Space Shuttle: pirmais atkārtoti lietojamais kosmosa kuģis

Galīgais testa lidojums: NASA

NASA Kolumbijas orbīta startē debesīs 1981. gada 12. aprīlī ar NASA pirmo maršruta autobusu STS-1. 54 stundu misiju vadīja astronautu veterāns Džons Jangs, kura pilots bija toreizējais debitants Roberts Kripens. (Attēla kredīts: NASA.)



NASA kosmosa kuģis bija pasaulē pirmais atkārtoti izmantojamais kosmosa kuģis. Tā startēja kā raķete un atgriezās uz Zemes kā planieris, nolaižoties kā lidmašīna pa garu betona skrejceļu. Tas bija paredzēts, lai orbītā nogādātu lielas lietderīgās kravas, piemēram, satelītus, un vajadzības gadījumā tos nogādātu remontam.



Pēc izmēģinājuma lidojumiem, izmantojot lidaparātu Enterprise (kas neizgāja kosmosā), pirmā kosmosa kuģa misija STS-1 tika uzsākta 1981. gada 12. aprīlī uz orbītas Columbia. Pēdējais lidaparāts, kas lidoja, bija Atlantis misijā STS-135 2011. gada jūlijā. Kosmosa kuģis cieta divas lielas katastrofas- 1986. gada 28. janvāris (Challenger) un 2003. gada 1. februāris (Kolumbija); Divās misijās gāja bojā 14 astronauti.

Lielākais kosmosa kuģa ieguldījums bija Starptautiskās kosmosa stacijas celtniecība, kas joprojām atrodas orbītā, lai ik gadu veiktu simtiem zinātnisku eksperimentu par cilvēku veselību, inženieriju un citiem jautājumiem. Programma tiek atcerēta arī ar Habla kosmosa teleskopa palaišanu un apkalpošanu, Krievijas kosmosa stacijas Mir apmeklēšanu, daudzu satelītu un zondes palaišanu un tūkstošiem tūkstošu stundu ilgu zinātnes pamata eksperimentu veikšanu.



Kosmosa kuģis Atlantis ir redzams caur Shuttle Training Aircraft (STA) logu, kad tas tiek palaists no NASA palaišanas paliktņa 39A

Kosmosa kuģis Atlantis ir redzams caur Shuttle Training Aircraft (STA) logu, kad tas startē no NASA Kenedija kosmosa centra palaišanas paliktņa 39A misijā STS-135, 2011. gada 8. jūlijā Kanaveralas ragā, Fla. misija.(Attēla kredīts: NASA/Dick Clark)

Kosmosa kuģa elementi un palaišana

Kosmosa kuģis, oficiāli saukts par kosmosa transporta sistēmu, sastāvēja no trim galvenajām sastāvdaļām [ Infografika: NASA kosmosa kuģis - no augšas uz leju ]:

  • Divi stabili raķešu pastiprinātāji, kas palaišanas laikā nodrošināja lielāko daļu šatla vilces spēku
  • Milzīga rūsas krāsas ārējā tvertne, kas palaišanas laikā baroja degvielu trim galvenajiem dzinējiem
  • Orbiter, kurā bija apkalpes kabīne, kravas nodalījums un trīs galvenie dzinēji.



Cietie raķešu pastiprinātāji (SRB) darbojās pirmās divas lidojuma minūtes, lai nodrošinātu papildu vilci, kas nepieciešama, lai nosūtītu lidaparātu orbītā. Apmēram 24 jūdzes (45 kilometrus) augšup pastiprinātāji atdalījās no ārējās tvertnes un ar izpletņiem nolaidās Atlantijas okeānā. Kuģi tos atguva, un tie tika atjaunoti atkārtotai izmantošanai.

Katrā pastiprinātājā bija cietais degvielas dzinējs - lielākais, kāds jebkad izstrādāts lidojumiem kosmosā. Katrs motors saturēja vairāk nekā 1 miljonu mārciņu. (450 000 kilogramu) propelenta, cieta maisījuma amonija perhlorāts un alumīnijs , kā arī dzelzs oksīda katalizatoru, kas veicina degšanas reakciju, un “saistvielu” materiālu, kas satur visas sastāvdaļas kopā, norāda Amerikas Ķīmijas padome. Visam maisījumam ir zīmuļa dzēšgumijas konsistence. Amonija perhlorātu ASV armija izmanto arī raķetēs, sprāgstvielās, uzliesmojumos un munīcijā.

15 stāvu, rūsas krāsas ārējā tvertne bija vienīgā transporta līdzekļa sastāvdaļa, kas netika izmantota atkārtoti. Palaišanas laikā tas piegādāja vairāk nekā 500 000 galonu degvielas - šķidro skābekli un šķidro ūdeņradi. Tvertne bija arī kosmosa kuģa struktūras “mugurkauls”. Tas nodrošināja atbalstu raķešu pastiprinātājiem un orbītā.



Ārējā tvertne bija vienīgā kosmosa kuģa daļa, kas netika atkārtoti izmantota no palaišanas līdz palaišanai. Tas kalpoja kā

Ārējā tvertne bija vienīgā kosmosa kuģa daļa, kas netika atkārtoti izmantota no palaišanas līdz palaišanai. Palaišanas laikā tas kalpoja kā “gāzes tvertne” kosmosa kuģim. Kad šī milzīgā oranžā tvertne bija tukša, tā atdalījās no pārējās iekārtas un nokrita atpakaļ uz Zemes.(Attēla kredīts: NASA)

Pēc tam, kad raķešu pastiprinātāji bija atdalījušies, orbiters pārnesa ārējo tvertni līdz aptuveni 70 jūdzēm (113 km) virs Zemes. Ar iztērēto degvielu tvertne atdalījās un nokrita pa plānoto trajektoriju. Lielākā daļa no tā izdega atmosfērā, bet pārējais nokrita okeānā.

Orbiters ir sastāvdaļa, ko lielākā daļa cilvēku uzskata par “shuttle”. Sistēmas sirds un smadzenes un kuģis aizveda cilvēkus kosmosā un atveda atpakaļ. Orbiters bija aptuveni tāda paša izmēra kā lidmašīna DC-9. Tas bija 122 pēdas (37 metrus) garš, un spārnu platums bija 78 pēdas (23 m). Apkalpes nodalījumā, kas atrodas priekšējā korpusā, parasti atradās septiņu astronautu apkalpes, bet reizēm atradās mazāk cilvēku. Lielākais apkalpes lielums šatla misijā bija astoņi astronauti.

Vidējā fizelāžā atradās 18 pēdu (60 pēdu) kravas nodalījums un robotizēta roka. Līcī varētu būt satelīti, moduļi, kuros ir veselas laboratorijas, un Starptautiskās kosmosa stacijas celtniecības materiāli. Aizmugurējā fizelāžā bija orbītas manevrēšanas sistēma, galvenie dzinēji un vertikālā aste. Nelieliem lidojuma pielāgojumiem tika izmantoti mazāki vilces dzinēji, kas atrodas pie šatla deguna un pakaļgala fizelāžas.

Īsa attīstības vēsture

Kosmosa kuģis izauga no vairākiem centieniem izstrādāt atkārtoti lietojamus kosmosa kuģus. 1950. gadu programma X-15 pārbaudīja ideju lidot ar kosmosa lidmašīnu. Sešdesmitajos gados ASV gaisa spēki veica arī pētījumus par daļēji atkārtoti izmantojamiem kosmosa kuģiem. NASA sāka darbu pie integrēta palaišanas un atgriešanās transportlīdzekļa (ILRV) 1968. gadā, un līdz 1969. gadam kosmosa kuģa attīstība saņēma apstiprinājumu no toreizējā prezidenta Ričarda Niksona.

Sākotnējais kosmosa kuģa programmas redzējums bija izstrādāt transportlīdzekli, kas kosmosā palaistu ļoti bieži (vairākas reizes mēnesī), lai pēc vajadzības izvietotu un labotu satelītus. Militārpersonas bija arī aktīvs attīstības dalībnieks, un šatla kravnesība (kas nesa aprīkojumu satelītos kosmosā) tika paplašināta projektēšanas posmā, lai tajā ietilptu lielāki militārie pavadoņi.

Konkrētāk, Nacionālais izlūkošanas birojs lūdza palielināt kravnesību un, lai maršruta autobuss galu galā veiktu polārās misijas, kas ir piemērotas satelītiem, lai redzētu visu Zemes virsmu zemāk. Gaisa spēki Vandenbergā, Kalifornijā, uzbūvēja starta polāros orbitālos uzdevumus, taču pēc 1986. gada Challenger katastrofas šī ideja tika atmesta. Lai gan astoņdesmitajos gados tika veiktas vairākas lidaparātu militārās misijas, prakse samazinājās un beidzās pēc Challenger sprādziena. .

Saistīts: Klasificētas autobusu misijas: noslēpumi kosmosā

Kosmosa transporta pakalpojumi

Kosmosa autobusu programmas pirmajās dienās misijas uzdevumos ietilpa civiliedzīvotāju audzināšana eksperimentu vadīšanai un gan civilo, gan militāro satelītu izvietošana. Astronauti pārbaudīja drosmīgu aprīkojumu, piemēram, Manevrēšanas manevrēšanas vienību - sava veida reaktīvo mugursomu, kas apkalpes locekļiem ļautu atstāt bezvadu satiksmi un uzņemt satelītus remontam. Citi satelīti tika uztverti un/vai izvietoti, izmantojot robotizēto roku Canadarm.

Šīs aktivitātes ievērojami samazinājās (un pēc tam beidzās) pēc 1986. gada sprādziena kosmosa kuģī 'Challenger', kad kļuva skaidrs, ka kosmosa kuģi var palaist tikai dažas reizes gadā, nevis daudzas. Pastāvēja bažas, ka astronauti veic riskantus izgājienus kosmosā. Tāpat militāros pavadoņus pakāpeniski pārvietoja uz vienreiz lietojamām raķetēm, nodrošinot biežākas palaišanas iespējas par zemākām izmaksām.

Tomēr tas, kas nemainījās kosmosa kuģu misijās, bija eksperimentu veikšana. Kosmosa kuģu programmas 30 gadu laikā aptuveni 355 atsevišķi kosmonauti un astronauti izmantoja kosmosa kuģi palaišanai, nolaišanai vai abiem. Viņi kopā ieguldīja tūkstošiem tūkstošu stundu darbu kosmosā, pētot visa veida zinātni, sākot no cilvēkiem veselība inženierzinātnēs, astronomija un pētījumi ar dzīvniekiem.

Saistīts: NASA kosmosa kuģis pēc numuriem: 30 gadu kosmosa lidojuma ikona

No 1994. līdz 1998. gadam kosmosa kuģis lidoja 11 reizes uz Krievijas kosmosa staciju Mir, septiņi amerikāņu astronauti ilgstoši uzturējās kosmosa stacijā. Šī bija pirmā lielā sadarbība kosmosā starp Krieviju un ASV kopš 1975. gada Apollo-Sojuz misijas, kad amerikāņi un kosmonauti no Padomju Savienības dažas īsas dienas piestāja kosmosā. Pēc Padomju Savienības sabrukuma 1991. gadā NASA piekrita sadarbībai ar krieviem, kas sākās ar shuttle-Mir un turpinājās ar Starptautiskās kosmosa stacijas programmu.

Varbūt visslavenākais uzdevums, ko uzņēmās kuģis, bija astronautu, gabalu un aprīkojuma audzināšana, lai izveidotu Starptautisko kosmosa staciju. Kosmosa stacijas pabeigšana prasīja 13 gadus un desmitiem maršruta autobusu misiju; stacijā piestātņu kopējais maršruta autobusu skaits bija 37, kas ir vairāk nekā viena trešdaļa no maršruta autobusa kopējā 135 uzdevumu skaita.

Starptautiskā kosmosa stacija, kā redzams no kosmosa kuģa Atlantis 2011. gada jūlijā, šatla programmas pēdējā lidojumā.

Starptautiskā kosmosa stacija, kā redzams no kosmosa kuģa Atlantis 2011. gada jūlijā, šatla programmas pēdējā lidojumā.(Attēla kredīts: NASA)

Papildus simtiem stundu astronautu pastaigām kosmosā, daži no galvenajiem komponentiem, ko sniedza pats kosmosa kuģis, bija Eiropas Kolumbusa laboratorija, Harmony mezgls, Tranquility mezgls, Japānas Kibo laboratorija, saules paneļi, gaisa bloķētāji un kosmosa kuģiem izmantotā robotizētā roka Canadarm2. piestātne. Kosmosa kuģī bija arī interjeram nepieciešamais aprīkojums, daži piemēri, tostarp trenažieri, zinātniskie plaukti, tualetes un, protams, svaiga pārtika.

Kosmosa kuģis ir labi pazīstams arī ar atkārtotu veiksmīgu Habla teleskopa apkalpošanu. Teleskops tika izvietots 1990. gada 25. aprīlī kosmosa kuģa Discovery misijas STS-31 laikā. Diemžēl tika atklāts teleskopa spoguļa trūkums, kas ievērojami apdraudēja tā spēju veikt astronomiskus novērojumus. 1993. gada decembrī NASA izvietoja papildu apkalpošanas misiju STS-61. Astronauti uzstādīja vairākus instrumentus, tostarp fokusa korekcijas sistēmu, lai gūtu panākumus, iegūstot pasaules atzinību pēc Habla sākotnējās palaišanas apmulsuma.

Pēc tam NASA veica apkopes misijas 1997. gadā (STS-82), 1999. gadā (STS-103) un 2002. gadā (STS-109). Pēdējā apkalpošanas misija sākotnēji tika atcelta 2003. gadā pēc bažām par astronautu drošību pēc Kolumbijas katastrofas; Tā kā Habls atrodas citā orbītā no Starptautiskās kosmosa stacijas, apkalpe nevarēja patverties stacijā, ja šautene tiktu bojāta.

Astronomi uztraucās, ka starp Habla mūža beigām un Džeimsa Vēba kosmosa teleskopa darba sākumu, kas sākotnēji bija paredzēts palaist 2010.-11., Bet paredzēts sākt 2021. gadā, būs pārāk liela plaisa. pēc zinātnieku, sabiedrības un Kongresa sašutuma NASA administrators Šons O'Kīfs 2004. gadā paziņoja, ka pārskatīs šo lēmumu. Jaunais administrators Maikls Grifins ieradās 2005. gadā un pilnvaroja apkopes misiju 2008. gadam. Apkalpošanas misija tika atlikta līdz 2009. gadam (STS-125), lai pievienotu datu apstrādes vienību, aizstājot to, kas neizdevās orbītā. Misija tika izpildīta ar lieliem panākumiem un starptautisku uzmanību, un Habla veselības stāvoklis no 2018. gada joprojām ir labs.

Kosmosa transporta pakalpojumi

Transporta programmai bija piecas kosmosa autobusi, tāpat kā testa orbītā Enterprise. Šeit ir daži ievērojami fakti par katru no tiem.

Lai gan maršruta autobusu programma galvenokārt tika veikta kosmosā, Uzņēmums tika konstruēts kritienu un nosēšanās testiem 1977. gadā, turpinot iepriekšējo NASA un militāro darbu pie lidojošiem spārniem. Uzņēmums veiksmīgi veica virkni stingru testu, sākot ar taksometra darbu un beidzot ar vairākiem bezmaksas lidojumiem un piezemējumiem. Uzņēmums tika izvietots labas gribas ceļojumos uz vairākām valstīm un pēc tam nonāca Smitsona institūcijas īpašumā. Tas uz laiku tika parādīts Smitsona Nacionālā gaisa un kosmosa muzeja Stīvena F. Udvara-Hazija lidostas piebūvē Fērfaksā, Va.

Kolumbija (1981-2003):Šis bija pirmais kosmosa kuģis, kas lidoja kosmosā. Tā veica vairākus izmēģinājuma lidojumus, kas risināja agrīnās problēmas ar siltuma vairogu un automātiskajām nosēšanās sistēmām. Operatīvās misijas sākās 1982. gadā. Dažas no galvenajām misijas darbībām ietvēra Spacelab, Chandra rentgena novērošanas centra izvietošanu un Habla teleskopa apkalpošanu. Pēdējā misija STS-107 katastrofāli beidzās 2003. gada 1. februārī, nosēšanās laikā, kad šatls izjuka atmosfērā, nogalinot tā septiņu cilvēku apkalpi. Cēlonis izskaidrojams ar putu gabalu, kas pacelšanās laikā nokrita no ārējās tvertnes un ietriecās spārnā, izraisot caurumu. Pēc Kolumbijas nāves kosmosa kuģu programmā tika veiktas vairākas dizaina izmaiņas, un tika izstrādātas jaunas pārbaudes procedūras, lai aplūkotu flīzes pēc palaišanas (kamēr astronauti atradās kosmosā).

Izaicinātājs (1983-1986):Challenger sākotnēji tika uzbūvēts kā testa transportlīdzeklis un pēc tam tika modernizēts lidošanai kosmosā. Tās galvenie misijas pavērsieni ietvēra pirmā izsekošanas un datu pārraides satelīta palaišanu (kuru maršrutētāji izmantoja, lai uzturētu kontaktus ar misijas vadību), lidotu ar pirmo amerikāņu astronauti (Sally Ride), lidotu ar pirmo afroamerikāni (Guion Bluford) un pirmais satelīta astronauts (Saules maksimālās misijas pavadonis). Šatls eksplodēja 1986. gada 28. janvārī, STS-51L misijas pacelšanās laikā, nogalinot visus septiņus uz tā esošos astronautus. Tehniskais iemesls tika izsekots ārējā pastiprinātāja raķešu blīvējuma kļūmei, bet tika vainoti arī vadības cēloņi, tostarp liels spiediens uz transporta līdzekļa programmu, lai tā tiktu bieži palaista. Katastrofa izraisīja izmaiņas konstrukcijā, drošības pārskatu (un izmaiņas) maršruta autobusu programmā un pastāvīgu autobusu palaišanas biežuma palēnināšanos.

Atklāšana (1984-2011): Discovery pirmā misija, STS-41D 1984. gadā, tika pārtraukta spilventiņu dēļ degvielas vārstuļa, bet misija tika uzsākta droši dažas nedēļas vēlāk un izlaida trīs sakaru pavadoņus. Tas veica 39 misijas-lielāko daļu no visiem transporta līdzekļiem-, un dažas no galvenajām tā atbrīvotajām kravām bija Habla kosmiskais teleskops, kosmosa kuģis Ulysses un augšējais atmosfēras izpētes pavadonis. Tas pat lidoja Merkura astronautu Džonu Glenu 77 gadu vecumā, padarot viņu par vecāko cilvēku, kas līdz šim lidojis kosmosā. Discovery bija arī pirmais maršruta autobuss, kas lidoja “atgriešanās lidojumā” misijās gan pēc Challenger, gan Kolumbijas katastrofām. Tas tika slēgts pēc tā pēdējā lidojuma 2011. gadā, un tagad tas ir izstādīts Stīvena F. Udvara-Hazija lidostas piebūvē Smitsona Nacionālajā gaisa un kosmosa muzejā Fērfaksā, Va.

Atlantīda (1985-2011):Šī šatla pirmā misija bija slepena militāra misija 1985. gadā, par kuru vēl šodien ir zināmas maz detaļas. Dažas citas aktivitātes ietvēra trīs sakaru satelītu lobēšanu orbītā vienā misijā, kosmosa kuģa Magellan palaišanu virzienā uz Venēru, Galileo zondes palaišanu Jupitera virzienā, lielāko daļu Shuttle-Mir programmas uzdevumu veikšanu un pēdējās kosmosa kuģa misijas ( STS-135 2011. gadā). Transportlīdzekļa ekspluatācija tika pārtraukta, un šobrīd tā ir apskatāma Kenedija kosmosa centra apmeklētāju kompleksā netālu no Kenedija kosmosa centra Kanaveralas ragā, Fla.

Centieties (1992-2011): Endeavour tika izgatavots no rezerves daļām, kas iegūtas no citiem kosmosa kuģiem, lai aizstātu 1986. gadā eksplodējušo kosmosa kuģi Challenger. Endeavour pirmās misijas laikā, 1992. gadā, STS-49, apkalpes locekļi veica pirmo trīs cilvēku kosmosa taku, lai atvestu cietos satvert Intelsat VI satelītu kravas nodalījumā remontam. Endeavour veica vairākas zinātniski orientētas misijas un bija pirmais transporta līdzeklis, kas piedalījās Starptautiskās kosmosa stacijas montāžā. Pēc pēdējās misijas 2011. gadā Endeavour tika pārtraukta un tagad tiek demonstrēta Kalifornijas zinātnes centrā.

Papildu ziņojumi no Elizabetes Hovelas, demokratija.eu līdzstrādnieces. Šo rakstu 2021. gada 26. janvārī atjaunināja demokratija.eu atsauces redaktors Vikijs Šteins.