El programa STS (Space Transportation System) del gobierno de EE. UU. Es más conocido en todo el mundo como el Transbordador Espacial. Este programa fue implementado por especialistas de la NASA, su principal objetivo era la creación y uso de una nave espacial de transporte tripulada reutilizable diseñada para llevar personas y diversas cargas a órbitas terrestres bajas y viceversa. De ahí el nombre real: "Transbordador espacial".
El trabajo en el programa comenzó en 1969 con fondos de dos departamentos del gobierno de Estados Unidos: la NASA y el Departamento de Defensa. El trabajo de desarrollo y desarrollo se llevó a cabo como parte de un programa conjunto entre la NASA y la Fuerza Aérea. Al mismo tiempo, los especialistas aplicaron una serie de soluciones técnicas que habían sido previamente probadas en los módulos lunares del programa Apollo de la década de 1960: experimentos con propulsores de propulsor sólido, sistemas para separarlos y obtención de combustible de un tanque externo. La base del sistema de transporte espacial que se estaba creando era una nave espacial tripulada reutilizable. El sistema también incluía complejos de apoyo en tierra (el complejo de aterrizaje de montaje, prueba y lanzamiento del Centro Espacial Kennedy ubicado en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg, Florida), el centro de control de vuelo en Houston (Texas), así como sistemas de transmisión de datos y comunicación a través de satélites y otros medios …
Todas las principales empresas aeroespaciales estadounidenses participaron en el trabajo de este programa. El programa fue verdaderamente a gran escala y nacional, más de 1000 empresas de 47 estados suministraron diversos productos y equipos para el transbordador espacial. El contrato para la construcción de la primera nave orbital en 1972 fue ganado por Rockwell International. La construcción de las dos primeras lanzaderas comenzó en junio de 1974.
El primer vuelo del transbordador espacial Columbia. El tanque de combustible externo (centro) solo se pintó de blanco en los dos primeros vuelos. En el futuro, el tanque no se pintó para reducir el peso del sistema.
Descripción del sistema
El sistema de transporte espacial estructuralmente reutilizable Space Shuttle incluyó dos propulsores de combustible sólido de rescate, que sirvieron como primera etapa y una nave espacial reutilizable en órbita (orbitador, orbitador) con tres motores de oxígeno-hidrógeno, así como un gran compartimiento de combustible externo que formaba el Segunda etapa. Después de completar el programa de vuelos espaciales, el orbitador regresó de forma independiente a la Tierra, donde aterrizó como un avión en pistas especiales.
Los dos propulsores de cohetes sólidos funcionan durante unos dos minutos después del lanzamiento, propulsando y guiando la nave espacial. Después de eso, a una altitud de unos 45 kilómetros, se separan y, con la ayuda de un sistema de paracaídas, se precipitan al océano. Después de reparar y rellenar, se vuelven a utilizar.
El tanque de combustible externo, que arde en la atmósfera terrestre, lleno de hidrógeno líquido y oxígeno (combustible para los motores principales), es el único elemento desechable del sistema espacial. El tanque en sí es también un marco para unir los propulsores de propulsante sólido a la nave espacial. Se lanza en vuelo unos 8,5 minutos después del despegue a una altitud de unos 113 kilómetros, la mayor parte del tanque se quema en la atmósfera terrestre y las partes restantes caen al océano.
La parte más famosa y reconocible del sistema es la nave espacial reutilizable en sí: el transbordador, de hecho el "transbordador espacial", que se lanza a la órbita cercana a la Tierra. Este transbordador sirve como campo de pruebas y plataforma para la investigación científica en el espacio, así como como hogar para una tripulación de dos a siete personas. El transbordador en sí está hecho de acuerdo con el esquema de la aeronave con un ala triangular en planta. Para aterrizar, utiliza un tren de aterrizaje tipo avión. Si los propulsores de cohetes de propulsor sólido están diseñados para usarse hasta 20 veces, entonces el propio transbordador, hasta 100 vuelos al espacio.
Dimensiones de la nave orbital en comparación con la Soyuz
El sistema del transbordador espacial estadounidense podría poner en órbita una altitud de 185 kilómetros y una inclinación de 28 ° hasta 24,4 toneladas de carga cuando se lanza hacia el este desde Cabo Cañaveral (Florida) y 11,3 toneladas cuando se lanza desde el territorio del Vuelo Espacial Kennedy. Centro en una órbita con una altitud de 500 kilómetros y una inclinación de 55 °. Cuando se lanza desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg (California, costa oeste), se pueden poner hasta 12 toneladas de carga en una órbita circumpolar con una altitud de 185 kilómetros.
Lo que logramos implementar y lo que de nuestros planes quedó solo en el papel
Como parte de un simposio dedicado a la implementación del programa del Transbordador Espacial, que tuvo lugar en octubre de 1969, el "padre" del transbordador, George Mueller, señaló: “Nuestro objetivo es reducir el costo de entregar un kilogramo de carga útil en órbita desde $ 2,000 para Saturno-V a 40-100 dólares por kilogramo. Entonces podemos abrir una nueva era de exploración espacial. El desafío en las próximas semanas y meses para este simposio, y para la NASA y la Fuerza Aérea, es asegurar que podamos lograrlo”. En general, para varias variantes basadas en el transbordador espacial, se predijo que el costo de lanzamiento de una carga útil estaría en el rango de 90 a 330 dólares por kilogramo. Además, se creía que los transbordadores de segunda generación reducirían la cantidad a $ 33-66 por kilogramo.
En realidad, sin embargo, estos números resultaron inalcanzables ni siquiera cerca. Además, según los cálculos de Mueller, el costo de lanzamiento del transbordador debería haber sido de $ 1-2,5 millones. De hecho, según la NASA, el costo promedio de lanzar un transbordador fue de unos 450 millones de dólares. Y esta diferencia significativa se puede llamar la principal discrepancia entre los objetivos declarados y la realidad.
Shuttle "Endeavour" con compartimento de carga abierto
Después de la finalización del programa del Sistema de Transporte Espacial en 2011, ya podemos decir con confianza qué objetivos se lograron durante su implementación y cuáles no.
Se han logrado los objetivos del programa Space Shuttle:
1. Implementación de entrega de diversos tipos de carga en órbita (etapas superiores, satélites, segmentos de estaciones espaciales, incluida la ISS).
2. Posibilidad de reparar satélites ubicados en órbita terrestre baja.
3. Posibilidad de devolver satélites a la Tierra.
4. La capacidad de volar hasta 8 personas al espacio (durante la operación de rescate, la tripulación podría llevar hasta 11 personas).
5. Implementación exitosa de vuelo reutilizable y uso reutilizable del propio transbordador y aceleradores de propulsante sólido.
6. Implementación en la práctica de un diseño fundamentalmente nuevo de la nave espacial.
7. Capacidad para realizar maniobras horizontales por parte del buque.
8. Gran volumen del compartimiento de carga, la capacidad de regresar a la Tierra carga con un peso de hasta 14, 4 toneladas.
9. El costo y el tiempo de desarrollo se gestionaron para cumplir con los plazos prometidos al presidente de los Estados Unidos, Nixon, en 1971.
Metas no alcanzadas y fracasos:
1. Facilitación cualitativa del acceso al espacio. En lugar de reducir el costo de llevar un kilogramo de carga a la órbita en dos órdenes de magnitud, el Transbordador Espacial resultó ser uno de los métodos más costosos para enviar satélites a la órbita de la Tierra.
2. Preparación rápida de transbordadores entre vuelos espaciales. En lugar del período de tiempo esperado, que se estimó en dos semanas entre lanzamientos, los transbordadores podrían prepararse para el lanzamiento al espacio durante meses. Antes del desastre del transbordador espacial Challenger, el récord entre vuelos era de 54 días, después del desastre, 88 días. Durante todo el período de su operación, se lanzaron en promedio 4, 5 veces al año, mientras que el número mínimo permitido económicamente justificado de lanzamientos fue de 28 lanzamientos por año.
3. Sencillez de servicio. Las soluciones técnicas elegidas durante la creación de las lanzaderas fueron bastante laboriosas de mantener. Los motores principales requirieron procedimientos de desmontaje y largos tiempos de servicio. Las unidades de turbobomba de los motores del primer modelo requerían su mamparo completo y reparación después de cada vuelo al espacio. Las baldosas de protección contra el calor eran únicas: cada nido tenía su propia baldosa. En total, fueron 35 mil de ellos, además, las tejas podrían dañarse o perderse durante el vuelo.
4. Reemplace todos los medios desechables. Los transbordadores nunca se lanzaron a órbitas polares, lo que era necesario principalmente para el despliegue de satélites de reconocimiento. En esta dirección, se llevaron a cabo trabajos preparatorios, pero se redujeron después del desastre del Challenger.
5. Acceso confiable al espacio. Cuatro transbordadores espaciales significaron que la pérdida de cualquiera de ellos fue la pérdida del 25% de toda la flota (siempre no había más de 4 orbitadores voladores, el transbordador Endeavour fue construido para reemplazar al Challenger perdido). Después del desastre, los vuelos se detuvieron durante mucho tiempo, por ejemplo, después del desastre del Challenger, durante 32 meses.
6. La capacidad de carga de los transbordadores resultó ser 5 toneladas menor que la requerida por las especificaciones militares (24,4 toneladas en lugar de 30 toneladas).
7. En la práctica, nunca se han aplicado grandes capacidades de maniobra horizontal, debido a que los transbordadores no volaron a órbitas polares.
8. El regreso de satélites desde la órbita terrestre ya se detuvo en 1996, mientras que sólo 5 satélites fueron devueltos desde el espacio durante todo el período.
9. La reparación de satélites resultó tener poca demanda. En total, se han reparado 5 satélites, sin embargo, los transbordadores también han realizado el mantenimiento del famoso telescopio Hubble 5 veces.
10. Las soluciones de ingeniería implementadas afectaron negativamente la confiabilidad de todo el sistema. En el momento del despegue y aterrizaje, hubo áreas que no dejaron a la tripulación una posibilidad de rescate en caso de emergencia.
11. El hecho de que el transbordador sólo pudiera realizar vuelos tripulados pone a los astronautas en peligro innecesariamente; por ejemplo, la automatización sería suficiente para los lanzamientos rutinarios de satélites en órbita.
12. El cierre del programa del transbordador espacial en 2011 se superpuso a la cancelación del programa Constellation. Esto hizo que Estados Unidos perdiera su acceso independiente al espacio durante muchos años. Como resultado, las pérdidas de imagen y la necesidad de adquirir lugares para sus astronautas en la nave espacial de otro país (nave espacial tripulada rusa "Soyuz").
Shuttle Discovery realiza una maniobra antes de atracar con la ISS
Algunas estadísticas
Los transbordadores fueron diseñados para permanecer en la órbita de la Tierra durante dos semanas. Por lo general, sus vuelos duraban de 5 a 16 días. El récord del vuelo más corto en la historia del programa pertenece al transbordador espacial Columbia (murió junto con la tripulación el 1 de febrero de 2003, el 28 ° vuelo al espacio), que en noviembre de 1981 solo duró 2 días, 6 horas y 13 horas. minutos en el espacio. El mismo transbordador realizó el vuelo más largo en noviembre de 1996: 17 días, 15 horas y 53 minutos.
En total, durante la operación de este programa de 1981 a 2011, 135 lanzamientos fueron realizados por transbordadores espaciales, de los cuales Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (fallecieron junto con la tripulación el 28 de enero de 1986). En total, en el marco del programa, se construyeron cinco de los transbordadores mencionados, que realizaron vuelos al espacio. Otro transbordador, el Enterprise, fue el primero en construirse, pero inicialmente estaba destinado solo para pruebas terrestres y atmosféricas, así como para trabajos preparatorios en sitios de lanzamiento, nunca voló al espacio.
Vale la pena señalar que la NASA planeó usar los transbordadores mucho más activamente de lo que realmente resultó. En 1985, los expertos de la agencia espacial estadounidense esperaban que para 1990 harían 24 lanzamientos cada año, y los barcos volarían hasta 100 vuelos al espacio, en la práctica, los 5 transbordadores hicieron solo 135 vuelos en 30 años, dos de los cuales terminaron. un desastre. El récord del número de vuelos al espacio pertenece al transbordador "Discovery": 39 vuelos al espacio (el primero el 30 de agosto de 1984).
Aterrizaje del transbordador "Atlantis"
Los transbordadores estadounidenses también poseen el anti-récord más triste entre todos los sistemas espaciales, en términos de la cantidad de personas muertas. Dos desastres con su participación provocaron la muerte de 14 astronautas estadounidenses. El 28 de enero de 1986, durante el despegue, como resultado de una explosión en un tanque de combustible externo, el transbordador Challenger colapsó, esto sucedió en el segundo 73 de vuelo y provocó la muerte de los 7 miembros de la tripulación, incluido el primer astronauta lego. - la ex maestra Christa McAuliffe, quien ganó la competencia estadounidense a nivel nacional por el derecho a volar al espacio. El segundo desastre ocurrió el 1 de febrero de 2003, durante el regreso de la nave espacial Columbia de su 28º vuelo al espacio. La causa de la catástrofe fue la destrucción de la capa de protección térmica exterior en el plano izquierdo del ala del transbordador, que fue causada por un trozo de aislamiento térmico del tanque de oxígeno que cayó sobre él en el momento del lanzamiento. A su regreso, el transbordador colapsó en el aire, matando a 7 astronautas.
El programa del Sistema de Transporte Espacial se completó oficialmente en 2011. Todos los transbordadores operativos fueron desmantelados y enviados a museos. El último vuelo tuvo lugar el 8 de julio de 2011 y fue realizado por el transbordador Atlantis con una tripulación reducida a 4 personas. El vuelo terminó temprano en la mañana del 21 de julio de 2011. Durante 30 años de operación, estas naves espaciales han realizado 135 vuelos, en total, han completado 21,152 órbitas alrededor de la Tierra, entregando 1,600 toneladas de diversas cargas útiles al espacio. Durante este tiempo, la tripulación incluyó a 355 personas (306 hombres y 49 mujeres) de 16 países diferentes. El astronauta Franklin Storey Musgrave fue el único en volar los cinco transbordadores construidos.
