodom.
8. Veliki volumen teretnog prostora, mogućnost vraćanja na Zemlju tereta težine do 14,4 tone.
9. Troškovi i vrijeme razvoja uspjeli su ispuniti rokove koji su obećani američkom predsjedniku Nixonu 1971. godine.
Neispunjeni ciljevi i neuspjesi:
1. Kvalitativno olakšavanje pristupa svemiru. Umjesto da smanje troškove isporuke kilograma tereta u orbitu za dva reda veličine, svemirski šatl se zapravo pokazao kao jedna od najskupljih metoda isporuke satelita u Zemljinu orbitu.
2. Brza priprema shuttlea između svemirskih letova. Umjesto očekivanog vremenskog okvira, koji je procijenjen na dva tjedna između lansiranja, šatlovi bi se zapravo mogli pripremati za lansiranje u svemir mjesecima. Prije katastrofe svemirskog broda Challenger rekord između letova bio je 54 dana, nakon katastrofe - 88 dana. Tijekom cijelog razdoblja djelovanja lansirali su se u prosjeku 4,5 puta godišnje, dok je minimalno dopušteni ekonomski opravdani broj lansiranja bio 28 lansiranja godišnje.
3. Jednostavnost usluge. Tehnička rješenja odabrana tijekom stvaranja shuttlea bila su prilično naporna za održavanje. Glavni motori zahtijevali su postupke demontaže i dugo vrijeme servisiranja. Turbopumpne jedinice motora prvog modela zahtijevale su njihovu potpunu pregradu i popravak nakon svakog leta u svemir. Pločice za zaštitu od topline bile su jedinstvene - svako gnijezdo imalo je svoju pločicu. Ukupno ih je bilo 35 tisuća, štoviše, pločice su se mogle oštetiti ili izgubiti tijekom leta.
4. Zamijenite sve medije za jednokratnu upotrebu. Šatlovi nikada nisu lansirali u polarne orbite, što je bilo potrebno uglavnom za razmještanje izvidničkih satelita. U tom smjeru provedeni su pripremni radovi, ali su oni smanjeni nakon katastrofe Challenger.
5. Pouzdan pristup prostoru. Četiri svemirska broda značila su da je gubitak bilo kojeg od njih gubitak 25% cijele flote (uvijek nije bilo više od 4 leteće orbite, šatl Endeavour izgrađen je da zamijeni izgubljenog Challengera). Nakon katastrofe letovi su dugo bili zaustavljeni, na primjer, nakon katastrofe Challengera - 32 mjeseca.
6. Pokazalo se da je nosivost shuttle -a 5 tona manja nego što to zahtijevaju vojne specifikacije (24,4 tone umjesto 30 tona).
7. Velike sposobnosti horizontalnog manevriranja nikada se nisu primijenile u praksi, iz razloga što šatlovi nisu letjeli u polarne orbite.
8. Povratak satelita sa Zemljine orbite prestao je već 1996. godine, dok je samo 5 satelita vraćeno iz svemira tijekom cijelog razdoblja.
9. Popravak satelita pokazao se kao malo tražen. Ukupno je popravljeno 5 satelita, međutim, šatlovi su također 5 puta održavali čuveni Hubbleov teleskop.
10. Implementirana inženjerska rješenja negativno su utjecala na pouzdanost cijelog sustava. U vrijeme polijetanja i slijetanja postojala su područja koja nisu ostavljala posadi priliku za spašavanje u hitnim slučajevima.
11. Činjenica da je shuttle mogao obavljati samo letove s ljudskom posadom dovodila je astronaute u nepotrebnu opasnost, na primjer, automatizacija bi bila dovoljna za rutinsko lansiranje satelita u orbitu.
12. Zatvaranje programa Space Shuttle 2011. nadređeno je otkazivanju programa Constellation. Zbog toga su Sjedinjene Države izgubile neovisan pristup svemiru dugi niz godina. Kao rezultat toga, gubici slike i potreba za stjecanjem mjesta za njihove astronaute na svemirskim letjelicama druge zemlje (ruska letjelica s ljudskom posadom "Soyuz").
Shuttle Discovery izvodi manevar prije pristajanja na ISS
Malo statistike
Šatlovi su dizajnirani da ostanu u Zemljinoj orbiti dva tjedna. Obično su njihovi letovi trajali od 5 do 16 dana. Rekord za najkraći let u povijesti programa pripada svemirskom šatlu Columbia (poginuo je zajedno s posadom 1. veljače 2003., 28. let u svemir), koji je u studenom 1981. proveo samo 2 dana, 6 sati i 13 minuta u svemiru. Isti je shuttle napravio najduži let u studenom 1996. - 17 dana 15 sati 53 minute.
Ukupno je tijekom rada ovog programa od 1981. do 2011. godine svemirskim šatlovima izvedeno 135 lansiranja, od kojih su Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (poginuli zajedno s posadom) 28. siječnja 1986.). Ukupno je u okviru programa izgrađeno pet gore navedenih shuttlea koji su letjeli u svemir. Prvi je izgrađen još jedan shuttle, Enterprise, no u početku je bio namijenjen samo za ispitivanje na zemlji i u atmosferi, kao i za pripremne radove na mjestima lansiranja, nikada nije poletio u svemir.
Vrijedi napomenuti da je NASA planirala koristiti shuttle mnogo aktivnije nego što se pokazalo. Još 1985. godine stručnjaci američke svemirske agencije očekivali su da će do 1990. godine obaviti 24 lansiranja svake godine, a brodovi letjeti do 100 letova u svemir, u praksi je svih 5 shuttlea u 30 godina obavilo samo 135 letova, od kojih su dva završila katastrofa. Rekord po broju letova u svemir pripada shuttleu "Discovery" - 39 letova u svemir (prvi 30. kolovoza 1984.).
Slijetanje shuttlea "Atlantis"
Američki šatlovi također posjeduju najtužniji rekord među svim svemirskim sustavima - u smislu broja poginulih. Dvije katastrofe s njihovim sudjelovanjem uzrokovale su smrt 14 američkih astronauta. 28. siječnja 1986., tijekom polijetanja, uslijed eksplozije u vanjskom spremniku goriva, srušio se šatl Challenger, to se dogodilo u 73. sekundi leta i dovelo je do smrti svih 7 članova posade, uključujući prvog astronauta laika - bivša učiteljica Christa McAuliffe, koja je pobijedila na nacionalnom američkom natjecanju za pravo letenja u svemir. Druga katastrofa dogodila se 1. veljače 2003. prilikom povratka letjelice Columbia s 28. leta u svemir. Uzrok katastrofe bilo je uništavanje vanjskog toplinski zaštitnog sloja na lijevoj ravnini krila shuttlea, koje je uzrokovano padom dijela toplinske izolacije spremnika kisika u trenutku lansiranja. Na povratku, shuttle se srušio u zrak, ubivši 7 astronauta.
Program sustava svemirskog transporta službeno je završen 2011. godine. Svi operativni šatlovi su otpisani i poslani u muzeje. Posljednji let dogodio se 8. srpnja 2011., a izveo ga je šatl Atlantis sa posadom smanjenom na 4 osobe. Let je završio rano ujutro 21. srpnja 2011. godine. Za 30 godina rada, ovi su svemirski brodovi obavili 135 letova, ukupno su izvršili 21.152 orbite oko Zemlje, isporučivši u svemir 1.600 tona različitih korisnih tereta. Tijekom tog vremena u posadi je bilo 355 ljudi (306 muškaraca i 49 žena) iz 16 različitih zemalja. Astronaut Franklin Storey Musgrave jedini je upravljao sa svih pet izgrađenih šatlova.
