Space Shuttle apžvalga

NASA, Space Shuttle, kosminio kelto programa, 1971 – 2011 metai, konstravimas ir skrydžiai

Space Shuttle pradžia

Kosminis keltas (Space Shuttle) – NASA daugkartinio naudojimo transporto erdvėlaivis. Keltai buvo naudojami, kai NASA vykdė Kosmoso transporto sistemų (Space Transportation System, STS) programą. Norai buvo gražūs – keltai skraidys tarp Žemės ir orbitos apie ją, gabendami į abi puses naudingus krovinius. Space Shuttle programą nuo 1971 metų kūrė kompanija North American Rockwell ir NASA asocijuotų partnerių grupė.

Pagal bendrą paruošimo ir konstravimo programą kartu dirbo NASA, Karinės Oro Pajėgos, Karinis laivynas, Gynybos Departamentas (Department of Defense – DoD), Centrinė Žvalgybos Valdyba (CŽV) ir Nacionalinė Žvalgybos Tarnyba (NRO – National Reconnaissance Office). 1977 sausio mėn. NASA ir Gynybos Departamentas (kartu su CŽV bei NRO) susitarė valdyti ir eksploatuoti 5 kosminius keltus, kurie atitiktų 560 skrydžių iš Floridos ir Kalifornijos starto aikštelių per pirmuosius 11 veiklos metų. Skaičiai fantastiški net 2022 metais: 51 lėkis per metus arba ~ 1 lėkis per savaitę. NASA planai sulaukė didelės kritikos ir JAV prezidentas Jimmy Carter sutiko tik su 4 daugkartiniais erdvėlaiviais.

Kuriant Space Shuttle sistemą, buvo pasinaudota Apollo programos techniniais sprendimais: kieto kuro greitintuvai, jų atskyrimo sistemos ir kuro teikimas į variklius iš išorinio bako.

Buvo pagaminti Discovery, Atlantis, Columbia, Challenger erdvėlaiviai ir prototipas Enterprise. Pastarasis 1977 metais buvo naudojamas testavimui, vėliau tapo Smitsono (Smithsonian) muziejaus prie Dulles aerouosto eksponatu. Du erdvėliaviai sunaikinti avarijose 1986 ir 2003 metais, o jų ekipažai žuvo. Vietoje 1986 metais sprogusio  Challenger, 1992 metais pagamintas Endeavour. Skrydžiai keltais buvo vykdomi nuo 1981 metų balandžio 12 dienos iki 2011 metų liepos 21 dienos. Per 30 metų atlikti 135 skrydžiai.

NASA naudojo 5 Space Shuttle erdvėlaivius: Discovery, Atlantis, Columbia, Challenger ir Endeavour

1985 metais NASA planavo, jog 1990 metais bus atliekama po 24 Space Shuttle skrydžius per metus, o kiekvienas Space Shuttle atliks po 100 skrydžių į kosmosą.

Daugiausiai kartų, 39, į kosmosą kilo ir leidosi erdvėlaivis Discovery

Space Shuttle sistema

Space Shuttle keltą į kosmosą iškelia 2 kieto kuro greitintuvai ir 3 paties erdvėlaivio varytuvai, gaunantys kurą (vandenilį) ir oksidatorių (deguonis) iš prikabinto prie Space Shuttle bako. Pradiniame trajektorijos etape pagrindinę trauką sukuria vėliau numetami kieto kuro greitintuvai. Orbitoje keltas manevruoja savo varikliais, o į Žemę leidžiasi kaip sklandytuvas.

Space Shuttle daugkartinė sistema sudaryta iš trijų dalių:
a) du kieto kuro greitintuvai, veikiantys ~ 120 sekundžių po starto. Jie greitina ir nukreipia erdvėlaivį, vėliau ~ 45 km aukštyje atsiskiria ir parašiutais nusileidžia į vandenyną. Po patikrinimo bei remonto, yra užpildomi kuru ir vėl panaudojami.
b) didžiulis bakas su skystu vandeniliu ir deguonimi pagrindiniams erdvėlaivio varikliams. Bakas yra ir konstrukcinis elementas, prie kurio kabinamas erdvėlaivis ir kieto kuro greitintuvai.
Bakas atskiriamas po ~ 8.5 minučių nuo skrydžio pradžios 113 km aukštyje ir beveik visiškai sudega atmosferoje, nedidelės dalys nukrenta į vandenyną.
c) pilotuojamas erdvėlaivis (orbitinis aparatas – the Orbiter Vehicle arba Orbiter) arba Space Shuttle keltas. Jis orbituoja apie Žemę, iškelia naudingus krovinius ir yra ekipažo namai ir tyrimų vieta orbitoje.

Space Shuttle paruoštas skrydžiui: erdvėlaivis Columbia, didelis kuro ir oksidatoriaus bakas ir 2 kieto kuro greitintuvai

Po skrydžio programos užbaigimo, erdvėlaivis grįžta į Žemę ir tupia nusileidimo take kaip sklandytuvas. NASA Space Shuttle erdvėlaiviams buvo suteikusi skaičius (OV – Orbiter Vehicle)s: Columbia – OV-102, Challenger – OV-099, Discovery – OV-103, Atlantis – OV-104 ir Endeavour – OV-105.

Space Shuttle ekipažas ir orbita

Mažiausias Space Shuttle ekipažas buvo 2 astronautai – vadas ir pilotas.  Taip buvo atliekami pirmieji Space Shuttle Columbia skrydžiai, kurių numeriai STS-1STS-2, STS-3, STS-4.
Didžiausias kelto ekipažas – 8 astronautai (Challenger, STS-61A, 1985 metai). 1995 metais keltas Atlantis STS-71 nusileido su 8 astronautais. Daugiausia kartų skrido 5 ir 6 astronautų ekipažai. Nepilotuojamų skrydžių, tokių kaip Sovietų Sąjungos vienintelis Buran skrydis, nebuvo. Space Shuttle apie Žemę orbituodavo maždaug 185 – 643 km aukštyje.

Space Shuttle naudingas krovinys

Naudingas krovinys į žemą orbitą apie Žemę iškeliamas erdvėlaivio krovinių skyriuje. Į orbitą, kurios kampas su ekvatoriumi 28° (Canaveral kosmodromo platuma), iškeliamas maksimalus 24.4 tonų naudingas krovinys. Į poliarines orbitas, (kampas su ekvatoriumi žymiai didesnis nei 28°) galima iškelti iki 12 tonų naudingą krovinį. Tai liko tik teorija, Space Shuttle į poliarines orbitas nebuvo leidžiami.
Maksimali erdvėlaivio masė orbitoje apie Žemę buvo 120-130 tonų. Per 30 skryddžių metų į orbitą iškelta 1370 tonų naudingų krovinių. Iš orbitos apie Žemę Space Shuttle erdvėlaivis galėjo parskraidinti Žemėn iki 14.4 tonų naudingą krovinį.

Space Shuttle skrydžiai

Space Shuttle erdvėlaivis apie Žemę galėjo orbituoti iki 14 parų, įprastinė skrydžių trykmė buvo nuo 5 iki 16 parų. Columbia 1981 (STS-2) ir 1996 (STS-80) atliko trumpiausią (2 paros 6 val. 13 min.) ir ilgiausią (17 parų 15 val. 53 min.) skrydžius. Discovery atliko 39 skrydžius, Atlantis – 33, Columbia – 28, Endeavour – 25 ir Challenger – 10.

Space Shuttle erdvėlaivis Endeavour keliauja 18 km į  Kalifornijos mokslos centrą.

Realus pervežimas

Space Shuttle sukūrimas

STS arba Space Shuttle idėja pateikta 1967 metais, dar iki pilotuojamo Apollo programos skrydžio, kaip tolesnė NASA pilotuojamos astronautikos perspektyva po Mėnulio programos užbaigimo. 1968 metų spalio 30 dieną du NASA centrai (Hiustono pilotuojamų erdvėlaivių centras ir Maršalo kosminis centras Hentsvilyje) kreipėsi į JAV kosmoso kompanijas su pasiūlymu išnagrinėti daugkartinės transporto sistemos sukūrimo galimybę. NASA išlaidų sumažinimas intensyviai naudojant daugkartinius erdvėlaivius buvo viena iš sąlygų. 1970 rugsėjį buvo patvirtintos 2 detalios programos: didžioji ir mažoji.

Didžioji programa numatė: kosminius keltus Space Shuttle; orbitinius buksyrus; didelę kosminę stotį Žemės orbitoje (ekipažas – iki 50 žmonių); mažą kosminę stotį Mėnulio orbitoje; gyvenama bazė Mėnulyje; pilotuojama ekspedicija į Marsą; žmonių išsilaipinimas Marse.

Mažojoje programoje buvo numatyta tik didelė kosminė stotis orbitoje apie Žemę ir kosminis keltas Space Shuttle.

Abiejų programų orbitiniai skrydžiai, stoties aprūpinimas, krovinių gabenimas į stotį tolimoms ekspedicijoms ar erdvėlaivių blokai tolimiems skrydžiams, ekipažų pasikeitimas ir kitos užduotys Žemės orbitoje bus vykdomi naudojantis daugkartine sistema, veliau įvardinta Space Shuttle.