Космическа совалка: Първият космически кораб за многократна употреба

Най -добрият изпитателен полет: НАСА

Космическият орбитален апарат на НАСА Колумбия излита към небето на 12 април 1981 г. с първия по рода си совалков полет на НАСА, STS-1. 54-часовата мисия командваше ветеранът на астронавта Джон Йънг с тогавашния новак Робърт Крипен като пилот. (Кредит на изображението: НАСА.)



Космическата совалка на НАСА беше първият в света космически кораб за многократна употреба. Изстреля се като ракета и се върна на Земята като планер, кацайки като самолет на дълга бетонна писта. Той е проектиран да носи големи полезни товари - като спътници - в орбита и да ги връща, ако е необходимо, за ремонт.



След тестови полети с помощта на совалка Enterprise (която не излезе в космоса), първата мисия на космическа совалка, STS-1, стартирала на 12 април 1981 г. на борда на орбиталния кораб „Колумбия“. Последната совалка, която лети, беше „Атлантида“ на мисията STS-135 през юли 2011 г. Космическата совалка претърпя две големи бедствия-на 28 януари 1986 г. (Challenger) и 1 февруари 2003 г. (Колумбия); 14 астронавти загинаха при двете мисии.

Най -големият принос на космическата совалка е изграждането на Международната космическа станция, която остава в орбита и днес, за да провежда стотици научни експерименти годишно по човешко здраве, инженерство и други въпроси. Програмата е запомнена и с изстрелването и обслужването на космическия телескоп Хъбъл, посещението на руската космическа станция Мир, изстрелването на множество спътници и сонди и извършването на хиляди и хиляди часове на основни научни експерименти.



Космическата совалка Атлантида се вижда през прозореца на тренировъчен самолет (STA), който се изстрелва от стартовата площадка 39А в НАСА

Космическата совалка Атлантида се вижда през прозореца на тренировъчен самолет (STA), който се изстрелва от стартовата площадка 39A в космическия център Кенеди на НАСА на мисията STS-135, 8 юли 2011 г. в Кейп Канаверал, Флорида, на последната совалка. мисия.(Изображение кредит: НАСА/Дик Кларк)

Елементи на космическа совалка и изстрелване

Космическата совалка, официално наречена Космическа транспортна система, се състои от три основни компонента [ Инфографика: Космическата совалка на НАСА - От горе до долу ]:

  • Два твърди ракетни ускорители, които осигуряват по -голямата част от тягата на совалката по време на изстрелването
  • Огромният външен резервоар с цвят на ръжда, който подава гориво към трите основни двигателя по време на изстрелването
  • Орбиталният апарат, който съдържаше кабината на екипажа, полето за полезен товар и три основни двигателя.



Усилвателите на твърди ракети (SRB) са работили през първите две минути на полета, за да осигурят допълнителна тяга, необходима за извеждането на совалката в орбита. На около 24 мили нагоре бустерите се отделиха от външния резервоар и се спуснаха с парашути в Атлантическия океан. Корабите ги възстановиха и те бяха ремонтирани за повторна употреба.

Всеки усилвател съдържа двигател с твърдо гориво - най -големият, разработен някога за космически полети. Всеки мотор съдържа повече от 1 милион паунда. (450 000 килограма) гориво, твърда смес от амониев перхлорат и алуминий , както и катализатор от железен оксид за подпомагане на реакцията на горене и „свързващ“ материал за задържане на всички компоненти заедно, според Американския съвет по химия. Цялата смес има консистенцията на гума за молив. Амониевият перхлорат се използва и от американските военни в ракети, експлозиви, ракети и боеприпаси.

15-етажният външен резервоар с цвят на ръжда беше единственият компонент на совалката, който не беше използван повторно. Той подава повече от 500 000 галона гориво - течен кислород и течен водород - към основните двигатели на совалката по време на старта. Танкът беше и „гръбнакът“ на структурата на космическата совалка. Той осигурява поддръжка на ракетните ускорители и орбиталния апарат.



Външният резервоар беше единствената част от космическата совалка, която не беше използвана повторно от изстрелване до изстрелване. Той служи като

Външният резервоар беше единствената част от космическата совалка, която не беше използвана повторно от изстрелване до изстрелване. Той служи като „резервоар за газ“ за космическата совалка при старта. Веднъж изпразнен, този оранжев резервоар се отдели от останалата част от апарата и падна обратно на Земята.(Кредит на изображението: НАСА)

След като твърдите ракетни ускорители се разделиха, орбиталният кораб пренесе външния резервоар до около 113 мили над Земята. С изразходваното гориво резервоарът се отдели и падна по планирана траектория. По -голямата част от него изгоря в атмосферата, а останалите паднаха в океана.

Орбиталният апарат е компонентът, който повечето хора смятат за „совалката“. Сърцето и мозъкът на системата и самият кораб отведоха хората в космоса и ги върнаха. Орбиталният апарат беше приблизително със същия размер като самолет DC-9. Той беше дълъг 37 фута (122 фута) и размах на крилата 78 фута (23 метра). Отделението за екипаж, разположено в предния фюзелаж, обикновено превозваше екипажи от седем астронавти, но от време на време превозваше по -малко хора. Най -големият размер на екипажа за мисия на совалка беше осем астронавти.

В средата на фюзелажа се помещаваше 60-футово (18-метрово) поле за полезен товар и роботизирано рамо. Заливът може да съдържа спътници, модули, съдържащи цели лаборатории, и строителни материали за Международната космическа станция. Кормовият фюзелаж държеше орбиталната система за маневриране, основните двигатели и вертикалната опашка. По -малки тласкачи, разположени в носа на совалката и задния фюзелаж, бяха използвани за малки настройки на полета.

Кратка история на развитието

Космическата совалка е резултат от няколко усилия за разработване на космически кораби за многократна употреба. Програмата Х-15 през 50-те години на миналия век изпробва идеята за полет на космически самолет. Американските военновъздушни сили също проведоха проучвания върху космически кораби с полузащита през 60-те години. НАСА започва работа по интегрираното превозно средство за стартиране и повторно влизане (ILRV) през 1968 г., а до 1969 г. разработката на космическата совалка получава одобрение от тогавашния президент Ричард Никсън.

Първоначалната визия на програмата за космическа совалка беше да се разработи превозно средство, което да се изстрелва в космоса много често (няколко пъти месечно), за да разполага и ремонтира спътници според нуждите. Военните също бяха активен участник в разработката, а полето за полезен товар на совалката (което пренасяше оборудване в сателити в космоса) беше разширено във фазата на проектиране, за да побере по -големи военни спътници.

По -конкретно, Националната разузнавателна служба поиска да се увеличи полето за полезен товар и совалката в крайна сметка да изпълнява полярни мисии, които са подходящи за спътниците да виждат цялата земна повърхност отдолу. Военновъздушните сили построиха стартова площадка във Ванденберг, Калифорния, за полетни орбитални мисии, но идеята беше изоставена след катастрофата на Challenger от 1986 г. Въпреки че няколко военни мисии на совалките се изпълниха през 80-те години на миналия век, практиката се намали и спря след експлозията на Challenger. .

Свързани: Класифицирани совалки мисии: Тайни в космоса

Дейности на космически совалки

В първите дни на програмата за космическа совалка задачите на мисията включваха отглеждане на цивилни за управление на експерименти и разполагане на спътници - цивилни и военни. Астронавтите изпробваха дръзко оборудване, като например Манипулиращото звено с пилотирани машини, нещо като раница за реактивни самолети, която би позволила на членовете на екипажа да напуснат совалката без връзка и да вземат спътници за ремонт. Други спътници бяха заловени и/или разгърнати с помощта на роботизираната ръка Canadarm.

Тези дейности значително намаляха (и след това спряха) след експлозията на космическата совалка Challenger през 1986 г., когато стана ясно, че космическите совалки могат да стартират само няколко пъти в годината, вместо много. Имаше опасения, че астронавтите извършват рисковани излети в космоса. Освен това военните спътници постепенно бяха преместени в ракети за еднократна употреба, осигурявайки по-чести възможности за изстрелване на по-ниска цена.

Това, което не се промени при мисиите на космически совалки обаче, беше извършването на експерименти. През 30 -те години на програмата за космическа совалка около 355 отделни космонавти и астронавти са използвали космическата совалка за изстрелване, кацане или и двете .. Те заедно са вложили хиляди и хиляди часове работа в космоса, изследвайки всякакви науки, вариращи от човешки здраве до инженерство до астрономия до изследвания върху животни.

Свързани: Космическата совалка на НАСА по числата: 30 години икона на космически полет

Космическата совалка лети 11 пъти до руската космическа станция Мир между 1994 и 1998 г., като седем американски астронавти правят продължителни престоя на космическата станция. Това беше първото голямо космическо сътрудничество между Русия и Съединените щати след мисията Аполон-Союз от 1975 г., когато американци и космонавти от Съветския съюз акостираха за няколко кратки дни в космоса. След разпадането на Съветския съюз през 1991 г. НАСА се съгласи на сътрудничество с руснаците, което започна с совалка Мир и продължи с програмата на Международната космическа станция.

Може би най -известната задача, която совалката пое, беше да отведе астронавти, части и оборудване за изграждането на Международната космическа станция. Завършването на космическата станция отне 13 години и десетки мисии на совалки; общият брой на совалките на станцията е 37, или повече от една трета от общия брой на совалката от 135 мисии.

Международната космическа станция, както се вижда от космическата совалка Атлантида през юли 2011 г., при последния полет на програмата за совалки.

Международната космическа станция, както се вижда от космическата совалка Атлантида през юли 2011 г., при последния полет на програмата за совалки.(Кредит на изображението: НАСА)

Освен стотици часове на астронавти в космоса, някои от основните компоненти, които самата космическа совалка допринесе, бяха Европейската лаборатория „Колумб“, възелът „Хармония“, възелът „Спокойствие“, японската лаборатория „Кибо“, слънчевите панели, въздушните шлюзове и роботизираната ръка Canadarm2, използвана за космически кораби. причалване. Космическата совалка също носеше жизненоважно оборудване, необходимо за интериора, с някои примери, включително оборудване за тренировки, научни стелажи, тоалетни и, разбира се, прясна храна.

Космическата совалка е известна и с многократното си успешно обслужване на космическия телескоп Хъбъл. Телескопът е разположен на 25 април 1990 г. по време на космическа совалка Discovery мисия STS-31. За съжаление, в огледалото на телескопа е открит недостатък, който значително компрометира способността му да прави астрономически наблюдения. НАСА разгърна последваща обслужваща мисия, STS-61, през декември 1993 г. Астронавтите инсталираха няколко инструмента-включително система за корекция на фокуса-за пълен успех, спечелил световно признание след неудобството от първоначалното изстрелване на Хъбъл.

Впоследствие НАСА обслужва мисии през 1997 г. (STS-82), 1999 г. (STS-103) и 2002 г. (STS-109). Последната обслужваща мисия първоначално беше отменена през 2003 г. след опасения за безопасността на астронавтите след катастрофата в Колумбия; тъй като Хъбъл е на различна орбита от Международната космическа станция, екипажът не може да се приюти на станцията в случай, че совалката е повредена.

Астрономите се притесняват, че ще има твърде голяма разлика между края на живота на Хъбъл и началото на работата на космическия телескоп Джеймс Уеб, който първоначално е трябвало да стартира през 2010-11 г., но се очаква да стартира през 2021 г. След протест от страна на учените, обществеността и Конгреса, администраторът на НАСА Шон О'Кийф заяви през 2004 г., че ще преразгледа решението. Нов администратор, Майкъл Грифин, пристигна през 2005 г. и разреши обслужващата мисия за 2008 г. Обслужващата мисия беше отложена до 2009 г. (STS-125), за да добави единица за обработка на данни, заместваща такава, която се провали на орбита. Мисията беше изпълнена с голям успех и международно внимание, а Хъбъл остава в добро здраве от 2018 г.

Космическите совалки

Програмата на совалката имаше пет космически совалки, както и тестовия орбитален кораб Enterprise. Ето някои забележителни факти за всеки от тях.

Докато програмата за совалки се провеждаше предимно в космоса, Предприятие е конструиран за тестове за кацане и кацане през 1977 г., като подобрява предишната работа на НАСА и военните върху космически кораби с летящи крила. Enterprise успешно направи поредица от строги тестове, започвайки с работа с таксита и завършил с няколко безплатни полета и приземявания. Enterprise беше разгърнат на обиколки на добра воля в няколко държави, а след това стана собственост на института Smithsonian. Временно беше изложен в пристройката на летището „Стивън Ф. Удвар-Хейзи“ към Националния музей на въздуха и космоса „Смитсониън“ във Феърфакс, Вирджиния, а след това бе преместен за постоянно през 2012 г. в Музея за безстрашно море, въздух и космос в Ню Йорк.

Колумбия (1981-2003 г.):Това беше първата космическа совалка, която лети в космоса. Той проведе няколко тестови полета, които се занимаваха с ранни проблеми с топлинния щит и със системите за автоматично кацане. Оперативните мисии започват през 1982 г. Някои от основните му мисии включват Spacelab, разполагане на рентгеновата обсерватория Чандра и обслужване на космическия телескоп Хъбъл. Последната мисия, STS-107, приключи катастрофално на 1 февруари 2003 г., по време на кацане, когато совалката се разпадна в атмосферата, убивайки седемчленния си екипаж. Причината е проследена от парче пяна, падащо от външния резервоар по време на излитане и се разбива в крилото, причинявайки дупка. Няколко промени в дизайна бяха направени в програмата за космическа совалка след смъртта на Колумбия и бяха разработени нови процедури за инспекция за разглеждане на плочките след изстрелването (докато астронавтите бяха в космоса).

Challenger (1983-1986 г.):Първоначално Challenger е конструиран като тестово превозно средство и след това е модернизиран за космически полети. Основните му етапи на мисията включват изстрелване на първия сателит за проследяване и предаване на данни (който совалките използваха за поддържане на връзка с Mission Control), летене на първата американска астронавтка (Sally Ride), летене на първия афроамериканец (Guion Bluford) и първи ремонт на астронавт на спътник (спътник Мисия на Слънчевата максимална мисия). Совалката избухна на 28 януари 1986 г. по време на излитане на мисията STS-51L, убивайки всичките седем астронавти на борда. Техническата причина беше проследена от повреда на външен ракетен ускорител, но бяха обвинени и управленски причини - включително обширен натиск върху програмата на совалката да стартира често. Катастрофата предизвика промени в дизайна, преглед на безопасността (и промени) на програмата на совалка и постоянно забавяне на честотата на изстрелване на совалка.

Откритие (1984-2011): Първата мисия на Discovery, STS-41D през 1984 г., прекъсна подложка поради проблем с горивния клапан, но мисията стартира безопасно няколко седмици по-късно и пусна три комуникационни спътника. Той е летял с 39 мисии-повечето от всички совалки-и някои от основните полезни товари, които е пуснал, включват космическия телескоп Хъбъл, свързания със слънцето космически кораб Ulysses и изследователския спътник на горната атмосфера. Дори е летял астронавтът на Меркурий Джон Глен на 77 години, което го прави най -възрастният човек, летял в космоса досега. Discovery беше и първата совалка, изпълнявала мисии „връщане към полет“ след бедствията в Челенджър и Колумбия. Той бе изведен от експлоатация след последния си полет през 2011 г. и сега е изложен в пристройката на летището „Стивън Ф. Удвар-Хейзи“ към Националния музей на въздуха и космоса Смитсониън във Феърфакс, Вирджиния.

Атлантида (1985-2011 г.):Първата мисия на тази совалка е тайна военна мисия през 1985 г., за която малко подробности са известни и до днес. Някои от другите му дейности включват лобиране на три комуникационни спътника в орбита в една мисия, изстрелване на космическия кораб Magellan към Венера, изстрелване на сондата Galileo към Юпитер, летене на повечето от мисиите от програмата совалка-Мир и летене на последната мисия на космическа совалка ( STS-135 през 2011 г.). Совалката беше изведена от експлоатация и в момента е изложена в комплекса за посетители на космическия център Кенеди близо до космическия център Кенеди в нос Канаверал, Флорида.

Усилие (1992-2011): Endeavour е конструиран от резервни части от други космически совалки, като заместител на експлодиралата през 1986 г. космическа совалка Challenger. По време на първата мисия на Endeavour, STS-49 през 1992 г., членовете на екипажа извършиха първото излизане в космоса с трима души да хванете спътника Intelsat VI в полето за полезен товар за ремонт. Endeavour изпълнява няколко научно ориентирани мисии и е първата совалка, която участва в сглобяването на Международната космическа станция. След последната си мисия през 2011 г. Endeavour беше изведен от експлоатация и сега е изложен в Калифорнийския научен център.

Допълнителен доклад от Елизабет Хауъл, сътрудник на demokratija.eu. Тази статия е актуализирана на 26 януари 2021 г. от редактора на справки demokratija.eu Вики Стейн.