Pět nejznámějších raketoplánů. Raketoplány

Onehdy jsem si náhodou všiml, že jsem již pětkrát v komentářích odpovídal na otázku o míře úspěšnosti programu Space Shuttle. Taková pravidelnost otázek vyžaduje plnohodnotný článek. V něm se pokusím odpovědět na otázky:

• Jaké byly cíle programu Space Shuttle?
• Co se stalo na konci?

Téma opakovaně použitelných médií je velmi obsáhlé, proto se v tomto článku konkrétně omezuji pouze na tyto otázky.

co jsi měl v plánu?

Myšlenka opakovaně použitelných lodí zaměstnává mysl vědců a inženýrů ve Spojených státech již od 50. Na jednu stranu je škoda rozbíjet odhozené strávené etapy o zem. Na druhou stranu zařízení, které kombinuje vlastnosti letadla a vesmírné lodi, bude v souladu s filozofií letadla, kde je opětovná použitelnost přirozená. Zrodily se různé projekty: X-20 Dyna Soar, Recoverable Orbital Launch System (později Aerospaceplane). V šedesátých letech tato vcelku nenápadná činnost pokračovala ve stínu programů Gemini a Apollo. V roce 1965, dva roky před letem Saturnu V, byl pod Aerospace Coordination Board (který zahrnoval americké letectvo a NASA) vytvořen podvýbor pro technologie opakovaně použitelných nosných raket. Výsledkem této práce byl dokument publikovaný v roce 1966, který hovořil o nutnosti překonat vážné potíže, ale sliboval světlou budoucnost pro práci na oběžné dráze Země. Letectvo a NASA měly různé vize systému a různé požadavky, takže místo jednoho projektu byly prezentovány nápady na lodě různých konfigurací a stupňů opětovné použitelnosti. Po roce 1966 začala NASA uvažovat o vytvoření orbitální stanice. Taková stanice znamenala potřebu dopravit na oběžnou dráhu velké množství nákladu, což zase vyvolalo otázku nákladů na takové doručení. V prosinci 1968 byla vytvořena pracovní skupina, která se začala zabývat tzv. integrované vypouštěcí a přistávací vozidlo Integral Launch and Reentry Vehicle (ILRV). Zpráva této skupiny byla předložena v červenci 1969 a uvedla, že ILRV by měla být schopna:

• Zásobujte orbitální stanici
• Vypustit a vrátit satelity z oběžné dráhy
• Vypusťte horní stupně a náklad na oběžnou dráhu
• Vypustit palivo na oběžnou dráhu (pro následné doplnění paliva do jiných zařízení)
• Údržba a opravy satelitů na oběžné dráze
• Provádějte krátké mise s posádkou

Zpráva se zabývala třemi třídami lodí: opakovaně použitelnou lodí „jedoucí“ na nosné raketě na jedno použití, lodí s jedním a půl stupněm („polovičním“ stupněm jsou nádrže nebo motory, které jsou za letu odhozeny) a dvoustupňová loď, jejíž oba stupně jsou opakovaně použitelné.
Souběžně s tím prezident Nixon v únoru 1969 vytvořil pracovní skupinu, jejímž úkolem bylo určit směr pohybu při průzkumu vesmíru. Výsledkem práce této skupiny bylo doporučení vytvořit opakovaně použitelnou loď, která by mohla:

• Staňte se zásadním vylepšením stávající vesmírné technologie, pokud jde o náklady a objemy vypuštěné na oběžnou dráhu
• Dopravujte lidi, náklad, palivo, další lodě, horní stupně atd. na oběžnou dráhu jako letadlo – pravidelně, levně, často a ve velkém množství.
• Buďte všestranní pro kompatibilitu s širokou škálou civilních a vojenských užitečných zatížení.

Zpočátku inženýři směřovali k dvoustupňovému, plně znovu použitelnému systému: velká okřídlená loď s posádkou nesla malou okřídlenou loď s posádkou, která už byla na oběžné dráze:


Tato kombinace byla teoreticky nejlevnější na provoz. Požadavek na velké užitečné zatížení však způsobil, že systém byl příliš velký (a tudíž drahý). Kromě toho armáda chtěla možnost horizontálního manévru 3000 km pro přistání na místě startu na první oběžné dráze z polární oběžné dráhy, což omezovalo technická řešení (například rovná křídla se stala nemožnými).


Soudě podle titulku „vysoký křížový dosah“ (velký horizontální manévr) se tento obrázek armádě líbil

Konečné uspořádání velmi záviselo na následujících požadavcích:

• Velikost a kapacita nákladového prostoru
• Množství horizontálního manévru
• Motory (typ, tah a další parametry)
• Způsob přistání (motorové nebo klouzavé)
• Použité materiály

V důsledku toho byly konečné požadavky přijaty na slyšeních v Bílém domě a Kongresu:

• Nákladový prostor 4,5 x 18,2 m (15 x 60 stop)
• 30 tun na nízkou oběžnou dráhu Země, 18 tun na polární dráhu
• Možnost horizontálního manévru na 2000 km

Kolem roku 1970 se ukázalo, že na orbitální stanici a raketoplán zároveň není dost peněz. A stanice, pro kterou měl raketoplán přepravovat náklad, byla zrušena.
V inženýrské komunitě přitom vládl nezkrotný optimismus. Na základě zkušeností z provozu experimentálních raketových letounů (X-15) inženýři předpověděli snížení nákladů na kilogram na oběžnou dráhu o dva řády (stonásobek). Na sympoziu o programu Space Shuttle v říjnu 1969 otec raketoplánu George Mueller řekl:

„Naším cílem je snížit náklady na kilogram za kilogram z 2 000 dolarů pro Saturn V na 40–100 dolarů za kilogram. Tímto otevřeme novou éru průzkumu vesmíru. Výzvou pro nadcházející týdny a měsíce tohoto sympozia pro letectvo a NASA je zajistit, že to dokážeme."

BÝT. Chertok ve čtvrté části „Rakety a lidé“ uvádí mírně odlišná čísla, ale stejného pořadí:

U různých možností založených na raketoplánu se náklady na start měly pohybovat od 90 do 330 USD za kilogram. Kromě toho se předpokládalo, že druhá generace Space Shuttle sníží tato čísla na 33-66 $ za kilogram.

Podle Mullerových výpočtů bude start raketoplánu stát 1-2,5 milionu dolarů (ve srovnání se 185 miliony dolarů u Saturnu V).
Byly provedeny i docela seriózní ekonomické výpočty, které ukázaly, že aby se při přímém srovnání cen bez zohlednění slevy alespoň vyrovnaly náklady na nosnou raketu Titan III, musí raketoplán startovat 28krát ročně. Pro fiskální rok 1971 prezident Nixon vyčlenil 125 milionů dolarů na výrobu postradatelných nosných raket, což činilo 3,7 % rozpočtu NASA. To znamená, že pokud by raketoplán existoval již v roce 1971, ušetřil by jen 3,7 procenta rozpočtu NASA. Jaderný fyzik Ralph Lapp spočítal, že v období 1964-1971 by raketoplán, pokud by již existoval, ušetřil 2,9 % rozpočtu. Taková čísla přirozeně nedokázala ochránit raketoplán a NASA vstoupila na kluzký svah hraní s čísly: „Pokud by byla postavena orbitální stanice a kdyby potřebovala zásobovací misi každé dva týdny, pak by raketoplány ušetřily miliardu dolarů ročně. .“ Byla také propagována myšlenka: „S takovými možnostmi startu se užitečné zatížení zlevní a bude jich více než nyní, což dále zvýší úspory.“ Pouze kombinace myšlenek „raketoplán bude létat často a ušetří peníze na každém startu“ a „nové satelity pro raketoplán budou levnější než ty stávající pro jednorázové rakety“ by mohla raketoplán učinit ekonomicky životaschopným.


Ekonomické výpočty. Všimněte si, že pokud odstraníte „nové satelity“ (spodní třetina tabulky), raketoplány se stanou ekonomicky neživotaschopnými.


Ekonomické výpočty. Nyní zaplatíme více (levá část) a vyhrajeme v budoucnu (pravá stínovaná část).

Paralelně probíhaly složité politické hry za účasti potenciálních výrobních firem, letectva, vlády a NASA. Například NASA prohrála bitvu o urychlovače prvního stupně s Office of Management and Budget of Executive Office of President of the United States. NASA chtěla posilovače raketových motorů, ale vzhledem k tomu, že vývoj raketových posilovačů na tuhá paliva byl levnější, byly vybrány ty druhé. Letectvo, které prosazovalo vojenské pilotované programy s X-20 a MOL, v podstatě dostávalo mise vojenských raketoplánů zdarma výměnou za politickou podporu od NASA. Výroba raketoplánů byla záměrně rozložena po celé zemi mezi různé společnosti pro ekonomický a politický efekt.
V důsledku těchto složitých manévrů byla v létě 1972 podepsána smlouva na vývoj systému Space Shuttle. Historie výroby a provozu je nad rámec tohoto článku.

Co jsi dostal?

Nyní, když je program dokončen, můžeme s přiměřenou přesností říci, kterých cílů bylo dosaženo a kterých ne.

Dosažené cíle:

1. Doručování různých druhů nákladu (satelity, horní stupně, segmenty ISS).
2. Možnost opravy satelitů na nízké oběžné dráze Země.
3. Možnost návratu satelitů na Zemi.
4. Možnost letu až osmi osob.
5. Implementována opětovná použitelnost.
6. Bylo implementováno zásadně nové uspořádání kosmické lodi.
7. Možnost horizontálního manévru.
8. Velký nákladový prostor.
9. Náklady a doba vývoje splnily termíny slíbené prezidentu Nixonovi v roce 1971.

Nedosažené cíle a neúspěchy:

1. Kvalitní usnadnění přístupu do prostoru. Místo snížení ceny za kilogram o dva řády se raketoplán stal jedním z nejdražších prostředků pro doručování satelitů na oběžnou dráhu.
2. Rychlá příprava raketoplánů mezi lety. Namísto očekávaných dvou týdnů mezi lety trvala příprava raketoplánů na start měsíce. Před katastrofou Challengeru byl rekord mezi lety 54 dní, po Challengeru - 88 dní. Za všechny roky provozu raketoplánů byly vypuštěny v průměru 4,5krát ročně namísto minima vypočítaného 28krát ročně.
3. Snadno se udržuje. Vybraná technická řešení byla velmi pracná na údržbu. Hlavní motory vyžadovaly demontáž a spoustu času na servis. Turbočerpadlové agregáty prvních modelových motorů vyžadovaly po každém letu kompletní generální opravu a opravu. Dlaždice tepelné ochrany byly jedinečné - každý slot měl svou vlastní dlaždici. Celkem je 35 000 destiček a během letu se mohou ztratit nebo poškodit.
4. Výměna všech jednorázových médií. Raketoplány nikdy nevylétly na polární dráhy, což je potřeba hlavně pro průzkumné družice. Byly provedeny přípravné práce, které však byly po katastrofě Challengeru zastaveny.
5. Spolehlivý přístup do prostoru. Čtyři orbitery znamenaly, že katastrofa raketoplánu znamenala ztrátu čtvrtiny flotily. Po katastrofě byly lety na léta zastaveny. Také byl raketoplán proslulý neustálým oddalováním startů.
6. Nosnost raketoplánů se ukázala být o pět tun nižší, než požadují specifikace (24,4 místo 30)
7. Větší možnosti horizontálního manévru nebyly ve skutečnosti nikdy využity kvůli tomu, že raketoplán neletěl na polární dráhy.
8. Návrat satelitů z oběžné dráhy se zastavil v roce 1996. Z oběžné dráhy se vrátilo pouze pět satelitů.
9. Opravy satelitů se také ukázaly jako málo žádané. Celkem bylo opraveno pět satelitů (ačkoliv HST byl servisován pětkrát).
10. Přijatá inženýrská rozhodnutí měla negativní dopad na spolehlivost systému. Při startu a přistání se nacházely oblasti bez šance na záchranu posádky v případě nehody. Z tohoto důvodu byl Challenger ztracen. Mise STS-9 málem skončila katastrofou kvůli požáru v ocasní části, který vypukl již na přistávací dráze. Pokud by k tomuto požáru došlo o minutu dříve, raketoplán by spadl bez šance zachránit posádku.
11. Fakt, že raketoplán létal vždy s lidskou posádkou, zbytečně lidi ohrožoval – na rutinní starty satelitů stačila automatika.
12. Vzhledem k nízké intenzitě provozu raketoplány morálně zastaraly dříve, než se staly zastaralými fyzicky. V roce 2011 byl raketoplán Space Shuttle velmi vzácným příkladem fungování procesoru 80386. Jednorázová média bylo možné upgradovat postupně o nové řady.
13. Uzavření programu Space Shuttle se časově shodovalo se zrušením programu Constellation, což vedlo ke ztrátě nezávislého přístupu do vesmíru na mnoho let, ztrátě image a nutnosti nákupu míst na vesmírných lodích jiné země.
14. Nové řídicí systémy a aerodynamické kryty nadměrné ráže umožnily vypouštět velké satelity na postradatelných raketách.
15. Raketoplán drží smutný antirekord mezi vesmírnými systémy v počtu zabitých lidí.

Program Space Shuttle dal Spojeným státům jedinečnou příležitost pracovat ve vesmíru, ale z pohledu rozdílu mezi tím, „co chtěli a co dostali“, musíme konstatovat, že svých cílů nedosáhl.

Proč se to stalo?

Zvláště zdůrazňuji, že na tomto místě vyjadřuji své myšlenky, možná jsou některé nesprávné.

1. Raketoplány byly výsledkem mnoha kompromisů mezi zájmy několika velkých organizací. Možná, že kdyby se našel jeden člověk nebo tým stejně smýšlejících lidí, kteří by měli jasnou představu o systému, mohlo to dopadnout lépe.
2. Požadavek „být vším pro každého“ a nahradit všechny postradatelné rakety zvýšil cenu a složitost systému. Univerzálnost při kombinování heterogenních požadavků vede ke složitosti, zvýšeným nákladům, zbytečné funkčnosti a horší efektivitě než specializace. Přidání budíku do mobilního telefonu je snadné – reproduktor, hodiny, tlačítka a elektronické součástky jsou již k dispozici. Létající ponorka ale bude složitější, dražší a horší než specializovaná letadla a ponorky.
3. Složitost a cena systému roste exponenciálně s velikostí. Možná by byl úspěšnější raketoplán s 5-10 tunami užitečného zatížení (3-4krát méně, než se prodávalo). Mohlo by jich být postaveno více, část flotily by mohla být bez posádky a mohl by být vyroben modul na jedno použití, který by zvýšil nosnost vzácných, těžších misí.
4. "Závrať z úspěchu." Úspěšná implementace tří programů s postupně rostoucí složitostí by mohla zatočit s hlavami inženýrů a manažerů. Fakt, že první start s posádkou bez bezpilotního testování a absence záchranných systémů posádky v oblastech výstupu/sestupu svědčí o určitém sebevědomí.

Hej, co Buran?

V očekávání nevyhnutelných srovnání si o něm budeme muset něco málo říci. Pro Buran neexistují žádné provozní statistiky za mnoho let. Ukázalo se to v některých ohledech jednodušší – zasypaly ji trosky zhrouceného SSSR a nelze říci, zda by byl tento program úspěšný. První část tohoto programu – „dělejte to jako Američané“ – byla dokončena, ale co by se dělo dál, není známo.
A ti, kteří chtějí uspořádat holivar, v komentářích "Co je lepší?" Nejprve prosím definujte, co je podle vás „lepší“. Protože obě věty „Buran má větší charakteristickou rychlostní rezervu (delta-V) než raketoplán“ a „Raketoplán nevyhazuje drahé pohonné motory ze stupně nosné rakety“ jsou pravdivé.

Seznam zdrojů (mimo Wikipedii):

1. Ray A. Williamson

3. května 2016

Jedním z hlavních prvků výstavy ve Smithsonian National Air and Space Museum (Udvar Hazy Center) je raketoplán Discovery. Ve skutečnosti byl tento hangár primárně postaven pro umístění kosmických lodí NASA po dokončení programu Space Shuttle. V období aktivního používání raketoplánů byla v Udvar Hazy Center vystavena cvičná loď Enterprise, používaná pro atmosférické testování a jako váhově-rozměrný model před vznikem prvního, skutečně raketoplánu Columbia.

Raketoplán Discovery. Za 27 let své služby cestoval tento raketoplán do vesmíru 39krát.

Lodě postavené v rámci programu Space Transportation System
Schéma lodi

Většina ambiciózních plánů agentury se bohužel nikdy neuskutečnila. Přistání na Měsíci vyřešilo všechny tehdejší politické problémy Spojených států ve vesmíru a lety do hlubokého vesmíru nebyly prakticky zajímavé. A zájem veřejnosti začal mizet. Kdo si hned vzpomene na jméno třetího muže na Měsíci? V době posledního letu kosmické lodi Apollo v rámci programu Sojuz-Apollo v roce 1975 byly finance pro Americkou kosmickou agenturu rozhodnutím prezidenta Richarda Nixona radikálně omezeny.

USA měly na Zemi naléhavější starosti a zájmy. V důsledku toho byly zpochybněny další americké pilotované lety. Nedostatek financí a zvýšená sluneční aktivita také vedly k tomu, že NASA přišla o stanici Skylab, projekt, který daleko předběhl dobu a měl výhody i oproti dnešní ISS. Agentura prostě neměla lodě a nosiče, aby včas zvýšila svou oběžnou dráhu, a stanice shořela v atmosféře.

Raketoplán Discovery - příďová část
Viditelnost z kokpitu je značně omezená. Viditelné jsou také příďové trysky motorů řízení polohy.

Jediné, co se NASA tehdy podařilo, bylo představit program raketoplánů jako ekonomicky proveditelný. Raketoplán měl převzít odpovědnost za zajišťování pilotovaných letů, vynášení satelitů a také jejich opravy a údržbu. NASA slíbila, že převezme všechny starty kosmických lodí, včetně vojenských a komerčních, což by pomocí znovupoužitelné kosmické lodi mohlo zajistit soběstačnost projektu několika desítkami startů ročně.

Space Shuttle Discovery - křídlo a napájecí panel
V zadní části raketoplánu u motorů je vidět napájecí panel, přes který byla loď připojena k odpalovací rampě, v okamžiku startu byl panel od raketoplánu oddělen.

Při pohledu do budoucna řeknu, že projekt nikdy nedosáhl soběstačnosti, ale na papíře vše vypadalo docela hladce (možná to tak bylo zamýšleno), takže byly přiděleny peníze na stavbu a zajištění lodí. NASA bohužel neměla možnost postavit novou stanici, všechny těžké rakety Saturn byly utraceny v lunárním programu (ten vypustil Skylab) a na stavbu nových nebyly finance. Bez vesmírné stanice měl raketoplán na oběžné dráze poměrně omezenou dobu (ne více než 2 týdny).

Zásoby dV opakovaně použitelné lodi byly navíc mnohem menší než zásoby jednorázového Sovětského svazu nebo amerického Apolla. Výsledkem bylo, že raketoplán mohl vstoupit pouze na nízké oběžné dráhy (do 643 km); v mnoha ohledech to byla právě tato skutečnost, která předurčila, že dodnes, o 42 let později, byl a zůstává poslední let člověka do hlubokého vesmíru. mise Apollo 17.

Upevnění dveří nákladového prostoru je dobře viditelné. Jsou poměrně malé a poměrně křehké, protože nákladový prostor byl otevřen pouze v nulové gravitaci.

Raketoplán Endeavour s otevřeným nákladovým prostorem. Bezprostředně za kabinou posádky je vidět dokovací port pro provoz v rámci ISS.

Raketoplány byly schopny vynést na oběžnou dráhu posádku až 8 lidí a v závislosti na sklonu oběžné dráhy od 12 do 24,4 tun nákladu. A co je důležité, spouštět z oběžné dráhy náklad o hmotnosti až 14,4 tuny a více, pokud se vejde do nákladového prostoru lodi. Sovětské a ruské kosmické lodě stále nemají takové schopnosti. Když NASA zveřejnila údaje o nosnosti nákladového prostoru raketoplánu, Sovětský svaz vážně uvažoval o myšlence krást sovětské orbitální stanice a vozidla loděmi raketoplánů. Bylo dokonce navrženo vybavit sovětské stanice s posádkou zbraněmi na ochranu před případným útokem raketoplánu.

Trysky systému řízení polohy lodi. Na tepelném obložení jsou jasně viditelné stopy po posledním vstupu lodi do atmosféry.

Lodě Space Shuttle byly aktivně využívány pro orbitální starty bezpilotních prostředků, zejména Hubbleova vesmírného dalekohledu. Přítomnost posádky a možnost opravných prací na oběžné dráze umožnily vyhnout se ostudným situacím v duchu Phobos-Grunt. Raketoplán také na počátku 90. let spolupracoval s vesmírnými stanicemi v rámci programu World-Space Shuttle a donedávna dodával moduly pro ISS, které nemusely být vybaveny vlastním pohonným systémem. Kvůli vysokým nákladům na lety nebyla loď schopna plně zajistit rotaci posádky a zásobování ISS (jak vývojáři pojali její hlavní úkol).

Space Shuttle Discovery - keramická podšívka.
Každá obkladová deska má své sériové číslo a označení. Na rozdíl od SSSR, kde byly keramické obkladové dlaždice vyráběny v záloze pro program Buran, NASA vybudovala dílnu, kde speciální stroj automaticky vyráběl dlaždice požadovaných velikostí pomocí sériového čísla. Po každém letu muselo být vyměněno několik stovek těchto dlaždic.

Schéma letu lodi

1. Start - zapalování pohonných systémů I. a II. stupně, řízení letu se provádí vychylováním vektoru tahu motorů raketoplánu a do výšky cca 30 kilometrů je zajištěno dodatečné ovládání vychylováním volantu. Ve fázi vzletu není ruční ovládání, loď je řízena počítačem, podobně jako běžná raketa.

2. K oddělení pomocných motorů na tuhá paliva dochází po 125 sekundách letu při dosažení rychlosti 1390 m/s a výšce letu asi 50 km. Aby nedošlo k poškození raketoplánu, jsou odděleny pomocí osmi malých raketových motorů na tuhá paliva. Ve výšce 7,6 km posilovače otevírají brzdící padák a ve výšce 4,8 km hlavní padáky. Ve 463 sekundách od okamžiku startu a ve vzdálenosti 256 km od místa startu se rozstřikují boostery na tuhé palivo, načež jsou odtaženy na břeh. Ve většině případů bylo možné boostery znovu naplnit a znovu použít.

Video záznam letu do vesmíru z kamer posilovačů na tuhá paliva.

3. Po 480 sekundách letu se vnější palivová nádrž (oranžová) oddělí; vzhledem k rychlosti a výšce oddělení by záchrana a opětovné použití palivové nádrže vyžadovalo vybavit ji stejnou tepelnou ochranou jako raketoplán samotný, což bylo nakonec považováno za nepraktické. Po balistické dráze tank padá do Tichého nebo Indického oceánu a zhroutí se v hustých vrstvách atmosféry.
4. Orbitální vozidlo vstoupí na nízkou oběžnou dráhu Země pomocí motorů pro řízení polohy.
5. Provedení programu orbitálního letu.
6. Retrográdní impuls s hydrazinovými polohovými tryskami, deorbiting.
7. Plánování v zemské atmosféře. Na rozdíl od Buranu se přistává pouze ručně, takže loď nemohla létat bez posádky.
8. Při přistání na kosmodromu loď přistává rychlostí asi 300 kilometrů za hodinu, což je mnohem vyšší rychlost než přistávací rychlost běžných letadel. Pro snížení brzdné dráhy a zatížení podvozku se brzdové padáky otevírají ihned po dosednutí.

Pohonný systém. Ocas raketoplánu se může rozdvojit a během závěrečných fází přistání působí jako vzduchová brzda.

Přes vnější podobnost má kosmický letoun s letounem jen velmi málo společného, ​​je to spíše velmi těžký kluzák. Raketoplán nemá vlastní rezervy paliva pro své hlavní motory, takže motory fungují pouze při připojení lodi k oranžové palivové nádrži (také proto jsou motory namontovány asymetricky). Ve vesmíru a při přistávání loď používá pouze motory pro řízení polohy s nízkým výkonem a dva udržovací motory na hydrazin (malé motory po stranách hlavních).

Existovaly plány na vybavení raketoplánu proudovými motory, ale kvůli vysokým nákladům a sníženému užitečnému zatížení lodi s hmotností motorů a paliva se rozhodli opustit proudové motory. Vztlaková síla křídel lodi je malá a samotné přistání se provádí výhradně s využitím kinetické energie deorbitingu. Ve skutečnosti loď klouzala z oběžné dráhy přímo na kosmodrom. Z tohoto důvodu má loď pouze jeden pokus o přistání, raketoplán se již nebude moci otočit a vjet do druhého kruhu. NASA tedy vybudovala několik záložních přistávacích drah raketoplánů po celém světě.

Raketoplán Discovery - poklop posádky.
Tyto dveře slouží k nastupování a vystupování členů posádky. Poklop není vybaven vzduchovým uzávěrem a je blokován v prostoru. Posádka prováděla výstupy do vesmíru a dokování s Mirem a ISS přes vzduchovou komoru v nákladovém prostoru na „zadní“ lodi.

Zapečetěný oblek pro vzlet a přistání raketoplánu.

První zkušební lety raketoplánů byly vybaveny vystřelovacími sedačkami, které umožňovaly nouzově opustit loď, poté byl ale katapult odstraněn. Došlo i na jeden ze scénářů nouzového přistání, kdy posádka opustila loď na padáku v poslední fázi sestupu. Výrazná oranžová barva obleku byla zvolena pro usnadnění záchranných operací v případě nouzového přistání. Na rozdíl od kosmického obleku nemá tento oblek systém rozvodu tepla a není určen pro výstupy do vesmíru. V případě úplného odtlakování lodi i s přetlakovým oblekem je šance na přežití alespoň pár hodin mizivá.

Space Shuttle Discovery - podvozek a keramické obložení spodku a křídla.

Kosmický oblek pro práci v kosmickém prostoru programu Space Shuttle.

Katastrofy
Z 5 postavených lodí 2 zemřely spolu s celou posádkou.

Katastrofická mise raketoplánu Challenger STS-51L

28. ledna 1986 raketoplán Challenger explodoval 73 sekund po startu v důsledku poruchy O-kroužku na posilovači rakety na tuhé palivo. Prasklinou prorazil proud ohně, roztavil palivovou nádrž a způsobil explozi zásob kapalného vodíku a kyslíku. . Samotný výbuch posádka zřejmě přežila, kabina však nebyla vybavena padáky ani jinými únikovými prostředky a zřítila se do vody.

Po katastrofě Challengeru vyvinula NASA několik postupů pro záchranu posádky během vzletu a přistání, ale žádný z těchto scénářů by stále nebyl schopen zachránit posádku Challengeru, i kdyby s tím byl počítán.

Katastrofická mise raketoplánu Columbia STS-107
Trosky raketoplánu Columbia shoří v atmosféře.

Před dvěma týdny při startu došlo k poškození části tepelného opláštění okraje křídla, kdy odpadl kus izolační pěny pokrývající palivovou nádrž (nádrž je naplněna kapalným kyslíkem a vodíkem, takže izolační pěna zabraňuje tvorbě ledu a snižuje odpařování paliva ). Tato skutečnost byla zaznamenána, ale nebyla jí přikládána patřičná důležitost na základě skutečnosti, že v každém případě astronauti mohli udělat jen málo. V důsledku toho let probíhal normálně až do fáze opětovného vstupu 1. února 2003.

Zde je jasně vidět, že tepelný štít kryje pouze hranu křídla. (Tady byla poškozena Columbia.)

Pod vlivem vysokých teplot se zbortily obklady termálního obložení a ve výšce asi 60 kilometrů se do hliníkových konstrukcí křídla vloupalo vysokoteplotní plazma. O několik sekund později se křídlo zhroutilo rychlostí asi 10 Machů, loď ztratila stabilitu a byla zničena aerodynamickými silami. Než se Discovery objevil na výstavě muzea, byla na stejném místě vystavena Enterprise (cvičný raketoplán, který prováděl pouze atmosférické lety).

Komise vyšetřující incident vyřízla fragment křídla muzejního exponátu k prozkoumání. Speciálním kanónem byly vystřeleny kusy pěny podél okraje křídla a vyhodnoceny škody. Právě tento experiment pomohl k jednoznačnému závěru o příčinách katastrofy. Velkou roli v tragédii sehrál i lidský faktor, zaměstnanci NASA podcenili škody, které loď utrpěla ve fázi startu.

Poškození by mohl odhalit jednoduchý průzkum křídla v kosmickém prostoru, ale řídící středisko posádce takový příkaz nedalo v domnění, že problém lze vyřešit po návratu na Zemi, a i kdyby bylo poškození nevratné, posádka by stále nemohl nic dělat a nemělo smysl zbytečně znepokojovat astronauty. I když tomu tak nebylo, připravoval se raketoplán Atlantis ke startu, který by mohl být použit pro záchrannou akci. Nouzový protokol, který bude přijat ve všech následujících letech.

Mezi troskami lodi se nám podařilo najít videozáznam, který astronauti natočili při návratu. Oficiálně záznam končí pár minut před začátkem katastrofy, ale mám silné podezření, že se NASA rozhodla poslední vteřiny života astronautů nezveřejňovat z etických důvodů. Posádka nevěděla o smrti, která jim hrozila; při pohledu na plazmu zuřící za okny lodi jeden z astronautů zažertoval: „Nechtěl bych být teď venku,“ aniž by věděl, že přesně tohle posádka čekala za pár minut. Život je plný temné ironie.

Ukončení programu

Logo ukončení programu Space Shuttle (vlevo) a pamětní mince (vpravo). Mince jsou vyrobeny z kovu, který byl vyslán do vesmíru v rámci první mise raketoplánu Columbia STS-1

Smrt raketoplánu Columbia vyvolala vážnou otázku o bezpečnosti zbývajících 3 lodí, které v té době byly v provozu více než 25 let. Následné lety díky tomu začaly probíhat s redukovanou posádkou a v záloze byl vždy držen další raketoplán připravený ke startu, který mohl provést záchrannou akci. V kombinaci s přesouvajícím se důrazem americké vlády na komerční průzkum vesmíru vedly tyto faktory v roce 2011 k zániku programu. Posledním letem raketoplánu byl start Atlantis k ISS 8. července 2011.

Program Space Shuttle nesmírně přispěl k průzkumu vesmíru a rozvoji znalostí a zkušeností o provozu na oběžné dráze. Bez raketoplánu by byla stavba ISS úplně jiná a dnes by se jen stěží blížila k dokončení. Na druhé straně existuje názor, že program Space Shuttle zadržel NASA posledních 35 let a vyžadoval velké náklady na údržbu raketoplánů: náklady na jeden let byly asi 500 milionů dolarů, pro srovnání start každého z nich Sojuz stál jen 75-100.

Lodě spotřebovaly finanční prostředky, které mohly být použity na rozvoj meziplanetárních programů a perspektivnějších oblastí v průzkumu a rozvoji vesmíru. Například konstrukce kompaktnější a levnější opakovaně použitelné nebo jednorázové lodi pro ty mise, kde 100tunový raketoplán prostě nebyl potřeba. Kdyby NASA opustila raketoplán, vývoj amerického vesmírného průmyslu by mohl jít úplně jinak.

Jak přesně, je nyní těžké říci, možná NASA prostě neměla na výběr a bez raketoplánů by se americký civilní průzkum vesmíru mohl úplně zastavit. S jistotou lze říci jednu věc: raketoplán byl a zůstává jediným příkladem úspěšného znovupoužitelného vesmírného systému. Sovětský Buran, přestože byl postaven jako opakovaně použitelná kosmická loď, se do vesmíru dostal pouze jednou, to je však úplně jiný příběh.

Vzáno z Lennikov ve Virtuální prohlídka Smithsonian National Aerospace Museum: Část druhá

Kliknutím na tlačítko se přihlaste k odběru „Jak se to vyrábí“!

Pokud máte produkci nebo službu, o které chcete našim čtenářům říci, napište Aslanovi ( [e-mail chráněný] ) a uděláme tu nejlepší reportáž, kterou uvidí nejen čtenáři komunity, ale i webu Jak se to dělá

Přihlašte se také k odběru našich skupin v Facebook, VKontakte,spolužáci a dovnitř Google+plus, kde budou zveřejněny to nejzajímavější z komunity plus materiály, které zde nejsou a videa o tom, jak to v našem světě chodí.

Klikněte na ikonu a přihlaste se!

Americký vládní program STS (Space Transportation System) je po celém světě známější pod názvem Space Shuttle. Tento program realizovali specialisté NASA, jeho hlavním cílem bylo vytvoření a využití opakovaně použitelné pilotované dopravní kosmické lodi určené k doručování lidí a různého nákladu na nízké oběžné dráhy Země a zpět. Odtud název – „Space Shuttle“.

Práce na programu začala v roce 1969 s financováním ze dvou ministerstev vlády USA: NASA a ministerstva obrany. Vývojové a vývojové práce byly prováděny v rámci společného programu mezi NASA a letectvem. Odborníci přitom aplikovali řadu technických řešení, která byla již dříve testována na lunárních modulech programu Apollo z 60. let: experimenty s raketovými posilovači na tuhá paliva, systémy pro jejich separaci a příjem paliva z externí nádrže. Základem vytvářeného vesmírného dopravního systému měla být znovupoužitelná vesmírná loď s lidskou posádkou. Systém také zahrnoval pozemní podpůrné komplexy (instalační testovací a startovací přistávací komplex v Kennedy Space Center, který se nachází na letecké základně Vandenberg na Floridě), středisko řízení letu v Houstonu (Texas), jakož i systémy přenosu dat a komunikaci přes satelity a další prostředky.

Práce v rámci tohoto programu se zúčastnily všechny přední americké letecké společnosti. Program byl skutečně rozsáhlý a národní, různé produkty a vybavení pro raketoplán dodalo více než 1000 společností ze 47 států. Společnost Rockwell International získala kontrakt na stavbu prvního orbitálního prostředku v roce 1972. Stavba prvních dvou raketoplánů začala v červnu 1974.

První let raketoplánu Columbia. Externí palivová nádrž (uprostřed) je natřena bílou barvou pouze v prvních dvou letech. Následně nebyla nádrž lakována, aby se snížila hmotnost systému.

Popis systému

Konstrukčně znovu použitelný vesmírný transportní systém Space Shuttle zahrnoval dva záchranné urychlovače na tuhá paliva, které sloužily jako první stupeň a orbitální znovupoužitelné vozidlo (orbiter, orbiter) se třemi kyslíko-vodíkovými motory, a také velký vnější palivový prostor, který tvořil druhý stupeň. Po dokončení programu kosmických letů se orbiter nezávisle vrátil na Zemi, kde přistál jako letadlo na speciálních ranvejích.
Dva posilovače raket na tuhá paliva fungují asi dvě minuty po startu, zrychlují a navádějí kosmickou loď. Poté jsou ve výšce přibližně 45 kilometrů odděleny a pomocí padákového systému svrženy do oceánu. Po opravě a doplnění jsou znovu použity.

Externí palivová nádrž naplněná kapalným vodíkem a kyslíkem (palivo pro hlavní motory), spalující v zemské atmosféře, je jediným jednorázovým prvkem vesmírného systému. Samotná nádrž také slouží jako rám pro připevnění pevných raketových posilovačů ke kosmické lodi. Za letu se odhodí asi 8,5 minuty po startu ve výšce asi 113 kilometrů, většina nádrže shoří v zemské atmosféře a zbývající části spadnou do oceánu.

Nejznámější a nejznámější částí systému je samotná opakovaně použitelná kosmická loď - raketoplán, ve skutečnosti samotný „raketoplán“, který je vypuštěn na nízkou oběžnou dráhu Země. Tento raketoplán slouží jako testovací základna a platforma pro vědecký výzkum ve vesmíru a také jako domov pro posádku, která může zahrnovat dva až sedm lidí. Samotný raketoplán je vyroben podle návrhu letadla s delta křídlem v půdorysu. K přistání využívá podvozek typu letadla. Pokud jsou raketové posilovače na tuhá paliva navrženy tak, aby je bylo možné použít až 20krát, pak samotný raketoplán je navržen tak, aby vydržel až 100 letů do vesmíru.

Rozměry orbitální lodi v porovnání se Sojuzem

Americký systém raketoplánů by mohl startovat na oběžnou dráhu s výškou 185 kilometrů a sklonem 28° až do 24,4 tuny nákladu při startu na východ z mysu Canaveral (Florida) a 11,3 tuny při startu z Kennedy Space Flight Center do oběžné dráze ve výšce 500 kilometrů a sklonu 55°. Při startu z letecké základny Vandenberg (Kalifornie, západní pobřeží) mohlo být na polární oběžnou dráhu ve výšce 185 kilometrů vypuštěno až 12 tun nákladu.

Co se nám podařilo zrealizovat a co z našich plánů zůstalo jen na papíře

V rámci sympozia věnovaného implementaci programu Space Shuttle, které se konalo v říjnu 1969, „otec“ raketoplánu George Mueller poznamenal: „Naším cílem je snížit náklady na dopravu kilogramu užitečného nákladu do oběžné dráze od 2000 dolarů pro Saturn V na úroveň 40-100 dolarů za kilogram. Tímto způsobem můžeme otevřít novou éru průzkumu vesmíru. Výzvou v nadcházejících týdnech a měsících pro toto sympozium, stejně jako pro NASA a letectvo, je zajistit, abychom toho dosáhli.“ Obecně se pro různé možnosti založené na raketoplánu odhadovaly náklady na start užitečného nákladu v rozmezí od 90 do 330 USD za kilogram. Navíc se věřilo, že druhá generace raketoplánů sníží částku na 33-66 $ za kilogram.

Ve skutečnosti se tyto údaje ukázaly jako nedosažitelné ani blízko. Navíc podle Mullerových propočtů měly náklady na start raketoplánu činit 1-2,5 milionu dolarů. Ve skutečnosti byly podle NASA průměrné náklady na start raketoplánu asi 450 milionů dolarů. A tento výrazný rozdíl lze nazvat hlavním rozporem mezi uvedenými cíli a realitou.

Raketoplán Endeavour s otevřeným nákladovým prostorem

Po dokončení programu Space Transportation System v roce 2011 můžeme nyní s jistotou hovořit o tom, kterých cílů bylo při jeho realizaci dosaženo a kterých nikoliv.

Dosažené cíle programu Space Shuttle:

1. Realizace vynášení různých druhů nákladu na oběžnou dráhu (horní stupně, satelity, segmenty vesmírných stanic včetně ISS).
2. Možnost opravy družic umístěných na nízké oběžné dráze Země.
3. Možnost návratu satelitů zpět na Zemi.
4. Schopnost létat až 8 osob do vesmíru (během záchranné operace mohla být posádka navýšena až na 11 osob).
5. Úspěšná implementace znovupoužitelnosti letu a opětovného použití samotného raketoplánu a posilovačů na tuhá paliva.
6. Zavedení zásadně nového uspořádání kosmické lodi do praxe.
7. Schopnost lodi provádět horizontální manévry.
8. Velký objem nákladového prostoru, možnost vrátit na Zemi náklad o hmotnosti až 14,4 tuny.
9. Náklady a doba vývoje se podařilo dodržet termíny, které byly v roce 1971 přislíbeny americkému prezidentovi Nixonovi.

Nedosažené cíle a neúspěchy:
1. Kvalitní usnadnění přístupu do prostoru. Místo snížení nákladů na vynesení kilogramu nákladu na oběžnou dráhu o dva řády se raketoplán ve skutečnosti ukázal být jednou z nejdražších metod dopravy satelitů na oběžnou dráhu Země.
2. Rychlá příprava raketoplánů mezi lety do vesmíru. Namísto očekávané doby dvou týdnů mezi starty by raketoplány ve skutečnosti mohly trvat měsíce, než se připraví na start do vesmíru. Před katastrofou raketoplánu Challenger byl rekord mezi lety 54 dní, po katastrofě to bylo 88 dní. Za celou dobu svého provozu byly vypuštěny v průměru 4,5x ročně, přičemž minimální přijatelný ekonomicky únosný počet startů byl 28 startů za rok.
3. Snadná údržba. Technická řešení zvolená při vytváření raketoplánů byla poměrně náročná na údržbu. Hlavní motory vyžadovaly demontáž a časově náročný servis. Turbopumpové jednotky motorů prvního modelu si po každém letu do vesmíru vyžádaly jejich kompletní repasi a opravu. Tepelné ochranné dlaždice byly jedinečné - každý slot měl nainstalovaný vlastní dlaždice. Celkem jich bylo 35 tisíc a dlaždice se mohly během letu poškodit nebo ztratit.
4. Výměna všech jednorázových médií. Raketoplány nikdy nevylétly na polární dráhy, což bylo nutné hlavně pro rozmístění průzkumných družic. V tomto směru probíhaly přípravné práce, které však byly po katastrofě Challengeru omezeny.
5. Spolehlivý přístup do prostoru. Čtyři raketoplány znamenaly, že ztráta některého z nich by znamenala ztrátu 25 % celé flotily (vždy nebyly více než 4 létající orbitery; raketoplán Endeavour byl postaven jako náhrada za ztracený Challenger). Po katastrofě byly lety na dlouhou dobu zastaveny, například po katastrofě Challengeru - na 32 měsíců.
6. Nosnost raketoplánů byla o 5 tun nižší, než požadovaly vojenské specifikace (24,4 tun místo 30 tun).
7. Větší možnosti horizontálního manévru nebyly v praxi nikdy použity z toho důvodu, že raketoplány nelétaly na polární dráhy.
8. Návrat družic z oběžné dráhy Země se zastavil již v roce 1996, přičemž za celou dobu se z vesmíru vrátilo pouze 5 družic.
9. Ukázalo se, že opravy satelitů jsou málo žádané. Celkem bylo opraveno 5 družic, i když raketoplány prováděly 5x servis slavného Hubbleova teleskopu.
10. Implementovaná inženýrská řešení negativně ovlivnila spolehlivost celého systému. V době vzletu a přistání existovaly oblasti, které posádce v případě nouze nedávaly šanci na záchranu.
11. Skutečnost, že raketoplán mohl provádět pouze lety s lidskou posádkou, vystavila astronauty zbytečným rizikům, například automatizace by stačila pro rutinní starty satelitů na oběžnou dráhu.
12. Ukončení programu Space Shuttle v roce 2011 se překrývalo se zrušením programu Constellation. To způsobilo, že Spojené státy na mnoho let ztratily nezávislý přístup do vesmíru. V důsledku toho ztráty obrazu a nutnost nákupu sedadel pro své astronauty na kosmických lodích jiné země (ruská pilotovaná loď Sojuz).

Raketoplán Discovery provede manévr před přistáním k ISS

Nějaká statistika

Raketoplány byly navrženy tak, aby na oběžné dráze Země zůstaly dva týdny. Obvykle jejich lety trvaly od 5 do 16 dnů. Rekord za nejkratší let v programu patří raketoplánu Columbia (zahynul spolu s posádkou 1. února 2003, 28. let do vesmíru), který v listopadu 1981 strávil ve vesmíru pouze 2 dny, 6 hodin a 13 minut . Stejný raketoplán také uskutečnil svůj nejdelší let v listopadu 1996 - 17 dní 15 hodin 53 minut.

Celkem během provozu tohoto programu v letech 1981 až 2011 uskutečnily raketoplány 135 startů, z toho Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (zahynulo spolu s posádkou v lednu 28, 1986). Celkem bylo v rámci programu postaveno a vylétlo do vesmíru pět výše uvedených raketoplánů. Další raketoplán, Enterprise, byl postaven jako první, ale původně byl určen pouze pro pozemní a atmosférické testy a také přípravné práce na startovacích místech a nikdy neletěl do vesmíru.

Stojí za zmínku, že NASA plánovala využívat raketoplány mnohem aktivněji, než se ve skutečnosti stalo. Ještě v roce 1985 specialisté z Americké vesmírné agentury očekávali, že do roku 1990 uskuteční 24 startů ročně a lodě poletí až 100 letů do vesmíru, ale v praxi všech 5 raketoplánů uskutečnilo pouze 135 letů za 30 let, dva která skončila katastrofou. Rekord v počtu letů do vesmíru patří raketoplánu Discovery - 39 letů do vesmíru (první 30. srpna 1984).

Přistání raketoplánu Atlantis

Americké raketoplány také drží nejsmutnější antirekord ze všech vesmírných systémů – co do počtu zabitých lidí. Dvě katastrofy s nimi spojené způsobily smrt 14 amerických astronautů. 28. ledna 1986 během vzletu raketoplán Challenger explodoval v důsledku vnější exploze palivové nádrže, k čemuž došlo 73 sekund po letu a vedlo ke smrti všech 7 členů posádky, včetně prvního neprofesionálního astronauta - býv. učitelka Christa McAuliffeová, která vyhrála celostátní americkou soutěž o právo létat do vesmíru. K druhé katastrofě došlo 1. února 2003 při návratu Columbie z jejího 28. letu do vesmíru. Příčinou katastrofy byla destrukce vnější tepelně ochranné vrstvy na levé rovině křídla raketoplánu, která byla způsobena tím, že na ni v okamžiku startu spadl kus tepelné izolace z kyslíkové nádrže. Po návratu se raketoplán ve vzduchu rozpadl a zabilo 7 astronautů.

Program Space Transportation System byl oficiálně dokončen v roce 2011. Všechny provozní raketoplány byly vyřazeny z provozu a odeslány do muzeí. Poslední let se uskutečnil 8. července 2011 a provedl jej raketoplán Atlantis s posádkou sníženou na 4 osoby. Let skončil brzy ráno 21. července 2011. Za 30 let provozu absolvovaly tyto kosmické lodě 135 letů, celkem uskutečnily 21 152 obletů Země a do vesmíru dopravily 1,6 tisíce tun různého nákladu. Během této doby v posádkách bylo 355 lidí (306 mužů a 49 žen) z 16 různých zemí. Astronaut Franklin Story Musgrave jako jediný létal se všemi pěti vyrobenými raketoplány.

Informační zdroje:
https://geektimes.ru/post/211891
https://ria.ru/spravka/20160721/1472409900.html
http://www.buran.ru/htm/shuttle.htm
Na základě materiálů z otevřených zdrojů

Atlantis vstupuje do zemské atmosféry při návratu z ISS

8. července 2011 byl raketoplán Atlantis naposledy vypuštěn k ISS. To byl také poslední let programu Space Shuttle. Na palubě zařízení byla posádka čtyř astronautů. V posádce byli velitel lodi, astronaut Chris Ferguson, pilot Doug Hurley a letečtí specialisté - astronauti Sandra Magnus a Rex Walheim. 19. července se raketoplán odpojil od modulu ISS a na Zemi se vrátil 21. července.

V této době byl na palubě ISS Michael Fossum, kterého na stanici dopravil Sojuz TMA-02M v červnu 2011. Obdržel také roli velitele ISS-29. 21. července se Michael Fossum rozhodl zachytit poslední let Atlantidy na kameru. Podle něj se mu při natáčecích pracích třásly ruce – pochopil, že žádný z raketoplánů nikam jinam nepoletí, bude to poslední návrat Atlantidy na Zemi.

Fossum byl na ISS již dvakrát, oba na raketoplánu Discovery: v letech 2006 a 2008. Během odletu Atlantidy si vzpomněl, že viděl ohnivou stopu raketoplánu, když přistával v Kennedyho vesmírném středisku NASA. „Vzpomněl jsem si, jak to bylo jasné a živé, a rozhodl jsem se, že pomocí některých fotografických technik bych mohl ze stanice získat skvělý výhled na přistání Atlantidy,“ říká Fossum.

Fotografie byly pořízeny odtud, z kopule ISS.

Aby získal skvělé záběry, musel astronaut trénovat. Během devíti dnů, kdy byla Atlantis připojena k ISS, trávil svůj volný čas pokusy o natáčení při slabém osvětlení. Fotograf nainstaloval na okno ISS držák fotoaparátu a fotografoval polární záři. Během devíti dnů astronaut změnil mnoho nastavení kamery, aby při natáčení dosáhl co nejlepšího efektu.

Až do chvíle, kdy se Atlantis odpojila, vládla na stanici vysoká atmosféra. Ale poté, co se raketoplán odpojil a řada astronautů odletěla, nálada zbývajících lidí se dramaticky změnila. „Poslední den, kdy se pracovalo na tři směny osm hodin, jsem se rozhodl se všemi rozloučit, protože jsem věděl, že odletí a něco takového se už nebude opakovat. Rozhodli jsme se uspořádat speciální obřad...“ řekl Fossum.

Akce se konala, astronauti si řekli spoustu dobrých věcí a raketoplán odjel domů. Fossumovi se během sestupu Atlantidy podařilo pořídit asi 100 fotografií. Při fotografování si všiml, že se mu třesou ruce, protože to vše bylo naposledy a na fotografiích měl zůstat historický okamžik.

Atlantis dopravila na ISS velké množství jídla a posádka uspořádala jakousi rozlučkovou párty s hromadou lahůdek (pokud se tak dá jídlo pro astronauty nazvat).

Poslední start raketoplánu Atlantis

Space Shuttle nebo jednoduše Shuttle (angl. Space Shuttle - „vesmírný raketoplán“) je americká opakovaně použitelná dopravní kosmická loď. Když byl projekt vyvinut, věřilo se, že raketoplány budou často létat na oběžnou dráhu a zpět a dopravovat náklad, lidi a vybavení.

Projekt raketoplánu byl vyvinut společností North American Rockwell jménem NASA od roku 1971. Při vytváření systému byly použity technologie vyvinuté pro lunární moduly programu Apollo z 60. let: experimenty s raketovými posilovači na tuhá paliva, systémy pro jejich separaci a příjem paliva z externí nádrže. Projekt vyprodukoval pět raketoplánů a jeden prototyp. Bohužel dva raketoplány byly zničeny při katastrofách. Lety do vesmíru byly uskutečněny od 12. dubna 1981 do 21. července 2011.

V roce 1985 NASA plánovala, že do roku 1990 se uskuteční 24 startů ročně a každý raketoplán uskuteční až 100 letů do vesmíru. Bohužel raketoplány létaly mnohem méně často - za 30 let provozu bylo uskutečněno 135 startů. Nejvíce letů (39) uskutečnil raketoplán Discovery.

První operační znovupoužitelný orbitální prostředek byl raketoplán Columbia. Stavba začala v březnu 1975 a v březnu 1979 byla převedena do Kennedyho vesmírného střediska NASA. Bohužel, raketoplán Columbia zahynul při katastrofě 1. února 2003, kdy vozidlo vstoupilo do zemské atmosféry za účelem přistání.

Konečné přistání Atlantidy znamenalo konec jedné éry.

Raketoplán Discovery na odpalovací rampě

„Space Shuttle“ nebo jednoduše „Shuttle“ ( Raketoplán- „vesmírný raketoplán“) je americká opakovaně použitelná dopravní kosmická loď. Raketoplány byly použity jako součást programu NASA Space Transportation System ( Vesmírný dopravní systém, STS ). Bylo jasné, že raketoplány budou „běhat jako raketoplány“ mezi blízkou Zemí a Zemí a doručovat náklad oběma směry.

Program raketoplánů byl vyvinut společností North American Rockwell a skupinou přidružených dodavatelů jménem NASA od roku 1971. Vývojové a vývojové práce byly prováděny v rámci společného programu mezi NASA a letectvem. Při vytváření systému byla využita řada technických řešení pro lunární moduly 60. let: experimenty s urychlovači pevných pohonných hmot, systémy pro jejich separaci a příjem paliva z externí nádrže. Celkem bylo postaveno pět raketoplánů (dva z nich zahynuly při katastrofách) a jeden prototyp. Lety do vesmíru byly uskutečněny od 12. dubna 1981 do 21. července 2011.

V roce 1985 NASA plánovala, že do roku 1990 se uskuteční 24 startů ročně a každá kosmická loď uskuteční až 100 letů do vesmíru. V praxi byly používány mnohem méně - za 30 let provozu bylo uskutečněno 135 startů (včetně dvou katastrof). Nejvíce letů uskutečnil raketoplán (39).

Obecný popis systému

Raketoplán se do vesmíru vynáší pomocí dvou raketových posilovačů na tuhá paliva a tří vlastních pohonných motorů, které dostávají palivo z obrovské vnější vnější nádrže, v počáteční části trajektorie vytvářejí hlavní tah odnímatelné raketové posilovače . Na oběžné dráze manévruje raketoplán pomocí motorů orbitálního manévrovacího systému a vrací se na Zemi jako kluzák.

Tento opakovaně použitelný systém se skládá ze tří hlavních součástí (fází):

1. Dva raketové posilovače na tuhá paliva, které po startu fungují asi dvě minuty, zrychlí a navedou loď a poté se ve výšce asi 45 km oddělí, seskočí na padáku do oceánu a po opravě a doplnění paliva se znovu použijí;
2. Velká externí palivová nádrž s kapalným vodíkem a kyslíkem pro hlavní motory. Nádrž slouží také jako rám pro připevnění boosterů ke kosmické lodi. Nádrž je odhozena asi po 8,5 minutách ve výšce 113 km, většina shoří a zbytky spadnou do oceánu.
3. Pilotovaná kosmická loď-raketové letadlo - ( Orbiter Vehicle nebo jednoduše Orbiter) - skutečný „raketoplán“ (raketoplán), který se vydává na nízkou oběžnou dráhu Země, tam slouží jako platforma pro výzkum a domov pro posádku. Po dokončení letového programu se vrátí na Zemi a přistane jako kluzák na ranveji.

V NASA jsou raketoplány označeny OV-xxx ( Orbiter Vehicle - xxx)

Osádka

Nejmenší posádku raketoplánu tvoří dva astronauti – velitel a pilot (Columbia, starty STS-1, STS-2, STS-3, STS-4). Největší posádku raketoplánu tvoří osm astronautů (Challenger, STS-61A, 1985). Podruhé bylo na palubě osm astronautů při přistání Atlantis STS-71 v roce 1995. Nejčastěji posádku tvoří pět až sedm astronautů. Neproběhly žádné bezpilotní starty.

Orbity

Raketoplány obíhají ve výškách v rozmezí přibližně 185 až 643 km (115 až 400 mil).

Užitečné zatížení orbitálního stupně (orbitálního raketového letounu) dopravovaného do vesmíru závisí především na parametrech cílové dráhy, na kterou je raketoplán vypuštěn. Maximální hmotnost užitečného nákladu, která může být dopravena do vesmíru při vypuštění na nízkou oběžnou dráhu Země se sklonem asi 28° (zeměpisná šířka) je 24,4 tuny. Při vypuštění na oběžné dráhy se sklonem větším než 28° se přípustná hmotnost užitečného zatížení odpovídajícím způsobem sníží (např. při vypuštění na polární dráhu klesne odhadovaná nosnost raketoplánu na 12 tun; ve skutečnosti však raketoplány nikdy nebyly vypuštěna na polární oběžnou dráhu).

Maximální hmotnost naložené kosmické lodi na oběžné dráze je 120-130 t. Od roku 1981 bylo pomocí raketoplánů na oběžnou dráhu dopravováno více než 1370 tun nákladu.

Maximální hmotnost nákladu vráceného z oběžné dráhy je až 14,4 tuny.

Délka letu

Raketoplán je určen pro dvoutýdenní pobyt na oběžné dráze. Lety raketoplánů obvykle trvaly 5 až 16 dní.

Historie stvoření

Historie projektu Space Transportation System začíná v roce 1967, kdy ještě před prvním pilotovaným letem v rámci programu Apollo (11. října 1968 - start Apolla 7) zbýval více než rok, jako revize vyhlídek pilotovaných kosmonautiky po dokončení lunárního programu NASA.

30. října 1968 se dvě hlavní střediska NASA (Manned Spacecraft Center - MSC - v Houstonu a Marshall Space Center - MSFC - v Huntsville) obrátila na americké vesmírné společnosti s návrhem prozkoumat možnost vytvoření znovupoužitelného vesmírného systému, který měl snížit náklady kosmické agentury podléhající intenzivnímu využívání.

V září 1970 vydala Space Task Force pod vedením amerického viceprezidenta S. Agnewa, speciálně vytvořená k určení dalších kroků při průzkumu vesmíru, dva podrobné návrhy pravděpodobných programů.

Velký projekt zahrnoval:

• raketoplány;
• orbitální remorkéry;
• velký na oběžné dráze Země (až 50 členů posádky);
• malá orbitální stanice na oběžné dráze;
• vytvoření obyvatelné základny na Měsíci;
• pilotované expedice do;
• přistání lidí na povrchu Marsu.

Jako malý projekt bylo navrženo vytvořit pouze velkou orbitální stanici na oběžné dráze Země. Ale v obou projektech bylo stanoveno, že orbitální lety: zásobování stanice, doručování nákladu na oběžnou dráhu pro dálkové expedice nebo lodní bloky pro dálkové lety, výměna posádek a další úkoly na oběžné dráze Země by měly být prováděny opakovaně použitelným systémem, které se tehdy říkalo Space Shuttle.

Velení amerického letectva podepsalo smlouvy na výzkum, vývoj a testování. Systémové inženýrství a systémová integrace byly přiděleny výzkumné společnosti Aerospace Corp. Kromě toho se do prací na raketoplánu zapojily následující komerční struktury: General Dynamics Corp., McDonnell-Douglas Aircraft Corp. byly zodpovědné za vývoj druhého stupně, North American Rockwell Corp., TRW, Inc., užitečné zatížení - McDonnell-Douglas Aircraft Corp., TRW, Inc., Aerospace Corp. Projekt byl pod dohledem vládních agentur ve Space Center pojmenovaném po. Kennedy.

Následující obchodní struktury byly zapojeny do výroby komponent a sestav raketoplánu (Space Shuttle Orbiter) na konkurenčním základě, které prošly výběrem mezi mnoha konkurenty (kontrakty byly oznámeny 29. března 1973):

• Kosmická loď jako celek - North American Rockwell Corp., Space Division, Downey, Kalifornie (s 10 tisíci subdodavateli v USA);
• Trup - General Dynamics Corp., Convair Aerospace Division, San Diego, Kalifornie;
• Wing - Grumman Corp., Bethpage, Long Island;
• Vertikální stabilizátor - Fairchild Industries, Inc., Fairchild Republic Division, Farmingdale, Long Island;
• Orbitální manévrovací systém – McDonnell Douglas Astronautics Co., východní divize, St. Louis, MO;
• Hlavní motor - North American Rockwell Corp., Rocketdyne Division, McGregor, Texas (s 24 subdodavateli se smluvními částkami přesahujícími 100 tisíc $).

Předpokládaný objem práce na raketoplánu přesáhl 750 tisíc člověkoroků práce, což vytvořilo 90 tisíc pracovních míst za dobu práce na něm od roku 1974 do roku 1980 přímo zaměstnaných při vzniku raketoplánu s perspektivou přiblížit míru zaměstnanosti. 126 tisíc ve špičce plus 75 tisíc pracovních míst v sekundárních oblastech činnosti nepřímo souvisejících s projektem raketoplánu. Celkem bylo za toto období vytvořeno více než 200 tisíc pracovních míst a bylo plánováno vynaložit zhruba 7,5 miliardy dolarů z rozpočtových prostředků na odměňování zaměstnaných pracovníků všech specializací.

Existovaly také plány na vytvoření „jaderného raketoplánu“ – raketoplánu poháněného jaderným pohonem NERVA, který byl vyvinut a testován v 60. letech minulého století. Jaderný raketoplán měl létat mezi oběžnou dráhou Země a oběžnou dráhou Měsíce a Marsu. Zásobování atomového raketoplánu pracovní tekutinou (kapalný vodík) pro jaderný motor bylo přiděleno běžným raketoplánům:

Nuclear Shuttle: Tato opakovaně použitelná raketa by spoléhala na jaderný motor NERVA. Fungoval by mezi nízkou oběžnou dráhou Země, oběžnou dráhou Měsíce a geosynchronní oběžnou dráhou, s výjimečně vysokým výkonem, který by mu umožnil nést těžké užitečné zatížení a vykonávat značné množství práce s omezenými zásobami kapalného vodíku. Jaderný raketoplán by obratem obdržel tuto pohonnou látku z raketoplánu.

SP-4221 Rozhodnutí o raketoplánu

Americký prezident Richard Nixon však všechny možnosti odmítl, protože i ta nejlevnější vyžadovala 5 miliard dolarů ročně. NASA stála před obtížnou volbou: musela buď zahájit nový velký vývoj, nebo oznámit ukončení pilotovaného programu.

Bylo rozhodnuto trvat na vytvoření raketoplánu, ale prezentovat jej nikoli jako transportní loď pro montáž a obsluhu vesmírné stanice (tu však ponecháme v rezervě), ale jako systém schopný generovat zisk a vracet investice vypouštěním satelitů. na oběžnou dráhu na komerční bázi. Ekonomické zkoumání potvrdilo: teoreticky, za předpokladu alespoň 30 letů ročně a úplného odmítnutí použití jednorázových nosičů může být kosmický transportní systém ziskový.

Projekt raketoplánu byl přijat Kongresem USA.

Zároveň bylo v souvislosti s opuštěním těch jednorázových stanoveno, že raketoplány jsou zodpovědné za vypuštění na oběžnou dráhu Země všech slibných zařízení amerického ministerstva obrany, CIA a NSA.

Armáda představila své požadavky na systém:

• Vesmírný systém musel být schopen vynést na oběžnou dráhu náklad o hmotnosti až 30 tun, vrátit náklad o hmotnosti až 14,5 tun na Zemi a mít nákladový prostor o velikosti alespoň 18 m na délku a 4,5 m v průměru. Jednalo se o velikost a hmotnost tehdy navrženého optického průzkumného systému KH-11 KENNAN, který je velikostí srovnatelný s .
• Poskytují možnost bočního manévru pro orbitální vozidlo až do vzdálenosti 2000 km pro usnadnění přistání na omezeném počtu vojenských letišť.
• Pro start na cirkumpolární dráhy (se sklonem 56-104°) se letectvo rozhodlo vybudovat vlastní technické, startovací a přistávací komplexy na letecké základně v Kalifornii.

Tyto požadavky vojenského oddělení na projekt byly omezené.

Nikdy nebylo plánováno používat raketoplány jako „vesmírné bombardéry“. V každém případě neexistují žádné veřejné dokumenty NASA, Pentagonu nebo amerického Kongresu, které by takové záměry naznačovaly. Motivy „bombardérů“ nejsou zmíněny ani ve vzpomínkách, ani v soukromé korespondenci účastníků výroby raketoplánů.

Projekt vesmírného bombardéru X-20 Dyna Soar byl oficiálně zahájen 24. října 1957. S rozvojem mezikontinentálních balistických střel a flotily jaderných ponorek vyzbrojené balistickými střelami však bylo vytvoření orbitálních bombardérů ve Spojených státech považováno za nevhodné. Po roce 1961 z projektu „X-20 Dyna Soar“ zmizely zmínky o „bombardovacích“ misích, ale průzkumné a „inspekční“ mise zůstaly. Dne 23. února 1962 schválil ministr obrany R. McNamara poslední restrukturalizaci programu. Od tohoto okamžiku byl Dyna-Soar oficiálně nazýván výzkumným programem zaměřeným na zkoumání a demonstraci proveditelnosti manévrování pilotovaného orbitálního kluzáku během návratu a přistání na ranvej v daném místě na Zemi s požadovanou přesností.

V polovině roku 1963 mělo ministerstvo obrany vážné pochybnosti o potřebě programu Dyna-Soar.

Při tomto rozhodování bylo vzato v úvahu, že kosmická loď této třídy nemůže „viset“ na oběžné dráze po dostatečně dlouhou dobu, aby mohla být považována za „orbitální platformy“, a vypuštění každé kosmické lodi na oběžnou dráhu netrvá ani hodiny, ale dny a vyžaduje použití nosných raket těžké třídy, což neumožňuje jejich použití ani k prvnímu, ani k odvetnému jadernému úderu.

Mnoho z technického a technologického vývoje programu Dyna-Soar bylo následně použito k vytvoření raketoplánů.

Původně se v roce 1972 plánovalo, že se raketoplán stane hlavním dopravním prostředkem do vesmíru, ale v roce 1984 americké letectvo dokázalo, že potřebuje další, záložní doručovací vozidla. V roce 1986, po katastrofě Challengeru, byla politika raketoplánu revidována: raketoplány by měly být používány pro mise vyžadující interakci s posádkou; Stejně tak užitková vozidla nemohou být vypuštěna na raketoplán, s výjimkou vozidel určených ke startu raketoplánem nebo vyžadujících interakci s posádkou nebo ze zahraničněpolitických důvodů.

reakce SSSR

Sovětské vedení pozorně sledovalo vývoj programu Space Transportation System, ale za předpokladu nejhoršího hledalo skrytou vojenskou hrozbu. Byly tedy vytvořeny dva hlavní předpoklady:

• Je možné použít raketoplány jako orbitální bombardéry nesoucí jaderné zbraně;
• K unášení sovětských satelitů z oběžné dráhy Země je možné použít raketoplány a také DOS (dlouhodobé stanice s lidskou posádkou) Saljut a OPS (orbitální stanice s posádkou) Almaz OKB-52 Chelomey. Pro ochranu byly v první fázi sovětské OPS vybaveny upraveným automatickým kanónem NR-23 navrženým Nudelmanem-Richterem (systém Shield-1), který měl být později nahrazen systémem Shield-2 sestávajícím ze dvou prostorových rakety do vesmíru" Předpoklad „únosů“ byl založen pouze na rozměrech nákladového prostoru a zpětného užitečného zatížení, které američtí vývojáři raketoplánů otevřeně prohlásili za blízké rozměrům a hmotnosti Almazu. V sovětském vedení nebyly žádné informace o rozměrech a hmotnosti současně vyvíjené optické průzkumné družice KH-11 KENNAN.

V důsledku toho dostal sovětský vesmírný průmysl za úkol vytvořit opakovaně použitelný, víceúčelový vesmírný systém s charakteristikami podobnými raketoplánu – Buranu.

Design

Technická data

Posilovač na tuhou pohonnou hmotu

Externí palivová nádrž

Raketoplán Atlantis

Nádrž obsahuje palivo (vodík) a okysličovadlo (kyslík) pro tři SSME (RS-25) kapalné raketové motory (LPRE) na orbiteru a není vybavena vlastními motory.

Uvnitř je palivová nádrž rozdělena na tři části. Horní třetinu nádrže zabírá nádoba určená pro kapalný kyslík chlazený na teplotu -183 °C (-298 °F). Objem tohoto kontejneru je 650 tisíc litrů (143 tisíc galonů). Spodní dvě třetiny nádrže jsou navrženy tak, aby udržely kapalný vodík chlazený na -253 °C (-423 °F). Objem tohoto kontejneru je 1,752 milionu litrů (385 tisíc galonů). Mezi nádrží na kyslík a vodík je prstencový meziprostor, který spojuje palivové sekce, nese zařízení a ke kterému jsou připevněny horní konce raketových posilovačů.

Od roku 1998 jsou nádrže vyráběny ze slitiny hliníku a lithia. Povrch palivové nádrže je pokryt tepelným ochranným pláštěm ze stříkané polyisokyanurátové pěny o tloušťce 2,5 cm.Účelem tohoto pláště je ochrana paliva a okysličovadla před přehřátím a zamezení tvorby ledu na povrchu nádrže. V místě, kde jsou připevněny raketové posilovače, jsou instalovány další ohřívače, aby se zabránilo tvorbě ledu. Pro ochranu vodíku a kyslíku před přehřátím je uvnitř nádrže také klimatizační systém. Pro ochranu před bleskem je v nádrži zabudován speciální elektrický systém. Ventilový systém je zodpovědný za regulaci tlaku v palivových nádržích a udržování bezpečných podmínek v mezilehlém prostoru. Nádrž obsahuje mnoho senzorů, které hlásí stav systémů. Palivo a okysličovadlo z nádrže jsou přiváděny do tří pohonných raketových motorů orbitálního raketového letounu (orbiteru) elektrickým vedením o průměru každého 43 cm, které se pak uvnitř raketového letounu větví a přivádí reagencie do každého motoru. Tanky byly vyrobeny společností Lockheed Martin.

Orbiter (orbitální raketové letadlo)

Rozměry orbitální lodi v porovnání se Sojuzem

Orbitální raketový letoun je vybaven třemi vlastními (palubními) pomocnými motory RS-25 (SSME), které začaly fungovat 6,6 sekund před startem (vzletem z odpalovací rampy) a vypnuly ​​se krátce před oddělením vnějšího paliva. nádrž. Dále byly ve fázi po vstřikování (jako předakcelerační motory), jakož i pro manévrování na oběžné dráze a de-orbita použity dva motory orbitálního manévrovacího systému ( Orbitální manévrovací systém, OMS ), každý o tahu 27 kN. Palivo a okysličovadlo pro OMS byly uloženy na raketoplánu, používány pro orbitální manévry a při brzdění raketoplánu před deorbitou. Kromě, OMS zahrnuje zadní řadu motorů systému řízení proudění ( Systém řízení reakce, RCS), určené k orientaci kosmické lodi na oběžné dráze, umístěné v jejích ocasních motorových gondolách. Přední řada motorů je umístěna v přídi raketometu. R.C.S..

Při přistání slouží brzdící padák k tlumení horizontální rychlosti a k ​​němu navíc aerodynamická brzda (rozdělené kormidlo).

Uvnitř je raketoplán rozdělen na posádkový prostor umístěný v přední části trupu, velký nákladový prostor a ocasní motorový prostor. Prostor pro posádku je dvoupodlažní, běžně určený pro 7 astronautů, ačkoli STS-61A byl vypuštěn s 8 astronauty, během záchranné operace se do něj vejdou další tři, čímž se posádka dostane na 11 lidí. Jeho objem je 65,8 m 3 a má 11 oken a průzorů. Na rozdíl od nákladového prostoru je v prostoru pro posádku udržován konstantní tlak. Prostor pro posádku je rozdělen do tří pododdílů: letová paluba (řídicí kabina), kabina a přechodová komora. Sedadlo velitele posádky je umístěno v kokpitu vlevo, sedadlo pilota je vpravo, ovládání je zcela zdvojené, takže kapitán i pilot mohou ovládat sami. Celkem je v kokpitu zobrazeno více než dva tisíce údajů z přístrojů. Astronauti žijí v kabině, kde je stůl, místa na spaní, je zde uloženo další vybavení a je zde umístěna stanice operátora experimentu. Vzduchová komora obsahuje skafandry pro dva astronauty a nástroje pro práci ve vesmíru.

Nákladový prostor obsahuje náklad dodaný na oběžnou dráhu. Nejznámější částí nákladového prostoru je systém dálkové manipulace. Systém dálkového manipulátoru, zkr. RMS) - mechanické rameno dlouhé 15,2 m, ovládané z kokpitu raketometu. K zajištění a manipulaci s nákladem v nákladovém prostoru se používá mechanické rameno. Dveře poklopů nákladového prostoru mají zabudované radiátory a slouží k odvodu tepla.

Letový profil

Start a vložení na oběžnou dráhu

Systém je vypuštěn vertikálně, při plném tahu raketoplánových podpůrných motorů (SSME) a ​​dvou raketových posilovačů na tuhá paliva, přičemž druhý z nich zajišťuje asi 80 % startovacího tahu systému. K zážehu tří hlavních motorů dojde 6,6 sekund před určeným časem startu (T), motory se zapínají postupně, s intervalem 120 milisekund. Během tří sekund dosáhnou motory startovacího výkonu (100 %) tahu. Přesně v okamžiku startu (T=0) jsou současně zažehnuty boční urychlovače a odpáleno osm pyroboltů, které zajišťují systém ke startovacímu komplexu. Začíná vzestup systému. Ihned po opuštění startovacího komplexu se systém začne otáčet, rotovat a zatáčet, aby dosáhl azimutálního orbitálního sklonu. Při dalším stoupání s postupným snižováním sklonu (trajektorie se odchyluje od svislice k horizontu, v konfiguraci „zpátky dolů“) se provádí několik krátkodobých přiškrcení hlavních motorů za účelem snížení dynamického zatížení konstrukce. V úseku maximálního aerodynamického odporu (Max Q) je tedy výkon hlavních motorů přiškrcen na 72 %. Přetížení ve fázi vypouštění systému na oběžnou dráhu je až 3g.

Přibližně dvě minuty (126 sekund) po výstupu, ve výšce 45 km, se boční posilovače oddělí od systému. Další stoupání a akcelerace systému je prováděna pomocí raketoplánových podpůrných motorů (SSME), poháněných externí palivovou nádrží. Jejich práce se zastaví, když loď dosáhne rychlosti 7,8 km/s ve výšce o něco více než 105 km, ještě před úplným vyčerpáním paliva; 30 sekund po vypnutí motorů (přibližně 8,5 minuty po startu) se ve výšce asi 113 km oddělí externí palivová nádrž.

Je příznačné, že v této fázi je rychlost orbitálního prostředku stále nedostatečná pro vstup na stabilní nízkou kruhovou dráhu (ve skutečnosti raketoplán vstupuje na balistickou dráhu) a před uvedením na oběžnou dráhu je zapotřebí dodatečný urychlovací impuls. Tento impuls je vydán 90 sekund po oddělení nádrže - v okamžiku, kdy raketoplán, pokračující v pohybu po balistické dráze, dosáhne svého apogea; potřebné dodatečné zrychlení se provádí krátkým zapnutím motorů orbitálního manévrovacího systému. U některých letů byly k tomuto účelu použity dvě po sobě jdoucí aktivace motorů ke zrychlení (jeden impuls zvyšoval výšku apogea, druhý tvořil kruhovou dráhu).

Toto řešení profilu letu umožňuje vyhnout se vložení palivové nádrže na stejnou oběžnou dráhu jako raketoplán; Tank pokračuje ve svém klesání po balistické dráze do daného bodu v Indickém oceánu. Pokud se nepodaří provést povstřikovací impuls, může raketoplán přesto provést let na jednu oběžnou dráhu na velmi nízké oběžné dráze a vrátit se na kosmodrom.

V jakékoli fázi zavádění na oběžnou dráhu je pomocí vhodných postupů zajištěna možnost nouzového ukončení letu.

Ihned po vytvoření nízké referenční dráhy (kruhová dráha s výškou asi 250 km, i když hodnota parametrů dráhy závisela na konkrétním letu) je zbývající palivo vypuštěno ze systému hlavního motoru SSME a jejich palivových potrubí. jsou evakuováni. Loď dostane potřebnou axiální orientaci. Otevírají se dveře nákladového prostoru, které zároveň slouží jako radiátory pro termoregulační systém lodi. Systémy lodi jsou uvedeny do orbitální letové konfigurace.

Přistání

Výsadba se skládá z několika fází. Nejprve je vydán brzdný impuls na deorbitu - přibližně polovinu oběžné dráhy před místem přistání, zatímco raketoplán letí zádí jako první v obrácené poloze. Doba provozu orbitálních manévrovacích motorů je asi 3 minuty; charakteristická rychlost odečtená od orbitální rychlosti raketoplánu je 322 km/h; takové brzdění je dostatečné k tomu, aby orbitální perigee bylo v atmosféře. Raketoplán poté otočí sklon a zaujme požadovanou orientaci pro vstup do atmosféry. Loď vstupuje do atmosféry s vysokým úhlem náběhu (asi 40°). Při zachování tohoto úhlu sklonu loď provádí několik manévrů ve tvaru S s náklonem až 70°, čímž účinně tlumí rychlost v horních vrstvách atmosféry (to také umožňuje minimalizovat zdvih křídla, což je v této fázi nežádoucí). Teplota jednotlivých sekcí tepelné ochrany lodi v této fázi přesahuje 1500°. Maximální přetížení, které astronauti zažívají během fáze atmosférického brzdění, je asi 1,5 g.

Po zhasnutí hlavní části orbitální rychlosti loď pokračuje v klesání jako těžký kluzák s nízkou aerodynamickou kvalitou a postupně snižuje sklon. Provádí se přibližovací manévr k přistávací dráze. Vertikální rychlost lodi během fáze klesání je velmi vysoká - asi 50 m/s. Úhel sestupové dráhy při přistání je také velký - asi 17-19°. Ve výšce asi 500 m a rychlosti asi 430 km/h se loď začíná vyrovnávat a vysouvá se podvozek. K doteku dráhy dochází při rychlosti asi 350 km/h, poté se uvolní brzdící padák o průměru 12 m; po brzdění na rychlost 110 km/h je padák odhozen. Posádka opouští loď 30-40 minut po zastavení.

Historie aplikace

• "Enterprise" (OV-101) - používá se pro testování pozemních a atmosférických testů, jakož i přípravné práce na místech startu; nikdy neletěl do vesmíru. Začal se stavět v roce 1974, zkušební provoz byl zahájen v roce 1977. Na samém počátku bylo plánováno nazvat tuto orbitální loď „Constitution“ ( Ústava) na počest dvoustého výročí americké ústavy, ale kvůli četným návrhům od diváků populárního televizního seriálu „Star Trek“ byl vybrán název „Enterprise“.
• První raketoplán- "Columbia" (OV-102) se stala první znovupoužitelné orbitální vozidlo v provozu . Začala se stavět v březnu 1975 a předána byla v březnu 1979. Raketoplán byl pojmenován po plachetnici, na které kapitán Robert Gray v květnu 1792 prozkoumal vnitrozemské vody Britské Kolumbie (nyní americké státy Washington a Oregon). Před prvním startem tohoto raketoplánu v roce 1981 NASA nevypustila astronauty na oběžnou dráhu po dobu 6 let.
  Raketoplán Columbia zahynul 1. února 2003 (let STS-107) při vstupu do zemské atmosféry před přistáním. Toto byla 28. vesmírná cesta Kolumbie.
• Druhý raketoplán- Challenger (OV-099) - byl převeden do NASA v červenci 1982. Byl pojmenován po námořní lodi, která v 70. letech 19. století prozkoumávala oceán. Při svém devátém startu nesl rekordní posádku 8 lidí.
  Challenger zahynul při svém desátém startu 28. ledna 1986 (let STS-51L).
• Třetí raketoplán- Discovery (OV-103) - byl předán NASA v listopadu 1982. Uskutečnilo 39 letů. Discovery byl pojmenován po jedné ze dvou lodí, na kterých britský kapitán James Cook v 70. letech 18. století objevil Havajské ostrovy a prozkoumal pobřeží Aljašky a severozápadní Kanady. Jedna z lodí Henryho Hudsona, který prozkoumal Hudsonův záliv v letech 1610-1611, nesla stejné jméno („Discovery“). Dvě další Discovery byly postaveny Britskou královskou geografickou společností pro průzkum severního pólu a Antarktidy v letech 1875 a 1901.
• Čtvrtý raketoplán- Atlantis (OV-104) - vstoupil do služby v dubnu 1985. Uskutečnil 33 letů, včetně 135. a posledního letu v rámci programu Shuttle v roce 2011. Při tomto letu byla posádka pro případ nehody zredukována na čtyři osoby, protože v tomto případě by Rusové museli posádku z ISS evakuovat.
• Pátý raketoplán- Endeavour (OV-105) - byl postaven jako náhrada za ztracený Challenger a uveden do provozu v květnu 1991. Uskutečnilo 25 letů. Raketoplán Endeavour byl také pojmenován po jedné z lodí Jamese Cooka. Tato loď byla také používána při astronomických pozorováních, což umožnilo přesněji určit vzdálenost od Země k.
• Pathfinder (OV-098) je hromadná maketa raketoplánu určená k testování postupů jejich přepravy a údržby tak, aby tyto testy nezabíraly letový prototyp Enterprise. Postaven v roce 1977, později byl přepracován, aby se více podobal letovým modelům, a odeslán do Japonska na výstavu. Po návratu do Spojených států byl vystaven ve Space and Rocket Center v Huntsville (Alabama) spolu s externí palivovou nádrží a dvěma posilovači raket na tuhá paliva.
• Explorer (OV-100) je další plnohodnotná maketa raketoplánu. Byl postaven v roce 1993 jako muzejní exponát pro demonstrační komplex Kennedyho vesmírného centra.

Označení čísla letu

Každý pilotovaný let v rámci programu Space Transportation System měl své označení, které se skládalo ze zkratky STS ( Vesmírný dopravní systém) a sériové číslo letu raketoplánu. Například STS-4 znamená čtvrtý let programu Space Transportation System. Pořadová čísla byla přidělena ve fázi plánování pro každý let. Ale během příprav bylo mnoho letů odloženo nebo přeplánováno. Často se stávalo, že let plánovaný na pozdější datum a s vyšším pořadovým číslem byl připraven k letu dříve než jiný let plánovaný na dřívější datum. Protože se přidělená sériová čísla neměnila, byly lety s vyšším sériovým číslem často prováděny dříve než lety s číslem nižším.

Od roku 1984 byl zaveden nový notační systém. Zkratka STS zůstala, ale sériové číslo bylo nahrazeno kombinací kódů, která se skládala ze dvou čísel a jednoho písmene. První číslice v této kódové kombinaci odpovídala poslední číslici aktuálního roku, nikoli kalendářního roku, ale rozpočtového roku NASA, který trval od října do září. Například, pokud se let uskuteční v roce 1984 před říjnem, pak se vezme číslo 4, pokud v říjnu a později - číslo 5. Druhá číslice v kombinaci kódů byla vždy 1. Označení 1 bylo přijato pro starty raketoplánů z mysu Canaveral. Dříve měly raketoplány startovat také z letecké základny Vandenberg v Kalifornii; pro tyto starty bylo plánováno číslo 2. Ale katastrofa Challengeru (STS-51L) tyto plány přerušila. Písmeno v kódové kombinaci odpovídalo sériovému číslu letu raketoplánu v aktuálním roce. Ale ani tento rozkaz nebyl dodržen, například let STS-51D proběhl dříve než let STS-51B.

Příklad: let STS-51A - uskutečnil se v listopadu 1984 (číslo 5), byl to první let v novém rozpočtovém roce (písmeno A), raketoplán odstartoval z Mysu Canaveral (číslo 1).

Po katastrofě Challengeru v lednu 1986 a zrušení startů z letecké základny Vandenberg se NASA vrátila ke starému systému označování.

Seznam letů v rámci programu Space Shuttle

Seznam letů Spacelab a Spacehab
Mise	Orbiter	Laboratoř	Směr výzkumu
STS-9	Kolumbie	Spacelab-1	obecné vědecké
51-B (STS-24)	Challenger	Spacelab-3
51-F (STS-26)	Challenger	Spacelab-2	fyzika slunce
61-A (STS-30)	Challenger	Spacelab-D1	mikrogravitační a biologické
STS-35	Kolumbie	ASTRO-1	astronomický
STS-40	Kolumbie	Spacelab SLS-01	vesmírná biologie a medicína
STS-42	Objev	Spacelab IML-01	mikrogravitace
STS-45	Atlantis	ATLAS-1	atmosférický
STS-50	Kolumbie	USML-1	mikrogravitace
STS-47	Usilovat	Spacelab-J1	mikrogravitační a biologické
STS-56	Objev	ATLAS-2	atmosférický
STS-55	Kolumbie	Spacelab-D2	mikrogravitace
STS-57	Usilovat	Spacehab-1
STS-58	Kolumbie	Spacelab SLS-02	biologický
STS-60	Objev	Spacehab-2	věda o materiálech
STS-65	Kolumbie	Spacelab IML-02	mikrogravitace
STS-66	Atlantis	ATLAS-3	atmosférický
STS-63	Objev	Spacehab-3	materiálové vědy a biologie
STS-67	Objev	ASTRO-2	astronomický
STS-71	Atlantis	Svět Spceelab	biologický
STS-73	Kolumbie	USML-2	mikrogravitace
STS-77	Usilovat	Spacehab-4	materiálové vědy a biologie
STS-78	Kolumbie	LMS-1	biologické a mikrogravitace
STS-83	Kolumbie	MSL-1	věda o materiálech
STS-94	Kolumbie	MSL-1R	věda o materiálech
STS-90	Kolumbie	Neurolab	neurobiologické
STS-95	Objev	Spacehab-5	biologický

Seznam letů v rámci programu Shuttle-Mir a ISS
Mise	Orbiter	Stanice	Let a vědecká mise
STS-71	Atlantis	Shuttle-Mir	1. spojení
STS-74	Atlantis	Shuttle-Mir	2. připojení
STS-76	Atlantis	Shuttle-Mir	3. připojení
STS-79	Atlantis	Shuttle-Mir	4. dokování
STS-81	Atlantis	Shuttle-Mir	5. dokování
STS 84	Atlantis	Shuttle-Mir	6. dokování
STS-86	Atlantis	Shuttle-Mir	7. dokování
STS-89	Usilovat	Shuttle-Mir	8. spojení
STS-91	Objev	Shuttle-Mir	9. dokování
STS-88	Usilovat	ISS	1. let v rámci montážního programu
			společný mikrogravitační a biologický výzkum
STS-96	Objev	ISS	2. let v rámci montážního programu
			kooperativní výzkum atmosféry
STS-101	Atlantis	ISS	3. let v rámci montážního programu
STS-102	Atlantis	ISS	4. let v rámci montážního programu
			kolaborativní výzkum mikrogravitace

Katastrofy

Smrt Challengera

Za celou dobu provozu raketoplánů došlo pouze ke dvěma nehodám, při kterých zemřelo celkem 14 astronautů:

• 28. ledna 1986 - Katastrofa Challengeru na misi STS-51L. Raketoplán byl zničen na samém začátku mise v důsledku výbuchu vnější palivové nádrže po 73 sekundách letu. Zničení letounu bylo způsobeno poškozením o-kroužku pravého posilovače tuhého paliva při vzletu. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení raketoplán nevybuchl, ale zhroutil se v důsledku abnormálního aerodynamického přetížení. Zahynulo všech 7 členů posádky. Po katastrofě byl program raketoplánů na 32 měsíců omezen.

• 1. února 2003 - Katastrofa raketoplánu Columbia na misi STS-107. K nehodě došlo při návratu raketoplánu v důsledku destrukce vnější tepelně ochranné vrstvy způsobené tím, že na ni při startu lodi spadl kus tepelné izolace z kyslíkové nádrže. Zahynulo všech 7 členů posádky.

Dokončené úkoly

Raketoplány sloužily k vynášení nákladu na oběžnou dráhu ve výšce 200-500 km, provádění vědeckého výzkumu a servisu orbitálních kosmických lodí (instalační a opravárenské práce).

Space Shuttle Discovery vynesl Hubbleův dalekohled na oběžnou dráhu v dubnu 1990 (let STS-31). Raketoplány Columbia, Discovery, Endeavour a Atlantis provedly čtyři mise k obsluze Hubbleova teleskopu. Poslední mise raketoplánu k Hubbleovi se uskutečnila v květnu 2009. Vzhledem k tomu, že lety raketoplánů byly v roce 2011 zastaveny, jednalo se o poslední lidskou expedici k dalekohledu a v tuto chvíli (srpen 2013) tuto práci nemůže vykonávat žádná jiná dostupná kosmická loď.

Raketoplán Endeavour s otevřeným nákladovým prostorem

V 90. letech se raketoplány účastnily společného rusko-amerického programu Mir-Shuttle. Bylo provedeno devět dokování s.

Během třiceti let, kdy byly raketoplány v provozu, byly neustále vyvíjeny a upravovány. Za celou dobu provozu bylo na původní konstrukci raketoplánu provedeno více než tisíc úprav.

Raketoplány sehrály důležitou roli při realizaci projektu vytvořit (ISS). Například některé moduly ISS, včetně ruského modulu Rassvet (dodaného raketoplánem Atlantis), nemají vlastní pohonné systémy (PS), na rozdíl od ruských modulů Zarya, Zvezda a Pirs. , „Poisk“, které byly ukotveny jako součást modulu nákladní lodi Progress M-CO1, což znamená, že nemohou nezávisle manévrovat na oběžné dráze za účelem vyhledávání, setkání a přistání se stanicí. Proto je nelze jednoduše „vyhodit“ na oběžnou dráhu nosnou raketou typu Proton. Existuje několik způsobů, jak sestavit stanice z takových modulů - jako součást nákladní lodi, dodání v nákladovém prostoru raketoplánu nebo hypoteticky pomocí orbitálních „tahačů“, které by mohly vyzvednout modul vypuštěný na oběžnou dráhu nosnou raketou, ukotvte s ním a přineste jej na stanici k dokování.

Cena

V roce 2006 dosáhly celkové výdaje 160 miliard USD, přičemž bylo dokončeno 115 startů. Průměrné náklady na každý let byly 1,3 miliardy dolarů, ale převážná část nákladů (návrh, modernizace atd.) nezávisí na počtu startů.

Navzdory skutečnosti, že náklady na každý let raketoplánu činily asi 450 milionů dolarů, NASA vyčlenila na přímé náklady na podporu 22 letů raketoplánů od poloviny roku 2005 do roku 2010 přibližně 1 miliardu 300 milionů dolarů.

Za tyto peníze by raketoplán orbiter mohl dopravit 20-25 tun nákladu jedním letem na ISS, včetně modulů ISS, plus 7-8 astronautů.

Dokončení programu Space Transportation System

Program Space Transportation System byl dokončen v roce 2011. Všechny operační raketoplány byly po svém posledním letu vyřazeny.

V pátek 8. července 2011 se uskutečnil poslední start Atlantis s posádkou zredukovanou na čtyři astronauty. Jednalo se o poslední let v rámci programu Space Transportation System. Skončila v časných ranních hodinách 21. července 2011.

Poslední lety raketoplánu

Výsledek

Za 30 let provozu provedlo pět raketoplánů 135 letů. Celkem všechny raketoplány uskutečnily 21 152 obletů Země a uletěly 872,7 milionů km (542 398 878 mil). Raketoplány vynesly do vesmíru 1600 tun (3,5 milionu liber) užitečného nákladu. 355 astronautů a kosmonautů uskutečnilo lety; celkem 852 členů posádky raketoplánu během celé operace.

Po dokončení provozu byly všechny raketoplány odeslány do muzeí: raketoplán Enterprise, který nikdy neletěl do vesmíru, byl dříve umístěn v muzeu Smithsonian Institution poblíž letiště Washington Dulles a byl přemístěn do Námořního a leteckého muzea v New Yorku. Jeho místo ve Smithsonian Institution zaujal raketoplán Discovery. Raketoplán Endeavour byl trvale ukotven v California Science Center v Los Angeles a raketoplán Atlantis byl vystaven v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě.

• Slovo „shuttle“ se překládá jako „shuttle“ a znamená pracovní část tkacího stroje, pohybující se po tkanině tam a zpět; dalším běžně užívaným významem je vozidlo obsluhující krátkou trasu bez mezilehlých bodů (kyvadlová trasa, rychlík).

• První start raketoplánu se uskutečnil v den dvacetiletého výročí Gagarinova startu – 12. dubna 1981. Šlo o první případ v historii světové kosmonautiky, kdy nový typ kosmické lodi letěl okamžitě s posádkou, bez předběžných bezpilotních startů. Mýtus je, že první spuštění bylo načasováno tak, aby se shodovalo s výročím. Ve skutečnosti byl první start plánován na 10. dubna, ale dvacet minut před startem byla zjištěna ztráta synchronizace při výměně dat mezi hlavním a záložním počítačem raketoplánu (kvůli softwarové chybě). Start byl zrušen 16 minut před odhadovaným časem a byl odložen o dva dny

• Dvoučlenná posádka Columbia STS-1 obdržela Space Medal of Honor, ale velitel John Young ji obdržel hned po letu a druhý pilot Robert Crippen ji obdržel k 25. výročí v roce 2006. Od srpna 2012 je to poslední (28.) udělení této medaile.

• První pětičlenná posádka, včetně prvního amerického astronauta, vzlétla do vesmíru na raketoplánu Challenger v roce 1983. Velitel - Robert Crippen.
• Na raketoplánu Columbia v roce 1983 vzlétla do vesmíru první posádka 6 lidí, včetně prvního cizince na americké lodi. Velitel - John Young.
• Na raketoplánu Challenger v roce 1984 vzlétla do vesmíru první sedmičlenná posádka, včetně dvou žen poprvé. Na tomto letu se americká astronautka Katherine Sullivanová poprvé vydala do vesmíru. Velitel - Robert Crippen.
• V říjnu 1985 uskutečnil raketoplán Challenger první let v historii kosmonautiky s 8 členy posádky. Poprvé byli v posádce tři cizinci najednou – dva Němci a Holanďan. Byl to také první let raketoplánu financovaný jinou zemí, Německem, a poslední úspěšný let Challengeru.
  • Podruhé bylo 8 lidí na palubě raketoplánu během přistání Atlantis v červnu 1995 (STS-71).

• Maximální počet startů byl uskutečněn rok před katastrofou raketoplánu Challenger, v roce 1985 9 letů. Na osudný rok 1986 bylo naplánováno 15 letů. V letech 1992 a 1997 bylo uskutečněno 8 letů.

• Přestože existují tři přistávací dráhy pro přistání raketoplánů, pouze jedno přistání bylo uskutečněno na White Sands během mise Columbia STS-3 ( Bílé písky) v Novém Mexiku.