Спейс шаттл

Шаттл англ. Space Shuttle
Шаттл «Дискавери» взлетает. Полёт STS-120
Общие сведения
Страна	США
Назначение	Многоразовый транспортный космический корабль
Изготовитель	United Space Alliance: Thiokol/Alliant Techsystems (SRBs) Lockheed Martin (Martin Marietta) — (ET) Rockwell/Boeing (orbiter)
Основные характеристики
Количество ступеней	2
Длина	56,1 м
Диаметр	8,69 м
Стартовая масса	2030 т
Масса полезной нагрузки
- на НОО	24 400 кг
- на геостационарную орбиту	3810 кг
История запусков
Состояние	программа завершена
Места запуска	Космический центр Кеннеди, 39-й комплекс База Ванденберг (планировалось в 1980-е)
Число запусков	135
- успешных	134 успешных запуска 133 успешных посадки
- неудачных	1 (потерпел бедствие при запуске, Челленджер)
- частично неудачных	1 (потерпел бедствие при посадке, Колумбия)
Первый запуск	12 апреля 1981 года
Последний запуск	8 июля 2011 года

Спейс шаттл или просто шаттл (англ. Space Shuttle — «космический челнок») — американский многоразовый транспортный космический корабль. Шаттлы использовались в рамках осуществляемой НАСА государственной программы «Космическая транспортная система»^[1] (англ. Space Transportation System, STS). Подразумевалось, что шаттлы будут «сновать, как челноки», между околоземной орбитой и Землёй, доставляя полезные грузы в обоих направлениях. Программа просуществовала с 1981 года по 21 июля 2011 года. Всего было построено пять шаттлов: «Колумбия» (сгорел при посадке в 2003), «Челленджер» (взорвался во время запуска в 1986), «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор». Также в 1975 году был построен корабль-прототип «Энтерпрайз», но он никогда не запускался в космос.

Шаттл запускался в космос при помощи двух твердотопливных ракетных ускорителей и трёх собственных маршевых двигателей, которые получали топливо из огромного внешнего бака. На начальном участке траектории основную тягу создавали отделяемые твердотопливные ускорители.^[2] Шаттл осуществлял манёвры на орбите за счёт двигателей системы орбитального маневрирования и возвращался на Землю как планёр. При разработке предусматривалось, что каждый из шаттлов должен был до 100 раз стартовать в космос. На практике же они использовались значительно меньше, к закрытию программы в июле 2011 года больше всего полётов — 39 — совершил шаттл «Дискавери».

История применения

Программа по созданию шаттлов разрабатывалась компанией North American Rockwell по поручению НАСА с 1971 года. При создании системы использовался ряд технических решений для лунных модулей программы «Аполлон» 1960-х годов: эксперименты с твердотопливными ускорителями, системами их отделения и получения топлива из внешнего бака.

Шаттл «Колумбия» был первым действующим многоразовым орбитальным аппаратом. Его изготовили в 1979 году и передали Космическому центру НАСА имени Кеннеди. Шаттл «Колумбия» был назван по имени парусника, на котором капитан Роберт Грей в мае 1792 года исследовал внутренние воды Британской Колумбии (ныне штаты США Вашингтон и Орегон). В НАСА «Колумбия» имеет обозначение OV-102 (Orbiter Vehicle — 102). Шаттл «Колумбия» погиб 1 февраля 2003 года (полёт STS-107) при входе в атмосферу Земли перед посадкой. Это было 28-е космическое путешествие «Колумбии».

Второй космический челнок — «Челленджер» был передан НАСА в июле 1982 года. Он был назван по имени морского судна, исследовавшего океан в 1870-е годы. В НАСА «Челленджер» имеет обозначение — OV-099. «Челленджер» погиб при своём десятом запуске 28 января 1986 года.

Третий шаттл — «Дискавери» был передан НАСА в ноябре 1982 года.

«Дискавери» был назван по имени одного из двух судов, на которых, в 1770-х годах, британский капитан Джеймс Кук открыл Гавайские острова и исследовал побережье Аляски и северо-западной Канады. Такое же имя («Дискавери») носило одно из судов Генри Гудзона, который в 1610—1611 годах исследовал Гудзонов залив. Ещё два «Дискавери» были построены Британским Королевским Географическим Обществом для исследования Северного полюса и Антарктики в 1875 и 1901 годах. В НАСА «Дискавери» имеет обозначение OV-103. Успешно совершил свой последний, 39-й, полет в космос с 24 февраля по 9 марта 2011 года.

Четвёртый шаттл — «Атлантис» вступил в строй в апреле 1985 года.

Пятый шаттл — «Индевор» был построен взамен погибшего «Челленджера» и принят в эксплуатацию в мае 1991 года. Шаттл «Индевор» был назван также по имени одного из кораблей Джеймса Кука. Этот корабль использовался в астрономических наблюдениях, которые позволили точнее установить расстояние от Земли до Солнца. Также этот корабль участвовал в экспедициях по исследованию Новой Зеландии. В НАСА «Индевор» имеет обозначение OV-105.

До «Колумбии» был построен ещё один шаттл — «Энтерпрайз», который в конце 1970-х годов использовался только для отработки методов посадки и не летал в космос. В самом начале предполагалось назвать этот орбитальный корабль — «Конституция» (англ. Constitution) в честь двухсотлетия американской Конституции. Позже, по многочисленным предложениям зрителей популярного телевизионного сериала «Звёздный путь», было выбрано имя «Энтерпрайз». В НАСА «Энтерпрайз» имеет обозначение OV-101.

Общее описание системы

Старт системы

Отделение твердотопливных ускорителей, 126 секунд от момента старта, высота около 45 км

Разгон до орбитальной скорости на маршевых двигателях. Снимок автоматической камеры, установленной на отделившемся ускорителе

Вход «Атлантиса» в атмосферу, снятый с МКС

Шаттл состоит из трёх^[3] основных компонентов (ступеней):

1. Два твердотопливных ракетных ускорителя, которые работают в течение примерно двух минут после старта, разгоняя и направляя корабль, а затем отделяются на высоте около 45 км, приводняются на парашютах в океан и, после ремонта и перезаправки, используются вновь;^[4]
2. Большой внешний топливный бак с жидкими водородом и кислородом для главных двигателей. Бак также служит каркасом для скрепления ускорителей с орбитальным аппаратом. Бак отбрасывается примерно через 8,5 минут на высоте 113 км, его бо́льшая часть сгорает в атмосфере, а остатки падают в океан.^[5]
3. Пилотируемый орбитальный аппарат-ракетоплан (англ. orbiter), который выводится на околоземную орбиту и служит там домом для экипажа. После выполнения программы полёта возвращается на Землю и совершает посадку как планёр на взлётно-посадочную полосу.^[6]

Профиль полёта

Запуск и выведение на орбиту

Старт системы выполняется вертикально, на полной тяге маршевых двигателей шаттла (SSME) и двух твердотопливных ускорителей, при этом последние создают около 80 % стартовой тяги системы. Зажигание трёх маршевых двигателей происходит за 6,6 секунд до назначенного времени старта (Т), двигатели включаются последовательно, с интервалом 120 миллисекунд. В течение трёх секунд двигатели выходят на стартовую мощность (100 %) тяги. Точно в момент старта (Т=0) производится одновременное зажигание боковых ускорителей и подрыв восьми пироустройств, разрушающих крепления системы к стартовому комплексу. Начинается подъём системы. Непосредственно после отхода от стартового комплекса начинается разворот системы по тангажу, вращению и рысканию для выхода на азимут целевого наклонения орбиты. В ходе дальнейшего подъёма с постепенным уменьшением тангажа (траектория отклоняется от вертикали к горизонту, в конфигурации «спиной вниз») выполняется несколько кратковременных дросселирований маршевых двигателей с целью снижения динамических нагрузок на конструкцию. Так, на участке максимального аэродинамического сопротивления (Max Q) мощность маршевых двигателей дросселируется до 72 %. Перегрузки на этапе выведения системы на орбиту составляют до 3g.

Приблизительно через две минуты (126 секунд) после подъема, на высоте 45 км, боковые ускорители отделяются от системы. Дальнейший подъём и разгон системы осуществляется маршевыми двигателями шаттла (SSME), питающимися из внешнего топливного бака. Их работа прекращается по достижении кораблём скорости 7.8 км/с на высоте несколько более 105 км ещё до полной выработки топлива; через 30 секунд после отключения двигателей (примерно через 8,5 минут после старта) на высоте около 113 км производится отделение внешнего топливного бака.

Существенно, что на данном этапе скорость орбитального корабля ещё недостаточна для выхода на устойчивую низкую круговую орбиту (по сути, челнок выходит на баллистическую траекторию) и требуется дополнительный разгонный импульс до выведения на орбиту. Этот импульс выдаётся через 90 секунд после отделения бака — в момент, когда челнок, продолжая движение по баллистической траектории, достигает её апогея; необходимый доразгон производится кратковременным включением двигателей системы орбитального маневрирования. В некоторых полётах для этой цели использовалось два последовательных включения двигателей на разгон (один импульс увеличивал высоту апогея, другой формировал круговую орбиту).

Такое решение профиля полёта позволяет избежать выведения топливного бака на ту же орбиту, что и челнок; продолжая снижение по баллистической траектории, бак падает в заданную точку Индийского океана. В случае, если импульс довыведения не удастся осуществить, челнок всё же может совершить одновитковый полёт по очень низкой орбите и вернуться на космодром.

На любом этапе выведения на орбиту предусмотрена возможность аварийного прекращения полёта с использованием соответствующих процедур.

Непосредственно после формирования низкой опорной орбиты (круговой орбиты с высотой порядка 250 км, хотя значение параметров орбиты зависело от конкретного полёта) производится сброс остатков топлива из системы маршевых двигателей SSME и вакуумирование их топливных магистралей. Кораблю придаётся необходимая осевая ориентация. Раскрываются створки грузового отсека, которые служат также и радиаторами системы терморегуляции корабля. Системы корабля приводятся в конфигурацию орбитального полёта.

Посадка

Посадка состоит из нескольких этапов. Вначале производится выдача тормозного импульса на сход с орбиты — приблизительно за половину витка до места посадки, при этом шаттл летит кормой вперёд в перевернутом положении. Продолжительность работы двигателей орбитального маневрирования составляет около 3 минут; характеристическая скорость, отнимаемая от орбитальной скорости шаттла — 322 км/ч; такого торможения достаточно для того, чтобы перигей орбиты оказался в пределах атмосферы. Затем челнок выполняет разворот по тангажу, принимая необходимую ориентацию для входа в атмосферу. Корабль входит в атмосферу с большим углом атаки (порядка 40°). Сохраняя данный угол тангажа, корабль выполняет несколько S-образных манёвров с креном до 70°, эффективно гася скорость в верхних слоях атмосферы (это также позволяет минимизировать подъёмную силу крыла, нежелательную на данном этапе). Температура отдельных участков теплозащиты корабля на этом этапе превышает 1500°. Максимальная перегрузка, испытываемая астронавтами на этапе атмосферного торможения — около 1,5 g. После гашения основной части орбитальной скорости корабль продолжает снижаться как тяжёлый планёр с невысоким аэродинамическим качеством, постепенно уменьшая тангаж. Выполняется манёвр захода на посадочную полосу. Вертикальная скорость корабля на этапе снижения весьма высока — порядка 50 м/с. Угол посадочной глиссады также велик — порядка 17-19°. На высоте порядка 500 м и скорости около 430 км/ч начинается выравнивание корабля и производится выпуск шасси. Касание полосы происходит на скорости порядка 350 км/ч, после чего выпускается тормозной парашют диаметром 12 м; после торможения до скорости 110 км/ч парашют сбрасывается. Экипаж выходит из корабля через 30-40 минут после остановки.

Длительность полёта

Шаттл был рассчитан на двухнедельное пребывание на орбите. Самое длинное космическое путешествие совершил шаттл «Колумбия» в ноябре 1996 года (полёт STS-80) — 17 суток 15 часов 53 минуты. Самое короткое космическое путешествие совершил шаттл «Колумбия» в ноябре 1981 года (полёт STS-2) — 2 дня 6 часов 13 минут. Обычно полёты шаттлов продолжались от 5 до 16 суток.

Экипаж

Наименьший экипаж шаттла состоит из двух астронавтов — командира и пилота STS-1, STS-2, STS-3, STS-4. Наибольший экипаж шаттла — восемь астронавтов («Challenger», STS-61A, 1985 год). Второй раз 8 астронавтов было на борту при посадке Атлантиса STS-71 в 1995 году. Чаще всего в экипаж входят от пяти до семи астронавтов. Беспилотных запусков не было.

Орбиты

Орбита шаттлов располагалась на высоте приблизительно в пределах от 185 до 643 км (115—400 миль).

Полезная нагрузка

Доставляемая в космос полезная нагрузка орбитальной ступени (орбитального ракетоплана) для низкой околоземной орбиты зависит, в первую очередь, от параметров целевой орбиты, на которую выводится челнок. Максимальная масса полезной нагрузки может быть доставлена в космос при запуске на низкую околоземную орбиту с наклонением порядка 28° (широта космодрома Канаверал) и составляет 24,4 тонны. При запуске на орбиты с наклонением бо́льшим, чем 28°, допустимая масса полезной нагрузки соответственно уменьшается (так, при запуске на полярную орбиту расчетная грузоподъёмность челнока падает до 12 т; в реальности, однако, челноки никогда не запускались на полярную орбиту).

Максимальная масса загруженного космического корабля на орбите — 120—130 т. С 1981 года с помощью шаттлов было доставлено на орбиту более 1370 т полезных грузов.

Максимальная масса груза, возвращаемого с орбиты — до 14,4 т.

В общей сложности к 21 июля 2011 года шаттлы совершили 135 полётов, из них «Дискавери» — 39, «Атлантис» — 33, «Колумбия» — 28, «Индевор» — 25, «Челленджер» — 10.

История создания

История проекта «Космическая транспортная система» начинается в 1967 году, когда ещё до первого пилотируемого полёта по программе «Аполлон» (11 октября 1968 года — старт «Аполлон-7») оставалось больше года, как обзор перспектив пилотируемой космонавтики после завершения лунной программы NASA.^[7]

30 октября 1968 года два головных центра NASA (Центр пилотируемых космических кораблей — MSC — в Хьюстоне и Космический центр имени Маршалла — MSFC — в Хантсвилле) обратились к американским космическим компаниям с предложением исследовать возможность создания многоразовой космической системы, что должно было снизить затраты космического агентства при условии интенсивного использования.^[8]

В сентябре 1970 года Целевая космическая группа под руководством вице-президента США С. Агню^[9], специально созданная для определения следующих шагов в освоении космического пространства, оформила два детально проработанных проекта вероятных программ.

Большой проект включал:

• космические челноки;
• орбитальные буксиры;
• большую орбитальную станцию на Земной орбите (до 50 человек экипажа);
• малую орбитальную станцию на орбите Луны;
• создание обитаемой базы на Луне;
• пилотируемые экспедиции к Марсу;
• высадку людей на поверхность Марса.

В качестве малого проекта предлагалось создать только большую орбитальную станцию на Земной орбите. Но в обоих проектах было определено, что орбитальные полёты: снабжение станции, доставку на орбиту грузов для дальних экспедиций или блоки кораблей для дальних полётов, смена экипажей и прочие задания на орбите Земли, должны осуществляться многоразовой системой, которая и получила тогда название Space Shuttle.^[10]

Также существовали планы создания «атомного шаттла» — челнока с ядерной двигательной установкой NERVA, которая разрабатывалась и испытывалась в 1960-х годах. Атомный шаттл должен был осуществлять полёты между земной орбитой и орбитами Луны и Марса. Снабжение атомного челнока топливом для ядерного двигателя возлагалось на обыкновенные шаттлы:

Nuclear Shuttle: This reusable rocket would rely on the NERVA nuclear engine. It would operate between low earth orbit, lunar orbit, and geosynchronous orbit, with its exceptionally high performance enabling it to carry heavy payloads and to do considerable amounts of work with limited stores of liquid-hydrogen propellant. In turn, the nuclear shuttle would receive this propellant from the Space Shuttle.

— SP-4221 The Space Shuttle Decision

Однако президент США Ричард Никсон отверг все варианты, потому что даже самый дешёвый требовал 5 млрд долл. в год. NASA оказалось перед тяжёлым выбором: нужно было или начать новую крупную разработку, или объявить о прекращении пилотируемой программы.

Было решено настаивать на создании шаттла, но подать его не как транспортный корабль для сборки и обслуживания космической станции (держа, однако, это про запас), а как систему, способную приносить прибыль и окупить инвестиции за счёт выведения на орбиту спутников на коммерческой основе. Экономическая экспертиза подтвердила: теоретически при условии не менее 30 полётов в год и полном отказе от использования одноразовых носителей «Космическая транспортная система» может быть рентабельной.^[11][12][13]

Проект создания шаттлов был принят Конгрессом США.

Одновременно, в связи с отказом от одноразовых ракет-носителей, определялось, что на шаттлы возлагается обязанность осуществлять вывод на земную орбиту и всех перспективных аппаратов Минобороны, ЦРУ и АНБ США.

Военные предъявили свои требования к системе:

• Космическая система должна была способна выводить на орбиту полезный груз до 30 тонн, возвращать на Землю полезную нагрузку до 14,5 т, иметь размер грузового отсека не менее 18 м длиной и 4,5 м в диаметре. Это были размер и вес проектировавшегося тогда спутника оптической разведки KH-11 KENNAN ^{[источник не указан 732 дня]}, который сопоставим по размерам с орбитальным телескопом «Хаббл».
• Обеспечить возможность бокового манёвра для орбитального корабля до 2000 км для удобства посадки на ограниченное количество военных аэродромов.
• Для запуска на околополярные орбиты (с наклонением 56—104°) ВВС решили построить собственный технический, стартовый и посадочный комплексы на авиабазе Ванденберг в Калифорнии.

Этим требования военного ведомства к проекту были ограничены.^[8]

Использовать челноки в качестве «космических бомбардировщиков» не планировалось никогда. Во всяком случае, не существует никаких открытых документов NASA, Пентагона, или Конгресса США, свидетельствующих о таких намерениях. Не упоминаются «бомбардировочные» мотивы ни в мемуарах, ни в частной переписке участников создания шаттлов.^[14]

Проект космического бомбардировщика «X-20 Dyna Soar» официально стартовал 24 октября 1957 года. Однако с развитием МБР шахтного базирования и атомного подводного флота, вооружённого баллистическими ракетами, создание орбитальных бомбардировщиков в США было признано нецелесообразным. Уже после 1961 года из проекта «X-20 Dyna Soar» исчезают упоминания о «бомбардировочных» задачах, но остаются разведывательные и «инспекционные». 23 февраля 1962 года министр обороны Р. Макнамара одобрил последнюю реструктуризацию программы. С этого момента «Dyna-Soar» официально называлась научно-исследовательской программой, имеющей целью исследовать и показать возможность выполнения пилотируемым орбитальным планёром маневрирования при входе в атмосферу и посадки на взлётно-посадочную полосу в заданном месте Земли с необходимой точностью.

К середине 1963 года министерство обороны серьёзно сомневалось относительно необходимости программы «Dyna-Soar».

10 декабря 1963 года министр обороны Макнамара отменил «Dyna-Soar».^[15]

При принятии этого решения было учтено, что космические аппараты такого класса не могут «висеть» на орбите достаточно продолжительное время, чтобы считать их «орбитальными платформами», а запуск каждого корабля на орбиту занимает даже не часы, а сутки и требует применения ракет-носителей тяжёлого класса, что не позволяет их использовать ни для первого, ни для ответного ядерного удара.^[16]

Многие технические и технологические наработки программы «Dyna-Soar» были впоследствии использованы при создании шаттлов.

Советское руководство внимательно наблюдало за развитием программы «Космическая транспортная система», но предполагая худшее, искало скрытую военную угрозу, что сформировало два основных предположения:

• Возможно использование космических челноков в качестве носителей ядерного оружия (это предположение представляется неверным по вышеупомянутым причинам).
• Возможно использование космических челноков для похищения с орбиты Земли советских спутников, а также ДОС (долговременных обитаемых станций) «Салют» и ОПС (орбитальных пилотируемых станций) «Алмаз» ОКБ-52 Челомея. Для защиты, на первом этапе, советские ОПС оснащались модифицированной автоматической пушкой НР-23 конструкции Нудельмана — Рихтера (система «Щит-1»), которую позднее должна была сменить система «Щит-2», состоящая из двух ракет класса «космос-космос». Предположение о «похищениях» основывалось исключительно на габаритах грузового отсека и возвращаемой полезной нагрузке, открыто объявленным американскими разработчиками шаттлов, близким к габаритам и массе «Алмазов». О габаритах и весе разрабатывавшегося в то же время спутника оптической разведки KH-11 KENNAN советское руководство информировано не было.

В результате советская космическая отрасль получила задание создать многоразовую многоцелевую космическую систему с характеристиками, аналогичными шаттлу.^[17]

Задачи

Шаттлы использовались для вывода грузов на орбиты высотой 200—500 км, проведения научных исследований, обслуживания орбитальных космических аппаратов (монтажные и ремонтные работы).

Шаттлом «Дискавери» в апреле 1990 года был доставлен на орбиту телескоп Хаббл (полёт STS-31). На шаттлах «Колумбия», «Дискавери», «Индевор» и «Атлантис» были осуществлены четыре экспедиции по обслуживанию телескопа Хаббл. Последняя экспедиция шаттла к Хабблу состоялась в мае 2009 года. Так как с 2011 года полёты шаттлов были прекращены, это была последняя экспедиция человека к телескопу, ибо эти работы невозможно выполнить какими-либо другими имеющимися космическими аппаратами.

Шаттл «Индевор» с открытым грузовым отсеком

В 1990-е годы шаттлы принимали участие в совместной российско-американской программе «Мир — Шаттл». Было осуществлено девять стыковок со станцией «Мир».

В течение всех тридцати лет, когда шаттлы были в эксплуатации, они постоянно развивались и модифицировались. За всё время эксплуатации было произведено более тысячи модификаций к изначальному проекту шаттла.

Шаттлы играли важную роль в осуществлении проекта по созданию Международной космической станции (МКС). Так, например, некоторые модули МКС, в том числе российский модуль «Рассвет» (был доставлен шаттлом «Атлантис»), не имеют своих двигательных установок (ДУ) в отличие от российских «Заря», «Звезда», и модулей «Пирс», «Поиск» которые стыковались в составе грузового корабля-модуля «Прогресс М-СО1», а значит, не могут самостоятельно маневрировать на орбите для поиска, сближения и стыковки со станцией. Поэтому их нельзя просто «забрасывать» на орбиту ракетой-носителем типа «Протон». Существует несколько способов собирать станции из таких модулей — в составе грузового корабля, доставка в грузовом отсеке шаттла или, гипотетически, использовать орбитальные «буксиры», которые смогли бы подхватывать модуль, выведенный на орбиту ракетой-носителем, стыковаться с ним и подводить его к станции для стыковки.

Однако при отсутствии необходимости доставлять к МКС новые модули без двигательных установок (в 2012 году планируется стыковка российского модуля «Наука»), использование шаттлов с их огромными грузовыми отсеками становится нецелесообразным.

Технические данные

Размеры шаттла

Размеры шаттла по сравнению с «Союзом»

Высота на стартовой позиции	56,14 м
Масса при старте	2045 т
Масса полезного груза	29,5 т
Процент полезного груза от общего веса	1,4 %
Подъёмная сила при старте	30 806 кН (3141 тс)

Твердотопливный ускоритель

Основная статья: Боковой ускоритель МТКК Спейс шаттл

Длина	50 м
Диаметр	3,71 м
Общая масса двух ускорителей	1180 т
Подъёмная сила двух ускорителей	25 500 кН (2600 тс)
Удельный импульс	269 с
Время работы	123 с

Внешний топливный бак

Бак содержит топливо (водород) и окислитель (кислород) для трёх жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) SSME (RS-24) на орбитальном аппарате и не снабжён собственными двигателями.

Внутри топливный бак разделён на три секции. Верхнюю треть бака занимает ёмкость, предназначенная для охлаждённого до температуры −183 °C (−298 °F) жидкого кислорода. Объём этой ёмкости составляет 650 тыс. литров (143 тыс. галлонов). Нижние две трети бака предназначены для охлаждённого до температуры −253 °C (−423 °F) жидкого водорода. Объём этой ёмкости составляет 1,752 млн литров (385 тыс. галлонов). Между ёмкостями для кислорода и водорода находится кольцевидный промежуточный отсек, который соединяет топливные секции, несёт в себе оборудование, и к которому крепятся верхние концы ракетных ускорителей.^[5]

Начиная с 1998 года баки изготавливались из алюминиево-литиевого сплава. Поверхность топливного бака покрыта термозащитной оболочкой из напылённой пены полиизоцианурита толщиной в 2,5 см. Задачи этой оболочки — защитить топливо и окислитель от перегрева и предотвратить образование льда на поверхности бака. В месте крепления ракетных ускорителей во избежания образования льда установлены дополнительные нагреватели. Для защиты водорода и кислорода от перегрева внутри бака также имеется система кондиционирования. Особая электрическая система встроена в бак для защиты от молний. За регулировку давления в топливных ёмкостях и за поддержание безопасных условий в промежуточном отсеке отвечает система клапанов. В баке находится множество датчиков, сообщающих о состоянии систем. Топливо и окислитель из бака подаются к трём маршевым ЖРД орбитального ракетоплана по магистралям питания диаметром 43 см каждая, которые затем разветвляются внутри ракетоплана и подводят реагенты к каждому двигателю.^[5] Баки изготавливались компанией «Lockheed Martin».

Длина	47 м
Диаметр	8,38 м
Масса при старте	756 т
Тяга на уровне моря (104,5 %)	5252 кН (535,5 тс)
Удельный импульс	455 с
Время работы	480 с
Топливо	жидкий водород
Масса топлива при старте	103 т
Окислитель	жидкий кислород
Масса окислителя при старте	616 т

Орбитальный ракетоплан

После выключения трёх основных двигателей орбитального ракетоплана, работавших с момента старта, и отделения внешнего топливного бака, далее, на участке довыведения, а также для маневрирования на орбите и схода с неё использовались два двигателя системы орбитального маневрирования (OMS), каждый тягой 27 кН. Кроме того, система OMS включает двигатели ориентации корабля на орбите (малой тяги), расположенные в хвостовых мотогондолах и в носовой части орбитального ракетоплана. Топливо и окислитель системы OMS хранились на шаттле, использовались на орбите и для возвращения на Землю.

Длина	37,24 м
Размах крыльев	23,79 м
Масса (без полезного груза)	80 т
Общая подъёмная сила при старте	5306 кН (541 тс)
Удельный импульс	316 с[см 1]
Время работы	1250 с[см 2]
Топливо	метилгидразин (MMH)[см 1]
Окислитель	тетраоксид диазота (N2O4)[см 1]

1. ↑ ^{1 2 3} Данные по системе орбитального маневрирования OMS.
2. ↑ Максимально возможное время работы двигателей OMS, с учётом возможных включений на орбите.

Внутри ракетоплан разделён на отсек экипажа, находящийся в передней части фюзеляжа, большой грузовой отсек и хвостовой двигательный отсек. Отсек экипажа двухэтажный, рассчитан в норме на 7 астронавтов, но при спасательной операции может принять ещё троих, его объём составляет 65,8 м³, имеет 11 окон и иллюминаторов. В отличие от грузового отсека, в отсеке экипажа поддерживается постоянное давление. Отсек экипажа разделён на три подотсека: полётную палубу (кабину управления), салон и переходный воздушный шлюз. Кресло командира экипажа находится в кабине слева, кресло пилота — справа, органы управления полностью продублированы, так что и капитан, и пилот может управлять в одиночку. В кабине в общей сложности отображается более двух тысяч показаний приборов. Астронавты живут в салоне, там находится стол, спальные места, там же хранится дополнительное оборудование и находится станция оператора экспериментов. В воздушном шлюзе находятся скафандры для двух астронавтов и инструменты для работы в открытом космосе.^[6]

В грузовом отсеке располагаются доставляемые на орбиту грузы. Наиболее известной деталью грузового отсека является Система удалённого манипулирования (англ. Remote Manipulator System, сокр. RMS) — огромная механическая рука длиной 15,2 м, управляемая из кабины ракетоплана. Механическая рука применяется для фиксирования и манипуляций с грузами в грузовом отсеке. Двери грузового отсека имеют встроенные радиаторы и используются для отвода тепла.^[6]

Обозначения номеров полётов шаттлов

Каждый пилотируемый полёт по программе «Космическая транспортная система» имел своё обозначение, которое состояло из сокращения STS (англ. Space Transportation System) и порядкового номера полёта шаттла. Например, STS-4 означает четвёртый полёт по программе «Космическая транспортная система». Порядковые номера присваивались на стадии планирования для каждого полёта. Но в ходе подготовки многие полёты откладывались или переносились на другие сроки. Часто случалось так, что полёт, запланированный на более поздний срок и имеющий больший порядковый номер, оказывался готовым к полёту раньше, чем другой полёт, запланированный на более ранний срок. Раз присвоенные порядковые номера не изменялись, то и полёты с бо́льшим порядковым номером часто осуществлялись раньше, чем полёты с меньшим номером.

С 1984 года была введена новая система обозначений. Сокращение STS осталось, но порядковый номер был заменён кодовой комбинацией, которая состояла из двух цифр и одной буквы. Первая цифра в этой кодовой комбинации соответствовала последней цифре текущего года, но не календарного, а бюджетного года НАСА, который продолжался с октября по сентябрь. Например, если полёт происходит в 1984 году до октября, то берётся цифра 4, если в октябре и позже — цифра 5. Второй цифрой в кодовой комбинации всегда была 1. Обозначение 1 было принято для запусков шаттлов с мыса Канаверал. Ранее планировалось, что шаттлы будут также стартовать с военно-воздушной базы Ванденберг в Калифорнии; для этих стартов планировалась цифра 2. Но до запусков шаттлов с базы Ванденберг дело так и не дошло. Буква в кодовой комбинации соответствовала порядковому номера полёта шаттла в текущем году. Но и этот порядок не соблюдался, так, например, полёт STS-51D состоялся раньше, чем полёт STS-51B.

Пример: полёт STS-51A — состоялся в ноябре 1984 года (цифра 5), это был первый полёт в новом бюджетном году (буква А), шаттл стартовал с мыса Канаверал (цифра 1).

После катастрофы «Челленджера» в январе 1986 года НАСА вернулось к старой системе обозначения.

1. 12 апреля 1981 года — «Колумбия» STS-1
2. 12 ноября 1981 года — «Колумбия» STS-2
3. 22 марта 1982 года — «Колумбия» STS-3
4. 27 июня 1982 года — «Колумбия» STS-4
5. 11 ноября 1982 года — «Колумбия» STS-5
6. 4 апреля 1983 года — «Челленджер» STS-6
7. 18 июня 1983 года — «Челленджер» STS-7
8. 30 августа 1983 года — «Челленджер» STS-8
9. 28 ноября 1983 года — «Колумбия» STS-9
10. 3 февраля 1984 года — «Челленджер» STS-41B
11. 6 апреля 1984 года — «Челленджер» STS-41С
12. 30 августа 1984 года — «Дискавери» STS-41D
13. 5 октября 1984 года — «Челленджер» STS-41G
14. 8 ноября 1984 года — «Дискавери» STS-51A
15. 24 января 1985 года — «Дискавери» STS-51C
16. 12 апреля 1985 года — «Дискавери» STS-51D
17. 29 апреля 1985 года — «Челленджер» STS-51B
18. 17 июня 1985 года — «Дискавери» STS-51G
19. 29 июля 1985 года — «Челленджер» STS-51F
20. 27 августа 1985 года — «Дискавери» STS-51I
21. 3 октября 1985 года — «Атлантис» STS-51J
22. 30 октября 1985 года — «Челленджер» STS-61A
23. 26 ноября 1985 года — «Атлантис» STS-61B
24. 12 января 1986 года — «Колумбия» STS-61C
25. 28 января 1986 года — «Челленджер» STS-51L
26. 29 сентября 1988 года — «Дискавери» STS-26
27. 2 декабря 1988 года — «Атлантис» STS-27
28. 13 марта 1989 года — «Дискавери» STS-29
29. 4 мая 1989 года — «Атлантис» STS-30
30. 8 августа 1989 года — «Колумбия» STS-28
31. 18 октября 1989 года — «Атлантис» STS-34
32. 22 ноября 1989 года — «Дискавери» STS-33
33. 9 января 1990 года — «Колумбия» STS-32
34. 28 февраля 1990 года — «Атлантис» STS-36
35. 24 апреля 1990 года — «Дискавери» STS-31
36. 6 октября 1990 года — «Дискавери» STS-41
37. 15 ноября 1990 года — «Атлантис» STS-38
38. 2 декабря 1990 года — «Колумбия» STS-35
39. 5 апреля 1991 года — «Атлантис» STS-37
40. 28 апреля 1991 года — «Дискавери» STS-39
41. 5 июня 1991 года — «Колумбия» STS-40
42. 2 августа 1991 года — «Атлантис» STS-43
43. 13 сентября 1991 года — «Дискавери» STS-48
44. 24 ноября 1991 года — «Атлантис» STS-44
45. 22 января 1992 года — «Дискавери» STS-42
46. 24 марта 1992 года — «Атлантис» STS-45
47. 7 мая 1992 года — «Индевор» STS-49
48. 25 июня 1992 года — «Колумбия» STS-50
49. 31 июля 1992 года — «Атлантис» STS-46
50. 12 сентября 1992 года — «Индевор» STS-47
51. 22 октября 1992 года — «Колумбия» STS-52
52. 2 декабря 1992 года — «Дискавери» STS-53
53. 13 января 1993 года — «Индевор» STS-54
54. 8 апреля 1993 года — «Дискавери» STS-56
55. 26 апреля 1993 года — «Колумбия» STS-55
56. 21 июня 1993 года — «Индевор» STS-57
57. 12 сентября 1993 года — «Дискавери» STS-51
58. 18 октября 1993 года — «Колумбия» STS-58
59. 2 декабря 1993 года — «Индевор» STS-61
60. 3 февраля 1994 года — «Дискавери» STS-60
61. 4 марта 1994 года — «Колумбия» STS-62
62. 9 апреля 1994 года — «Индевор» STS-59
63. 8 июля 1994 года — «Колумбия» STS-65
64. 9 сентября 1994 года — «Дискавери» STS-64
65. 30 сентября 1994 года — «Индевор» STS-68
66. 3 ноября 1994 года — «Атлантис» STS-66
67. 3 февраля 1995 года — «Дискавери» STS-63
68. 2 марта 1995 года — «Индевор» STS-67
69. 27 июня 1995 года — «Атлантис» STS-71
70. 13 июля 1995 года — «Дискавери» STS-70
71. 7 сентября 1995 года — «Индевор» STS-69
72. 20 октября 1995 года — «Колумбия» STS-73
73. 12 ноября 1995 года — «Атлантис» STS-74
74. 11 января 1996 года — «Индевор» STS-72
75. 22 февраля 1996 года — «Колумбия» STS-75
76. 22 марта 1996 года — «Атлантис» STS-76
77. 19 мая 1996 года — «Индевор» STS-77
78. 20 июня 1996 года — «Колумбия» STS-78
79. 16 сентября 1996 года — «Атлантис» STS-79
80. 19 ноября 1996 года — «Колумбия» STS-80
81. 12 января 1997 года — «Атлантис» STS-81
82. 11 февраля 1997 года — «Дискавери» STS-82
83. 4 апреля 1997 года — «Колумбия» STS-83
84. 15 мая 1997 года — «Атлантис» STS-84
85. 1 июля 1997 года — «Колумбия» STS-94
86. 7 августа 1997 года — «Дискавери» STS-85
87. 25 сентября 1997 года — «Атлантис» STS-86
88. 19 ноября 1997 года — «Колумбия» STS-87
89. 22 января 1998 года — «Индевор» STS-89
90. 17 апреля 1998 года — «Колумбия» STS-90
91. 2 июня 1998 года — «Дискавери» STS-91
92. 29 октября 1998 года — «Дискавери» STS-95
93. 4 декабря 1998 года — «Индевор» STS-88
94. 27 мая 1999 года — «Дискавери» STS-96
95. 23 июля 1999 года — «Колумбия» STS-93
96. 19 декабря 1999 года — «Дискавери» STS-103
97. 11 февраля 2000 года — «Индевор» STS-99
98. 19 мая 2000 года — «Атлантис» STS-101
99. 8 сентября 2000 года — «Атлантис» STS-106
100. 11 октября 2000 года — «Дискавери» STS-92
101. 30 ноября 2000 года — «Индевор» STS-97
102. 7 февраля 2001 года — «Атлантис» STS-98
103. 8 марта 2001 года — «Дискавери» STS-102
104. 19 апреля 2001 года — «Индевор» STS-100
105. 12 июля 2001 года — «Атлантис» STS-104
106. 10 августа 2001 года — «Дискавери» STS-105
107. 5 декабря 2001 года — «Индевор» STS-108
108. 1 марта 2002 года — «Колумбия» STS-109
109. 8 апреля 2002 года — «Атлантис» STS-110
110. 5 июня 2002 года — «Индевор» STS-111
111. 7 октября 2002 года — «Атлантис» STS-112
112. 24 ноября 2002 года — «Индевор» STS-113
113. 16 января 2003 года — «Колумбия» STS-107
114. 26 июля 2005 года — «Дискавери» STS-114
115. 4 июля 2006 года — «Дискавери» STS-121
116. 9 сентября 2006 года — «Атлантис» STS-115
117. 10 декабря 2006 года — «Дискавери» STS-116
118. 8 июня 2007 года — «Атлантис» STS-117
119. 9 августа 2007 года — «Индевор» STS-118
120. 23 октября 2007 года — «Дискавери» STS-120
121. 7 февраля 2008 года — «Атлантис» STS-122
122. 13 марта 2008 года — «Индевор» STS-123
123. 31 мая 2008 года — «Дискавери» STS-124
124. 15 ноября 2008 года — «Индевор» STS-126
125. 15 марта 2009 года — «Дискавери» STS-119
126. 11 мая 2009 года — «Атлантис» STS-125
127. 15 июля 2009 года — «Индевор» STS-127
128. 29 августа 2009 года — «Дискавери» STS-128
129. 16 ноября 2009 года — «Атлантис» STS-129
130. 8 февраля 2010 года — «Индевор» STS-130
131. 5 апреля 2010 года — «Дискавери» STS-131
132. 14 мая 2010 года — «Атлантис» STS-132
133. 24 февраля 2011 года — «Дискавери» STS-133
134. 16 мая 2011 года — «Индевор» STS-134
135. 8 июля 2011 года — «Атлантис» STS-135

Стоимость

В 2006 году общие расходы составили 160 млрд долл. США, к этому времени было выполнено 115 запусков (см.: en:Space Shuttle program#Costs). Средние расходы на каждый полёт составили 1,3 млрд долл. США, но основная часть расходов (проектирование, модернизация и др.) не зависит от числа запусков.

Несмотря на то, что стоимость каждого полёта шаттла составляла около 450 млн долл.^[18], на обеспечение 22 полётов шаттлов с середины 2005 года по 2010 год в бюджете NASA было заложено около 1 млрд 300 млн долл. прямых затрат.^[19]

За эти деньги орбитальный аппарат шаттла мог доставлять за один рейс к МКС 20-25 тонн груза, включая модули МКС, и плюс к этому 7-8 астронавтов (для сравнения, себестоимость запуска одноразовой ракеты-носителя «Протон-М» с выводимой нагрузкой в 22 т в настоящее время составляет около 70-100 млн долл.^[20]).

Завершение программы «Космическая транспортная система»

Предпоследний старт «Атлантиса», полёт STS-132

Программа «Космическая транспортная система» была завершена в 2011 году. Все действующие шаттлы были списаны после их последнего полёта^[21].

В пятницу, 8 июля 2011 года был осуществлён последний старт «Атлантиса»^[22] с сокращённым до четырёх астронавтов экипажем.^[23]. Это был последний полёт по программе «Космическая транспортная система». Он завершился рано утром 21 июля 2011 года.

Последние полёты шаттлов

Код полёта	Дата старта	Шаттл	Программа полёта	Итог
STS-133	24 февраля 2011	«Дискавери»	Доставка оборудования и материалов на МКС и обратно	Завершено
STS-134	16 мая 2011	«Индевор»	Сборка и снабжение МКС, доставка и установка на МКС магнитного альфа-спектрометра (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS)	Завершено
STS-135	8 июля 2011	«Атлантис»	Сборка и снабжение МКС	Завершено

Итоги

За 30 лет эксплуатации пять шаттлов совершили 135 полётов. В общей сложности все шаттлы совершили 21 152 витка вокруг Земли и пролетели 872,7 млн км (542 398 878 миль). На шаттлах в космос было поднято 1,6 тыс. тонн (3,5 млн фунтов) полезных грузов. 355 астронавтов и космонавтов летали на шаттлах в космос.

После завершения эксплуатации все шаттлы отправлены в музеи: никогда не летавший в космос шаттл «Энтерпрайз», ранее находившийся в музее Смитсоновского института в районе вашингтонского аэропорта Даллеса, перемещён в Морской и аэрокосмический музей в Нью-Йорке. Его место в Смитсоновском институте занял шаттл «Дискавери». Шаттл «Индевор» встанет на вечную стоянку в Калифорнийском научном центре в Лос-Анджелесе, а шаттл «Атлантис» будет выставлен в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде.^[24]

Интересные факты

• Слово «шаттл» переводится как «челнок» и означает рабочий орган ткацкого станка, перемещающийся туда и обратно поперёк полотна ткани; другое общеупотребительное значение — транспортное средство, обслуживающее маршрут на короткое расстояние без промежуточных пунктов (челночный маршрут, экспресс).

• Шаттл «Колумбия» совершил как самый короткий, так и самый продолжительный космический полёт в истории программы.

• Первый старт шаттла состоялся ровно в двадцатилетнюю годовщину старта Гагарина — 12 апреля 1981 года. Это был первый в истории мировой космонавтики случай полёта корабля нового типа сразу с экипажем, без предварительных беспилотных запусков. Дело в том, что шаттл без человека на борту сесть не мог.

• Экипаж Колумбия STS-1, состоявший из двух человек, получил Космические медали почёта, но командир Джон Янг — сразу после полёта, а второй пилот Роберт Криппен — в 2006 году, к 25-й годовщине. По состоянию на август 2012 это последнее (28-е) награждение этой медалью.

• На шаттле «Челленджер» в 1983 году поднялся в космос первый экипаж из 5 человек, включая первую американскую астронавтку. Командир — Роберт Криппен.

• На шаттле «Колумбия» в 1983 году поднялся в космос первый экипаж из 6 человек, включая первого на американском корабле иностранца. Командир — Джон Янг.

• На шаттле «Челленджер» в 1984 году поднялся в космос первый экипаж из 7 человек, впервые включавший сразу двух женщин. В этом полёте в открытый космос впервые вышла американская астронавтка. Командир — Роберт Криппен.

• В октябре 1985 года шаттл «Челленджер» совершил первый в истории космонавтики восьмиместный полёт. Впервые в экипаже было сразу трое иностранцев — два немца и голландец. Также это был первый полёт шаттла, финансируемый другой страной — ФРГ, и последний успешный полёт «Челленджера».

• Второй раз 8 человек было на борту шаттла при посадке «Атлантиса» в июне 1995 года (STS-71).

Фильмография

Шаттлы, как вымышленные, так и реальные, присутствуют во многих фильмах и телесериалах. Некоторые из таких произведений:

• «Лунный гонщик» (1979) — первое появление шаттла в кино. При этом фильм вышел в прокат до первого полёта челнока, состоявшегося в 1981 году.
• «Ангар 18» (1980)
• «Аэроплан II: Продолжение» (США, 1982)
• «Армагеддон» (США, 1998)
• «Столкновение с бездной» (США, 1998)
• «Космические ковбои» (США, 2000)
• «Одиссея 5» (телесериал, Канада)
• «Инженерные идеи с Ричардом Хаммондом. Космический шаттл» (англ. Engineering connections. Space Shuttle) — документальный фильм канала «National Geographic» (2011)
• «Трансформеры 3: Тёмная сторона Луны» (США, 2011)
• «Лексс» (4-й сезон, 2001—2002)
• «Омен» (США, 2006) — в начале фильма в ватиканской обсерватории священник наблюдает в телескоп за падением обломков шаттла «Колумбия» и потом интерпретирует увиденное как одно из знамений пришествия антихриста.

Иллюстрации

• 

  Посадка шаттла «Атлантис».

• 

  Гусеничный транспортёр НАСА перевозит шаттл «Дискавери» к стартовой площадке.

• 

  Последняя посадка шаттл «Атлантис»

• 

  Устройство шаттла

См. также

• Список полётов по программе «Спейс Шаттл»
• Буран (космический корабль)
• Список российских космонавтов, летавших на шаттлах
• Последний челнок Америки

Примечания

1. ↑ Shuttle Reference Manual: SPACE TRANSPORTATION SYSTEM
2. ↑ История разработки многоразовой транспортно-космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл»
3. ↑ Space Shuttle System
4. ↑ Space Shuttle: Solid Rocket Boosters
5. ↑ ^{1 2 3} Space Shuttle: The External Tank
6. ↑ ^{1 2 3} Space Shuttle: Orbiter
7. ↑ NASA and the Post-Apollo Future
8. ↑ ^{1 2} История разработки многоразовой транспортно-космической системы «Спейс шаттл»
9. ↑ The Space Shuttle: Development of a New Transportation System
10. ↑ Agnew, Spiro, chairman. September 1969. The Post-Apollo Space Program: Directions for the Future. Space Task Group. Reprinted in NASA SP-4407, Vol. I, pp. 522—543
11. ↑ 71-806. July 1971. Robert N. Lindley, The Economics of a New Space Transportation System.
12. ↑ Donlan, Charles J. July 11, 1972. Space Shuttle Systems Definition Evolution. Internal NASA paper.
13. ↑ Morgenstern, Oskar, and Klaus P. Heiss. May 31, 1971. Economic Analysis of New Space Transportation Systems. Princeton, New Jersey: Mathematica, Inc. CASI 75N-22191.
14. ↑ contents
15. ↑ X-20 «Dyna Soar», США
16. ↑ Dynasoar
17. ↑ Многоразовый орбитальный корабль «Буран»
18. ↑ NASA — Space Shuttle and International Space Station
19. ↑ SPACE.com — Total Tally of Shuttle Fleet Costs Exceed Initial Estimates
20. ↑ Потеря спутников ГЛОНАСС обойдется России в десятки миллиардов рублей
21. ↑ «Атлантис». Пенсия за выслугу лет Euronews
22. ↑ Программа НАСА «Спейс Шаттл» возможно будет продолжена в 2011 году
23. ↑ STS-135: KSC realign schedule targets for a preliminary July 12 launch
24. ↑ Глава НАСА назвал места вечной стоянки шаттлов

Ссылки

Викиновости по теме:
Глава НАСА назвал места вечной стоянки шаттлов

• Кто породнил «Шаттл» и «Буран»?
• NASA History. SP-4221 The Space Shuttle Decision

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проставив сноски, внести более точные указания на источники.