Правителствената програма на САЩ STS (Space Transportation System) е по -известна по целия свят като космическа совалка. Тази програма е изпълнена от специалисти на НАСА, нейната основна цел е създаването и използването на многократно използваеми транспортни космически кораби с пилотирана екипировка, предназначени да доставят хора и различни товари до нискоземни орбити и обратно. Оттук и действителното име - "Космическа совалка".
Работата по програмата започва през 1969 г. с финансиране от две правителствени служби на САЩ: НАСА и Министерството на отбраната. Работата по разработване и развитие беше извършена като част от съвместна програма между НАСА и ВВС. В същото време специалистите са приложили редица технически решения, които преди това са били тествани върху лунните модули на програмата „Аполо“от 60-те години на миналия век: експерименти с усилватели с твърдо гориво, системи за тяхното разделяне и получаване на гориво от външен резервоар. Основата на създадената система за космически транспорт е да бъде пилотиран космически кораб за многократна употреба. Системата включваше и комплекси за наземна поддръжка (комплексът за сглобяване, изпитание и изстрелване на космическия център Кенеди, разположен във военновъздушната база Ванденберг, Флорида), центърът за управление на полета в Хюстън (Тексас), както и системи за предаване на данни и комуникация чрез спътници и други средства ….
Всички водещи американски аерокосмически компании участваха в работата по тази програма. Програмата беше наистина мащабна и национална, повече от 1000 компании от 47 държави доставиха различни продукти и оборудване за космическата совалка. Договорът за изграждането на първия орбитален кораб през 1972 г. е спечелен от Rockwell International. Изграждането на първите две совалки започва през юни 1974 г.
Първият полет на космическата совалка Колумбия. Външният резервоар за гориво (в центъра) беше боядисан в бяло само през първите два полета. В бъдеще резервоарът не е боядисан, за да се намали теглото на системата.
Описание на системата
Структурно многократно използваната космическа транспортна система Space Shuttle включваше две спасителни бустери на твърдо гориво, които служеха за първи етап и орбитален космически кораб за многократна употреба (орбитален, орбитален) с три кислород-водородни двигателя, както и голям извънбордов горивен отсек, който формира втори етап. След приключване на програмата за космически полети, орбиталната машина независимо се върна на Земята, където кацна като самолет на специални писти.
Двата твърди ракетни ускорители работят около две минути след изстрелването, като задвижват и насочват космическия кораб. След това на надморска височина от около 45 километра те се разделят и с помощта на парашутна система се плискат надолу в океана. След ремонт и зареждане, те се използват отново.
Външният резервоар за гориво, който гори в земната атмосфера, напълнен с течен водород и кислород (гориво за основните двигатели), е единственият елемент за еднократна употреба в космическата система. Самият танк също е рамка за закрепване на усилвателите на твърдо гориво към космическия кораб. Той е хвърлен в полет около 8,5 минути след излитане на височина около 113 километра, по -голямата част от резервоара изгаря в земната атмосфера, а останалите части падат в океана.
Най -известната и разпознаваема част от системата е самият космически кораб за многократна употреба - совалката, всъщност самата „космическа совалка“, която се изстрелва в околоземна орбита. Тази совалка служи като полигон и платформа за научни изследвания в космоса, както и като дом за екипаж от два до седем души. Самата совалка е направена по схемата на самолета с триъгълно крило в план. За кацане той използва шаси от самолетен тип. Ако ракетните ускорители с твърдо гориво са проектирани да се използват до 20 пъти, то самата совалка - до 100 полета в космоса.
Размери на орбиталния кораб в сравнение със Союз
Системата на американската космическа совалка може да изведе на орбита височина от 185 километра и наклон от 28 ° до 24,4 тона товар при изстрелване на изток от нос Канаверал (Флорида) и 11,3 тона при изстрелване от територията на космическия полет Кенеди Центрирайте в орбита с височина 500 километра и наклон 55 °. Когато се изстрелва от военновъздушната база Ванденберг (Калифорния, западното крайбрежие), до 12 тона товар могат да бъдат пуснати в околополюсна орбита с височина 185 километра.
Това, което успяхме да реализираме, и какви от плановете ни останаха само на хартия
Като част от симпозиум, посветен на изпълнението на програмата за космическа совалка, който се проведе през октомври 1969 г., „бащата“на совалката Джордж Мюлер отбеляза: „Нашата цел е да намалим разходите за доставка на килограм полезен товар в орбита от 2000 долара за Saturn-V до 40-100 долара за килограм. Така че можем да отворим нова ера на изследване на космоса. Предизвикателството през следващите седмици и месеци за този симпозиум, както и за НАСА и ВВС, е да гарантираме, че можем да постигнем това. Като цяло, за различни варианти, базирани на космическата совалка, се предвиждаше разходите за изстрелване на полезен товар да бъдат в диапазона от 90 до 330 долара за килограм. Освен това се смяташе, че совалките от второ поколение ще намалят сумата до 33-66 долара за килограм.
В действителност обаче тези цифри се оказаха непостижими дори близо. Освен това, според изчисленията на Мюлер, цената на изстрелването на совалката е трябвало да бъде 1-2,5 милиона долара. Всъщност, според НАСА, средната цена за изстрелване на совалка е била около 450 милиона долара. И тази значителна разлика може да се нарече основно разминаване между заявените цели и реалността.
Совалка "Endeavour" с отворено товарно отделение
След приключването на програмата за Космическа транспортна система през 2011 г. вече можем уверено да кажем кои цели са постигнати по време на нейното изпълнение и кои не.
Целите на програмата за космическа совалка са постигнати:
1. Осъществяване доставка на различни видове товари на орбита (горни етапи, спътници, сегменти от космически станции, включително МКС).
2. Възможност за ремонт на спътници, разположени в ниска земна орбита.
3. Възможност за връщане на спътници обратно на Земята.
4. Възможност за полет до 8 души в космоса (по време на спасителната операция екипажът може да бъде докаран до 11 души).
5. Успешно внедряване на полет за многократна употреба и многократно използване на самата совалка и ускорители с твърдо гориво.
6. Въвеждане на практика на принципно ново разположение на космическия кораб.
7. Способност за извършване на хоризонтални маневри край кораба.
8. Голям обем на товарното отделение, възможност за връщане на Земята товар с тегло до 14, 4 тона.
9. Разходите и времето за разработка бяха спазени в сроковете, обещани на президента на САЩ Никсън през 1971 г.
Неизпълнени цели и неуспехи:
1. Качествено улесняване на достъпа до космоса. Вместо да намали разходите за доставка на килограм товар в орбита с два порядъка, космическата совалка всъщност се оказа един от най -скъпите методи за доставяне на спътници до земната орбита.
2. Бърза подготовка на совалки между космически полети. Вместо очакваната времева рамка, която се изчисляваше на две седмици между излитанията, совалките всъщност можеха да се подготвят за изстрелване в космоса в продължение на месеци. Преди катастрофата на космическата совалка Challenger, рекордът между полетите беше 54 дни, след бедствието - 88 дни. През целия период на тяхната експлоатация те са били пускани средно 4, 5 пъти годишно, докато минимално допустимият икономически обоснован брой изстрелвания е 28 изстрелвания годишно.
3. Простота на обслужване. Техническите решения, избрани по време на създаването на совалките, бяха доста трудни за поддържане. Основните двигатели изискват процедури за демонтаж и дълги срокове на обслужване. Турбопомпените агрегати на двигателите от първия модел изискват пълната им преграда и ремонт след всеки полет в космоса. Топлозащитните плочки бяха уникални - всяко гнездо имаше своя собствена плочка. Общо имаше 35 хиляди от тях, освен това плочките можеха да се повредят или загубят по време на полета.
4. Сменете всички носители за еднократна употреба. Совалките никога не са излизали на полярни орбити, което е било необходимо главно за разполагане на разузнавателни спътници. В тази насока бяха извършени подготвителни работи, но те бяха ограничени след бедствието на Challenger.
5. Надежден достъп до пространството. Четири космически совалки означават, че загубата на някоя от тях е загуба на 25% от целия флот (винаги е имало не повече от 4 летящи орбитали, совалката Endeavour е построена, за да замести изгубения Challenger). След бедствието полетите бяха спрени за дълго време, например след бедствието на Challenger - за 32 месеца.
6. Товароносимостта на совалките се оказа с 5 тона по -ниска от изискванията на военните спецификации (24,4 тона вместо 30 тона).
7. Големите възможности за хоризонтално маневриране никога не са били прилагани на практика поради причината, че совалките не са летели на полярни орбити.
8. Връщането на спътници от земната орбита спря още през 1996 г., докато само 5 спътника бяха върнати от космоса през целия период.
9. Ремонтът на спътници се оказа малко търсен. Общо 5 сателита са ремонтирани, но совалките също са извършвали 5 пъти поддръжка на известния телескоп Хъбъл.
10. Внедрените инженерни решения се отразиха негативно на надеждността на цялата система. По време на излитане и кацане имаше зони, които не оставяха на екипажа шанс за спасяване при спешни случаи.
11. Фактът, че совалката може да изпълнява само пилотирани полети, излага ненужно астронавтите, например, автоматизацията би била достатъчна за рутинни изстрелвания на сателити в орбита.
12. Закриването на програмата за космическа совалка през 2011 г. се наложи върху отмяната на програмата „Съзвездие“. Това накара САЩ да загубят независимия си достъп до космоса в продължение на много години. В резултат на това загубите на изображения и необходимостта от придобиване на места за техните астронавти на космическите кораби на друга държава (руски пилотиран космически кораб "Союз").
Shuttle Discovery извършва маневра, преди да се стигне до МКС
Малко статистика
Совалките са проектирани да останат в орбитата на Земята две седмици. Обикновено полетите им са продължили от 5 до 16 дни. Рекордът за най -краткия полет в историята на програмата принадлежи на космическата совалка „Колумбия“(загина заедно с екипажа на 1 февруари 2003 г., 28 -ият полет в космоса), която през ноември 1981 г. прекара само 2 дни, 6 часа и 13 минути в космоса. Същата совалка направи най -дългия полет през ноември 1996 г. - 17 дни 15 часа 53 минути.
Общо по време на работата на тази програма от 1981 до 2011 г. са извършени 135 изстрелвания от космически совалки, от които Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (загинаха заедно с екипажа на 28 януари 1986 г.). Общо в рамките на програмата бяха построени пет от горните совалки, които осъществиха полети в космоса. Друга совалка, Enterprise, беше построена първа, но първоначално беше предназначена само за наземни и атмосферни изпитания, както и за подготвителни работи на места за изстрелване, така и не полетя в космоса.
Заслужава да се отбележи, че НАСА планира да използва совалките много по -активно, отколкото се оказа в действителност. Още през 1985 г. експерти от американската космическа агенция очакваха, че до 1990 г. те ще направят 24 изстрелвания всяка година, а корабите летят до 100 полета в космоса, на практика всичките 5 совалки са извършили само 135 полета за 30 години, два от които приключиха катастрофа. Рекордът по брой полети в космоса принадлежи на совалката „Дискавъри“- 39 полета в космоса (първият на 30 август 1984 г.).
Кацане на совалката "Атлантида"
Американските совалки притежават и най -тъжния антирекорд сред всички космически системи - по отношение на броя на убитите хора. Две бедствия с тяхно участие са причинили смъртта на 14 американски астронавти. На 28 януари 1986 г., по време на излитане, в резултат на експлозия във външен резервоар за гориво, совалката Challenger се срина, това се случи в 73 -ата секунда на полета и доведе до смъртта на всички 7 членове на екипажа, включително първия астронавт -мирянин - бившата учителка Криста МакОлиф, която спечели националното американско състезание за право на полет в космоса. Второто бедствие се случи на 1 февруари 2003 г., по време на завръщането на космическия кораб „Колумбия“от 28 -ия му полет в космоса. Причината за катастрофата е разрушаването на външния топлозащитен слой в лявата равнина на крилото на совалката, което е причинено от парче топлоизолация на кислородния резервоар, падащ върху него по време на изстрелването. При завръщането си совалката се срина във въздуха, убивайки 7 астронавти.
Програмата за космическа транспортна система беше официално завършена през 2011 г. Всички експлоатационни совалки бяха изведени от експлоатация и изпратени в музеи. Последният полет е извършен на 8 юли 2011 г. и е извършен от совалката Atlantis с екипаж, намален до 4 души. Полетът приключи рано сутринта на 21 юли 2011 г. За 30 години експлоатация тези космически кораби са извършили 135 полета, общо са извършили 21 152 орбити около Земята, доставяйки 1600 тона различни полезни товари в космоса. През това време екипажът включваше 355 души (306 мъже и 49 жени) от 16 различни държави. Астронавтът Франклин Стори Мусгрейв беше единственият, който управляваше всичките пет построени совалки.
