Det amerikanske regjeringsprogrammet STS (Space Transportation System) er bedre kjent over hele verden som romfergen. Dette programmet ble implementert av NASA-spesialister, hovedmålet var opprettelse og bruk av et gjenbrukbart bemannet transportromskip designet for å levere mennesker og forskjellige laster til baner med lav jord og tilbake. Derav det faktiske navnet - "Space Shuttle".
Arbeidet med programmet begynte i 1969 med finansiering fra to amerikanske myndigheter: NASA og Department of Defense. Utviklings- og utviklingsarbeid ble utført som en del av et felles program mellom NASA og flyvåpenet. Samtidig brukte spesialistene en rekke tekniske løsninger som tidligere var testet på månemodulene i Apollo-programmet på 1960-tallet: eksperimenter med fastdrevne boostere, systemer for å skille dem og skaffe drivstoff fra en ekstern tank. Grunnlaget for romtransportsystemet som ble opprettet, skulle være et bemannet, gjenbrukbart romfartøy. Systemet inkluderte også bakkestøttekomplekser (Kennedy Space Center sitt forsamlings-, test- og oppskytningskompleks som ligger ved Vandenberg Air Force Base, Florida), flykontrollsenteret i Houston (Texas), samt dataoverførings- og kommunikasjonssystemer via satellitter og andre midler ….
Alle ledende amerikanske luftfartsselskaper deltok i arbeidet med dette programmet. Programmet var virkelig stort og nasjonalt, mer enn 1000 selskaper fra 47 stater leverte forskjellige produkter og utstyr til romfergen. Kontrakten for bygging av det første orbitalskipet i 1972 ble vunnet av Rockwell International. Byggingen av de to første skyttelbussene begynte i juni 1974.
Første flytur med romfergen Columbia. Den eksterne drivstofftanken (midten) ble bare malt hvit på de to første flyvningene. I fremtiden ble tanken ikke malt for å redusere vekten av systemet.
Systembeskrivelse
Det strukturelt gjenbrukbare romtransportsystemet Space Shuttle inkluderte to bergingsforsterkere med fast brensel, som fungerte som første etappe og et omløpbart, gjenbrukbart romfartøy (orbiter, orbiter) med tre oksygen-hydrogenmotorer, samt et stort påhengsmotorrom for påhengsmotorer som dannet andre etappe. Etter fullføring av romfartsprogrammet, returnerte orbiteren uavhengig til jorden, hvor den landet som et fly på spesielle rullebaner.
De to solide rakettforsterkerne opererer i omtrent to minutter etter oppskytningen, og driver og styrer romskipet. Etter det, i omtrent 45 kilometer høyde, skiller de seg og spruter ned i havet ved hjelp av et fallskjermsystem. Etter reparasjon og påfylling brukes de igjen.
Den eksterne drivstofftanken, som brenner i jordens atmosfære, fylt med flytende hydrogen og oksygen (drivstoff for hovedmotorene), er det eneste engangselementet i romsystemet. Selve tanken er også en ramme for å feste de faste drivstoffforsterkerne til romfartøyet. Den kastes i flukt omtrent 8,5 minutter etter start i en høyde på omtrent 113 kilometer, det meste av tanken brenner opp i jordens atmosfære, og de resterende delene faller i havet.
Den mest kjente og gjenkjennelige delen av systemet er selve gjenbruksfartøyet - skyttelen, faktisk selve "romfergen", som blir skutt opp i bane nær jord. Denne skyttelbussen fungerer som en testplass og plattform for vitenskapelig forskning i verdensrommet, samt hjem for et mannskap på to til syv personer. Selve skyttelen er laget i henhold til flyopplegget med en trekantet vinge i plan. Til landing bruker han et landingsutstyr av flytype. Hvis rakettforsterkere med fast drivstoff er designet for å brukes opptil 20 ganger, så er selve skyttelen - opptil 100 flyvninger ut i verdensrommet.
Dimensjoner på orbitalskipet sammenlignet med Soyuz
Det amerikanske romfergelsystemet kan sette en bane i en høyde på 185 kilometer og en helning på 28 ° opp til 24,4 tonn last når det ble skutt østover fra Cape Canaveral (Florida) og 11,3 tonn når det ble skutt opp fra Kennedy Space Flight Senter i en bane med en høyde på 500 kilometer og en helling på 55 °. Når den ble lansert fra Vandenberg flyvåpenbase (California, vestkysten), kunne opptil 12 tonn last settes inn i en sirkumpolær bane med en høyde på 185 kilometer.
Hva vi klarte å gjennomføre, og hva av planene våre var bare på papiret
Som en del av et symposium dedikert til implementeringen av Space Shuttle -programmet, som fant sted i oktober 1969, bemerket "faren" til skyttelen, George Mueller: "Vårt mål er å redusere kostnadene ved å levere et kilo nyttelast til bane fra $ 2000 for Saturn-V til 40-100 dollar per kilo. Så vi kan åpne en ny æra med romforskning. Utfordringen de neste ukene og månedene for dette symposiet, og for NASA og flyvåpenet, er å sikre at vi kan oppnå dette.” Generelt, for forskjellige varianter basert på romfergen, ble kostnaden for å lansere en nyttelast spådd å være i området fra 90 til 330 dollar per kilo. Videre ble det antatt at andre generasjons skyttelbusser ville redusere beløpet til $ 33-66 per kilo.
I virkeligheten viste det seg imidlertid at disse tallene var uoppnåelige selv nær. I følge Muellers beregninger burde kostnaden for å lansere skyttelen vært 1-2,5 millioner dollar. Faktisk, ifølge NASA, var gjennomsnittskostnaden for å lansere en shuttle omtrent 450 millioner dollar. Og denne signifikante forskjellen kan kalles den største avviket mellom de angitte målene og virkeligheten.
Skyttel "Endeavour" med åpent lasterom
Etter gjennomføringen av Space Transportation System -programmet i 2011, kan vi allerede trygt si hvilke mål som ble oppnådd under implementeringen, og hvilke som ikke ble det.
Målene for Space Shuttle -programmet er oppnådd:
1. Implementering av levering av ulike typer last til bane (øvre etapper, satellitter, segmenter av romstasjoner, inkludert ISS).
2. Mulighet for reparasjon av satellitter som befinner seg i bane med lav jord.
3. Mulighet for å returnere satellitter tilbake til jorden.
4. Evnen til å fly opptil 8 personer ut i verdensrommet (under redningsaksjonen kan mannskapet få opptil 11 personer).
5. Vellykket implementering av gjenbrukbar flyging og gjenbruk av selve skyttelen og solide drivakseleratorer.
6. Implementering i praksis av en grunnleggende ny utforming av romfartøyet.
7. Evne til å utføre horisontale manøvrer ved skipet.
8. Stort volum i lasterommet, muligheten til å gå tilbake til jordens last som veier opptil 14, 4 tonn.
9. Kostnaden og utviklingstiden klarte å overholde tidsfristene som ble lovet USAs president Nixon i 1971.
Mål ikke oppnådd og feil:
1. Kvalitativ tilrettelegging for tilgang til plass. I stedet for å redusere kostnadene ved å levere et kilo last til bane med to størrelsesordener, viste det seg faktisk at romfergen var en av de dyreste metodene for å levere satellitter til jordens bane.
2. Rask klargjøring av skyttelbuss mellom romfart. I stedet for den forventede tidsrammen, som ble anslått til to uker mellom oppskytningene, kunne skyttelbussene faktisk forberede seg på å skyte ut i verdensrommet i flere måneder. Før katastrofen med romfergen Challenger var rekorden mellom flyvninger 54 dager, etter katastrofen - 88 dager. I løpet av hele operasjonsperioden ble de lansert i gjennomsnitt 4, 5 ganger i året, mens minimum tillatt økonomisk begrunnet antall lanseringer var 28 lanseringer per år.
3. Enkel service. De tekniske løsningene som ble valgt under opprettelsen av skyttelbussene var ganske arbeidskrevende å vedlikeholde. Hovedmotorene krevde demonteringsprosedyrer og lange servicetider. Turbopumpenhetene til motorene i den første modellen krevde fullstendig skott og reparasjon etter hver flytur ut i verdensrommet. Varmebeskyttende fliser var unike - hvert reir hadde sin egen flis. Totalt var det 35 tusen av dem, dessuten kan flisene bli skadet eller gå tapt under flyturen.
4. Bytt ut alle engangsmedier. Skyttelbåtene startet aldri til polare baner, noe som hovedsakelig var nødvendig for utplassering av rekognoseringssatellitter. I denne retningen ble det utført forberedende arbeid, men de ble innskrenket etter Challenger -katastrofen.
5. Pålitelig tilgang til plass. Fire romferger betydde at tapet av noen av dem var tapet på 25% av hele flåten (det var alltid ikke mer enn 4 flygende bane, Endeavour -skyttelen ble bygget for å erstatte den tapte utfordreren). Etter katastrofen ble flyreiser stoppet i lang tid, for eksempel etter katastrofen i Challenger - i 32 måneder.
6. Transportkapasiteten til transportene viste seg å være 5 tonn lavere enn det som kreves av de militære spesifikasjonene (24,4 tonn i stedet for 30 tonn).
7. Store horisontale manøvreringsmuligheter har aldri blitt brukt i praksis, av den grunn at skyttelbussene ikke fløy inn i polære baner.
8. Satellittenes retur fra jordens bane stoppet allerede i 1996, mens bare 5 satellitter ble returnert fra verdensrommet i hele perioden.
9. Reparasjon av satellitter viste seg å være lite etterspurt. Totalt har 5 satellitter blitt reparert, men skyttelbussene har også utført vedlikehold av det berømte Hubble -teleskopet 5 ganger.
10. De implementerte ingeniørløsningene påvirket påliteligheten til hele systemet negativt. På tidspunktet for start og landing var det områder som ikke etterlot mannskapet en sjanse til å redde i en nødssituasjon.
11. Det faktum at skyttelen bare kunne utføre bemannede flyreiser satte astronauter i fare unødvendig, for eksempel ville automatisering være tilstrekkelig for rutinemessige satellittoppskytninger i bane.
12. Nedleggelsen av Space Shuttle -programmet i 2011 ble lagt over avlysningen av Constellation -programmet. Dette fikk USA til å miste sin uavhengige tilgang til plass i mange år. Som et resultat, tap av bilder og behovet for å skaffe plass til astronautene sine på romfartøyene i et annet land (russisk bemannet romfartøy "Soyuz").
Shuttle Discovery utfører en manøver før den legger til kai med ISS
Litt statistikk
Skyttelbussene ble designet for å bli i jordens bane i to uker. Vanligvis varte flyvningene deres fra 5 til 16 dager. Rekorden for den korteste flyreisen i programmets historie tilhører romfergen Columbia (døde sammen med mannskapet 1. februar 2003, den 28. flyvningen til verdensrommet), som i november 1981 brukte bare 2 dager, 6 timer og 13 minutter i rommet. Den samme skyttelen gjorde den lengste flyreisen i november 1996 - 17 dager 15 timer 53 minutter.
Totalt, under driften av dette programmet fra 1981 til 2011, ble 135 oppskytninger utført med romferger, hvorav Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (døde sammen med mannskapet 28. januar 1986). Totalt, innenfor rammen av programmet, ble det bygget fem av de ovennevnte skyttelbussene, noe som gjorde flyvninger ut i verdensrommet. En annen skyttelbuss, Enterprise, var den første som ble bygget, men i utgangspunktet var den bare beregnet for testing på bakken og atmosfæren, samt forberedende arbeid på oppskytingssteder, den fløy aldri ut i verdensrommet.
Det er verdt å merke seg at NASA planla å bruke skyttelbussene mye mer aktivt enn det faktisk viste seg. Tilbake i 1985 forventet eksperter fra den amerikanske romfartsorganisasjonen at de innen 1990 ville foreta 24 oppskytninger hvert år, og skip flyr opptil 100 fly til verdensrommet, i praksis gjorde alle 5 skyttelbussene bare 135 flyvninger på 30 år, hvorav to endte en katastrofe. Rekorden for antall flyreiser til verdensrommet tilhører skyttelen "Discovery" - 39 flyreiser til verdensrommet (den første 30. august 1984).
Landing av skyttelbussen "Atlantis"
De amerikanske skyttelbussene eier også den tristeste antirekorden blant alle romsystemer - når det gjelder antall drepte. To katastrofer med deres deltakelse forårsaket død av 14 amerikanske astronauter. 28. januar 1986, under start, som følge av en eksplosjon i en ekstern drivstofftank, kollapset Challenger -skyttelbussen, dette skjedde i det 73. andre flyget og førte til døden for alle de 7 besetningsmedlemmene, inkludert den første legende astronauten - tidligere lærer Christa McAuliffe, som vant den landsomfattende amerikanske konkurransen om retten til å fly ut i verdensrommet. Den andre katastrofen skjedde 1. februar 2003, da Columbia -romfartøyet kom tilbake fra sitt 28. fly til verdensrommet. Årsaken til katastrofen var ødeleggelsen av det ytre varmebeskyttende laget på det venstre planet på skyttelvingen, som ble forårsaket av et stykke varmeisolasjon av oksygenbeholderen som falt på den ved lanseringen. Da den kom tilbake, kollapset skyttelen i luften og drepte 7 astronauter.
Space Transportation System -programmet ble offisielt fullført i 2011. Alle transportbusser ble tatt ut og sendt til museer. Den siste flyturen fant sted 8. juli 2011 og ble utført av Atlantis -skyttelen med et mannskap redusert til 4 personer. Flyet avsluttet tidlig på morgenen 21. juli 2011. I 30 års drift har disse romskipene utført 135 flyvninger, totalt har de fullført 21 152 baner rundt jorden og levert 1600 tonn forskjellige nyttelaster ut i verdensrommet. I løpet av denne tiden inkluderte mannskapet 355 mennesker (306 menn og 49 kvinner) fra 16 forskjellige land. Astronaut Franklin Storey Musgrave var den eneste som fløy alle fem skyttelbussene som ble bygget.
