Program pemerintah AS STS (Space Transportation System) lebih dikenali di seluruh dunia sebagai Space Shuttle. Program ini dilaksanakan oleh pakar NASA, tujuan utamanya adalah penciptaan dan penggunaan kapal angkasa berawak yang dapat digunakan semula yang dirancang untuk membawa orang dan pelbagai kargo ke orbit bumi rendah dan kembali. Oleh itu, nama sebenarnya - "Space Shuttle".
Kerja program bermula pada tahun 1969 dengan dana dari dua jabatan kerajaan AS: NASA dan Jabatan Pertahanan. Pembangunan dan pengembangan dilaksanakan sebagai bagian dari program bersama antara NASA dan Angkatan Udara. Pada masa yang sama, pakar menggunakan sebilangan penyelesaian teknikal yang sebelumnya telah diuji pada modul lunar program Apollo tahun 1960-an: eksperimen dengan penggalak padat, sistem untuk memisahkannya dan mendapatkan bahan bakar dari tangki luaran. Dasar sistem angkasa lepas yang diciptakan adalah menjadi kapal angkasa yang dapat digunakan semula berawak. Sistem ini juga merangkumi kompleks sokongan darat (kompleks pendaratan, ujian dan pelancaran Pusat Angkasa Kennedy yang terletak di Pangkalan Tentera Udara Vandenberg, Florida), pusat kawalan penerbangan di Houston (Texas), serta sistem penyampaian data dan komunikasi melalui satelit dan cara lain. …
Semua syarikat aeroangkasa terkemuka Amerika mengambil bahagian dalam kerja program ini. Program ini benar-benar berskala besar dan nasional, lebih daripada 1000 syarikat dari 47 negeri membekalkan pelbagai produk dan peralatan untuk Space Shuttle. Kontrak untuk pembinaan kapal orbit pertama pada tahun 1972 dimenangi oleh Rockwell International. Pembinaan dua ulang-alik pertama bermula pada bulan Jun 1974.
Penerbangan pertama kapal angkasa Columbia. Tangki bahan bakar luaran (tengah) hanya dicat putih pada dua penerbangan pertama. Pada masa akan datang, tangki tidak dicat untuk mengurangkan berat sistem.
Penerangan Sistem
Space Shuttle sistem pengangkutan ruang yang dapat digunakan semula secara struktural merangkumi dua penggalak bahan bakar pepejal penyelamat, yang berfungsi sebagai tahap pertama dan kapal angkasa yang dapat digunakan semula yang mengorbit (orbiter, orbiter) dengan tiga mesin oksigen-hidrogen, serta petak bahan bakar luar yang besar yang membentuk peringkat kedua. Setelah selesai program penerbangan ruang angkasa, pengorbit secara bebas kembali ke Bumi, di mana ia mendarat seperti kapal terbang di landasan khas.
Dua penguat roket padat beroperasi selama kira-kira dua minit selepas pelancaran, mendorong dan memandu kapal angkasa. Setelah itu, pada ketinggian kira-kira 45 kilometer, mereka berpisah dan, dengan bantuan sistem payung terjun, terpercik ke laut. Selepas pembaikan dan pengisian semula, ia digunakan lagi.
Tangki bahan bakar luaran, yang terbakar di atmosfer bumi, diisi dengan hidrogen dan oksigen cair (bahan bakar untuk enjin utama), adalah satu-satunya elemen sistem angkasa yang boleh digunakan. Tangki itu sendiri juga merupakan rangka untuk memasang penguat propelan pepejal ke kapal angkasa. Ia dilemparkan dalam penerbangan sekitar 8.5 minit setelah lepas landas pada ketinggian kira-kira 113 kilometer, sebahagian besar tangki terbakar di atmosfer bumi, dan bahagian-bahagian yang tersisa jatuh ke laut.
Bahagian sistem yang paling terkenal dan dikenali adalah kapal angkasa yang boleh digunakan semula - pesawat ulang-alik, sebenarnya "pesawat ulang-alik" itu sendiri, yang dilancarkan ke orbit dekat bumi. Pesawat ulang-alik ini berfungsi sebagai landasan dan landasan untuk penyelidikan ilmiah di angkasa, dan juga rumah bagi kru yang terdiri dari dua hingga tujuh orang. Pesawat ulang-alik itu sendiri dibuat mengikut skema pesawat dengan sayap segitiga dalam rancangan. Untuk mendarat, dia menggunakan alat pendaratan jenis pesawat. Sekiranya penggalak roket propelan pepejal dirancang untuk digunakan hingga 20 kali, maka pesawat itu sendiri - hingga 100 penerbangan ke angkasa.
Dimensi kapal orbit berbanding dengan Soyuz
Sistem Angkasa Luar Angkasa Amerika dapat memasuki orbit ketinggian 185 kilometer dan kecenderungan 28 ° hingga 24.4 tan kargo ketika dilancarkan ke timur dari Cape Canaveral (Florida) dan 11.3 tan ketika dilancarkan dari wilayah Kennedy Space Flight Berpusat ke orbit dengan ketinggian 500 kilometer dan kemiringan 55 °. Ketika dilancarkan dari Pangkalan Tentera Udara Vandenberg (California, pantai barat), sehingga 12 tan kargo dapat dimasukkan ke dalam orbit sirkumpolar dengan ketinggian 185 kilometer.
Apa yang berjaya kami laksanakan, dan apa rancangan kami hanya tinggal di atas kertas
Sebagai bagian dari simposium yang didedikasikan untuk pelaksanaan program Space Shuttle, yang berlangsung pada bulan Oktober 1969, "ayah" pesawat ulang-alik, George Mueller, menyatakan: "Tujuan kami adalah untuk mengurangkan biaya pengiriman satu kilogram muatan ke dalam orbit dari $ 2,000 untuk Saturn-V hingga 40-100 dolar per kilogram. Oleh itu, kita dapat membuka era penerokaan angkasa baru. Cabaran selama beberapa minggu dan bulan mendatang untuk simposium ini, dan untuk NASA dan Angkatan Udara, adalah memastikan bahawa kita dapat mencapainya. " Secara umum, untuk pelbagai varian berdasarkan Space Shuttle, biaya melancarkan muatan diprediksi berada dalam kisaran 90 hingga 330 dolar per kilogram. Lebih-lebih lagi, dipercayai bahawa perkhidmatan ulang-alik generasi kedua akan mengurangkan jumlahnya menjadi $ 33-66 sekilogram.
Namun, pada kenyataannya, angka-angka ini ternyata tidak dapat dicapai walaupun hampir. Lebih-lebih lagi, menurut perhitungan Mueller, kos melancarkan perkhidmatan ulang-alik itu semestinya $ 1-2.5 juta. Sebenarnya, menurut NASA, kos purata melancarkan perkhidmatan ulang-alik adalah sekitar $ 450 juta. Dan perbezaan ketara ini boleh disebut perbezaan utama antara matlamat dan kenyataan yang dinyatakan.
Shuttle "Endeavour" dengan ruang kargo terbuka
Setelah menyelesaikan program Sistem Pengangkutan Luar Angkasa pada tahun 2011, kita sudah dapat dengan yakin mengatakan tujuan mana yang dicapai selama pelaksanaannya, dan mana yang tidak.
Matlamat untuk program Space Shuttle telah dicapai:
1. Pelaksanaan penghantaran pelbagai jenis kargo ke orbit (tahap atas, satelit, segmen stesen angkasa, termasuk ISS).
2. Kemungkinan membaiki satelit yang terletak di orbit bumi rendah.
3. Kemungkinan satelit kembali ke Bumi.
4. Kemampuan terbang hingga 8 orang ke angkasa (semasa operasi menyelamat, kru dapat dibawa hingga 11 orang).
5. Kejayaan pelaksanaan penerbangan yang boleh digunakan semula dan penggunaan ulang-alik pesawat itu sendiri dan pemecut pendorong padat.
6. Pelaksanaan dalam praktik susun atur kapal angkasa yang baru.
7. Berkebolehan melakukan manuver mendatar oleh kapal.
8. Isi padu kargo yang besar, keupayaan untuk kembali ke Bumi kargo seberat 14, 4 tan.
9. Kos dan masa pembangunan berjaya memenuhi tarikh akhir yang dijanjikan kepada Presiden AS Nixon pada tahun 1971.
Matlamat tidak tercapai dan gagal:
1. Kemudahan kualitatif akses ke ruang angkasa. Daripada mengurangkan kos penghantaran satu kilogram kargo ke orbit dengan dua pesanan besarnya, Space Shuttle sebenarnya ternyata menjadi salah satu kaedah paling mahal untuk menghantar satelit ke orbit Bumi.
2. Penyediaan perkhidmatan ulang-alik yang cepat antara penerbangan angkasa lepas. Daripada jangka masa yang diharapkan, yang dianggarkan dua minggu antara pelancaran, perkhidmatan ulang-alik sebenarnya dapat dipersiapkan untuk dilancarkan ke angkasa selama berbulan-bulan. Sebelum bencana pesawat ulang-alik Challenger, catatan antara penerbangan adalah 54 hari, selepas bencana - 88 hari. Sepanjang keseluruhan tempoh operasi mereka, mereka dilancarkan secara rata-rata 4, 5 kali setahun, sementara jumlah pelancaran yang dibenarkan secara ekonomi yang dibenarkan adalah 28 pelancaran setiap tahun.
3. Kesederhanaan perkhidmatan. Penyelesaian teknikal yang dipilih semasa pembuatan ulang-alik agak sukar untuk dikekalkan. Enjin utama memerlukan prosedur pembongkaran dan masa perkhidmatan yang lama. Unit turbopump enjin model pertama memerlukan sekat lengkap dan diperbaiki setelah setiap penerbangan ke angkasa lepas. Jubin pelindung haba adalah unik - setiap sarang mempunyai jubinnya sendiri. Secara keseluruhan, terdapat 35 ribu daripadanya, lebih-lebih lagi, jubin itu boleh rosak atau hilang semasa penerbangan.
4. Ganti semua media sekali pakai. Pesawat ulang-alik tidak pernah dilancarkan ke orbit kutub, yang diperlukan terutamanya untuk penggunaan satelit pengintaian. Ke arah ini, kerja persiapan dilakukan, tetapi mereka dibatasi setelah bencana Challenger.
5. Akses ke ruang yang boleh dipercayai. Empat angkasa lepas bermaksud bahawa kehilangan salah satu dari mereka adalah kehilangan 25% dari keseluruhan armada (tidak selalu ada lebih dari 4 orbit terbang, pesawat ulang-alik Endeavour dibina untuk menggantikan Challenger yang hilang). Selepas bencana, penerbangan dihentikan untuk waktu yang lama, misalnya, setelah bencana Challenger - selama 32 bulan.
6. Daya tahan angkutan kapal terbang ternyata lebih rendah 5 tan daripada yang ditentukan oleh spesifikasi ketenteraan (24.4 tan bukan 30 tan).
7. Keupayaan manuver mendatar yang besar tidak pernah diterapkan dalam praktik, kerana pesawat ulang-alik tidak terbang ke orbit kutub.
8. Kembalinya satelit dari orbit bumi berhenti pada tahun 1996, sementara hanya 5 satelit yang dikembalikan dari angkasa sepanjang tempoh tersebut.
9. Pembaikan satelit ternyata kurang mendapat permintaan. Secara keseluruhan, 5 satelit telah diperbaiki, namun, pesawat ulang-alik juga telah melakukan penyelenggaraan teleskop Hubble yang terkenal sebanyak 5 kali.
10. Penyelesaian kejuruteraan yang dilaksanakan memberi kesan negatif terhadap kebolehpercayaan keseluruhan sistem. Pada saat lepas landas dan mendarat, ada daerah yang tidak memberi peluang kepada awak kapal untuk menyelamatkan diri dalam keadaan darurat.
11. Fakta bahawa pesawat ulang-alik hanya dapat melakukan penerbangan berawak membuat angkasawan berisiko tidak perlu, misalnya, automasi akan mencukupi untuk pelancaran satelit rutin ke orbit.
12. Penutupan program Space Shuttle pada tahun 2011 ditumpaskan pada pembatalan program Constellation. Ini menyebabkan Amerika Syarikat kehilangan akses bebas ke angkasa selama bertahun-tahun. Akibatnya, kehilangan gambar dan keperluan untuk mendapatkan tempat bagi angkasawan mereka di kapal angkasa negara lain (kapal angkasa berawak Rusia "Soyuz").
Shuttle Discovery melakukan manuver sebelum berlabuh dengan ISS
Beberapa statistik
Pesawat ulang-alik itu dirancang untuk tinggal di orbit Bumi selama dua minggu. Biasanya penerbangan mereka berlangsung dari 5 hingga 16 hari. Rekod penerbangan terpendek dalam sejarah program adalah milik kapal angkasa Columbia (meninggal bersama dengan kru pada 1 Februari 2003, penerbangan ke 28 ke angkasa lepas), yang pada bulan November 1981 hanya menghabiskan 2 hari, 6 jam dan 13 minit di ruang. Perkhidmatan ulang-alik yang sama membuat penerbangan terpanjang pada bulan November 1996 - 17 hari 15 jam 53 minit.
Secara keseluruhan, semasa pengoperasian program ini dari tahun 1981 hingga 2011, 135 pelancaran dilakukan oleh angkasa lepas, di antaranya Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (mati bersama kru pada 28 Januari 1986). Secara keseluruhan, dalam kerangka program, lima dari angkutan di atas dibangun, yang membuat penerbangan ke angkasa. Sebuah pesawat ulang-alik lain, Enterprise, adalah yang pertama dibangun, tetapi pada mulanya ia hanya bertujuan untuk ujian tanah dan atmosfera, serta kerja persiapan di lokasi pelancaran, ia tidak pernah terbang ke angkasa.
Perlu diingat bahawa NASA merancang untuk menggunakan perkhidmatan ulang-alik dengan lebih aktif daripada yang sebenarnya. Kembali pada tahun 1985, para pakar dari agensi angkasa Amerika menjangkakan bahawa pada tahun 1990 mereka akan melakukan 24 pelancaran setiap tahun, dan kapal terbang hingga 100 penerbangan ke angkasa, dalam praktiknya, semua 5 ulang-alik membuat hanya 135 penerbangan dalam 30 tahun, dua di antaranya berakhir musibah. Rekod jumlah penerbangan ke angkasa adalah milik pesawat "Discovery" - 39 penerbangan ke angkasa (yang pertama pada 30 Ogos 1984).
Pendaratan ulang-alik "Atlantis"
Pesawat Amerika Syarikat juga memiliki anti-rekod paling menyedihkan di antara semua sistem ruang angkasa - dari segi jumlah orang yang terbunuh. Dua bencana dengan penyertaan mereka menyebabkan kematian 14 angkasawan Amerika. Pada 28 Januari 1986, semasa lepas landas, akibat letupan di tangki bahan bakar luaran, pesawat ulang-alik Challenger jatuh, ini berlaku pada penerbangan ke-73 dan menyebabkan kematian semua 7 anak kapal, termasuk angkasawan awam pertama. - bekas guru Christa McAuliffe, yang memenangi pertandingan Amerika seluruh negara untuk hak terbang ke angkasa lepas. Bencana kedua berlaku pada 1 Februari 2003, semasa kembalinya kapal angkasa Columbia dari penerbangan ke-28 ke angkasa lepas. Penyebab malapetaka itu ialah pemusnahan lapisan pelindung haba luar pada satah kiri sayap ulang-alik, yang disebabkan oleh sekeping penebat haba tangki oksigen jatuh ke atasnya semasa pelancaran. Sekembalinya, pesawat ulang-alik itu jatuh di udara, membunuh 7 angkasawan.
Program Sistem Pengangkutan Angkasa telah diselesaikan secara rasmi pada tahun 2011. Semua perkhidmatan ulang-alik ditutup dan dihantar ke muzium. Penerbangan terakhir berlaku pada 8 Julai 2011 dan dilakukan oleh pesawat ulang-alik Atlantis dengan kru dikurangkan kepada 4 orang. Penerbangan berakhir pada awal pagi pada 21 Julai 2011. Selama 30 tahun beroperasi, kapal angkasa ini telah melakukan 135 penerbangan, secara keseluruhan, mereka telah menyelesaikan 21.152 orbit di sekitar Bumi, menyampaikan 1.600 tan pelbagai muatan ke angkasa. Selama ini, kru termasuk 355 orang (306 lelaki dan 49 wanita) dari 16 negara yang berbeza. Astronaut Franklin Storey Musgrave adalah satu-satunya yang dapat menerbangkan kelima-jemput yang dibina.
