Program američke vlade STS (Space Transportation System) poznatiji je u cijelom svijetu kao Space Shuttle. Ovaj program implementirali su stručnjaci NASA-e, a glavni cilj mu je bio stvaranje i korištenje transportnih svemirskih letjelica s ljudskom posadom za višekratnu upotrebu dizajniranih za isporuku ljudi i raznih tereta na niskozemne orbite i nazad. Otuda i pravi naziv - "Space Shuttle".
Rad na programu započeo je 1969. godine uz financiranje dva ministarstva američke vlade: NASA -e i Ministarstva obrane. Rad na razvoju i razvoju odvijao se u sklopu zajedničkog programa između NASA -e i zračnih snaga. U isto vrijeme, stručnjaci su primijenili brojna tehnička rješenja koja su prethodno testirana na lunarnim modulima programa Apollo šezdesetih: eksperimenti s pojačivačima na kruto gorivo, sistemi za njihovo odvajanje i dobijanje goriva iz vanjskog spremnika. Osnova svemirskog transportnog sistema koji je stvoren bila je letelica za višekratnu upotrebu sa posadom. Sistem je također uključivao komplekse zemaljske podrške (kompleks za sastavljanje, ispitivanje i lansiranje svemirskog centra Kennedy, koji se nalazi u vazduhoplovnoj bazi Vandenberg, Florida), centar za kontrolu leta u Houstonu (Teksas), kao i sisteme za prenos podataka i komunikaciju putem satelita i drugim sredstvima ….
U radu na ovom programu učestvovale su sve vodeće američke vazduhoplovne kompanije. Program je bio zaista velikih razmjera i nacionalni, više od 1000 kompanija iz 47 država isporučilo je različite proizvode i opremu za svemirski šatl. Ugovor o izgradnji prvog orbitalnog broda 1972. dobio je Rockwell International. Izgradnja prva dva šatla počela je u junu 1974.
Prvi let svemirskog broda Columbia. Vanjski spremnik goriva (u sredini) bio je obojen samo u bijelo na prva dva leta. U budućnosti tenk nije bio obojen kako bi se smanjila težina sistema.
Opis sistema
Strukturno svemirski transportni sistem Space Shuttle za višekratnu upotrebu uključivao je dva spasilačka pojačala na čvrsto gorivo, koji su služili kao prva faza i svemirski brod za višekratnu upotrebu u orbiti (orbiter, orbiter) sa tri motora s kisikom i vodikom, kao i veliki vanbrodski pretinac za gorivo koji je formirao druga faza. Nakon završetka programa svemirskih letova, orbiter se nezavisno vratio na Zemlju, gdje je poput aviona sletio na posebne piste.
Dva čvrsta raketna pojačivača rade oko dvije minute nakon lansiranja, pokrećući i vodeći svemirski brod. Nakon toga, na nadmorskoj visini od oko 45 kilometara, odvajaju se i uz pomoć padobranskog sistema prskaju dolje u ocean. Nakon popravke i punjenja ponovo se koriste.
Vanjski spremnik goriva, koji gori u zemljinoj atmosferi, ispunjen tekućim vodikom i kisikom (gorivo za glavne motore), jedini je element svemirskog sistema za jednokratnu upotrebu. Sam tenk je takođe okvir za pričvršćivanje pojačivača čvrstog goriva na svemirski brod. Baca se u let oko 8,5 minuta nakon polijetanja na visini od oko 113 kilometara, većina tenka izgori u zemljinoj atmosferi, a preostali dijelovi padaju u ocean.
Najpoznatiji i najprepoznatljiviji dio sistema je sama svemirska letjelica za višekratnu upotrebu - šatl, zapravo sam "svemirski šatl", koji je lansiran u orbitu blizu zemlje. Ovaj šatl služi kao poligon i platforma za naučna istraživanja u svemiru, kao i dom za posadu od dva do sedam ljudi. Sam šatl napravljen je prema avionskoj shemi s trokutastim krilom u planu. Za slijetanje koristi stajni trap tipa aviona. Ako su raketni pojačivači na čvrsto gorivo projektirani za upotrebu do 20 puta, tada će i sam šatl - do 100 letova u svemir.
Dimenzije orbitalnog broda u odnosu na Sojuz
Američki svemirski šatl sistem mogao bi staviti u orbitu nadmorsku visinu od 185 kilometara i nagib od 28 ° do 24,4 tone tereta kada se lansira istočno od Cape Canaverala (Florida) i 11,3 tone kada se lansira s teritorije svemirskog leta Kennedy Usredsredite se u orbitu sa nadmorskom visinom od 500 kilometara i nagibom od 55 °. Kada se lansira iz vazduhoplovne baze Vandenberg (Kalifornija, zapadna obala), do 12 tona tereta moglo bi se staviti u cirkumpolarnu orbitu na nadmorskoj visini od 185 kilometara.
Ono što smo uspjeli provesti, a šta od naših planova ostalo je samo na papiru
U sklopu simpozija posvećenog provedbi programa Space Shuttle, koji je održan u listopadu 1969., "otac" šatla, George Mueller, primijetio je: "Naš cilj je smanjiti troškove isporuke kilograma korisnog tereta u u orbiti od 2.000 dolara za Saturn-V do 40-100 dolara po kilogramu. Tako možemo otvoriti novu eru istraživanja svemira. Izazov u narednim sedmicama i mjesecima za ovaj simpozij, za NASA -u i zračne snage je osigurati da to možemo postići.” Općenito, za različite varijante zasnovane na spejs šatlu predviđeno je da će se troškovi lansiranja korisnog tereta kretati u rasponu od 90 do 330 dolara po kilogramu. Štoviše, vjerovalo se da će šatlovi druge generacije smanjiti iznos na 33-66 dolara po kilogramu.
U stvarnosti, međutim, pokazalo se da su ti brojevi nedostižni čak i blizu. Štaviše, prema Muellerovim proračunima, troškovi lansiranja šatla trebali su iznositi 1-2,5 miliona dolara. Zapravo, prema NASA -i, prosječni trošak lansiranja šatla iznosio je oko 450 miliona dolara. I ova značajna razlika može se nazvati glavnim odstupanjem između navedenih ciljeva i stvarnosti.
Šatl "Endeavour" sa otvorenim prtljažnim prostorom
Nakon završetka programa Svemirskog transportnog sistema 2011. godine, već možemo pouzdano reći koji su ciljevi postignuti tokom njegove implementacije, a koji nisu.
Ciljevi programa Space Shuttle su postignuti:
1. Implementacija isporuke različitih vrsta tereta u orbitu (gornje etape, sateliti, segmenti svemirskih stanica, uključujući i ISS).
2. Mogućnost popravke satelita koji se nalaze u niskoj Zemljinoj orbiti.
3. Mogućnost vraćanja satelita natrag na Zemlju.
4. Sposobnost letenja do 8 ljudi u svemir (tokom operacije spašavanja posada se mogla dovesti do 11 ljudi).
5. Uspješna implementacija leta za višekratnu upotrebu i višekratna upotreba samog šatla i ubrzivača na čvrsto gorivo.
6. Implementacija u praksi fundamentalno novog izgleda svemirske letelice.
7. Sposobnost izvođenja horizontalnih manevara brodom.
8. Veliki volumen teretnog prostora, mogućnost vraćanja na Zemlju tereta težine do 14,4 tone.
9. Troškovi i vrijeme razvoja uspjeli su ispuniti rokove koji su obećani američkom predsjedniku Nixonu 1971. godine.
Neispunjeni ciljevi i neuspjesi:
1. Kvalitativno olakšavanje pristupa svemiru. Umjesto da smanje troškove isporuke kilograma tereta u orbitu za dva reda veličine, svemirski šatl se zapravo pokazao kao jedan od najskupljih metoda isporuke satelita u Zemljinu orbitu.
2. Brza priprema šatlova između svemirskih letova. Umjesto očekivanog vremenskog okvira, koji je procijenjen na dvije sedmice između lansiranja, šatlovi bi se zapravo mogli pripremati za lansiranje u svemir mjesecima. Prije katastrofe svemirskog šatla Challenger, rekord između letova bio je 54 dana, nakon katastrofe - 88 dana. Tijekom cijelog perioda svog rada lansirali su se u prosjeku 4,5 puta godišnje, dok je minimalno dopušteni ekonomski opravdani broj lansiranja bio 28 lansiranja godišnje.
3. Jednostavnost usluge. Tehnička rješenja odabrana prilikom stvaranja šatlova bila su prilično naporna za održavanje. Glavni motori zahtijevali su procedure demontaže i dugo vrijeme servisiranja. Turbopumpne jedinice motora prvog modela zahtijevale su potpunu pregradu i popravak nakon svakog leta u svemir. Pločice za zaštitu od topline bile su jedinstvene - svako gnijezdo imalo je svoju pločicu. Ukupno ih je bilo 35 tisuća, štoviše, pločice su se mogle oštetiti ili izgubiti tijekom leta.
4. Zamijenite sve medije za jednokratnu upotrebu. Šatlovi nikada nisu lansirali u polarne orbite, što je bilo potrebno uglavnom za postavljanje izviđačkih satelita. U tom smjeru su obavljeni pripremni radovi, ali su oni smanjeni nakon katastrofe Challenger.
5. Pouzdan pristup prostoru. Četiri svemirska šatla značila su da je gubitak bilo kojeg od njih gubitak 25% cijele flote (uvijek nije bilo više od 4 leteće orbite, šatl Endeavour je napravljen da zamijeni izgubljenog Challengera). Nakon katastrofe, letovi su dugo bili zaustavljeni, na primjer, nakon katastrofe Challengera - 32 mjeseca.
6. Pokazalo se da je nosivost šatlova 5 tona manja nego što to zahtijevaju vojne specifikacije (24,4 tone umjesto 30 tona).
7. Velike mogućnosti horizontalnog manevriranja nikada se nisu primijenile u praksi, iz razloga što šatlovi nisu letjeli u polarne orbite.
8. Povratak satelita sa Zemljine orbite prestao je već 1996. godine, dok je samo 5 satelita vraćeno iz svemira tokom čitavog perioda.
9. Popravak satelita se pokazao kao malo tražen. Ukupno je popravljeno 5 satelita, međutim, šatlovi su 5 puta izvršavali održavanje čuvenog teleskopa Hubble.
10. Implementirana inženjerska rješenja negativno su uticala na pouzdanost cijelog sistema. U vrijeme polijetanja i slijetanja postojala su područja koja nisu ostavljala posadi priliku za spašavanje u hitnim slučajevima.
11. Činjenica da je šatl mogao obavljati samo letove s posadom dovodila je astronaute u nepotrebnu opasnost, na primjer, automatizacija bi bila dovoljna za rutinsko lansiranje satelita u orbitu.
12. Zatvaranje programa svemirskog šatla 2011. nadređeno je otkazivanju programa Constellation. To je dovelo do toga da su Sjedinjene Države izgubile nezavisni pristup svemiru dugi niz godina. Kao rezultat toga, gubici slike i potreba za sticanjem mjesta za njihove astronaute na svemirskim letjelicama druge zemlje (ruska svemirska letjelica "Soyuz").
Shuttle Discovery izvodi manevar prije pristajanja na ISS
Malo statistike
Šatlovi su dizajnirani da ostanu u Zemljinoj orbiti dvije sedmice. Obično su njihovi letovi trajali od 5 do 16 dana. Rekord za najkraći let u istoriji programa pripada svemirskom šatlu Columbia (poginuo je zajedno sa posadom 1. februara 2003., 28. letom u svemir), koji je u novembru 1981. proveo samo 2 dana, 6 sati i 13 minuta u svemiru. Isti šatl je napravio najduži let u novembru 1996. - 17 dana 15 sati 53 minuta.
Ukupno, tokom rada ovog programa od 1981. do 2011. godine, svemirskim šatlovima je izvedeno 135 lansiranja, od kojih su Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (poginuli zajedno s posadom) 28. januara 1986.). Ukupno je u okviru programa izgrađeno pet gore navedenih šatlova koji su letjeli u svemir. Još jedan šatl, Enterprise, prvi je izgrađen, ali je u početku bio namijenjen samo za ispitivanje na zemlji i u atmosferi, kao i za pripremne radove na mjestima lansiranja, nikada nije poletio u svemir.
Vrijedi napomenuti da je NASA planirala koristiti šatlove mnogo aktivnije nego što se pokazalo. Još 1985. godine stručnjaci američke svemirske agencije očekivali su da će do 1990. godine obaviti 24 lansiranja svake godine, a brodovi letjeti do 100 letova u svemir, u praksi je svih 5 šatlova u 30 godina obavilo samo 135 letova, od kojih su dva završena katastrofa. Rekord po broju letova u svemir pripada šatlu "Discovery" - 39 letova u svemir (prvi 30. avgusta 1984.).
Slijetanje šatla "Atlantis"
Američki šatlovi posjeduju i najtužniji rekord među svim svemirskim sistemima - u smislu broja poginulih. Dvije katastrofe uz njihovo učešće uzrokovale su smrt 14 američkih astronauta. 28. januara 1986. godine, pri polijetanju, uslijed eksplozije u vanjskom spremniku goriva, srušio se šatl Challenger, to se dogodilo u 73. sekundi leta i dovelo je do smrti svih 7 članova posade, uključujući i prvog astronauta laika - bivša učiteljica Christa McAuliffe, koja je pobijedila na američkom nacionalnom takmičenju za pravo letenja u svemir. Druga katastrofa dogodila se 1. februara 2003. godine prilikom povratka svemirske letjelice Columbia sa 28. leta u svemir. Uzrok katastrofe bilo je uništavanje vanjskog zaštitnog sloja topline na lijevoj ravnini krila šatla, koje je uzrokovano dijelom toplinske izolacije spremnika kisika koji je pao na njega u trenutku lansiranja. Na povratku, šatl se srušio u zrak, ubivši 7 astronauta.
Program sistema svemirskog transporta zvanično je završen 2011. Svi operativni šatlovi su stavljeni van pogona i poslani u muzeje. Zadnji let je obavljen 8. jula 2011. godine, a izveo ga je šatl Atlantis sa posadom smanjenom na 4 osobe. Let je završen rano ujutro 21. jula 2011. godine. Za 30 godina rada, ovi svemirski brodovi su izveli 135 letova, ukupno su izvršili 21.152 orbite oko Zemlje, isporučivši u svemir 1.600 tona različitih korisnih tereta. Tokom tog vremena u posadi je bilo 355 ljudi (306 muškaraca i 49 žena) iz 16 različitih zemalja. Astronaut Franklin Storey Musgrave jedini je upravljao sa svih pet izgrađenih šatlova.
