Спейс шаттл: различия между версиями
[непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Ссылка на "Челноки" в значении "мелкие торговцы" заменена на "Челнок (ткацкий)" поскольку именно это понятие лежит в основе названия такого типа космических кораблей (торговцы названы также по этой аналогии, но во времена создания системы "Спейс шаттл" в СССР такого понятия не было) |
TwoPizza (обсуждение | вклад) источников не появилось — удалено Метка: отмена |
||
Строка 11:
|масса=2030 т
|ступени=2
|НООПН=
|ПН3-цель=[[Геопереходная орбита|геопереходную орбиту]]
|ПН3=3810 кг
Строка 25:
|boostername=[[Space Shuttle Solid Rocket Booster|Solid Rocket Boosters]]
|boosterengines=1 [[Solid-fuel rocket|solid]]
|boosterthrust=
|alt-boosterthrust=12,5 [[meganewton|MN]]
|boosterSI=269 s
Строка 32:
|stage1name=[[Shuttle External Tank|External Tank]]
|stage1engines=(none) <br>(3 [[Space Shuttle main engine|SSMEs]] located on Orbiter)
|stage1thrust=
|alt-stage1thrust=5,45220 MN
|stage1SI=455 s
Строка 40:
|stage2engines=2 [[Orbital Maneuvering System|OME]]
|stage2thrust=53.4 kN combined total vacuum thrust
|alt-stage2thrust=
|stage2SI=316 s
|stage2time=1250 s
Строка 47:
«'''Спейс шаттл'''» или просто «'''Шаттл'''» ({{lang-en|Space Shuttle}} — «космический челнок») — [[США|американский]] [[многоразовый транспортный космический корабль]]. «Шаттлы» использовались в рамках осуществляемой [[НАСА]] государственной программы «[[Космическая транспортная система]]»<ref>[http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts_overview.html#sts_overview Shuttle Reference Manual: SPACE TRANSPORTATION SYSTEM]</ref> ({{lang-en|Space Transportation System, STS}}). Подразумевалось, что шаттлы будут «сновать, как [[Челнок (ткацкий)|челноки]]» между околоземной орбитой и [[Земля (планета)|Землёй]], доставляя полезные грузы в обоих направлениях.
Программа по созданию космических челноков разрабатывалась компанией [[Rockwell Automation|North American Rockwell]] и группой ассоциированных подрядчиков по поручению [[НАСА]] с [[1971 год]]а. Разработка и опытно-конструкторские работы велись в рамках совместной программы НАСА и [[ВВС США|ВВС]]<ref>[https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=mdp.39015074749436;view=1up;seq=706 Statement of Hon. Walter B. LaBerge, Assistant Secretary of the Air Force for Research and Development]. / Military Procurement, Fiscal Year 1977 : Hearings before the Committee on Armed Services, United States Senate, 94th Congress, 2nd Session, on S. 2965, March 4, 1976.
В 1985 году НАСА планировало, что к 1990 году будет совершаться по 24 старта в год<ref>[http://history.nasa.gov/rogersrep/v1ch8.htm Report of the PRESIDENTIAL COMMISSION on the Space Shuttle Challenger Accident. Chapter VIII: Pressures on the System.]</ref>, и каждый из кораблей совершит до 100 полётов в космос. На практике же они использовались значительно меньше — за 30 лет эксплуатации было произведено 135 пусков (в том числе две катастрофы). Больше всего полётов (39) совершил космический челнок «Дискавери».
Строка 59:
Данная многоразовая система состоит из трёх<ref>[http://www.nasa.gov/returntoflight/system/index.html Space Shuttle System]</ref> основных компонентов (ступеней):
# [[Боковой ускоритель МТКК Спейс шаттл|Двух твердотопливных ракетных ускорителей]], которые работают в течение примерно двух минут после запуска, разгоняя и направляя корабль, а затем отделяются на высоте около 45 км, приводняются на [[парашют]]ах в океан и, после ремонта и перезаправки, используются вновь
# Большого внешнего топливного бака с [[Жидкий водород|жидкими водородом]] и [[кислород]]ом для главных двигателей. Бак также служит [[Каркас (конструкция)|каркасом]] для скрепления ускорителей с космическим кораблём. Бак отбрасывается примерно через 8,5 минут на высоте 113 км, бо́льшая его часть сгорает в атмосфере, а остатки падают в океан<ref name="et">[http://www.nasa.gov/returntoflight/system/system_ET.html Space Shuttle: The External Tank]</ref>.
# [[Пилотируемый космический корабль|Пилотируемого космического корабля]]-[[ракетоплан]]а — орбитального аппарата ({{lang-en|the Orbiter Vehicle}} или просто {{lang-en|the Orbiter}}) — собственно «спейс шаттла» (космического челнока), который выходит на [[Околоземная орбита|околоземную орбиту]], служит там платформой для исследований и домом для экипажа. После выполнения программы полёта возвращается на Землю и совершает посадку как [[планёр]] на [[Взлётно-посадочная полоса|взлётно-посадочную полосу]]<ref name="orbiter">[http://www.nasa.gov/returntoflight/system/system_Orbiter.html Space Shuttle: Orbiter]</ref>.
Строка 82:
Шаттл рассчитан на двухнедельное пребывание на орбите. Обычно полёты шаттлов продолжались от 5 до 16 [[Сутки|суток]].
Шаттл «[[Колумбия (шаттл)|Колумбия]]» совершил как самый короткий космический полёт в истории программы
В общей сложности к дате закрытия программы в 2011 году шаттлы совершили 135 полётов, из них «[[Дискавери (шаттл)|Дискавери]]» — 39, «[[Атлантис]]» — 33, «[[Колумбия (шаттл)|Колумбия]]» — 28, «[[Индевор (шаттл)|Индевор]]» — 25, «[[Челленджер (шаттл)|Челленджер]]» — 10.
Строка 104:
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<ref>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</ref>.
Командованием ВВС США были заключены контракты на проведение [[НИОКР]] и испытаний. [[Системное проектирование]] и [[системная интеграция]] были возложены на исследовательскую корпорацию {{Iw|Aerospace Corporation|Aerospace Corp.}} Кроме того, к работе над шаттлом подключились следующие коммерческие структуры: за разработку второй ступени отвечали [[General Dynamics|General Dynamics Corp.]], [[McDonnell-Douglas|McDonnell-Douglas Aircraft Corp.]], за разработку шаттла, организацию и проведение полётов
В изготовлении узлов и агрегатов шаттла на конкурсной основе, пройдя отбор среди множества конкурентов, были задействованы следующие коммерческие структуры (о заключении контрактов было объявлено 29 марта 1973)
* Космический аппарат в целом
* [[Фюзеляж]]
* [[Крыло самолёта|Крыло]]
* [[Вертикальное оперение|Вертикальный стабилизатор]]
* [[Система орбитального маневрирования]]
* [[Маршевый двигатель]]
Расчётный объём работы над шаттлом превысил 750 тыс. [[Человеко-год|человеко-лет]] работ, что создавало на период работы над ним с 1974 по 1980 год 90 тыс. [[Рабочие места|рабочих мест]] напрямую занятых в создании шаттла с перспективой доведения показателя трудоустройства до 126 тыс. при пиковой загрузке, плюс 75 тыс. рабочих мест на второстепенных направлениях деятельности, опосредованно связанных с проектом шаттла. Итого, на указанный период создавалось более 200 тыс. рабочих мест и предполагалось израсходовать около
Также существовали планы создания «атомного шаттла» — челнока с [[Ядерная энергия|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 рабочим телом (жидкий водород) для ядерного двигателя возлагалось на обыкновенные шаттлы:
Строка 119:
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.
{{конец цитаты|SP-4221 The Space Shuttle Decision}}
Однако президент США [[Никсон, Ричард Милхауз|Ричард Никсон]] отверг все варианты, потому что даже самый дешёвый требовал 5 млрд
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<ref>71-806. July 1971. Robert N. Lindley, The Economics of a New Space Transportation System.</ref><ref>Donlan, Charles J. July 11, 1972. Space Shuttle Systems Definition Evolution. Internal NASA paper.</ref><ref>Morgenstern, Oskar, and Klaus P. Heiss. May 31, 1971. Economic Analysis of New Space Transportation Systems. Princeton, New Jersey: Mathematica, Inc. CASI 75N-22191.</ref>.
Строка 182:
Бак содержит горючее (водород) и окислитель (кислород) для трёх [[Жидкостный ракетный двигатель|жидкостных ракетных двигателей]] (ЖРД) [[SSME]] ([[RS-25]]) 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
Начиная с 1998 года баки изготавливались из [[Алюминий|алюминиево]]-[[Литий|литиевого]] сплава. Поверхность топливного бака покрыта термозащитной оболочкой из напылённой пены [[полиизоцианурат]]а толщиной в 2,5 см. Задачи этой оболочки — защитить горючее и окислитель от перегрева и предотвратить образование [[лёд|льда]] на поверхности бака. В месте крепления ракетных ускорителей во избежание 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 [[молния|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.
[[Ракетное топливо|Топливо]] и [[окислитель]] из бака подаются к трём маршевым ЖРД орбитального ракетоплана (орбитера) по магистралям питания диаметром 43 см каждая, которые затем разветвляются внутри ракетоплана и подводят реагенты к каждому двигателю
{| class="standard"
Строка 235:
Внутри ракетоплан разделён на отсек экипажа, находящийся в передней части [[фюзеляж]]а, большой грузовой отсек и хвостовой двигательный отсек.
Отсек экипажа двухпалубный, рассчитан в норме на 7 астронавтов, хотя был запуск [[STS-61A]] с 8 астронавтами, при спасательной операции может принять ещё троих, доводя экипаж до 11 человек. Его объём составляет 65,8 м<sup>3</sup>, имеет 11 окон и [[иллюминатор]]ов. 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 [[скафандр]]ы для двух астронавтов и инструменты для работы в открытом космосе
В грузовом отсеке располагаются доставляемые на орбиту грузы. Наиболее известной деталью грузового отсека является Система удалённого манипулирования ({{lang-en|Remote Manipulator System}}, сокр. ''RMS''), или [[Канадарм]] ({{lang-en|Canadarm}}) — [[Манипулятор (механизм)|механическая рука]] длиной 15,2 м, управляемая из кабины ракетоплана. Механическая рука применяется для фиксирования и манипуляций с грузами в грузовом отсеке. Створки люка грузового отсека имеют встроенные радиаторы и используются для отвода тепла
== Профиль полёта ==
Строка 257:
[[Посадка летающего объекта|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 [[Атмосфера Земли|атмосферы]]. Затем челнок выполняет разворот по тангажу, принимая необходимую ориентацию для входа в атмосферу. Корабль входит в атмосферу с большим [[угол атаки|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 [[Подъёмная сила|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 [[Аэродинамическое качество|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 [[глиссада|глиссады]] также велик — порядка
== История применения ==
* «[[Энтерпрайз (шаттл)|Энтерпрайз]]» (OV-101) — использовался для отработки наземных и атмосферных испытаний, а также подготовительных работ на стартовых площадках; никогда не летал в космос. Его начали строить в 1974 году, в 1977 году началась его опытная эксплуатация. В самом начале предполагалось назвать этот орбитальный корабль «Конституция» ({{lang-en|Constitution}}) в честь двухсотлетия американской Конституции, но по многочисленным предложениям зрителей популярного телевизионного сериала «[[Звёздный путь]]», было выбрано имя «Энтерпрайз».
* '''Первый космический челнок''' — «[[Колумбия (шаттл)|Колумбия]]» (OV-102) стал
* '''Второй космический челнок''' — «[[Челленджер (шаттл)|Челленджер]]» (OV-099) — был передан НАСА в июле
* '''Третий шаттл''' — «[[Дискавери (шаттл)|Дискавери]]» (OV-103) — был передан НАСА в ноябре [[1982 год]]а. Совершил 39 полётов. «Дискавери» был назван по имени одного из двух судов, на которых, в [[1770-е|1770-х годах]], [[Британская империя|британский]] [[Капитан судна|капитан]] [[Кук, Джеймс|Джеймс Кук]] открыл [[Гавайские острова]] и исследовал побережье [[Аляска|Аляски]] и северо-западной [[Канада|Канады]]. Такое же имя («Дискавери») носило одно из судов [[Хадсон, Генри|Генри Гудзона]],
* '''Четвёртый шаттл''' — «[[Атлантис]]» (OV-104) — вступил в строй в апреле
* '''Пятый шаттл''' — «[[Индевор (шаттл)|Индевор]]» (OV-105) — был построен взамен погибшего «Челленджера» и принят в эксплуатацию в мае
* [[Патфайндер (шаттл)|Патфайндер]] (OV-098) — массогабаритный макет челнока, созданный для отработки процедур их транспортировки и технического обслуживания, чтобы этими испытаниями не занимать лётный прототип — «[[Энтерпрайз (шаттл)|Энтерпрайз]]». Построен в 1977 году, в дальнейшем был переделан для придания большего сходства с лётными образцами и отправлен в Японию на выставку. После возвращения в США он выставлен в Ракетно-космическом центре в Хантсвилле (Алабама) вместе с внешним топливным баком и двумя твердотопливными ускорителями.
* «[[Эксплорер (шаттл)|Эксплорер]]» (OV-100) — ещё один полномасштабный макет челнока. Был построен в 1993 году в качестве музейного экспоната для [[Космический центр Кеннеди#Комплекс посетителей|демонстрационного комплекса Космического центра Кеннеди]].
Строка 272:
Каждый [[Пилотируемый космический полёт|пилотируемый полёт]] по программе «Космическая транспортная система» имел своё обозначение, которое состояло из сокращения STS ({{lang-en|Space Transportation System}}) и порядкового номера полёта шаттла. Например, [[Колумбия STS-4|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.
Пример: полёт [[Дискавери STS-51A|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).
Строка 291:
Шаттлы использовались для вывода грузов на [[Орбита|орбиты]] высотой 200—500 км, проведения научных исследований, обслуживания орбитальных [[Космический аппарат|космических аппаратов]] (монтажные и ремонтные работы).
Шаттлом «[[Дискавери (шаттл)|Дискавери]]» в апреле
[[Файл:Shuttle delivers ISS P1 truss.jpg|thumb|250px|Шаттл «[[Индевор (шаттл)|Индевор]]» с открытым грузовым отсеком]]
Строка 298:
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 [[Международная космическая станция|Международной космической станции]] (МКС). Так, например, некоторые модули МКС, в том числе российский модуль «[[Рассвет (модуль МКС)|Рассвет]]» (был доставлен шаттлом «[[Атлантис]]»), не имеют своих двигательных установок (ДУ) в отличие от российских «[[Заря (модуль МКС)|Заря]]», «[[Звезда (модуль МКС)|Звезда]]», и модулей «[[Пирс (модуль МКС)|Пирс]]», «[[Поиск (модуль МКС)|Поиск]]» которые стыковались в составе грузового корабля-модуля «[[Прогресс (космический корабль)|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 (ракета-носитель)|Протон]]».
=== Стоимость ===
Общая фактическая стоимость 30-летней программы на 2011 год по заявлениям НАСА без учета инфляции составила 113
По другим данным вся программа на 2013 год с поправкой на инфляцию (2010 год) составила 199,9 миллиардов долларов Стоимость каждого полёта шаттла со временем менялась: на 2003 год составляла около
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.
Строка 311 ⟶ 312 :
Программа «Космическая транспортная система» была завершена в [[2011 год]]у. Все действующие шаттлы были списаны после их последнего полёта<ref>[http://ru.euronews.net/2010/05/14/the-final-voyage-for-space-shuttle-atlantis/ «Атлантис». Пенсия за выслугу лет] Euronews</ref>.
=== Последние полёты шаттлов ===
Строка 321 ⟶ 322 :
! Итог
|-
|[[STS-133]] || align="right" nowrap="nowrap" |
| Доставка оборудования и материалов на МКС и обратно || Завершено
|-
|[[STS-134]] || align="right" nowrap="nowrap" |
| Сборка и снабжение [[Международная космическая станция|МКС]], доставка и установка на МКС [[Магнитный альфа-спектрометр|магнитного альфа-спектрометра]] (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS) || Завершено
|-
|[[STS-135]] ||align="right"|
| 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. Совершили полёты 355 астронавтов и космонавтов; в общем 852 членов экипажей шаттлов за всю эксплуатацию
После завершения эксплуатации все шаттлы отправлены в [[музей|музеи]]: никогда не летавший в космос шаттл «Энтерпрайз», ранее находившийся в музее [[Смитсоновский институт|Смитсоновского института]] в районе [[Вашингтон (округ Колумбия)|вашингтонского]] [[Даллес (аэропорт)|аэропорта Даллеса]], перемещён в Морской и аэрокосмический музей в [[Нью-Йорк]]е. Его место в Смитсоновском институте занял шаттл «Дискавери». Шаттл «Индевор» встал на вечную стоянку в Калифорнийском научном центре в [[Лос-Анджелес]]е, а шаттл «Атлантис» был выставлен в [[Космический центр имени Кеннеди|Космическом центре имени Кеннеди]] во [[Флорида|Флориде]]<ref>[http://www.rian.ru/science/20110412/363879327.html Глава НАСА назвал места вечной стоянки шаттлов]</ref>.
Строка 345 ⟶ 346 :
</gallery>
== См. также ==
Строка 371 ⟶ 359 :
== Литература ==
* To Reach the High Frontier: A History of U.S. Launch Vehicles.
* {{h|Launius|2002|3=''Launius, Roger D.'' [https://books.google.ru/books?id=hKYeBgAAQBAJ&pg=PA1#v=onepage&q&f=false Introduction: Episodes in the Evolution of Launch Vehicle Technology].}}
* {{h|Bowles|2002|3=''Bowles, Mark D.'' [https://books.google.ru/books?id=hKYeBgAAQBAJ&pg=PA357#v=onepage&q&f=false Eclipsed by Tragedy: The Fated Mating of the Shuttle and Centaur].}}
Строка 383 ⟶ 371 :
* [http://newse.3dn.ru/news/2009-01-23-13 Кто породнил «Шаттл» и «Буран»?]
* [http://history.nasa.gov/SP-4221/intro.htm NASA History. SP-4221 The Space Shuttle Decision]
* Д/ф «Инженерные идеи с Ричардом Хаммондом. Космический шаттл» ({{lang-en|Engineering connections. Space Shuttle}})
* {{cite web
|url=https://www.nasa.gov/centers/johnson/pdf/390651main_shuttle_crew_operations_manual.pdf
|