Raketoplán

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 9. prosince 2021; kontroly vyžadují 24 úprav .
raketoplán

Raketoplán Discovery startuje. Let STS-120
Obecná informace
Země  USA
Účel Opakovaně použitelná přepravní kosmická loď
Výrobce United Space Alliance :
Thiokol / Alliant Techsystems (pevné posilovače),
Lockheed Martin ( Martin Marietta ) (externí palivová nádrž)
Rockwell / Boeing (orbitální raketové letadlo) a mnoho dalších organizací.
Hlavní charakteristiky
Počet kroků 2
Délka (s MS) 56,1 m
počáteční hmotnost 2030 t
Hmotnost užitečného zatížení
 • ve společnosti  LEO 24 400 kg
 • na  geotransferovou oběžnou dráhu 3810 kg
Historie spouštění
Stát program dokončen
Spouštěcí místa Kennedy Space Center ,
Vandenberg Base Complex 39 (plánováno v 80. letech 20. století )
Počet spuštění 135
 • úspěšný 134 úspěšných startů
133 úspěšných přistání
 • neúspěšné 1 ( katastrofa spuštění , Challenger )
 • částečně
00neúspěšné		 1 ( katastrofa při přistání , Kolumbie )
První start 12. dubna 1981
Poslední běh 8. července 2011
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

„ Space Shuttle “ nebo jednoduše „ Raketoplán “ ( angl.  Space Shuttle  – „raketoplán“) je americká opakovaně použitelná dopravní kosmická loď .

„Raketoplány“ byly používány v rámci státního programu Space Shuttle Program realizovaného v letech 1969 až 2011 NASA (v roce 1969 nazvaný „Space Transportation System“ [1] ( anglicky Space Transportation System, STS )). Bylo zřejmé, že raketoplány budou „běhat jako raketoplány “ mezi nízkou oběžnou dráhou Země a Zemí a doručovat náklad oběma směry.  

Program raketoplánu vyvinul North American Rockwell a skupina přidružených dodavatelů jménem NASA od roku 1971 . Vývojové a vývojové práce byly prováděny v rámci společného programu mezi NASA a letectvem [2] . Při tvorbě systému byla využita řada technických řešení pro lunární moduly programu Apollo z 60. let: experimenty s posilovači tuhého paliva, systémy pro jejich separaci a získávání paliva z externí nádrže. Celkem bylo postaveno šest raketoplánů, jeden prototyp a pět letových kopií. Při haváriích zahynuly dva raketoplány, Challenger a Columbia. Lety do vesmíru byly uskutečněny od 12. dubna 1981 do 21. července 2011.

V roce 1985 NASA plánovala, že do roku 1990 se uskuteční 24 startů ročně [3] a každá z lodí uskuteční až 100 letů do vesmíru. V praxi byly používány mnohem méně často - za 30 let provozu bylo uskutečněno 135 startů (včetně dvou katastrof). Nejvíce letů (39)  – uskutečnil raketoplán Discovery.

Obecný popis systému

Raketoplán se do vesmíru vynáší pomocí dvou raketových posilovačů na tuhá paliva a tří vlastních pohonných motorů , které dostávají palivo z velké externí externí nádrže, v počátečním úseku trajektorie vytvářejí hlavní tah odnímatelné posilovače na tuhé palivo [4] . Na oběžné dráze provádí raketoplán manévry díky motorům orbitálního manévrovacího systému a vrací se na Zemi jako kluzák .

Tento opakovaně použitelný systém se skládá ze tří [5] hlavních komponent (fází):

  1. Dva pevné raketové posilovače , které fungují asi dvě minuty po startu, zrychlují a navádějí loď a poté se oddělují ve výšce asi 45 km, slétnou padákem do oceánu a po opravě a doplnění paliva jsou znovu použity [6]
  2. Velká externí palivová nádrž s kapalným vodíkem a kyslíkem pro hlavní motory. Nádrž také slouží jako lešení pro připevnění boosterů ke kosmické lodi. Tank je vymrštěn asi po 8,5 minutách ve výšce 113 km, většina shoří v atmosféře a zbytek spadne do oceánu [7] .
  3. Kosmická loď s lidskou posádkou - raketoplán -  orbiter ( anglicky  The Orbiter Vehicle nebo prostě anglicky  The Orbiter ) - vlastně "vesmírný raketoplán" (raketoplán), který míří na nízkou oběžnou dráhu Země , slouží jako platforma pro výzkum a domov pro posádka. Po dokončení letového programu se vrátí na Zemi a přistane jako kluzák na ranveji [8] .

V NASA jsou raketoplány označeny OV-xxx ( Orbiter Vehicle - xxx )

Posádka

Nejmenší posádku raketoplánu tvoří dva astronauti  - velitel a pilot (" Columbia ", starty STS-1 , STS-2 , STS-3 , STS-4 ). Největší posádku raketoplánu tvoří osm astronautů ( Challenger , STS-61A , 1985). Podruhé bylo na palubě 8 astronautů při přistání Atlantis STS-71 v roce 1995. Nejčastěji posádku tvoří pět až sedm astronautů. Neproběhly žádné bezpilotní starty.

Orbity

Raketoplány obíhaly ve výšce přibližně 185 až 643 km (115 až 400 mil).

Užitečné zatížení

Užitečné zatížení orbitálního stupně (orbitální raketové letadlo ) dopravovaného do vesmíru na nízkou oběžnou dráhu Země závisí především na parametrech cílové dráhy, na kterou je raketoplán vypuštěn. Maximální hmotnost užitečného zatížení 24,4 tuny by mohla být dopravena do vesmíru při vypuštění na nízkou oběžnou dráhu Země se sklonem řádově 28° (zeměpisná šířka místa startu Canaveral ). Při vypuštění na oběžné dráhy se sklonem větším než 28° se přípustná hmotnost užitečného zatížení odpovídajícím způsobem sníží (například při vypuštění na polární dráhu klesne odhadovaná nosnost raketoplánu na 12 tun; ve skutečnosti však raketoplány nikdy nebyly vypuštěna na polární oběžnou dráhu).

Maximální hmotnost naložené kosmické lodi na oběžné dráze je 120–130 t. Od roku 1981 bylo pomocí raketoplánů na oběžnou dráhu dopraveno více než 1370 tun nákladu.

Maximální hmotnost nákladu vráceného z oběžné dráhy je až 14,4 tuny.

Délka letu

Raketoplán je určen pro dvoutýdenní pobyt na oběžné dráze. Lety raketoplánů obvykle trvaly 5 až 16 dní .

Raketoplán " Columbia " uskutečnil jak nejkratší let do vesmíru v historii programu - STS-2 , v listopadu 1981 , trvání - 2 dny 6 hodin 13 minut, tak nejdelší - STS-80 , v listopadu 1996 , trvání - 17 dny 15 hodin 53 minut.

Celkem do data uzávěrky programu v roce 2011 raketoplány uskutečnily 135 letů, z toho Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10.

Historie vytvoření

Historie projektu Space Transportation System začíná v roce 1967 , kdy do prvního pilotovaného letu v rámci programu Apollo zbýval více než rok (11. října 1968 - start Apolla 7), jako přehled perspektiv pilotované kosmonautiky po r. dokončení lunárního programu NASA [9] .

30. října 1968 dvě ústředí NASA (Manned Spacecraft Center - MSC - v Houstonu a Marshall Space Center - MSFC - v Huntsville) oslovily americké vesmírné společnosti s návrhem prozkoumat možnost vytvoření znovupoužitelného vesmírného systému, který byl má snížit náklady kosmické agentury podléhající intenzivnímu využívání [10] .

V září 1970 vydala Space Task Force pod vedením amerického viceprezidenta S. Agnewa [11] , speciálně vytvořená za účelem stanovení dalších kroků při průzkumu vesmíru, dva podrobné návrhy pravděpodobných programů.

Velký projekt zahrnoval:

Jako malý projekt bylo navrženo vytvořit pouze velkou orbitální stanici na oběžné dráze Země. V obou projektech však bylo stanoveno, že orbitální lety: zásobování stanice, doručování nákladu na oběžnou dráhu pro dálkové expedice nebo bloky lodí pro dálkové lety, výměny posádky a další úkoly na oběžné dráze Země by měl provádět opakovaně použitelný systém, který se tehdy nazýval Space Shuttle [ 12] .

Velení amerického letectva podepsalo smlouvy na výzkum, vývoj a testování. Návrh systému a systémová integrace byly svěřeny výzkumné společnosti Aerospace Corp. Do práce na raketoplánu se navíc zapojily následující komerční struktury: General Dynamics Corp. byla zodpovědná za vývoj druhého stupně. , McDonnell-Douglas Aircraft Corp. , na vývoj raketoplánu, organizaci a vedení letů - North American Rockwell Corp. Společnost TRW Inc. , užitečné zatížení - McDonnell-Douglas Aircraft Corp., TRW, Inc., Aerospace Corp. Projekt byl pod dohledem státních struktur Vesmírného centra. Kennedy [13] .

Při výrobě komponentů a sestav raketoplánů na konkurenčním základě, které byly vybrány mezi mnoha konkurenty, byly zapojeny následující obchodní struktury (uzavření smluv bylo oznámeno 29. března 1973) [14] :

Předpokládaný objem práce na raketoplánu přesáhl 750 tisíc člověkoroků práce, což vytvořilo 90 tisíc pracovních míst přímo zaměstnaných při vzniku raketoplánu po dobu prací na něm od roku 1974 do roku 1980 s perspektivou snížení zaměstnanosti 126 tisíc ve špičce plus 75 tisíc pracovních míst v sekundárních oblastech činnosti nepřímo souvisejících s projektem raketoplánu. Celkem bylo ve stanoveném období vytvořeno více než 200 000 pracovních míst a bylo plánováno vynaložit přibližně 7,5 miliardy USD z rozpočtových prostředků na výplatu zaměstnanců všech specializací.

Existovaly také plány na vytvoření „atomového raketoplánu“ – raketoplánu s jaderným pohonným systémem NERVA , který byl vyvinut a testován v 60. letech 20. století. Atomový raketoplán měl provádět lety mezi oběžnou dráhou Země a oběžnou dráhou Měsíce a Marsu. Zásobování atomového raketoplánu pracovní tekutinou (kapalný vodík) pro jaderný motor bylo přiděleno běžným raketoplánům:

Nuclear Shuttle: Tato opakovaně použitelná raketa by spoléhala na jaderný motor NERVA. Fungoval by mezi nízkou oběžnou dráhou Země, oběžnou dráhou Měsíce a geosynchronní oběžnou dráhou, s výjimečně vysokým výkonem, který by mu umožňoval nést těžké užitečné zatížení a vykonávat značné množství práce s omezenými zásobami kapalného vodíku jako pohonné hmoty. Jaderný raketoplán by obratem obdržel tuto pohonnou látku z raketoplánu.

-SP - 4221 Rozhodnutí o raketoplánu

Americký prezident Richard Nixon však všechny možnosti odmítl, protože i ta nejlevnější vyžadovala 5 miliard dolarů ročně. NASA stála před těžkou volbou: bylo nutné buď zahájit nový velký vývoj, nebo oznámit ukončení pilotovaného programu.

Bylo rozhodnuto trvat na vytvoření raketoplánu, ale prezentovat jej nikoli jako přepravní loď pro montáž a údržbu vesmírné stanice (tu si ovšem ponecháme v záloze), ale jako systém schopný vytvářet zisk a návratnost investic vypouštěním satelitů na oběžnou dráhu na komerční bázi. Ekonomické expertizy potvrdily: teoreticky, za předpokladu alespoň 30 letů ročně a úplného odmítnutí používání jednorázových nosičů, může být "Systém vesmírné dopravy" nákladově efektivní [15] [16] [17] .

Projekt raketoplánu byl schválen Kongresem USA .

Zároveň v souvislosti s odmítnutím jednorázových nosných raket bylo rozhodnuto, že raketoplány byly zodpovědné za vypuštění na oběžnou dráhu Země všech slibných zařízení ministerstva obrany , CIA a americké NSA .

Armáda představila své požadavky na systém:

Tyto požadavky vojenského oddělení na projekt byly omezené [10] .

Nikdy nebylo plánováno použití raketoplánů jako „ vesmírných bombardérů “. V každém případě neexistují žádné veřejné dokumenty NASA, Pentagonu nebo amerického Kongresu , které by takové záměry naznačovaly. Motivy „ bombardování “ nejsou zmíněny ani v memoárech, ani v soukromé korespondenci účastníků vzniku raketoplánů [18] .

Mnohé z technických a technologických vylepšení programu Dyna-Soar, uzavřeného v roce 1963, byly následně použity k vytvoření raketoplánů.

Původně se v roce 1972 plánovalo, že se raketoplán stane hlavním dopravním prostředkem do vesmíru, ale v roce 1984 americké letectvo dokázalo, že potřebuje další, záložní, doručovací prostředky. V roce 1986, po katastrofě raketoplánu Challenger, byla revidována politika používání raketoplánu: raketoplány by se měly používat pro mise vyžadující interakci posádky; také užitková vozidla nemohou být vypuštěna na raketoplán, s výjimkou vozidel navržených ke spuštění raketoplánem nebo vyžadujících interakci s posádkou, nebo z důvodů zahraniční politiky [19] .

Reakce SSSR

Sovětské vedení pozorně sledovalo vývoj programu Space Transportation System, ale za předpokladu nejhoršího hledalo skrytou vojenskou hrozbu. Byly tedy vytvořeny dva hlavní předpoklady:

V důsledku toho dostal sovětský vesmírný průmysl za úkol vytvořit opakovaně použitelný víceúčelový vesmírný systém s charakteristikami podobnými raketoplánu – „ Energie – Buran “ [20] . Samotné raketoplány nebyly nikdy použity pro vojenské účely, nicméně od roku 1985 do roku 1992 bylo uskutečněno 10 misí na objednávku amerického ministerstva obrany, během kterých byly z lodi vypuštěny průzkumné satelity.

Konstrukce

Technické údaje
Výška ve výchozí poloze 56,14 m
Hmotnost na začátku 2045 t
Hmotnost užitečného zatížení 29,5 t
Procento užitečného zatížení z celkové hmotnosti 1,4 %
zdvihací síla při startu 30 806 kN (3141 tf )

Posilovač na tuhá paliva

Délka 45,5 m
Průměr 3,71 m
Celková hmotnost dvou urychlovačů 1180 t
Tah motoru dvou akcelerátorů 25 500 kN (2 600 tf )
Specifický impuls 269 ​​s
Pracovní doba 123 s

Externí palivová nádrž

Nádrž obsahuje palivo (vodík) a okysličovadlo (kyslík) pro tři SSME ( RS-25 ) raketové motory na kapalné pohonné hmoty (LRE) na orbiteru a není vybavena vlastními motory.

Uvnitř je palivová nádrž rozdělena na tři části. Horní třetinu nádrže zabírá nádrž určená pro kapalný kyslík chlazený na teplotu −183 ° C ( −298 ° F ) . Objem této nádrže je 650 tisíc litrů (143 tisíc galonů ). Spodní dvě třetiny nádrže jsou pro kapalný vodík chlazený na -253 °C (-423 °F) . Objem této kapacity je 1,752 milionu litrů (385 tisíc galonů). Mezi nádrží na kyslík a vodík je prstencový meziprostor, který spojuje palivové sekce, nese zařízení a ke kterému jsou připevněny horní konce raketových posilovačů [7] .

Od roku 1998 jsou nádrže vyráběny ze slitiny hliníku a lithia . Povrch palivové nádrže je pokryt tepelně ochranným pláštěm z 25 mm polyisokyanurátové stříkané pěny. Účelem tohoto pláště je chránit palivo a okysličovadlo před přehřátím a zabránit tvorbě ledu na povrchu nádrže. Další ohřívače byly instalovány v místě připojení raketových posilovačů, aby se zabránilo tvorbě ledu. Pro ochranu vodíku a kyslíku před přehřátím je uvnitř nádrže také klimatizační systém. V nádrži ochrany před bleskem je zabudován speciální elektrický systém . Ventilový systém je zodpovědný za regulaci tlaku v palivových nádržích a udržování bezpečných podmínek v meziprostoru. V nádrži je mnoho senzorů, které hlásí stav systémů. Palivo a okysličovadlo z nádrže jsou přiváděny do tří podpůrných raketových motorů orbitálního raketového letounu (orbiteru) prostřednictvím elektrického vedení o průměru každého 430 mm, které se pak uvnitř raketového letadla rozvětvuje a dodává reagencie do každého motoru [7] . Tanky byly vyrobeny společností Lockheed Martin .

Délka 47 m
Průměr 8,38 m
Hmotnost na začátku 756 t
Kombinovaný tah tří motorů SSME na hladině moře (104,5 %) 5252 kN (535,5 tf )
Specifický impuls 455 s
Pracovní doba 480 s
Pohonné hmoty kapalný vodík
Hmotnost paliva na startu 103 t
Oxidační činidlo kapalný kyslík
Hmotnost oxidačního činidla při startu 616 t

Orbiter (orbitální raketové letadlo)

Orbitální raketový letoun je vybaven třemi vlastními (palubními) urychlujícími podpůrnými motory RS-25 ( SSME ), které začaly pracovat 6,6 sekund před okamžikem startu (oddělení od startovací rampy) a vypnuly ​​krátce před oddělením vnějšího palivová nádrž (údaje o vlastnostech tří podpůrných motorů SSME jsou uvedeny v tabulce na konci předchozí části a také v tabulce níže). Dále byly při závěrečném stoupání (jako předakcelerační motory), stejně jako pro manévrování na oběžné dráze a její opouštění, použity dva motory orbitálního manévrovacího systému ( anglicky  Orbital Maneuvering System, OMS ), každý o tahu 27 kN . použitý . Palivo a okysličovadlo pro OMS byly uloženy na raketoplánu, používaly se pro orbitální manévry a při zpomalování raketoplánu před deorbitou. Kromě toho OMS obsahuje zadní řadu trysek systému řízení reakce ( RCS ), navržených k orientaci kosmické lodi na oběžné dráze, umístěných v jejích ocasních motorových gondolách. V přídi raketometu je přední řada motorů RCS .  

Délka 37,24 m
Rozpětí křídel 23,79 m
Hmotnost (bez užitečného zatížení ) 68,5 tuny [1]
Celková vztlaková síla tří motorů SSME při startu 5306 kN (541 tf )
Specifický impuls motorů OMS 316 s [cm 1]
Maximální možná provozní doba motorů OMS s přihlédnutím k možným inkluzím na oběžné dráze 1250 s [cm2]
Palivo pro motory OMS a RCS methylhydrazin (MMH) [cm 1]
Oxidátor pro motory OMS a RCS oxid dusný (N 2 O 4 ) [cm 1]
  1. ↑ 1 2 3 Údaje o systému OMS Orbital Maneuvering System.
  2. ↑ Maximální možná provozní doba motorů OMS s přihlédnutím k možným inkluzím na oběžné dráze.

Při přistání byl použit brzdící padák pro tlumení horizontální rychlosti (první použití STS-49 ) a navíc aerodynamická brzda (oddělovací kormidlo).

Uvnitř je raketoplán rozdělen na posádkový prostor umístěný v přední části trupu , velký nákladový prostor a ocasní motorový prostor. Prostor pro posádku je dvoupodlažní, běžně určený pro 7 astronautů, i když došlo ke startu STS-61A s 8 astronauty, během záchranné operace může trvat tři další, čímž se posádka dostane až na 11 lidí. Jeho objem je 65,8 m3 , má 11 oken a průzorů . Na rozdíl od nákladového prostoru si prostor pro posádku udržuje konstantní tlak. Prostor pro posádku je rozdělen do tří pododdílů: letová paluba (řídicí kabina), kabina a přechodová přechodová komora. Sedadlo velitele posádky je v kokpitu vlevo, sedadlo pilota vpravo, ovládání je zcela zdvojené, takže kapitán i pilot mohou obsluhovat samostatně. V kokpitu se zobrazuje celkem více než dva tisíce údajů z přístrojů. V kabině bydlí astronauti, je zde stůl, místa na spaní, je zde uloženo doplňkové vybavení a je zde stanoviště operátora experimentu. Vzduchová komora obsahuje skafandry pro dva astronauty a nástroje pro práci ve vesmíru [8] .

V nákladovém prostoru je uložen náklad dodaný na oběžnou dráhu a vracený z oběžné dráhy. Nejznámějším detailem nákladového prostoru je Remote Manipulator System ( angl.  Remote Manipulator System , zkr. RMS ), nebo Kanadarm ( angl.  Canadarm ) - mechanické rameno dlouhé 15,2 m, ovládané z kokpitu raketového letadla. Mechanické rameno slouží k fixaci a manipulaci s břemeny v nákladovém prostoru. Poklopové dveře nákladového prostoru mají zabudované radiátory a slouží k odvodu tepla [8] .

Profil letu

Start a vložení na oběžnou dráhu

Systém je vypouštěn vertikálně pomocí plného tahu propulzních motorů Shuttle ( SSME ) a ​​dvou posilovačů na tuhá paliva , přičemž druhý poskytuje asi 80 % startovacího tahu systému. K zážehu tří podpůrných motorů dochází 6,6 sekund před plánovaným časem startu (T), motory se zapínají postupně, v intervalu 120 milisekund . Během tří sekund dosáhnou motory startovacího výkonu (100 %) tahu. Přesně v okamžiku startu (T = 0) jsou současně zažehnuty boční boostery a odpáleno osm pyroboltů , které zajišťují systém ke startovacímu komplexu. Systém se spustí. Ihned po opuštění startovacího komplexu se systém začne otáčet , rotovat a zatáčet, aby dosáhl azimutu cílového sklonu oběžné dráhy . V průběhu dalšího stoupání s postupným snižováním sklonu (trajektorie se odchyluje od svislice k horizontu, v konfiguraci „zpátky dolů“) se provádí několik krátkodobých přiškrcení podpůrných motorů, aby se snížilo dynamické zatížení struktura. Takže v sekci maximálního aerodynamického odporu (Max Q) je výkon udržovacích motorů přiškrcen na 65-72%. Přetížení ve fázi vypouštění systému na oběžnou dráhu jsou až 3g.

Přibližně dvě minuty (126 sekund) po výstupu, ve výšce 45 km, se boční posilovače oddělí od systému. Další zvedání a zrychlování systému je prováděno raketoplánovými motory (SSME), poháněnými externí palivovou nádrží. Jejich práce se zastaví, když loď dosáhne rychlosti 7,8 km/s ve výšce o něco více než 105 km, ještě před úplným vyčerpáním paliva; 30 sekund po vypnutí motorů (cca 8,5 minuty po startu) se ve výšce asi 113 km oddělí externí palivová nádrž.

Je příznačné, že v této fázi je rychlost orbiteru stále nedostatečná pro vstup na stabilní nízkou kruhovou dráhu (ve skutečnosti raketoplán vstupuje na balistickou trajektorii ) a pro dokončení oběžné dráhy je vyžadován další posilovací impuls. Tento impuls je vydán 90 sekund po oddělení nádrže - v okamžiku, kdy raketoplán, pokračující v pohybu po balistické dráze, dosáhne svého apogea ; potřebné opětovné zrychlení se provádí krátkým zapnutím motorů orbitálního manévrovacího systému . U některých letů bylo k tomuto účelu použito dvou po sobě jdoucích zapnutí motorů pro zrychlení (jeden impuls zvětšoval výšku apogea, druhý tvořil kruhovou dráhu).

Takové řešení profilu letu umožňuje vyhnout se umístění palivové nádrže na stejnou oběžnou dráhu jako raketoplán; pokračuje v sestupu po balistické dráze a tank padá do daného bodu v Indickém oceánu . V případě, že se nepodaří provést závěrečný vzestupný impuls, může raketoplán ještě provést jednootáčkový let na velmi nízké oběžné dráze a vrátit se na kosmodrom .

V jakékoli fázi startu na oběžnou dráhu je pomocí příslušných postupů zajištěna možnost nouzového ukončení letu .

Ihned po vytvoření nízké referenční oběžné dráhy (kruhová dráha s výškou asi 250 km, i když hodnota parametrů oběžné dráhy závisela na konkrétním letu) je zbytkové palivo vypuštěno ze systému podpůrných motorů SSME a jejich palivových vedení . jsou evakuováni . Loď dostane potřebnou axiální orientaci. Otevírají se dveře nákladového prostoru, které zároveň slouží jako radiátory pro termoregulační systém lodi. Systémy kosmických lodí jsou uvedeny do orbitální letové konfigurace.

Přistání

Přistání se skládá z několika fází. Nejprve je vydán brzdný impuls k deorbitu - přibližně půl otáčky před místem přistání, zatímco raketoplán letí zádí vpřed v obrácené poloze. Doba trvání orbitálních manévrovacích motorů je asi 3 minuty; charakteristická rychlost odečtená od oběžné rychlosti raketoplánu je 322 km/h; takové zpomalení je dostatečné pro perigee orbity být uvnitř atmosféry . Poté se raketoplán otočí a zaujme potřebnou orientaci pro vstup do atmosféry. Loď vstupuje do atmosféry s velkým úhlem náběhu (asi 40°). Při zachování tohoto úhlu sklonu loď provádí několik manévrů ve tvaru S s náklonem až 70°, čímž účinně tlumí rychlost v horních vrstvách atmosféry (to také umožňuje minimalizovat vztlak křídel , což je v této fázi nežádoucí). Teplota jednotlivých sekcí tepelné ochrany lodi v této fázi přesahuje 1500°. Maximální g-síla, kterou zažijí astronauti při atmosférickém zpomalení, je asi 1,5 g.

Po uhašení hlavní části orbitální rychlosti loď pokračuje v klesání jako těžký kluzák s nízkým poměrem vztlaku k odporu vzduchu a postupně snižuje sklon . Probíhá přiblížení na dráhu. Vertikální rychlost lodi během fáze klesání je velmi vysoká - asi 50 m/s. Úhel sestupové dráhy při přistání je také velký - asi 17-19°. Ve výšce asi 500 m a rychlosti asi 430 km/h se loď začíná vyrovnávat a vysouvá se podvozek . Pás se dotýká rychlostí asi 350 km/h, poté se uvolní brzdící padák o průměru 12 m; po brzdění na rychlost 110 km/h se padák resetuje. Posádka opouští loď 30-40 minut po zastávce.

Historie aplikací a zástupci

Označení čísla letu

Každý pilotovaný let v rámci programu Space Transportation System měl své označení, které se skládalo ze zkratky STS ( anglicky  Space Transportation System ) a sériového čísla letu raketoplánu. Například STS-4 znamená čtvrtý let v rámci programu Space Transportation System. Sériová čísla byla přidělena ve fázi plánování pro každý let. V průběhu příprav však bylo mnoho letů odloženo nebo odloženo na jiný termín. Často se stávalo, že let plánovaný na pozdější datum a s vyšším pořadovým číslem se ukázal být připraven k letu dříve než jiný let plánovaný na dřívější datum. Protože se přidělená sériová čísla neměnila, byly lety s vyšším sériovým číslem často prováděny dříve než lety s číslem nižším.

V roce 1984 byl zaveden nový notační systém. Zkratka STS zůstala, ale sériové číslo bylo nahrazeno kombinací kódů, která se skládala ze dvou číslic a jednoho písmene. První číslice v tomto kódovém slově odpovídala poslední číslici aktuálního roku, nikoli kalendářního roku, ale fiskálního roku NASA, který trval od října do září. Například, pokud se let koná v roce 1984 do října, pak se bere číslo 4, pokud v říjnu a později - číslo 5. Druhá číslice v kódové kombinaci byla vždy 1. Označení 1 bylo přijato pro vypouštění raketoplánů z Mys Canaveral. Dříve měly raketoplány startovat také z letecké základny Vandenberg v Kalifornii; Pro tyto starty bylo plánováno číslo 2. Ale katastrofa Challengeru (STS-51L) tyto plány přerušila. Písmeno v kódové kombinaci odpovídalo sériovému číslu letu raketoplánu v aktuálním roce. Ani tento rozkaz však nebyl respektován, takže například let STS-51D proběhl dříve než let STS-51B .

Příklad: let STS-51A  - uskutečnil se v listopadu 1984 (číslo 5), byl to první let v novém rozpočtovém roce (písmeno A), raketoplán startoval z Cape Canaveral (číslo 1).

Po katastrofě Challengeru v lednu 1986 a zrušení startů Vandenbergu se NASA vrátila ke starému systému označování.

Katastrofy

Za celou dobu provozu raketoplánů došlo ke 2 katastrofám, při kterých zemřelo celkem 14 astronautů:

Během ničení zůstala kabina a všech 7 členů posádky nedotčeno, ale při dopadu na vodu zemřeli. Po katastrofě byl program raketoplánů na 32 měsíců zrušen.

Dokončené úkoly

Raketoplány byly používány k vynášení nákladu na oběžné dráhy vysoké 200-500 km, provádění vědeckého výzkumu a servisu orbitálních kosmických lodí (instalační a opravárenské práce).

V dubnu 1990 vynesl raketoplán Discovery na oběžnou dráhu Hubbleův teleskop ( let STS-31 ). Na raketoplánech Columbia, Discovery, Endeavour a Atlantis byly provedeny čtyři expedice k obsluze Hubbleova teleskopu. Poslední mise raketoplánu k Hubbleovi se uskutečnila v květnu 2009. Vzhledem k tomu, že lety raketoplánů byly od roku 2011 přerušeny, jednalo se o poslední lidskou expedici k dalekohledu a v tuto chvíli (srpen 2013) tuto práci nemůže vykonávat žádná jiná dostupná kosmická loď.

V 90. letech se raketoplány účastnily společného rusko-amerického programu Mir-Shuttle . Se stanicí Mir bylo provedeno devět dokování .

Během všech třiceti let, kdy byly raketoplány v provozu, byly neustále vyvíjeny a upravovány. Za celou dobu provozu bylo na původním projektu raketoplánu provedeno více než tisíc úprav.

Raketoplány sehrály důležitou roli při realizaci projektu vytvoření Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Takže například některé moduly ISS, včetně ruského modulu Rassvet (dodaného raketoplánem Atlantis ), nemají vlastní pohonné systémy (PS), na rozdíl od ruských modulů Zarya , Zvezda a Pirs Poisk “, které kotvily jako součást modulu nákladní lodi Progress M-CO1 , což znamená, že nemohou samostatně manévrovat na oběžné dráze za účelem vyhledávání, setkání a dokování se stanicí. Proto je nelze jednoduše „vyhodit“ na oběžnou dráhu nosnou raketou typu Proton .

Cena

Celkové skutečné náklady na 30letý program v roce 2011 podle NASA, bez započtení inflace, činily 113,7 miliard $ [23] . Podle dalších údajů činil celý program za rok 2013 po očištění o inflaci (2010) 199,9 miliard dolarů [24]  , což je více než náklady na celou ISS.

Náklady na každý let raketoplánu se v průběhu času měnily: v roce 2003 to bylo asi 240 milionů $ [25] , v roce 2010 to bylo asi 775 milionů $ [23] .

Za tyto peníze by raketoplán orbiter mohl dopravit 20-25 tun nákladu včetně modulů ISS plus 7-8 astronautů při jednom letu na ISS.

Dokončení programu Space Transportation System

Program Space Transportation System byl dokončen v roce 2011 . Všechny aktivní raketoplány byly od posledního letu vyřazeny [26] .

8. července 2011 byl proveden poslední start Atlantis [27] s posádkou zredukovanou na čtyři astronauty [28] . Jednalo se o poslední let v rámci programu Space Transportation System. Skončila brzy ráno 21. července 2011.

Nedávné lety raketoplánů

Kód letu Počáteční datum kyvadlová doprava letový program Výsledek
STS-133 24. února 2011 " Objev " Dodávka zařízení a materiálů na ISS a zpět Dokončeno
STS-134 16. května 2011 " Snaha " Montáž a dodávka ISS , dodávka a instalace magnetického alfa spektrometru (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS) na ISS Dokončeno
STS-135 8. července 2011 " Atlantida " Montáž a dodávka ISS Dokončeno

Výsledky

Za 30 let provozu provedlo pět raketoplánů 135 letů. Celkem všechny raketoplány uskutečnily 21 152 obletů Země a uletěly 872,7 milionů km (542 398 878 mil). Raketoplány vynesly do vesmíru 1,6 tisíce tun (3,5 milionu liber) užitečného nákladu. 355 astronautů a kosmonautů uskutečnilo lety; celkem 852 členů posádky raketoplánu za celou operaci [29] .

Po dokončení provozu byly všechny raketoplány odeslány do muzeí : raketoplán Enterprise, který nikdy neletěl do vesmíru, byl dříve umístěn v Smithsonian Institution Museum poblíž letiště Washington Dulles , přesunut do Námořního a leteckého muzea v New Yorku . Jeho místo na Smithsonianu zaujal raketoplán Discovery. Raketoplán Endeavour byl trvale zaparkován v California Science Center v Los Angeles , zatímco raketoplán Atlantis byl vystaven v Kennedy Space Center na Floridě [30] .

Galerie

Poznámky

  1. ↑ Referenční příručka raketoplánu: SYSTÉM VESMÍRNÉ DOPRAVY . Získáno 22. května 2012. Archivováno z originálu dne 30. listopadu 2019.
  2. ↑ Prohlášení Hon. Walter B. LaBerge, náměstek ministra letectva pro výzkum a vývoj . / Military Procurement, fiskální rok 1977: Slyšení před Výborem pro ozbrojené služby, Senát Spojených států, 94. kongres, 2. zasedání, dne S. 2965, 4. března 1976. - Washington, DC: US ​​Government Printing Office, 1997. - P 3756 - 3925 s.
  3. ↑ Zpráva PREZIDENTSKÉ KOMISE o havárii raketoplánu Challenger. Kapitola VIII: Tlaky na systém. . Získáno 25. května 2014. Archivováno z originálu dne 24. února 2021.
  4. ↑ Historie vývoje opakovaně použitelného dopravního a vesmírného systému (MTKS) „Space Shuttle“ . Získáno 11. května 2010. Archivováno z originálu 24. května 2010.
  5. ↑ Systém raketoplánů . Získáno 26. května 2012. Archivováno z originálu 6. května 2012.
  6. ↑ ; Space Shuttle: Solid Rocket Boosters Archivováno 6. dubna 2013 na Wayback Machine
  7. ↑ 1 2 3 Raketoplán: Externí nádrž . Získáno 26. května 2012. Archivováno z originálu 5. května 2012.
  8. ↑ 1 2 3 Space Shuttle: Orbiter . Datum přístupu: 26. května 2012. Archivováno z originálu 23. června 2012.
  9. ↑ NASA a post-Apollova budoucnost . Získáno 23. května 2010. Archivováno z originálu dne 10. dubna 2010.
  10. ↑ 1 2 Historie vývoje opakovaně použitelného dopravního a kosmického systému „Space Shuttle“ . Získáno 11. května 2010. Archivováno z originálu 24. května 2010.
  11. ↑ The Space Shuttle: Development of a New Transportation System (odkaz není dostupný) . Získáno 23. května 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. 
  12. ↑ Agnew, Spiro, předseda. Září 1969. Post-Apollův vesmírný program: Směry pro budoucnost. Skupina vesmírných úkolů. Přetištěno v NASA SP-4407, sv. I, pp. 522-543
  13. ↑ Vyjádření plk. Howard S. Davis, US Air Force, systémový programový ředitel, Space and Missile System Organization . / Advanced Turbofan Engine—Space Shuttle: Slyšení před podvýborem pro výzkum a vývoj, Výbor pro ozbrojené služby, Senát Spojených států, 93. kongres, 1. zasedání, dne S. 1263, 5. března 1973. — Washington, DC: Americká vláda Tiskárna, 1973. - S. 2549, 2622-2775 s.
  14. ↑ Výběr zdroje Shuttle Orbiter probíhá . / 1974 Povolení NASA : Hearings, 93. kongres, 1. zasedání, na HR 4567 (nahrazeno HR 7528). - Washington: US Government Printing Office, 1973. - Pt. 2 - S. 377-380, 937-1307 s.
  15. ↑ 71-806. Červenec 1971. Robert N. Lindley, Ekonomika nového vesmírného dopravního systému.
  16. ↑ Donlan, Charles J. 11. července 1972. Space Shuttle Systems Definition Evolution. Interní papír NASA.
  17. ↑ Morgenstern, Oskar a Klaus P. Heissovi. 31. května 1971. Ekonomická analýza nových vesmírných dopravních systémů. Princeton, New Jersey: Mathematica, Inc. CASI 75N-22191.
  18. ↑ obsah . Datum přístupu: 22. května 2010. Archivováno z originálu 30. října 2004.
  19. ↑ Space Launch Vehicles: Government Activities, Commercial Competition, and Satellite Exports  (anglicky)  (odkaz není dostupný) . The Library of Congress (27. května 2014). Datum přístupu: 10. ledna 2015. Archivováno z originálu 10. ledna 2015.
  20. ↑ Opakovaně použitelná orbitální loď Buran . Získáno 10. ledna 2011. Archivováno z originálu 3. ledna 2011.
  21. ↑ Poslední let raketoplánu Challenger
  22. ↑ Na mysu Canaveral vzdalo 400 lidí hold padlé posádce raketoplánu Challenger . Datum přístupu: 29. ledna 2016. Archivováno z originálu 4. února 2016.
  23. ↑ 1 2 Fakta  o éře raketoplánu . NASA (2011). Získáno 2. srpna 2016. Archivováno z originálu 7. února 2017.
  24. ↑ Claude Lafleur. Náklady na pilotované programy v  USA . Encyklopedie kosmických lodí. Staženo 30. 5. 2018. Archivováno z originálu 28. 1. 2018.
  25. ↑ Vjačeslav Belaš. Komunikační přestávka  // Kommersant Vlast  : magazín. - 2003. - 10. února ( č. 5 ). - S. 11 . Archivováno z originálu 31. ledna 2021.
  26. ↑ Atlantida. Seniority pension Archivováno 17. května 2010 na Wayback Machine Euronews
  27. ↑ Program NASA Space Shuttle může pokračovat i v roce 2011 . Datum přístupu: 27. května 2010. Archivováno z originálu 13. dubna 2011.
  28. ↑ STS-135: KSC přeorganizuje cíle plánu pro předběžné spuštění 12. července . Získáno 17. května 2011. Archivováno z originálu dne 17. května 2011.
  29. ↑ Fakta o éře raketoplánu  . NASA. Získáno 2. srpna 2016. Archivováno z originálu 7. února 2017.
  30. ↑ Šéf NASA pojmenoval místa věčného parkování raketoplánů . Získáno 13. dubna 2011. Archivováno z originálu 15. dubna 2011.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Americká raketová a vesmírná technologie
Provozování nosných raket
Startovací vozidla ve vývoji
Zastaralé nosné rakety
Booster bloky
Akcelerátory
  • UA-1205
  • UA-1207
  • Castor-IVA
  • Castor-120
  • RS-68
  • KLENOT
  • Orbus-21D
  • SRM
  • SRMU
  • SRB
* - japonské projekty využívající americké rakety nebo stupně; kurzíva  - projekty zrušené před prvním letem