USA valitsuse programm STS (Space Transportation System) on kogu maailmas paremini tuntud kui kosmosesüstik. Seda programmi viisid ellu NASA spetsialistid, selle peamine eesmärk oli korduvkasutatava mehitatud transpordiga seotud kosmoselaeva loomine ja kasutamine, mis on ette nähtud inimeste ja mitmesuguste veoste toimetamiseks madala maaga orbiitidele ja tagasi. Sellest ka tegelik nimi - "kosmosesüstik".
Töö programmiga algas 1969. aastal kahe USA valitsusasutuse - NASA ja kaitseministeeriumi - rahastusel. Arendus- ja arendustööd viidi läbi NASA ja õhuväe ühisprogrammi raames. Samal ajal rakendasid spetsialistid mitmeid tehnilisi lahendusi, mida varem oli katsetatud 1960. aastate Apollo programmi kuumoodulitel: katsed tahkekütuse võimenditega, süsteemid nende eraldamiseks ja kütuse saamiseks välismahutist. Loodava kosmosetranspordi süsteemi aluseks oli mehitatud korduvkasutatav kosmoselaev. Süsteem hõlmas ka maapealseid tugikomplekse (Kennedy kosmosekeskuse komplekteerimis-, katse- ja maandumiskompleks, mis asub Floridas Vandenbergi õhujõudude baasis), lennujuhtimiskeskust Houstonis (Texas), samuti andmeedastus- ja sidesüsteeme satelliitide ja muud vahendid ….
Selle programmi kallal osalesid kõik juhtivad Ameerika lennundusettevõtted. Programm oli tõeliselt ulatuslik ja üleriigiline, rohkem kui 1000 ettevõtet 47 osariigist tarnisid kosmosesüstikule erinevaid tooteid ja seadmeid. Lepingu esimese orbitaallaeva ehitamiseks 1972. aastal võitis Rockwell International. Kahe esimese süstiku ehitust alustati 1974. aasta juunis.
Kosmosesüstiku Columbia esimene lend. Väline kütusepaak (keskel) värviti valgeks ainult kahel esimesel lennul. Tulevikus ei värvitud paaki süsteemi kaalu vähendamiseks.
Süsteemi kirjeldus
Struktuurselt korduvkasutatav kosmosetranspordisüsteem Space Shuttle sisaldas kahte päästmiseks kasutatavat tahkekütuse võimendit, mis olid esimeseks etapiks, ja tiirlevat korduvkasutatavat kosmoseaparaati (orbiter, orbiter) koos kolme hapniku-vesinikmootoriga, samuti suurt päramootoriga kütusepaaki, mis moodustas teine etapp. Pärast kosmoselennuprogrammi lõpulejõudmist naasis orbiit iseseisvalt Maale, kus maandus nagu lennuk spetsiaalsetel maandumisradadel.
Kaks kindlat raketivõimendit töötavad pärast käivitamist umbes kaks minutit, liikudes ja suunates kosmoselaeva. Pärast seda eralduvad nad umbes 45 kilomeetri kõrgusel ja pritsivad langevarjusüsteemi abil alla ookeani. Pärast remonti ja uuesti täitmist kasutatakse neid uuesti.
Väline kütusepaak, mis põleb maa atmosfääris, täidetakse vedela vesiniku ja hapnikuga (peamasinate kütus), on kosmosesüsteemi ainus ühekordselt kasutatav element. Paak ise on ka raam tahke raketikütuse võimendite kinnitamiseks kosmoselaevale. See visatakse lendu umbes 8,5 minutit pärast õhkutõusmist umbes 113 kilomeetri kõrgusel, suurem osa paagist põleb maa atmosfääris läbi ja ülejäänud osad langevad ookeani.
Süsteemi kõige kuulsam ja äratuntavam osa on korduvkasutatav kosmoseaparaat ise - süstik, tegelikult "kosmosesüstik" ise, mis lastakse maa -lähedasele orbiidile. See süstik on katseplatvorm ja platvorm teadusuuringute tegemiseks kosmoses, samuti koduks kahe kuni seitsme inimese meeskonnale. Süstik ise on valmistatud vastavalt lennuki skeemile, plaanil on kolmnurkne tiib. Maandumiseks kasutab ta lennukitüüpi telikut. Kui tahke raketikütusega rakettvõimendid on mõeldud kasutamiseks kuni 20 korda, siis süstik ise - kuni 100 lendu kosmosesse.
Orbitaallaeva mõõtmed võrreldes Sojuziga
Ameerika kosmosesüstiku süsteem võib orbiidile tõsta 185 kilomeetri kõrguse ja 28 ° kalde kuni 24,4 tonni kaupa, kui see lastakse Canaverali neemelt (Florida) itta ja 11,3 tonni, kui see lastakse Kennedy kosmoselennu territooriumilt. Keskenduge orbiidile, mille kõrgus on 500 kilomeetrit ja kalle 55 °. Vandenbergi õhujõudude baasist (California, läänerannik) käivitamisel võis kuni 12 tonni kaupa paigutada 185 -kilomeetrise kõrgusega tsirkulaar -orbiidile.
See, mis meil õnnestus ellu viia, ja millised meie plaanid jäid ainult paberile
Oktoobris 1969 toimunud kosmosesüstiku programmi elluviimisele pühendatud sümpoosioni raames märkis süstiku "isa" George Mueller: "Meie eesmärk on vähendada kilogrammi kasulikku koormat kohaletoimetamise kulusid. orbiidil alates 2000 dollarist Saturn-V puhul kuni 40-100 dollarini kilogrammi kohta. Nii saame avada kosmoseuuringute uue ajastu. Selle sümpoosioni ning NASA ja õhujõudude väljakutse järgmistel nädalatel ja kuudel on tagada, et suudame selle saavutada.” Üldiselt prognoositi erinevate kosmosesüstikul põhinevate variantide puhul, et kandevõime käivitamise maksumus jääb vahemikku 90–330 dollarit kilogrammi kohta. Pealegi arvati, et teise põlvkonna süstikud vähendavad summat 33–66 dollarini kilogrammi kohta.
Tegelikkuses osutusid need numbrid aga ligipääsmatuks. Pealegi oleks Muelleri arvutuste kohaselt pidanud süstiku käivitamise maksumus olema 1-2,5 miljonit dollarit. Tegelikult oli NASA andmetel süstiku käivitamise keskmine maksumus umbes 450 miljonit dollarit. Ja seda olulist erinevust võib nimetada peamiseks vastuoluks väljatoodud eesmärkide ja tegelikkuse vahel.
Shuttle "Endeavour" avatud kaubaruumiga
Pärast kosmosetranspordisüsteemi programmi valmimist 2011. aastal võime juba kindlalt öelda, millised eesmärgid selle rakendamise käigus saavutati ja millised mitte.
Space Shuttle programmi eesmärgid on saavutatud:
1. Eri tüüpi lasti orbiidile toimetamise rakendamine (ülemised etapid, satelliidid, kosmosejaamade segmendid, sealhulgas ISS).
2. Madala maa orbiidil asuvate satelliitide parandamise võimalus.
3. Võimalus satelliite Maale tagasi saata.
4. Võimalus lennata kosmosesse kuni 8 inimest (päästeoperatsiooni käigus võis meeskonda tuua kuni 11 inimest).
5. Korduvkasutatava lennu edukas rakendamine ning süstiku enda ja tahkekütuse kiirendite korduvkasutamine.
6. Kosmoselaeva põhimõtteliselt uue paigutuse rakendamine praktikas.
7. Võimalus teha laevaga horisontaalseid manöövreid.
8. Suur kaubaruumi maht, võimalus naasta Maa peale lasti kaaluga kuni 14, 4 tonni.
9. Kulud ja arendusaeg õnnestus kinni pidada tähtaegadest, mis lubati USA presidendile Nixonile 1971. aastal.
Eesmärgid saavutamata ja ebaõnnestumised:
1. Kosmosesse juurdepääsu kvalitatiivne hõlbustamine. Selle asemel, et vähendada kilogrammi lasti orbiidile toimetamise kulusid kahe suurusjärgu võrra, osutus kosmosesüstik tegelikult üheks kõige kallimaks meetodiks satelliitide toimetamiseks Maa orbiidile.
2. Kosmoselendude vaheliste süstikute kiire ettevalmistamine. Oodatava ajavahemiku asemel, mis oli stardide vahel hinnanguliselt kaks nädalat, võiksid süstikud tegelikult kosmosesse laskmiseks ette valmistuda kuid. Enne kosmosesüstiku Challenger katastroofi oli lendude vaheline rekord 54 päeva, pärast katastroofi - 88 päeva. Kogu nende tegutsemisaja jooksul käivitati need keskmiselt 4, 5 korda aastas, samas kui minimaalne lubatud majanduslikult põhjendatud käivituste arv oli 28 käivitamist aastas.
3. Teenuse lihtsus. Süstikute loomisel valitud tehnilised lahendused olid üsna töömahukad. Peamootorid vajasid demonteerimisprotseduure ja pikki hooldusaegu. Esimese mudeli mootorite turbopumbaüksused vajasid täielikku vaheseina ja remonti pärast iga lendu kosmosesse. Kuumuskindlad plaadid olid ainulaadsed - igal pesal oli oma plaat. Kokku oli neid 35 tuhat, pealegi võisid plaadid lennu ajal vigastada või kaduda.
4. Asendage kõik ühekordselt kasutatavad kandjad. Süstikud ei käivitunud kunagi polaarorbiitidele, mis oli vajalik peamiselt luuresatelliitide lähetamiseks. Selles suunas tehti ettevalmistustöid, kuid neid piirati pärast Challengeri katastroofi.
5. Usaldusväärne juurdepääs ruumile. Neli kosmosesüstikut tähendas, et ühegi neist kaotas 25% kogu laevastikust (lendavaid orbiite ei olnud alati rohkem kui 4, Endeavour -süstik ehitati kadunud Challengeri asemele). Pärast katastroofi peatati lennud pikaks ajaks, näiteks pärast Challengeri katastroofi - 32 kuuks.
6. Süstikute kandevõime osutus sõjalises spetsifikatsioonis nõutust 5 tonni väiksemaks (24 tonni 30 tonni asemel).
7. Suuri horisontaalseid manööverdamisvõimalusi pole praktikas kunagi rakendatud põhjusel, et süstikud ei lennanud polaarorbiitidele.
8. Satelliitide tagasipöördumine Maa orbiidilt peatus juba 1996. aastal, samas kui kogu perioodi jooksul saadeti kosmosest tagasi vaid 5 satelliiti.
9. Satelliitide remont osutus nõutuks. Kokku on parandatud 5 satelliiti, kuid süstikud on 5 korda teinud ka kuulsa Hubble'i teleskoobi hooldust.
10. Rakendatud insenerilahendused mõjutasid negatiivselt kogu süsteemi töökindlust. Õhkutõusmise ja maandumise ajal oli alasid, mis ei jätnud meeskonnale hädaolukorras päästevõimalust.
11. Asjaolu, et süstik suudab sooritada ainult mehitatud lende, seab astronaudid asjatult ohtu, näiteks automatiseerimisest piisaks rutiinsete satelliitide orbiidile saatmiseks.
12. Kosmosesüstiku programmi sulgemine 2011. aastal asetati Constellation programmi tühistamisele. Selle tagajärjel kaotas Ameerika Ühendriigid paljude aastate jooksul iseseisva juurdepääsu kosmosele. Sellest tulenevalt pildikaod ja vajadus omandada oma astronautidele kohad teise riigi kosmoselaeval (Vene mehitatud kosmoselaev "Sojuz").
Shuttle Discovery teeb enne ISS -iga dokkimist manöövri
Natuke statistikat
Süstikud olid kavandatud kaheks nädalaks Maa orbiidile jääma. Tavaliselt kestsid nende lennud 5 kuni 16 päeva. Programmi ajaloo lühima lennu rekord kuulub kosmosesüstikule Columbia (suri koos meeskonnaga 1. veebruaril 2003, 28. lend kosmosesse), mis veetis 1981. aasta novembris vaid 2 päeva, 6 tundi ja 13 tundi. minutit kosmoses. Sama süstik tegi 1996. aasta novembris pikima lennu - 17 päeva 15 tundi 53 minutit.
Kokku viidi selle programmi toimimise ajal aastatel 1981–2011 läbi kosmosesüstikud 135 stardiga, millest Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (suri koos meeskonnaga 28. jaanuaril 1986). Kokku ehitati programmi raames viis ülaltoodud süstikut, mis tegid lende kosmosesse. Esimene süstik, Enterprise, ehitati esimesena, kuid esialgu oli see mõeldud ainult maapinna ja atmosfääri katsetamiseks, samuti ettevalmistustöödeks stardikohtades, see ei lendanud kunagi kosmosesse.
Väärib märkimist, et NASA plaanis süstikuid kasutada palju aktiivsemalt, kui see tegelikult osutus. Veel 1985. aastal eeldasid Ameerika kosmoseagentuuri eksperdid, et 1990. aastaks käivitavad nad igal aastal 24 ja laevad lendavad kosmosesse kuni 100 lendu, praktikas tegid kõik 5 süstikut 30 aasta jooksul ainult 135 lendu, millest kaks lõppesid katastroof. Kosmosesse lendude arvu rekord kuulub süstikule "Discovery" - 39 lendu kosmosesse (esimene 30. augustil 1984).
Süstiku "Atlantis" maandumine
Ameerika süstikutele kuulub ka kõigi kosmosesüsteemide seas kõige kurvem antirekord - hukkunute arvu osas. Kaks nende osalusel toimunud katastroofi põhjustasid 14 Ameerika astronaudi surma. 28. jaanuaril 1986 kukkus õhkutõusmise ajal välise kütusepaagi plahvatuse tagajärjel süstik Challenger kokku, see juhtus lennu 73. sekundil ja tõi kaasa kõigi seitsme meeskonnaliikme, sealhulgas esimese ilmastikust astronaudi surma. - endine õpetaja Christa McAuliffe, kes võitis üleriigilise Ameerika konkursi kosmoselennule. Teine katastroof leidis aset 1. veebruaril 2003, kui kosmoselaev Columbia naasis 28. lennult kosmosesse. Katastroofi põhjuseks oli süstiku tiiva vasakul tasapinnal asuva välise kuumakindla kihi hävitamine, mille põhjustas hapnikupaagi soojusisolatsioonitükk, mis langes selle peale stardi ajal. Tagasi tulles varises süstik õhus kokku, tappes 7 astronauti.
Kosmosetranspordisüsteemi programm lõpetati ametlikult 2011. aastal. Kõik töösüstikud lõpetati ja saadeti muuseumidesse. Viimane lend toimus 8. juulil 2011 ja selle viis läbi Atlantise süstik koos 4 -liikmelise meeskonnaga. Lend lõppes 21. juuli 2011 varahommikul. 30 tegutsemisaasta jooksul on need kosmoselaevad sooritanud 135 lendu, kokku on nad läbinud 21 152 tiiru ümber Maa, viies kosmosesse 1600 tonni mitmesugust kasulikku koormat. Selle aja jooksul kuulus meeskonda 355 inimest (306 meest ja 49 naist) 16 erinevast riigist. Astronaut Franklin Storey Musgrave lendas ainsana kõiki viit ehitatud süstikut.
