Посадка шаттла на землю

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

КОНСТРУКЦИЯ

Отсек экипажа.

Отсек экипажа имеет три уровня. Самый верхний уровень – летная палуба, с которой происходит управление полетом. Во время взлета и приземления на ней находятся командир, пилот и два специалиста по операциям. Летная палуба имеет десять иллюминаторов: шесть передних (по три на командира и пилота), два верхних (для наблюдений) и два задних (для обзора грузового отсека).

На средней палубе находятся шкафы, кухня, система переработки отходов, спальное помещение (спальные места или спальные мешки) и основание шлюзовой камеры, через которую космонавты выходят из корабля при проведении работ в открытом космосе. Во время взлета и спуска на средней палубе могут находиться до пяти человек. Боковой люк средней палубы служит для входа и выхода экипажа, когда корабль находится на Земле. Под средней палубой размещаются часть агрегатов системы жизнеобеспечения и кладовая.

Грузовой отсек.

Основные и вспомогательные двигатели.

Три основных двигателя, расположенных в хвостовой части фюзеляжа, обеспечивают выведение корабля на орбиту. Вместе с внешним топливным блоком и магистралями подачи компонентов топлива они представляют собой основную двигательную установку. Тяга каждого из них составляет 1760 кН при 104% от номинальной мощности на взлете. Каждый двигатель имеет два низконапорных и два высоконапорных турбонасосных агрегата (ТНА), камеру сгорания с профилированным соплом и электронную систему управления.

Горючее (водород) и окислитель (кислород) из топливного блока поступают в низконапорный ТНА, который поднимает давление компонентов топлива перед поступлением в основной ТНА, после которого они поступают в камеру сгорания. Основные ТНА приводятся в действие за счет неполного сгорания основного расхода водорода с частью кислорода; при этом образуется обогащенная водородом паровая смесь. Этот пар вращает турбины, а потом поступает в камеру сгорания, куда подается и остаток кислорода. Предварительно жидкий водород проходит через охлаждающий тракт двигателя, где испаряется и после этого вместе с кислородом используется для приведения в действие низконапорных насосов. В таком поэтапном цикле газификации и сгорания почти вся химическая энергия топлива превращается в тягу, и коэффициент полезного действия двигателя достигает 98%. Дублированная электронная система управления контролирует работу клапанов и регулирует уровень тяги, задаваемый бортовыми компьютерами. Блоки управления также контролируют температуру и число оборотов турбины и могут отключить двигатель при угрозе аварии. См. также РАКЕТА.

Три блока вспомогательных ракетных двигателей, работающих на гидразине и азотном тетроксиде, обеспечивают управление кораблем и его ориентацию. Система ориентации имеет 38 основных двигателей (14 в носовом блоке и по 12 в каждом из двух хвостовых блоков) тягой до 3,82 кН. Кроме того, 6 верньерных двигателей ориентации тягой до 0,1 кН используются для точной регулировки положения корабля. Двигатели системы ориентации позволяют управлять положением корабля путем поворота его относительно трех осей (тангажа, крена и рысканья) и линейного перемещения вдоль этих осей. Включение двигателей осуществляется по командам бортовых компьютеров, которые реагируют на действия экипажа по управлению кораблем. Двигатели системы ориентации позволяют разворачивать корабль относительно Солнца, Земли или открытого космоса с целью регулирования температуры или наведения на цель, а также совершать маневры при приближении к другому космическому аппарату. Эти двигатели используются также при спуске, дросселируются и, наконец, выключаются при снижении скорости спуска до скорости звука; однако они недостаточно мощны, чтобы регулировать скорость при посадке.

Два двигателя системы орбитального маневрирования (ОМС) тягой 34,3 кН, которые расположены в гондолах в хвостовой части корабля, обеспечивают окончательное выведение на орбиту, маневры изменения орбиты и схода с нее при завершении полета.

Система электропитания.

Электроснабжение корабля обеспечивается тремя топливными элементами, которые питаются от восьми баков с жидкими водородом и кислородом. Все топливные элементы и баки расположены в трюме под грузовым отсеком. В топливном элементе происходит реакция между водородом и кислородом в присутствии электролита для получения электричества. Основной продукт реакции – вода – используется для питья. Кислород для дыхания экипажа поступает из тех же баков. Энергии топливных элементов хватает на 10–14 сут в зависимости от энергопотребления корабля или на три недели при установке модуля с дополнительными баками. Три вспомогательных блока электропитания обеспечивают работу приводов для поворота двигателей во время спуска и аэродинамических органов управления при входе в атмосферу, а также торможение колес после приземления.

Система жизнеобеспечения.

Температура в отсеке экипажа поддерживается системой терморегулирования, которая поглощает метаболическое тепло, выделяемое экипажем (за счет обдува отсека воздухом), и тепло, выделяемое электронным оборудованием (снимается водой, циркулирующей в термоплатах, на которых оно устанавливается), и переносит его на панели радиатора, расположенные на внутренней стороне створок грузового отсека. Отражательная способность панелей такова, что они остаются холодными, даже когда на них светит Солнце.

Бортовые компьютеры.

Система теплозащиты.

Орбитальный корабль имеет теплозащитное покрытие, состоящее из 24 192 плиток и 3254 гибких матов изоляции, которое защищает его от аэродинамического нагрева при выведении на орбиту и спуске. Плитки поглощают тепло и затем постепенно излучают его. Теплозащитное покрытие состоит из нескольких различных материалов, каждый из которых рассчитан на свою тепловую нагрузку (максимально до 1650° С), которую должны выдерживать различные части корабля во время выведения и спуска. Наиболее теплостойкий материал плиток – серый композиционный углерод-графитовый материал – применен на носовой части и передней кромке крыльев. Черные плитки из стекловолокна использованы на тех участках поверхности (днище, передняя часть фюзеляжа и передняя кромка вертикального стабилизатора), где температуры составляют от 650 до 1260° С. Белые плитки из стекловолокна защищают участки (хвостовая часть, задняя часть носового отсека и боковые поверхности киля), где температура не превышает 650° С. Маты из кварцевого волокна и войлочные маты устанавливаются на тех поверхностях, которые подвергаются значительному аэродинамическому нагреву при выведении на орбиту.

Твердотопливные ускорители.

Корпус двигателя состоит из четырех последовательно расположенных сегментов, которые содержат смесевой твердотопливный заряд из алюминиевого порошка, перхлората аммония, полимерного связующего и катализатора скорости горения (окись железа) с поверхностным ингибитором горения. Размер сегментов определяется максимальным размером груза, который может быть перевезен в железнодорожном вагоне. При сборке сегменты соединяются соединительными скобами, через которые проходят стальные шпильки; по окружности нижнего торца сегмента сделана круговая канавка, в которую вставляется верхняя часть следующего сегмента. Три мощных резиновых кольца и специальный герметик обеспечивают герметичное уплотнение и предохраняют соединение от воздействия горячих газообразных продуктов сгорания.

Два центральных сегмента двигателя практически одинаковы. В переднем сегменте поверхность горения заряда имеет звездообразную форму, что позволяет увеличить тягу при отрыве от стартового стола; эта часть заряда выгорает непосредственно перед достижением максимума динамического давления на участке выведения. На верхнем днище корпуса двигателя (переднего сегмента) крепится устройство зажигания. Задний сегмент сужается до образования горловины сопла. К ней через гибкий переходник крепится расширяющаяся часть сопла.

В передней сборке находится система спасения ускорителя. Вытяжной (тормозной) парашют стабилизирует ускоритель во время спуска, а затем вытягивает три основных парашюта, на которых ускоритель опускается в океан. Для спуска достаточно двух основных парашютов, третий используется как запасной. Поскольку в полете ускорители несколько отклоняются от своего первоначального положения, небольшая собственная система наведения, расположенная в передней сборке, выдает компьютерам корабля скорректированные данные.

Топливный блок.

Бочкообразный межбаковый отсек представляет собой массивную оребренную конструкцию, приваренную к верхнему днищу водородного бака и нижнему днищу кислородного бака. Мощный коробчатый шпангоут межбакового отсека несет передние узлы крепления двух твердотопливных ускорителей. По двум магистралям питания диаметром 43 см, которые проходят через нижний узел крепления РДТТ, водород и кислород подаются в основные ЖРД корабля.

СХЕМА ПОЛЕТА

Подготовка.

Отсчет времени.

Подъем.

Возвращение с орбиты.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ

Проектирование.

Администрация Никсона поручила НАСА изучить альтернативные проекты, в которых затраты на разработку были бы меньше, даже ценой увеличения расходов на предполетную подготовку и снижения функциональных возможностей. Основным экспертом выступало министерство обороны. Группа его специалистов сформулировала следующие требования к запускаемой полезной нагрузке: диаметр – 5 м, длина – 18 м, масса – 29 000 кг.

Разработка и испытания.

Орбитальные летные испытания.

Верхние ступени.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОКОЛОЗЕМНОЙ ОРБИТЕ

В полетах могли использоваться модуль, платформа или их комбинация. Каждая секция модуля имеет 4 м в диаметре и 3 м в высоту. Внутри модуля с каждой стороны наверху располагаются стойки для приборов и шкафы для хранения материалов, а внизу – отсеки для оборудования. Переходный тоннель со шлюзовой камерой соединяет модуль и кабину экипажа корабля.

Платформа представляет собой открытую U-образную конструкцию также диаметром 4 м и высотой 3 м. На ней располагаются телескопы и другие инструменты, направленные в открытый космос. Кроме того, имеется система наведения приборов на звезды или Солнце.

Другие экспериментальные возможности.

Ремонт спутников.

РАЗРАБОТКА МНОГОРАЗОВЫХ КОРАБЛЕЙ В ДРУГИХ СТРАНАХ

Некоторые другие страны, кроме США, разрабатывали собственные многоразовые корабли, однако только Советский Союз был близок к цели.

Глушко В.П. и др. Космонавтика: энциклопедия. М., 1985
Гэтланд К. и др. Космическая техника: иллюстрированная энциклопедия. М., 1985
Глушко В.П. Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР. М., 1987

Содержание

История применения

Общее описание системы

Разгон до орбитальной скорости на маршевых двигателях. Снимок автоматической камеры, установленной на отделившемся ускорителе

Шаттл состоит из трёх [3] основных компонентов (ступеней):

Два твердотопливных ракетных ускорителя, которые работают в течение примерно двух минут после старта, разгоняя и направляя корабль, а затем отделяются на высоте около 45 км, приводняются на парашютах в океан и, после ремонта и перезаправки, используются вновь; [4]
Большой внешний топливный бак с жидкими водородом и кислородом для главных двигателей. Бак также служит каркасом для скрепления ускорителей с орбитальным аппаратом. Бак отбрасывается примерно через 8,5 минут на высоте 113 км, его бо́льшая часть сгорает в атмосфере, а остатки падают в океан. [5]орбитальный аппарат-ракетоплан (англ.orbiter ), который выводится на околоземную орбиту и служит там домом для экипажа. После выполнения программы полёта возвращается на Землю и совершает посадку как планёр на взлётно-посадочную полосу. [6]

Профиль полёта

Запуск и выведение на орбиту

Приблизительно через две минуты (126 секунд) после подъема, на высоте 45 км, боковые ускорители отделяются от системы. Дальнейший подъём и разгон системы осуществляется маршевыми двигателями шаттла (SSME), питающимися из внешнего топливного бака. Их работа прекращается по достижении кораблём скорости 7.8 км/с на высоте несколько более 105 км ещё до полной выработки топлива; через 30 секунд после отключения двигателей (примерно через 8,5 минут после старта) на высоте около 113 км производится отделение внешнего топливного бака.

Существенно, что на данном этапе скорость орбитального корабля ещё недостаточна для выхода на устойчивую низкую круговую орбиту (по сути, челнок выходит на баллистическую траекторию) и требуется дополнительный разгонный импульс до выведения на орбиту. Этот импульс выдаётся через 90 секунд после отделения бака — в момент, когда челнок, продолжая движение по баллистической траектории, достигает её апогея; необходимый доразгон производится кратковременным включением двигателей системы орбитального маневрирования. В некоторых полётах для этой цели использовалось два последовательных включения двигателей на разгон (один импульс увеличивал высоту апогея, другой формировал круговую орбиту).

Такое решение профиля полёта позволяет избежать выведения топливного бака на ту же орбиту, что и челнок; продолжая снижение по баллистической траектории, бак падает в заданную точку Индийского океана. В случае, если импульс довыведения не удастся осуществить, челнок всё же может совершить одновитковый полёт по очень низкой орбите и вернуться на космодром.

На любом этапе выведения на орбиту предусмотрена возможность аварийного прекращения полёта с использованием соответствующих процедур.

Непосредственно после формирования низкой опорной орбиты (круговой орбиты с высотой порядка 250 км, хотя значение параметров орбиты зависело от конкретного полёта) производится сброс остатков топлива из системы маршевых двигателей SSME и вакуумирование их топливных магистралей. Кораблю придаётся необходимая осевая ориентация. Раскрываются створки грузового отсека, которые служат также и радиаторами системы терморегуляции корабля. Системы корабля приводятся в конфигурацию орбитального полёта.

Посадка

Посадка состоит из нескольких этапов. Вначале производится выдача тормозного импульса на сход с орбиты — приблизительно за половину витка до места посадки, при этом шаттл летит кормой вперёд в перевернутом положении. Продолжительность работы двигателей орбитального маневрирования составляет около 3 минут; характеристическая скорость, отнимаемая от орбитальной скорости шаттла — 322 км/ч; такого торможения достаточно для того, чтобы перигей орбиты оказался в пределах атмосферы. Затем челнок выполняет разворот по тангажу, принимая необходимую ориентацию для входа в атмосферу. Корабль входит в атмосферу с большим углом атаки (порядка 40°). Сохраняя данный угол тангажа, корабль выполняет несколько S-образных манёвров с креном до 70°, эффективно гася скорость в верхних слоях атмосферы (это также позволяет минимизировать подъёмную силу крыла, нежелательную на данном этапе). Температура отдельных участков теплозащиты корабля на этом этапе превышает 1500°. Максимальная перегрузка, испытываемая астронавтами на этапе атмосферного торможения — около 1,5 g. После гашения основной части орбитальной скорости корабль продолжает снижаться как тяжёлый планёр с невысоким аэродинамическим качеством, постепенно уменьшая тангаж. Выполняется манёвр захода на посадочную полосу. Вертикальная скорость корабля на этапе снижения весьма высока — порядка 50 м/с. Угол посадочной глиссады также велик — порядка 17-19°. На высоте порядка 500 м и скорости около 430 км/ч начинается выравнивание корабля и производится выпуск шасси. Касание полосы происходит на скорости порядка 350 км/ч, после чего выпускается тормозной парашют диаметром 12 м; после торможения до скорости 110 км/ч парашют сбрасывается. Экипаж выходит из корабля через 30-40 минут после остановки.

Длительность полёта

Экипаж

Орбиты

Орбита шаттлов располагалась на высоте приблизительно в пределах от 185 до 643 км (115—400 миль).

Полезная нагрузка

Доставляемая в космос полезная нагрузка орбитальной ступени (орбитального ракетоплана) для низкой околоземной орбиты зависит, в первую очередь, от параметров целевой орбиты, на которую выводится челнок. Максимальная масса полезной нагрузки может быть доставлена в космос при запуске на низкую околоземную орбиту с наклонением порядка 28° (широта космодрома Канаверал) и составляет 24,4 тонны. При запуске на орбиты с наклонением бо́льшим, чем 28°, допустимая масса полезной нагрузки соответственно уменьшается (так, при запуске на полярную орбиту расчетная грузоподъёмность челнока падает до 12 т; в реальности, однако, челноки никогда не запускались на полярную орбиту).

Максимальная масса загруженного космического корабля на орбите — 120—130 т. С 1981 года с помощью шаттлов было доставлено на орбиту более 1370 т полезных грузов.

Максимальная масса груза, возвращаемого с орбиты — до 14,4 т.

История создания

30 октября 1968 года два головных центра NASA (Центр пилотируемых космических кораблей — MSC — в Хьюстоне и Космический центр имени Маршалла — MSFC — в Хантсвилле) обратились к американским космическим компаниям с предложением исследовать возможность создания многоразовой космической системы, что должно было снизить затраты космического агентства при условии интенсивного использования. [8]

В сентябре 1970 года Целевая космическая группа под руководством вице-президента США С. Агню [9] , специально созданная для определения следующих шагов в освоении космического пространства, оформила два детально проработанных проекта вероятных программ.

Большой проект включал:

космические челноки;
орбитальные буксиры;
большую орбитальную станцию на Земной орбите (до 50 человек экипажа);
малую орбитальную станцию на орбите Луны;
создание обитаемой базы на Луне;
пилотируемые экспедиции к Марсу;
высадку людей на поверхность Марса.

В качестве малого проекта предлагалось создать только большую орбитальную станцию на Земной орбите. Но в обоих проектах было определено, что орбитальные полёты: снабжение станции, доставку на орбиту грузов для дальних экспедиций или блоки кораблей для дальних полётов, смена экипажей и прочие задания на орбите Земли, должны осуществляться многоразовой системой, которая и получила тогда название Space Shuttle. [10]

Nuclear Shuttle: This reusable rocket would rely on the NERVA nuclear engine. It would operate between low earth orbit, lunar orbit, and geosynchronous orbit, with its exceptionally high performance enabling it to carry heavy payloads and to do considerable amounts of work with limited stores of liquid-hydrogen propellant. In turn, the nuclear shuttle would receive this propellant from the Space Shuttle.

— SP-4221 The Space Shuttle Decision

Однако президент США Ричард Никсон отверг все варианты, потому что даже самый дешёвый требовал 5 млрд долл. в год. NASA оказалось перед тяжёлым выбором: нужно было или начать новую крупную разработку, или объявить о прекращении пилотируемой программы.

Проект создания шаттлов был принят Конгрессом США.

Одновременно, в связи с отказом от одноразовых ракет-носителей, определялось, что на шаттлы возлагается обязанность осуществлять вывод на земную орбиту и всех перспективных аппаратов Минобороны, ЦРУ и АНБ США.

Военные предъявили свои требования к системе:

Этим требования военного ведомства к проекту были ограничены. [8]

В результате советская космическая отрасль получила задание создать многоразовую многоцелевую космическую систему с характеристиками, аналогичными шаттлу. [17]

Задачи

Шаттлы использовались для вывода грузов на орбиты высотой 200—500 км, проведения научных исследований, обслуживания орбитальных космических аппаратов (монтажные и ремонтные работы).

В течение всех тридцати лет, когда шаттлы были в эксплуатации, они постоянно развивались и модифицировались. За всё время эксплуатации было произведено более тысячи модификаций к изначальному проекту шаттла.

Технические данные

Высота на стартовой позиции	56,14 м
Масса при старте	2045 т
Масса полезного груза	29,5 т
Процент полезного груза от общего веса	1,4 %
Подъёмная сила при старте	30 806 кН (3141 тс)

Твердотопливный ускоритель

Длина	50 м
Диаметр	3,71 м
Общая масса двух ускорителей	1180 т
Подъёмная сила двух ускорителей	25 500 кН (2600 тс)
Удельный импульс	269 с
Время работы	123 с

Внешний топливный бак

Бак содержит топливо (водород) и окислитель (кислород) для трёх жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) SSME (RS-24) на орбитальном аппарате и не снабжён собственными двигателями.

Внутри топливный бак разделён на три секции. Верхнюю треть бака занимает ёмкость, предназначенная для охлаждённого до температуры −183 °C (−298 °F) жидкого кислорода. Объём этой ёмкости составляет 650 тыс. литров (143 тыс. галлонов). Нижние две трети бака предназначены для охлаждённого до температуры −253 °C (−423 °F) жидкого водорода. Объём этой ёмкости составляет 1,752 млн литров (385 тыс. галлонов). Между ёмкостями для кислорода и водорода находится кольцевидный промежуточный отсек, который соединяет топливные секции, несёт в себе оборудование, и к которому крепятся верхние концы ракетных ускорителей. [5]

Длина	47 м
Диаметр	8,38 м
Масса при старте	756 т
Тяга на уровне моря (104,5 %)	5252 кН (535,5 тс)
Удельный импульс	455 с
Время работы	480 с
Топливо	жидкий водород
Масса топлива при старте	103 т
Окислитель	жидкий кислород
Масса окислителя при старте	616 т

Орбитальный ракетоплан

После выключения трёх основных двигателей орбитального ракетоплана, работавших с момента старта, и отделения внешнего топливного бака, далее, на участке довыведения, а также для маневрирования на орбите и схода с неё использовались два двигателя системы орбитального маневрирования (OMS), каждый тягой 27 кН. Кроме того, система OMS включает двигатели ориентации корабля на орбите (малой тяги), расположенные в хвостовых мотогондолах и в носовой части орбитального ракетоплана. Топливо и окислитель системы OMS хранились на шаттле, использовались на орбите и для возвращения на Землю.

Длина	37,24 м
Размах крыльев	23,79 м
Масса (без полезного груза)	80 т
Общая подъёмная сила при старте	5306 кН (541 тс)
Удельный импульс	316 с [см 1]
Время работы	1250 с [см 2]
Топливо	метилгидразин (MMH) [см 1]
Окислитель	тетраоксид диазота (N₂O₄) [см 1]

↑ 123 Данные по системе орбитального маневрирования OMS.
↑ Максимально возможное время работы двигателей OMS, с учётом возможных включений на орбите.

Внутри ракетоплан разделён на отсек экипажа, находящийся в передней части фюзеляжа, большой грузовой отсек и хвостовой двигательный отсек. Отсек экипажа двухэтажный, рассчитан в норме на 7 астронавтов, но при спасательной операции может принять ещё троих, его объём составляет 65,8 м 3 , имеет 11 окон и иллюминаторов. В отличие от грузового отсека, в отсеке экипажа поддерживается постоянное давление. Отсек экипажа разделён на три подотсека: полётную палубу (кабину управления), салон и переходный воздушный шлюз. Кресло командира экипажа находится в кабине слева, кресло пилота — справа, органы управления полностью продублированы, так что и капитан, и пилот может управлять в одиночку. В кабине в общей сложности отображается более двух тысяч показаний приборов. Астронавты живут в салоне, там находится стол, спальные места, там же хранится дополнительное оборудование и находится станция оператора экспериментов. В воздушном шлюзе находятся скафандры для двух астронавтов и инструменты для работы в открытом космосе. [6]

В грузовом отсеке располагаются доставляемые на орбиту грузы. Наиболее известной деталью грузового отсека является Система удалённого манипулирования (англ. Remote Manipulator System , сокр. RMS) — огромная механическая рука длиной 15,2 м, управляемая из кабины ракетоплана. Механическая рука применяется для фиксирования и манипуляций с грузами в грузовом отсеке. Двери грузового отсека имеют встроенные радиаторы и используются для отвода тепла. [6]

Обозначения номеров полётов шаттлов

С 1984 года была введена новая система обозначений. Сокращение STS осталось, но порядковый номер был заменён кодовой комбинацией, которая состояла из двух цифр и одной буквы. Первая цифра в этой кодовой комбинации соответствовала последней цифре текущего года, но не календарного, а бюджетного года НАСА, который продолжался с октября по сентябрь. Например, если полёт происходит в 1984 году до октября, то берётся цифра 4, если в октябре и позже — цифра 5. Второй цифрой в кодовой комбинации всегда была 1. Обозначение 1 было принято для запусков шаттлов с мыса Канаверал. Ранее планировалось, что шаттлы будут также стартовать с военно-воздушной базы Ванденберг в Калифорнии; для этих стартов планировалась цифра 2. Но до запусков шаттлов с базы Ванденберг дело так и не дошло. Буква в кодовой комбинации соответствовала порядковому номера полёта шаттла в текущем году. Но и этот порядок не соблюдался, так, например, полёт STS-51D состоялся раньше, чем полёт STS-51B.

Пример: полёт STS-51A — состоялся в ноябре 1984 года (цифра 5), это был первый полёт в новом бюджетном году (буква А), шаттл стартовал с мыса Канаверал (цифра 1).

Стоимость

Несмотря на то, что стоимость каждого полёта шаттла составляла около 450 млн долл. [18] , на обеспечение 22 полётов шаттлов с середины 2005 года по 2010 год в бюджете NASA было заложено около 1 млрд 300 млн долл. прямых затрат. [19]

Последние полёты шаттлов

Итоги

За 30 лет эксплуатации пять шаттлов совершили 135 полётов. В общей сложности все шаттлы совершили 21 152 витка вокруг Земли и пролетели 872,7 млн км (542 398 878 миль). На шаттлах в космос было поднято 1,6 тыс. тонн (3,5 млн фунтов) полезных грузов. 355 астронавтов и космонавтов летали на шаттлах в космос.

Интересные факты

Фильмография

Шаттлы, как вымышленные, так и реальные, присутствуют во многих фильмах и телесериалах. Некоторые из таких произведений:

Экипаж шаттла

Первые минуты полета

Когда основные двигатели сделали свою работу, пришло время включить двигатели системы орбитального маневрирования. Это было сделано через 10 с половиной минут после старта. Двигатели работали 87 с, было обеспечено приращение скорости 49,4 м/с, и корабль занял промежуточную орбиту с высотой 244,2 км и 105,4 км в перигее.

Экипаж STS-1 — астронавты Джон Янг (слева) и Роберт Криппен (справа) — во время тренировок в космическом центре им. Кеннеди 10 ок- тября 1980 года
Фото: Reuters/NASA/KSC

Через три с половиной часа после взлета астронавты сняли герметичные скафандры и остались в полетных комбинезонах. Вновь они надели скафандры за четыре часа до схода с орбиты и приземления.

Посадка и приземление

Впрочем, каких-либо серьезных трудностей эта ситуация экипажу и наземным службам не доставила.

Анализ миссии SТS-1

Миссия SТS-1 была завершена. Пилоты прошли медицинский осмотр и прочие необходимые процедуры, получили награды и почести. Джон Янг, в частности, был удостоен Космической медали Конгресса - высшей награды США для астронавтов. Роберт Криппен был награжден Космической медалью в 2006 году, на данный момент он является последним, награжденным этой медалью.

Даже в проектах самым близким к описываемому был только запуск с орбиты тестовых стендов гиперзвуковых аэрокосмических аппаратов

А вот у СССР проекты космического бомбардировщика-челнока были

«Невзирая на предупреждения, американский „Челленджер“ упорно сближался с белым цилиндром русской орбитальной станции. Выбрасывая „шнуры“ бело-красного пламени из двигателей ориентации, громоздкий космический самолёт наклонил нос, мчась в космической пустоте большой „дельтой“.

Обслуживание челнока — ожидание

Однако в реальности после каждого приземления требовалось заново проверить, вымыть, высушить, а также надуть или обслужить тысячи компонентов челнока. Как, впрочем, и перед стартом. Многочисленные отмены запуска в последний момент просто выводили астронавтов из себя.

Обслуживание челнока — реальность

7. Челнок — единственный жизнеспособный вариант многоразового космического аппарата с посадкой на планеты

Х-37В — главная загадка современной космонавтики

Какие задачи решает этот челнок на орбите — тайна. Вероятнее всего, шпионит, поскольку на его борту нет никаких людей, которые могли бы помешать камерам и другим сенсорам.

Стыковка на орбите двух челноков

Момент перехода астронавтов

В кино такие планы всегда заканчиваются хорошо. Но реальность злее и грустнее. Шансы были слишком малы, и разрешение на этот полёт равнялось бы смертельному приговору для астронавтов. Отважились бы на это в NASA? Возможно, реальное развитие событий стало бы ужасным, но более щадящим вариантом. Куда страшнее, если бы после многодневного неведенья, страха и ада спешной подготовки всё закончилось бы ещё большим крахом.

Переход продлился бы более восьми часов, ведь космических скафандров на всех просто не хватало. Два астронавта всё это время работали бы в открытом космосе

На первых этапах проектирования челнока вопрос создания средств космической эвакуации исследовали довольно активно. Но позже решили, что шанс подобной ситуации слишком мал и немалые траты на все эти программы не имеют смысла…

А как же! Забавно, что в западных технотриллерах об этом писали ещё при первых полётах челноков. А в патриотической прессе — на пару десятков лет позже. Особенно часто цитируют этот газетный отрывок:

14 апреля 1981 года из своего первого полёта на орбиту успешно вернулся американский пилотируемый космический корабль Columbia, построенный в рамках программы Space Shuttle. С его появлением были связаны многие надежды, ожидания и планы. Многоразовый корабль должен был изменить космонавтику кардинальным образом, в том числе укрепив обороноспособность Соединённых Штатов.

Экономические проблемы, начавшиеся в США в конце 60-х годов и позднее переросшие в кризис, серьёзным образом сказались на космонавтике. Бюджет Национального управления по аэронавтике и космосу (NASA) неуклонно уменьшался. При этом штат госслужащих в структурах NASA сократился на треть. Массовые увольнения проходили и в частных компаниях, работавших на космос.

В октябре 1968 года NASA обратилось к ведущим компаниям, специализирующимся на космических технологиях, с предложением изучить возможность создания носителя, который можно было бы использовать многократно, что снизило бы стоимость доставки грузов на орбиту. Почти сразу возникла концепция пилотируемого крылатого корабля, взлетающего как ракета и приземляющегося как самолёт.

Проект полностью многоразовой ракетно-космической системы Space Shuttle, предложенный проектантами Manned Spacecraft Center в 1970 году. Фото из архива NASA.

Экономическая оценка показала, что если шаттлы будут летать в космос не реже тридцати раз в год, доставляя туда не только государственные и военные, но также и коммерческие грузы, то они вполне могут окупиться. В 1971 году стало ясно, что 10 млрд долларов, которые необходимы для создания полностью многоразовой системы, правительство не выделит, и конструкторы снова перекомпоновали проект. Теперь стоимость реализации оценили в 5,15 млрд долларов. На этих условиях 5 января 1972 года Никсон объявил о создании новой ракетно-космической системы.

Президент Ричард Никсон (справа) и администратор NASA Джеймс Флетчер на встрече в Сан-Клементе (Калифорния) 5 января 1972 года приняли решение в пользу программы Space Shuttle. Фото из архива NASA.

Одним из главных заказчиков шаттла выступил Пентагон, что во многом определило облик корабля. По мнению экспертов, с появлением этой системы должен был произойти качественный скачок в области использования околоземного пространства в военных целях. Во-первых, многоразовый корабль можно применять в качестве средства для развёртывания на орбите и регулярного технического обслуживания космических платформ. Во-вторых, Space Shuttle — это почти идеальный инструмент для решения прикладных военных задач: инспекции, захвата или уничтожения вражеских аппаратов; текущего или аварийного ремонта собственных аппаратов, дозаправки их топливом; ведения оперативной разведки и испытания экспериментальных образцов оружия в космосе. В-третьих, при необходимости шаттлы могут быть применены как носители ударных средств по наземных целям.

Требования военных свелись к следующему: Space Shuttle должен выводить на орбиту груз длиной до 18 м и массой до 29,5 т, а также возвращать назад до 14,5 т; корабль должен иметь возможность бокового манёвра на 2000–2500 км при спуске для посадки на военных аэродромах.

Габариты полезного груза предопределили огромные размеры орбитального корабля и величину стартовой массы системы в целом. Для заданного бокового манёвра нужна значительная подъёмная сила на гиперзвуковых скоростях — так в проекте корабля появились крыло двойной стреловидности и мощная теплозащита.

Выдав нескольким фирмам задание на проектирование корабля, NASA остановило выбор на проекте компании North American Rockwell. Согласно ему, космический корабль состоял из крылатой орбитальной ступени (космоплана), внешнего сбрасываемого топливного бака и двух твердотопливных ускорителей. Центральная часть фюзеляжа отводилась под отсек полезного груза, в хвостовой части находились двигатели различного назначения, в носовой — кабина экипажа. Топливный бак содержал кислород и водород в жидком состоянии, которые питали основную двигательную установку космоплана. Твердотопливные ускорители крепились непосредственно к топливному баку.

Фирмам, работавшим над проектом нового корабля, не удалось уложиться ни в заявленные сроки, ни в заявленную стоимость. Общий бюджет проекта вырос с 5,2 млрд (1971 год) до 10,1 млрд долларов (1982 год). Цена одного запуска увеличилась с 10,5 млн до 240 млн долларов.

При этом надёжность Space Shuttle из-за экономии не выросла, а заметно снизилась. В ноябре 1972 года с космоплана убрали два двигателя, предназначенных для аварийного отделения от бака. В феврале 1974 года шаттлы лишились воздушно-реактивных двигателей, что исключало возможность самостоятельных перелётов между аэродромами. Планер шаттла изготавливали из алюминиевого сплава вместо жаропрочного титана — в результате в качестве тепловой защиты использовали наклеиваемую кварцевую плитку, которая требовала особого ухода.

Космический корабль Space Shuttle, вариант 1972 года. Фото из архива NASA.

Проектанты отказались даже от системы аварийного спасения. Для шаттлов существовал лишь один путь её организации — отделять всю кабину с экипажем, что требовало установки громоздкого оборудования. После некоторых колебаний систему вычеркнули из проекта, записав вместо неё завышенные требования по надёжности, что, по мнению разработчиков, гарантировало безопасность. В случае если бы отказали разгонные двигатели, шаттл мог отделиться от топливного бака, после чего совершил бы посадку на одну из специально подготовленных взлётно-посадочных полос.

Шаттлы осваивают орбиту

NASA предполагало изготовить пять космопланов, однако поначалу построили всего четыре лётных образца. Они получили названия Columbia (OV-102), Discovery (OV-103), Atlantis (OV-104) и Challenger (STA-099).

Первый полёт решили сразу провести с астронавтами на борту. Считается, что это был вынужденный риск, ведь без пилота космоплан не может приземлиться. В действительности Space Shuttle проектировался как автономная система и вполне мог выполнить простую миссию без экипажа. Решение было идеологическим: NASA построило носитель, который должен обладать надёжностью на уровне гражданских авиалайнеров, и его превосходство требовалось продемонстрировать миру.

29 декабря 1980 года гигантский транспортёр, доставшийся в наследство от лунной ракеты Saturn V, привёз корабль Columbia на стартовый комплекс. При тестовой заправке случился пролив, и отслоилось теплоизолирующее покрытие бака — запуск вновь перенесли. 19 марта 1981 года при заполнении азотом хвостового отсека корабля шестеро оказавшихся в нём рабочих получили отравление, а двое из них впоследствии скончались.

Читайте также: