Космически кораб „Совалка. Програмата Space Shuttle: какво работи и какво не
Докато изстрелванията в космоса бяха рядкост, въпросът за цената на ракетите носители не привличаше много внимание. Но с напредването на космическите изследвания, той започна да придобива все по-голямо значение. Цената на ракета-носител в общите разходи за изстрелване на космически кораб варира. Ако носителят е сериен и космическият кораб, който изстрелва, е уникален, цената на носителя е около 10 процента от общата цена на изстрелването. Ако корабът е сериен и носителят е уникален - до 40 процента и повече. Високата цена на космическия транспорт се обяснява с факта, че ракетата-носител се използва само веднъж. Сателитите и космическите станции работят в орбита или в междупланетното пространство, като носят определен научен или икономически резултат, докато ракетните степени, които имат сложен дизайн и скъпо оборудване, изгарят в плътни слоеве на атмосферата. Естествено възникна въпросът за намаляване на разходите за космически изстрелвания чрез повторно изстрелване на ракети-носители.
Има много проекти на такива системи. Един от тях е космически самолет. Това е крилата машина, която подобно на въздушен лайнер ще излети от космодрума и след като достави полезен товар в орбита (сателит или космически кораб), ще се върне на Земята. Но все още е невъзможно да се създаде такъв самолет, главно поради необходимото съотношение на масите на полезния товар и общата маса на машината. Много други схеми на самолети за многократна употреба се оказаха икономически неизгодни или трудни за изпълнение.
Въпреки това в Съединените щати те все пак се насочиха към създаването на космически кораб за многократна употреба. Много експерти бяха против такъв скъп проект. Но Пентагонът го подкрепи.
Разработката на системата Space Shuttle („космическа совалка“) започва в САЩ през 1972 г. Той се основава на концепцията за космически кораб за многократна употреба, предназначен да изстрелва изкуствени спътници и други обекти в орбити, близки до Земята. Космическата совалка е комбинация от пилотирана орбитална степен, два ракетни ускорителя с твърдо гориво и голям резервоар за гориво, разположен между тези ускорители.
Совалката се изстрелва вертикално с помощта на два бустера с твърдо гориво (всеки с диаметър 3,7 метра), както и ракетни двигатели с течно гориво на орбиталната степен, които се захранват с гориво (течен водород и течен кислород) от голямо гориво резервоар. Ускорителите с твърдо гориво работят само в началната част на траекторията. Времето им за работа е малко над две минути. На височина 70-90 километра бустерите се отделят, спускат се с парашути във водата, в океана и се изтеглят до брега, за да се използват отново след възстановяване и презареждане. При навлизане в орбита резервоарът за гориво (8,5 метра в диаметър и 47 метра дължина) се изпуска и изгаря в плътните слоеве на атмосферата.
Най-сложният елемент на комплекса е орбиталният етап. Наподобява ракетоплан с триъгълно крило. В допълнение към двигателите, той помещава пилотската кабина и товарното отделение. Орбиталната степен излиза от орбита като конвенционален космически кораб и се приземява без тяга, само благодарение на повдигащата сила на стреловидното крило с малък аспект. Крилото позволява на орбиталната степен да извърши някаква маневра както по обхват, така и по курс и в крайна сметка да кацне върху специална бетонна лента. Скоростта на кацане на етапа е много по-висока от тази на всеки боец. - около 350 километра в час. Тялото на орбиталната степен трябва да издържа на температури от 1600 градуса по Целзий. Топлинният щит се състои от 30922 силикатни плочки, залепени към фюзелажа и плътно прилепнали една към друга.
Космическата совалка е вид компромис както технически, така и икономически. Максималният полезен товар, доставен от совалката в орбита, е от 14,5 до 29,5 тона, а стартовата му маса е 2000 тона, тоест полезният товар е само 0,8-1,5 процента от общата маса на презаредения космически кораб. В същото време тази цифра за конвенционална ракета със същия полезен товар е 2-4 процента. Ако вземем като индикатор съотношението на полезния товар към теглото на конструкцията, с изключение на горивото, тогава предимството в полза на конвенционалната ракета ще се увеличи още повече. Такава е цената за възможността поне частично да се използват повторно конструкциите на космическите кораби.
Един от създателите на космически кораби и станции, пилотът-космонавт на СССР, професор К.П. Феоктистов оценява икономическата ефективност на совалките по следния начин: „Излишно е да казвам, че не е лесно да се създаде икономична транспортна система. Някои експерти в идеята за "Совалката" също са объркани от следното. Според икономическите изчисления той се оправдава с около 40 полета годишно за една проба. Оказва се, че само един "самолет" годишно, за да оправдае конструкцията си, трябва да изведе в орбита около хиляда тона различни товари. От друга страна, има тенденция за намаляване на теглото на космическите кораби, увеличаване на продължителността на активния им живот в орбита и като цяло намаляване на броя на изстрелваните апарати чрез решаване на набор от задачи за всеки от тях.
От гледна точка на ефективността, създаването на транспортен кораб за многократна употреба с такъв голям капацитет е преждевременно. Много по-изгодно е снабдяването на орбитални станции с помощта на автоматични транспортни кораби от типа "Прогрес", днес цената на един килограм товар, изстрелян в космоса от совалката, е 25 000 долара, а от "Протон" - 5 000 долара.
Без пряката подкрепа на Пентагона проектът едва ли би могъл да бъде доведен до етапа на летателни експерименти. В самото начало на проекта в щаба на ВВС на САЩ е създадена комисия за използването на совалката. Взето е решение във военновъздушната база Ванденберг в Калифорния да се изгради стартова площадка за совалка, от която да се изстрелват военни космически кораби. Военните клиенти планираха да използват совалката за изпълнение на широка програма за разполагане на разузнавателни спътници в космоса, системи за радарно откриване и насочване на бойни ракети, за пилотирани разузнавателни полети, създаване на космически командни пунктове, орбитални платформи с лазерни оръжия, за "инспекция" на извънземни в орбита.космически обекти и доставката им до Земята. Совалката също се смяташе за едно от ключовите звена в цялостната програма за създаване на космически лазерни оръжия.
И така, още в първия полет екипажът на космическия кораб "Колумбия" изпълни военна задача, свързана с проверка на надеждността на прицелното устройство за лазерно оръжие. Лазер, поставен в орбита, трябва да бъде точно насочен към ракети на стотици и хиляди километри от него.
От началото на 80-те години на миналия век ВВС на САЩ подготвят редица некласифицирани експерименти в полярна орбита за разработване на усъвършенствано оборудване за проследяване на обекти, движещи се във въздушно и безвъздушно пространство.
Катастрофата на Challenger на 28 януари 1986 г. направи корекции в по-нататъшното развитие на космическите програми на САЩ. Challenger изпълни последния си полет, парализирайки цялата американска космическа програма. Докато совалките бяха спрени, сътрудничеството на НАСА с Министерството на отбраната беше под въпрос. Военновъздушните сили на практика разпуснаха групата си астронавти. Променен е и съставът на военно-научната мисия, която получи името STS-39 и беше прехвърлена на Кейп Канаверал.
Датите за следващия полет бяха многократно отлагани. Програмата е възобновена едва през 1990 г. Оттогава совалките редовно извършват космически полети. Те участваха в ремонта на телескопа Хъбъл, полетите до станцията Мир и изграждането на МКС.
По времето, когато полетите на совалката бяха възобновени в СССР, вече беше готов кораб за многократна употреба, който в много отношения надмина американския. На 15 ноември 1988 г. новата ракета-носител "Енергия" изведе в ниска околоземна орбита космическия кораб за многократна употреба "Буран". След като направи две обиколки около Земята, ръководен от чудотворни машини, той се приземи красиво на бетонната писта на Байконур, като самолет на Аерофлот.
Ракетата носител "Енергия" е базовата ракета на цяла система от ракети носители, образувана от комбинация от различен брой унифицирани модулни степени и способна да изстрелва в космоса носители с тегло от 10 до стотици тона! Неговата основа, ядрото, е втората стъпка. Височината му е 60 метра, диаметърът е около 8 метра. Има четири ракетни двигателя с течно гориво, задвижвани от водород (гориво) и кислород (окислител). Тягата на всеки такъв двигател към повърхността на Земята е 1480 kN. Четири блока са закачени по двойки около втората степен в основата й, образувайки първата степен на ракетата-носител. Всеки блок е оборудван с най-мощния в света четирикамерен двигател РД-170 с тяга 7400 kN близо до Земята.
„Пакетът“ от блокове на първа и втора степен образува мощна тежка ракета-носител с изстрелващо тегло до 2400 тона, носеща полезен товар от 100 тона.
"Буран" има голяма външна прилика с американската "Совалка". Корабът е построен по схемата на самолет без опашка с триъгълно крило с променлива стреловидност, има аеродинамични органи за управление, които работят по време на кацане след връщане в плътните слоеве на атмосферата, рул и елевони. Той успя да извърши контролирано спускане в атмосферата със странична маневра до 2000 километра.
Дължината на Буран е 36,4 метра, размахът на крилата е около 24 метра, височината на кораба върху шасито е повече от 16 метра. Стартовото тегло на кораба е повече от 100 тона, от които 14 тона са гориво. В носовия отсек е поставена херметична изцяло заварена кабина за екипажа и по-голямата част от оборудването за полет като част от ракетно-космическия комплекс, автономен полет в орбита, спускане и кацане. Обем на кабината - повече от 70 кубически метра.
При връщане в плътните слоеве на атмосферата най-натоварените с топлина участъци от повърхността на кораба се нагряват до 1600 градуса, докато топлината, достигаща директно до металната конструкция на кораба, не трябва да надвишава 150 градуса. Следователно "Буран" се отличава с мощна термична защита, която осигурява нормални температурни условия за конструкцията на кораба по време на преминаването на плътни слоеве на атмосферата по време на кацане.
Топлозащитното покритие на повече от 38 хиляди плочки е направено от специални материали: кварцови влакна, високотемпературни органични влакна, частично въглероден материал. Керамичната броня има способността да акумулира топлина, без да я предава на корпуса на кораба. Общата маса на тази броня беше около 9 тона.
Дължината на товарното отделение на Буран е около 18 метра. Огромният му товарен отсек може да побере полезен товар с тегло до 30 тона. Там може да се поставят големи космически кораби - големи спътници, блокове от орбитални станции. Кацащото тегло на кораба е 82 тона.
Буран беше оборудван с всички необходими системи и оборудване както за автоматичен, така и за пилотиран полет. Това са средства за навигация и контрол, и радиотехнически и телевизионни системи, и автоматични устройства за контрол на топлинния режим, и системата за поддържане на живота на екипажа, и много, много повече.
Основната задвижваща система, две групи двигатели за маневриране, са разположени в края на опашната част и в предната част на корпуса.
Буран беше отговорът на американската военна космическа програма. Затова след затоплянето на отношенията със САЩ съдбата на кораба е решена.
"Атлантис" навлиза в земната атмосфера, връщайки се от МКС
На 8 юли 2011 г. се състоя последното изстрелване на совалката Atlantis към МКС. Това беше и последният полет по програмата Space Shuttle. На борда на устройството е имало екипаж от четирима астронавти. Екипажът включваше командира на кораба, астронавта Крис Фъргюсън, пилота Дъг Хърли и специалистите по полета, астронавтите Сандра Магнус и Рекс Уолхайм. На 19 юли совалката се откачи от модула на МКС и се върна на Земята на 21 юли.
По това време на борда на МКС беше Майкъл Фосъм, който беше доставен на станцията от Союз ТМА-02М през юни 2011 г. Той получи и ролята на командир на МКС-29. На 21 юли Майкъл Фосъм решава да заснеме с камера последния полет на Атлантис. Според него по време на снимките ръцете му трепереха - той разбра, че никоя от совалките няма да лети никъде другаде, това завръщане на Атлантида на Земята беше последното. 
Фосъм вече е бил на МКС два пъти, като и двата пъти е летял със совалката Discovery: през 2006 и 2008 г. Докато „Атлантис“ отпътуваше, той си спомни, че е видял огнената следа на совалката, когато се приземи в космическия център Кенеди на НАСА. „Спомних си колко ярко и живо беше и реших, че с някои фотографски техники мога да уловя страхотна гледка на кацането на Atlantis от станцията“, казва Фосум.
Снимките са направени от тук, от купола на МКС
За да направи страхотни снимки, астронавтът трябваше да тренира. През деветте дни, през които Атлантис беше закачен за МКС, той се опита да снима при слаба светлина в свободното си време. Фотографът монтира държач за камера на прозореца на МКС и заснема северното сияние. В продължение на девет дни астронавтът промени много настройки на камерата, за да постигне най-добър ефект при снимане.
Докато Atlantis не се откачи, станцията имаше оптимистична атмосфера. Но след като совалката се откачи и няколко астронавти излетяха, настроението на останалите хора се промени драматично. „В последния ден, когато три смени работеха по осем часа, реших да се сбогувам с всички, защото знаех, че ще отлетят и това няма да се повтори. Решихме да направим специална церемония...“, каза Фосъм.
Събитието се проведе, астронавтите си казаха много добри неща и совалката се прибра. Фосъм успя да направи около 100 снимки по време на спускането на Атлантис. Правейки снимки, той забеляза, че ръцете му треперят, защото всичко беше за последен път и снимките трябваше да оставят исторически момент.
Atlantis достави голямо количество храна на МКС, а екипажът направи някакво прощално парти с куп деликатеси (ако така може да се нарече астронавтска храна).
Последно изстрелване на совалката Атлантис
Космическата совалка или просто совалката (англ. Space Shuttle - "космическа совалка") е американски транспортен космически кораб за многократна употреба. По време на разработването на проекта се смяташе, че совалките често ще летят до и от орбита, доставяйки полезни товари, хора и оборудване.
Проектът на совалката е разработен от North American Rockwell по поръчка на НАСА от 1971 г. Системата използва технологии, разработени за лунните модули на Аполо от 60-те години на миналия век: експерименти с ускорители на твърдо гориво, системи за тяхното разделяне и получаване на гориво от външен резервоар. Като част от проекта са създадени пет совалки и един прототип. За съжаление две совалки бяха унищожени при катастрофи. Полетите в космоса са извършени от 12 април 1981 г. до 21 юли 2011 г.
През 1985 г. НАСА планира до 1990 г. да има 24 изстрелвания годишно и всяка космическа совалка да прави до 100 полета в космоса. За съжаление совалките летяха много по-рядко - за 30 години експлоатация бяха извършени 135 изстрелвания. Повечето от полетите (39) са извършени от совалката Discovery.
Совалката Колумбия беше първата работеща орбитална машина за многократна употреба. Започва да се строи през март 1975 г., а през март 1979 г. е прехвърлен в космическия център Кенеди на НАСА. Трагично, космическата совалка Колумбия загина при катастрофа на 1 февруари 2003 г., когато навлезе в земната атмосфера за кацане.
Последното кацане на Атлантис бележи края на една ера
На 21 юли 2011 г. в 09:57 UTC космическата совалка Atlantis кацна на писта 15 в космическия център Кенеди. Това беше 33-ият полет на Atlantis и 135-ата космическа експедиция в рамките на проекта Space Shuttle.
Този полет беше последният в историята на една от най-амбициозните космически програми. Проектът, на който Съединените щати заложиха в изследването на космоса, изобщо не приключи така, както някога се виждаше от неговите разработчици.
Идеята за космически кораби за многократна употреба се появява както в СССР, така и в САЩ в зората на космическата ера, през 60-те години на миналия век. Съединените щати преминаха към практическото му прилагане през 1971 г., когато северноамериканският Рокуел получи поръчка от НАСА да разработи и построи цял флот от космически кораби за многократна употреба.
Според идеята на авторите на програмата корабите за многократна употреба трябваше да станат ефективно и надеждно средство за доставка на астронавти и товари от Земята до околоземна орбита. Апаратите трябваше да се движат по маршрута "Земя - Космос - Земя", като совалки, поради което програмата беше наречена "Space Shuttle" - "Космическа совалка".
Първоначално "совалките" бяха само част от по-голям проект, който включваше създаването на голяма орбитална станция за 50 души, база на Луната и малка орбитална станция в орбита на спътника на Земята. Предвид сложността на идеята НАСА беше готова в началния етап да се ограничи само до голяма орбитална станция.
Когато тези планове бяха одобрени от Белия дом, Президентът на САЩ Ричард Никсънпотъмня в очите на броя на нулите в предложената оценка на проекта. Съединените щати похарчиха огромна сума, за да изпреварят СССР в пилотираната „лунна надпревара“, но беше невъзможно да продължат да финансират космически програми в наистина астрономически суми.
Първо изстрелване в Деня на космонавтиката
След като Никсън отхвърли тези проекти, НАСА предприе трик. Скривайки плановете за голяма орбитална станция, на президента беше представен проект за създаване на космически кораб за многократна употреба като система, способна да реализира печалба и да възстанови инвестициите чрез изстрелване на сателити в орбита на търговска основа.
Новият проект беше изпратен за проверка на икономисти, които заключиха, че програмата ще се изплати, ако се извършват поне 30 изстрелвания на кораби за многократна употреба годишно, а изстрелванията на кораби за еднократна употреба ще бъдат спрени напълно.
НАСА беше убедена, че тези параметри са напълно постижими и проектът за космическа совалка получи одобрението на президента и Конгреса на САЩ.
Всъщност в името на проекта за космическа совалка Съединените щати изоставиха космически кораби за еднократна употреба. Освен това в началото на 80-те години беше взето решение да се прехвърли на "совалките" програмата за изстрелване на военни и разузнавателни превозни средства. Разработчиците увериха, че техните съвършени чудотворни устройства ще отворят нова страница в изследването на космоса, ще ги принудят да се откажат от огромни разходи и дори ще направят възможно реализирането на печалба.
Първият кораб за многократна употреба, наречен Enterprise от многобройни искания от фенове на Star Trek, никога не е излизал в космоса, той е служил само за практикуване на техники за кацане.
Изграждането на първия пълноправен космически кораб за многократна употреба започва през 1975 г. и завършва през 1979 г. Наречен е "Колумбия" - на името на платнохода, на който Капитан Робърт Грейпрез май 1792 г. изследва вътрешните води на Британска Колумбия.
12 април 1981 г. "Колумбия" с екипаж от Джон Йънг и Робърт Крипенуспешно изстрелян от космодрума в Кейп Канаверал. Изстрелването не беше планирано да съвпадне с 20-ата годишнина от изстрелването Юрий Гагаринно съдбата го е отредила така. Изстрелването, първоначално планирано за 17 март, беше отлагано няколко пъти поради различни проблеми и в крайна сметка беше извършено на 12 април.
Изстрелване на Колумбия. Снимка: wikipedia.org
катастрофа при излитане
Флотът от многократно използвани кораби е попълнен през 1982 г. с Challenger и Discovery, а през 1985 г. с Atlantis.
Проектът Space Shuttle се превърна в гордостта и визитната картичка на Съединените щати. За обратната му страна знаеха само специалисти. Совалките, заради които американската пилотирана програма беше прекъсната за цели шест години, далеч не бяха толкова надеждни, колкото предполагаха създателите. Почти всяко изстрелване беше придружено от отстраняване на неизправности преди изстрелването и по време на полета. Освен това се оказа, че разходите за експлоатация на "совалките" реално са в пъти по-високи от предвидените по проекта.
В НАСА успокоиха критиците - да, има недостатъци, но те са незначителни. Ресурсът на всеки от корабите е проектиран за 100 полета, до 1990 г. ще има 24 изстрелвания годишно, а "совалките" няма да поглъщат пари, а ще печелят.
На 28 януари 1986 г. от Кейп Канаверал трябваше да се състои изстрелването на Експедиция 25 по програмата Space Shuttle. Космическият кораб Challenger беше изпратен в космоса, за който това беше 10-та мисия. В допълнение към професионалните астронавти, екипажът е включен учител Криста Маколиф, победителят в състезанието "Учител в космоса", който трябваше да преподава няколко урока от орбита на американски ученици.
Вниманието на цяла Америка беше приковано към това изстрелване, роднините и приятелите на Криста присъстваха на космодрума.
Но на 73-тата секунда от полета, пред очите на присъстващите на космодрума и милиони зрители, Challenger избухна. Загинаха седем астронавти на борда.
Смъртта на Challenger. Снимка: commons.wikimedia.org
"Авос" на американски
Никога досега в историята на космонавтиката катастрофа не е отнемала толкова много жертви наведнъж. Програмата за пилотирани полети на САЩ беше прекъсната за 32 месеца.
Разследването показа, че причината за катастрофата е повреда на уплътнителния пръстен на десния бустер на твърдо гориво по време на изстрелване. Повредата на пръстена доведе до прогаряне на дупка отстрани на ускорителя, от която струйна струя биеше към външния резервоар за гориво.
В хода на изясняването на всички обстоятелства се разкриха много нелицеприятни подробности за вътрешната "кухня" на НАСА. По-специално, ръководителите на НАСА знаят за дефекти в уплътнителните пръстени от 1977 г. - тоест от построяването на Колумбия. Те обаче се отказаха от потенциалната заплаха, разчитайки на американското „може би“. В крайна сметка всичко завърши с ужасна трагедия.
След смъртта на Чалънджъра са взети мерки и са направени изводи. Усъвършенстването на „совалките“ не спря през следващите години и до края на проекта те вече бяха напълно различни кораби.
За да замени изгубения Challenger, е построен Endeavour, който е пуснат в експлоатация през 1991 г.
Совалка Индевър. Снимка: обществено достояние
От Хъбъл до МКС
Не можете да говорите само за недостатъците на "совалките". Благодарение на тях за първи път в космоса беше извършена работа, която не беше извършвана преди, например ремонт на повредени космически кораби и дори връщането им от орбита.
Това беше совалката Discovery, която достави в орбита вече известния телескоп Хъбъл. Благодарение на "совалките" телескопът беше ремонтиран четири пъти в орбита, което даде възможност да се удължи работата му.
На „совалките“ екипажите до 8 души бяха изведени в орбита, докато еднократните съветски „Съюзи“ можеха да се издигнат в космоса и да се върнат на Земята не повече от 3 души.
През 90-те години на миналия век, след като проектът на съветския космически кораб за многократна употреба Буран беше затворен, американските совалки започнаха да летят до орбиталната станция Мир. Тези кораби също изиграха важна роля в изграждането на Международната космическа станция, доставяйки модули в орбита, които нямаха собствена система за задвижване. Совалките също доставиха екипажи, храна и научно оборудване на МКС.
Скъпо и смъртоносно
Но въпреки всички предимства, през годините стана ясно, че "совалките" никога няма да се отърват от недостатъците на своите "совалки". Буквално във всеки полет астронавтите трябваше да се справят с ремонти, премахвайки проблеми с различна тежест.
За някакви 25-30 полета годишно до средата на 90-те години не се говори. Рекордната година за програмата е 1985 г. с девет полета. През 1992 и 1997 г. са извършени 8 полета. НАСА дълго време предпочиташе да мълчи за възвръщаемостта и рентабилността на проекта.
На 1 февруари 2003 г. космическият кораб "Колумбия" завърши своята 28-ма мисия в историята си. Тази мисия беше извършена без скачване с МКС. 16-дневният полет включваше седемчленен екипаж, включително първият израелец астронавт Илан Рамон. По време на завръщането на "Колумбия" от орбита връзката с нея е загубена. Скоро видеокамери записаха в небето фрагментите от кораба, който бързо се втурна към Земята. Всичките седем астронавти на борда са загинали.
По време на разследването е установено, че при стартиране на Columbia парче от топлоизолацията на кислородния резервоар е ударило равнината на лявото крило на совалката. По време на спускането от орбита това доведе до проникване на газове с температура от няколко хиляди градуса в конструкциите на кораба. Това доведе до разрушаване на конструкциите на крилата и по-нататъшна смърт на кораба.
Така две катастрофи на совалки отнеха живота на 14 астронавти. Вярата в проекта беше окончателно подкопана.
Последният екипаж на космическата совалка Колумбия. Снимка: обществено достояние
Експонати за музея
Полетите на совалките бяха прекъснати за две години и половина и след възобновяването им беше принципно решено програмата да бъде окончателно завършена през следващите години.
Не ставаше въпрос само за човешки жертви. Проектът Space Shuttle така и не достигна параметрите, които първоначално бяха планирани.
До 2005 г. цената на един полет на совалка беше 450 милиона долара, но с допълнителни разходи тази сума достигна 1,3 милиарда долара.
До 2006 г. общата стойност на проекта за космическа совалка беше 160 милиарда долара.
Малко вероятно е някой в Съединените щати да повярва в това през 1981 г., но съветският космически кораб "Союз", скромните работни коне на местната пилотирана космическа програма, спечели конкуренцията на совалките по цена и надеждност.
На 21 юли 2011 г. космическата одисея на совалките най-накрая приключи. За 30 години те са извършили 135 полета, като са направили общо 21 152 обиколки около Земята и са прелетели 872,7 милиона километра, като са извели в орбита 355 космонавти и астронавти и 1,6 хиляди тона полезни товари.
Всички "совалки" заеха мястото си в музеите. „Ентърпрайз“ е изложен във Военноморския и аерокосмически музей в Ню Йорк, музеят „Смитсониън“ във Вашингтон е домът на „Дискавъри“, „Индевър“ е намерил подслон в Калифорнийския научен център в Лос Анджелис, а „Атлантис“ е постоянно паркиран в Космически център на името на Кенеди във Флорида.
Корабът "Атлантис" в центъра им. Кенеди. Снимка: commons.wikimedia.org
След прекратяването на полетите на совалките САЩ вече четири години не могат да доставят астронавти в орбита по друг начин освен с помощта на "Союз".
Американските политици, считайки това състояние на нещата за неприемливо за Съединените щати, призовават за ускоряване на работата по създаването на нов кораб.
Да се надяваме, че въпреки бързането, уроците, извлечени от програмата на космическата совалка, ще бъдат научени и ще бъде избегнато повторение на трагедиите на Challenger и Columbia.
Совалки. Програма за космическа совалка. Описание и спецификации
Транспортен космически кораб за многократна употреба е пилотиран космически кораб, предназначен да бъде многократно използван и използваем след завръщане от междупланетното или небесното пространство.
Разработването на програмата за совалка е предприето от North American Rockwell по поръчка на НАСА от 1971 г.
Към днешна дата само две държави имат опит в създаването и експлоатацията на космически кораби от този тип - САЩ и Русия. В САЩ се гордеят със създаването на цяла серия кораби Space Shuttle, както и по-малки проекти в рамките на космическата програма X-20 Dyna Soar, NASP, VentureStar. В СССР и Русия е проектиран Буран, както и по-малките Спирала, ЛКС, Заря, МАКС, Клипер.
Експлоатацията на космическия кораб за многократна употреба Буран в СССР/Русия е спряна поради изключително неблагоприятни икономически условия. В САЩ, започвайки от 1981 г. и завършвайки през 2011 г., са извършени 135 полета, в които са участвали 6 совалки - Ентърпрайз (не е летял в космоса), Колумбия, Дискавъри, Чалънджър, Атлантис и "Индевър". Интензивното използване на совалки послужи за изстрелване на неразделимите станции Spacelab и Seyshub в орбита, както и за доставяне на товари и транспортни екипажи до МКС. И това въпреки катастрофите на Challenger през 1983 г. и Columbia през 2003 г.
MTKK "Космическа совалка" включва три компонента:
Космически кораб, орбитален ракетен самолет (орбитър), пригоден за изстрелване в орбита.
Външен резервоар за гориво със запас от течен водород и кислород за основните двигатели.
Два ракетни ускорителя с твърдо гориво, чийто живот е 126 секунди след изстрелването.
Бустерите с твърдо гориво падат във водата на парашути и след това са готови за следваща употреба.
Страничният ускорител на космическата совалка (англ. Solid Rocket Booster; SRB) е ракетен ускорител с твърдо гориво, двойка от които се използва за изстрелване и летене на совалки. Те осигуряват 83% от стартовата тяга на космическата совалка MTTK. Това е най-големият и най-мощен двигател с твърдо гориво, летял някога, най-голямата ракета, проектирана и създавана някога за многократна употреба. Страничните ускорители произвеждат основната тяга, за да издигнат системата Space Shuttle от стартовата площадка и да я издигнат до височина от 46 km. Освен това и двата двигателя носят тежестта на външния резервоар и орбиталния апарат, прехвърляйки товари през техните структури към мобилната платформа за изстрелване. Дължината на ускорителя е 45,5 м, диаметърът е 3,7 м, стартовата маса е 580 хил. кг, от които 499 хил. кг е твърдо гориво, а останалото е конструкцията на ускорителя. Общата маса на бустери е 60% от цялата конструкция (странични бустери, основен резервоар за гориво и совалка)
Стартовата тяга на всеки ускорител е приблизително 12,45 MN (това е 1,8 пъти повече от тягата на двигателя F-1, използван в ракетата Staurn-5 за полети до Луната), 20 секунди след изстрелването тягата се повишава до 13,8 MN (1400 tf). Спирането след изстрелването им е невъзможно, затова те се изстрелват след потвърждаване на правилната работа на трите основни двигателя на самия кораб. 75 секунди след отделяне от системата на височина 45 km бустерите, продължавайки полета си по инерция, достигат максималната си височина на полета (около 67 km), след което с помощта на парашутна система се приземяват в океана, на разстояние от около 226 км от стартовата площадка. Пръскането става във вертикално положение, при скорост на кацане 23 m/s. Корабите за техническо обслужване взимат ускорители и ги доставят до завода за производство за възстановяване и повторна употреба.
Дизайнът на страничните ускорители.
Страничните бустери включват: двигател (включително корпус, гориво, система за запалване и дюза), конструктивни елементи, системи за разделяне, система за насочване, система за спасителна авионика, пиротехнически устройства, спирачна система, система за управление на вектора на тягата и система за аварийно самоунищожение.
Долната рамка на всеки ускорител е прикрепена към външния резервоар с помощта на две странични люлеещи се скоби и диагонално закрепване. В горната част всеки SRB е прикрепен към външния резервоар чрез предния край на носовия конус. На стартовата площадка всеки SRB е прикрепен към мобилната стартова площадка посредством четири пиро-болта, които се чупят при изстрелване на долната част на бустера.
Конструкцията на ускорителите се състои от четири индивидуално произведени стоманени сегмента. Сглобяването на тези SRB елементи се сглобява по двойки в производствения завод и се доставя по железопътен транспорт до космическия център Кенеди за окончателно сглобяване. Сегментите се държат заедно от яка, яка и щифтове и са запечатани с три О-пръстена (преди катастрофата на Challenger през 1986 г. бяха използвани само два) и топлоустойчива лента.
Горивото се състои от смес от амониев пехлорат (окислител, 69,9% тегловни), алуминий (гориво, 16%), железен оксид (катализатор, 0,4%), полимер (като en:PBAN или en:HTPB, служещ като свързващо вещество ), стабилизатор и допълнително гориво, 12,04%) и епоксиден втвърдител (1,96%). Специфичният импулс на сместа е 242 секунди на морско ниво и 268 във вакуум.
Совалката се изстрелва вертикално, използвайки пълната тяга на задвижващите двигатели на совалката и мощността на два бустера с твърдо гориво, които осигуряват около 80% от стартовата тяга на системата. 6,6 секунди преди планираното време за изстрелване (T) се запалват три поддържащи двигателя, двигателите се включват последователно с интервал от 120 милисекунди. Три секунди по-късно двигателите достигат пълна стартова мощност (100%) от тягата. Точно в момента на изстрелване (T=0) едновременно се запалват страничните ускорители, детонират се осем пироустройства, фиксиращи системата към стартовия комплекс. Системата започва да се издига. Впоследствие системата се върти на тангаж, въртене и отклонение, за да достигне азимута на целевия наклон на орбитата. Стъпката постепенно намалява (траекторията се отклонява от вертикалата към хоризонта, в схемата „обратно надолу“), извършват се няколко краткотрайни дроселиране на носещите двигатели, за да се намалят динамичните натоварвания върху конструкцията. В моментите на максимален аеродинамичен напор (Max Q) мощността на основните двигатели се намалява до 72%. G-силите на този етап от стартирането на системата са (макс.) около 3 G.
След 126 секунди след издигане на надморска височина от 45 км страничните бустери се отделят от системата. По-нататъшното изкачване се извършва от основните двигатели на совалката, които се захранват от външен резервоар за гориво. Те приключват работата си, когато корабът достигне скорост от 7,8 km/s на надморска височина над 105 km, преди горивото да е напълно изчерпано. 30 секунди след като двигателите спрат да работят, външният резервоар за гориво се отделя.
След 90 s след отделянето на резервоара се дава ускоряващ импулс за завършване на изкачването в орбита в момента, когато корабът достигне апогея на движение по балистичната траектория. Необходимото повторно ускорение се осъществява чрез кратко включване на двигателите на орбиталната система за маневриране. В специални случаи, за да се изпълни тази задача, се използват две последователни стартирания на двигателите за ускорение (първият импулс увеличава височината на апогея, вторият образува кръгова орбита). Този профил на полета избягва изпускането на резервоара в същата орбита като самата совалка. Танкът пада, движейки се по балистична траектория в Индийския океан. В случай, че не може да се произведе допълнителен импулс за издигане, корабът може да измине маршрут с един завой по много ниска траектория и да се върне в базата.
На всеки етап от полета се осигурява аварийно прекратяване на полета, като се използват съответните процедури.
След формирането на ниската референтна орбита (кръгова орбита с височина около 250 км) остатъците от горивото от опорните двигатели се изхвърлят и горивопроводите им се изпразват. Корабът придобива своята аксиална ориентация. Вратите на товарното отделение се отварят, осъществявайки термичния контрол на кораба. Системите на космическите кораби се привеждат в конфигурация за орбитален полет.
Кацането се състои от няколко етапа. Първият е издаването на спирачен импулс за излизане от орбита, около половин орбита преди мястото за кацане, докато совалката лети напред в обърната позиция. Орбиталните маневриращи двигатели по това време работят приблизително 3 минути. Характерната скорост на совалката, извадена от орбиталната скорост на совалката, е 322 km/h. Това забавяне е достатъчно, за да бъде перигеят на орбитата в атмосферата. След това се прави завой на тангажа, като се взема необходимата ориентация за навлизане в атмосферата. При навлизане в атмосферата корабът навлиза в нея с ъгъл на атака около 40°. Поддържайки този ъгъл на наклон, корабът извършва няколко S-образни маневри с наклон от 70°, като ефективно забавя в горните слоеве на атмосферата (включително задачата да минимизира повдигането на крилото, което е нежелателно на този етап). Астронавтите изпитват максимална g-сила от 1,5 g. След намаляване на основната част от орбиталната скорост, космическият кораб продължава да се спуска като тежък планер с ниско съотношение на повдигане към съпротивление, като постепенно намалява стъпката си. Вертикалната скорост на совалката по време на фазата на спускане е 50 m/s. Ъгълът на глисадата при кацане също е много голям - около 17–19°. На височина около 500 м корабът се изравнява и се освобождава колесникът. В момента на докосване на лентата скоростта е около 350 км/ч, след което се извършва спиране и се освобождава спирачен парашут.
Изчислената продължителност на престоя на космическия кораб в орбита е две седмици. Совалката Колумбия през ноември 1996 г. направи най-дългото пътуване - 17 дни 15 часа 53 минути. Совалката "Колумбия" прави и най-краткото пътуване през ноември 1981 г. - 2 дни 6 часа 13 минути. По правило полетите на такива кораби продължават от 5 до 16 дни.
Най-малкият екипаж е двама астронавти, командир и пилот. Най-големият екипаж на совалката е осем астронавта (Challenger, 1985). Обикновено екипажът на кораба е от пет до седем космонавти. Не е имало безпилотни изстрелвания.
Орбитата на совалките, на които са останали, е разположена приблизително в диапазона от 185 км до 643 км.
Полезният товар, доставен в орбита, зависи от параметрите на целевата орбита, към която е изстрелян корабът. Максималната маса на полезен товар, който може да бъде доставен в космоса при изстрелване в ниска околоземна орбита с наклон от около 28 ° (ширината на стартовата площадка Канаверал) е 24,4 тона. При изстрелване в орбити с наклон над 28 ° възможната допустима маса на полезния товар съответно се намалява (например при изстрелване в полярна орбита товароносимостта на совалката е намалена наполовина - до 12 тона).
Максималното тегло на натоварена космическа совалка в орбита е 120–130 тона. От 1981 г. повече от 1370 тона полезни товари са били доставени в орбита със совалки.
Максималната маса на товара, доставен от орбита, е до 14 400 кг.
В резултат на това до 21 юли 2011 г. совалките са извършили 135 полета, от които: Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavor - 25, Challenger - 10.
Проектът за космическа совалка започна през 1967 г., когато до програмата Аполо оставаше още повече от година. Това беше преглед на перспективите за пилотирани космически полети след края на лунната програма на НАСА.
На 30 октомври 1968 г. две централи на НАСА (в Хюстън и космическия център Маршал в Хантсвил) предлагат на космическите фирми възможността да създадат космическа система за многократна употреба, която според изчисленията трябва да намали разходите на космическата агенция при условие интензивна употреба.
Септември 1970 г. е датата на формализиране на два подробни проекта на възможни програми от Космическата работна група под ръководството на вицепрезидента на САЩ С. Агню, създадена специално за определяне на следващите стъпки в изследването на космоса.
Големият проект включваше:
? космически совалки;
Орбитални влекачи;
Голяма орбитална станция в околоземна орбита (до 50 души екипаж);
Малка орбитална станция в орбитата на Луната;
Създаване на обитаема база на Луната;
Пилотирани експедиции до Марс;
Кацане на хора на повърхността на Марс.
Малкият проект означаваше създаването само на голяма орбитална станция в околоземна орбита. Но и в двата проекта беше ясно, че трябва да се извършат орбитални полети, като снабдяване на станции, доставка на товари до орбита за експедиции на дълги разстояния или блокове от кораби за полети на дълги разстояния, смяна на екипажа и други задачи в околоземна орбита от система за многократна употреба, наречена космическа совалка.
Имаше планове за създаване на атомна совалка - совалка с ядрена инсталация NERVA, която беше разработена и тествана през 60-те години. Планирано е такава совалка да може да извършва експедиции между Земята и Луната и между Земята и Марс.
Президентът на САЩ Ричард Никсън обаче отхвърли всички предложения, тъй като и най-евтиното изискваше 5 милиарда долара годишно. НАСА беше поставена на кръстопът - трябваше или да започне нова голяма разработка, или да обяви спирането на пилотираната програма.
Предложението беше преформулирано и ориентирано към търговски печеливш проект чрез изстрелване на сателити в орбита. Експертизата на икономистите потвърди, че със стартирането на 30 полета годишно и пълния отказ от използване на еднократни носители системата Space Shuttle може да бъде рентабилна.
Конгресът на САЩ прие проекта за създаване на системата Space Shuttle.
В същото време бяха поставени условия, според които совалките са натоварени със задължението да изведат в околоземна орбита всички перспективни апарати на Министерството на отбраната, ЦРУ и АНС на САЩ.
военни изисквания
Самолетът трябваше да изведе в орбита полезен товар до 30 тона, да се върне на Земята до 14,5 тона, да има товарно отделение с дължина най-малко 18 м и диаметър 4,5 м. Това бяха размерът и теглото на спътника за оптично разузнаване KH-11 KENNAN, сравним с телескопа Хъбъл.
Да се осигури възможност за странично маневриране на орбиталния кораб до 2000 км за удобство на кацане на ограничен брой военни летища.
По решение на военновъздушните сили беше решено да се изгради собствен технически, стартов и кацащ комплекс във военновъздушната база Вандерберг в Калифорния за изстрелване в околополярни орбити (с наклон 56-104 °).
Програмата Space Shuttle не е предназначена да бъде използвана като "космически бомбардировачи". Във всеки случай това не е потвърдено от НАСА, Пентагона или Конгреса на САЩ. Няма открити документи, разказващи за подобни намерения. В кореспонденцията между участниците в проекта, както и в мемоарите, подобни мотиви за "бомбардиране" не се споменават.
На 24 октомври 1957 г. стартира проектът за космически бомбардировач X-20 Dyna-Soar. Въпреки това, с развитието на междуконтинентални балистични ракети със силово базиране и ядрена подводна флотилия, въоръжена с ядрени балистични ракети, създаването на орбитални бомбардировачи в Съединените щати се счита за неподходящо. След 1961 г. мисиите „бомбардировач“ са заменени от разузнаване и „инспекция“. На 23 февруари 1962 г. министърът на отбраната Макнамара одобри окончателното преструктуриране на програмата. От този момент нататък Dyna-Soar официално се нарича изследователска програма, чиято задача е да изследва и покаже възможността пилотиран орбитален планер да изпълнява маневри за повторно влизане и да каца на писта на дадено място на Земята с необходимата точност. До средата на 1963 г. Министерството на отбраната започва да се колебае относно ефективността на програмата Dyna-Soar. И на 10 декември 1963 г. министърът на отбраната Макнамара отменя проекта Dyno-Soar.
Dyno-Soar нямаше техническите характеристики, достатъчни за дългосрочен престой в орбита, изстрелването му изискваше не няколко часа, а повече от един ден и изискваше използването на ракети носители от тежък клас, което не позволява използването на такива устройства за първи или за ответен ядрен удар.
Въпреки факта, че Dyno-Soar беше отменен, много от разработките и натрупания опит впоследствие бяха използвани за създаване на орбитални космически кораби като Space Shuttle.
Съветското ръководство следи внимателно развитието на програмата за космическа совалка, но виждайки „скрита военна заплаха“ за страната, се придвижи до две основни предположения:
Космическите совалки могат да се използват като носител на ядрено оръжие (за нанасяне на удари от космоса);
Тези совалки могат да се използват за отвличане на съветски спътници от околоземна орбита, както и на дългосрочни летящи станции "Салют" и пилотирани орбитални станции "Алмаз". За отбрана на първия етап съветските OPS бяха оборудвани с модифицирано оръдие HP-23, проектирано от Нуделман - Рихтер (система Щит-1), което по-късно трябваше да бъде заменено от Щит-2, състоящо се от ракети космос-космос . На съветското ръководство изглеждаше, че намеренията на американците да отвлекат съветски сателити са оправдани поради размерите на товарното отделение и обявения полезен товар, който може да бъде върнат, близо до масата на Алмаз. Съветското ръководство не е информирано за размерите и теглото на проектирания по същото време спътник за оптично разузнаване KH-11 KENNAN.
В резултат на това съветското ръководство стигна до извода, че ще изгради собствена многоцелева космическа система, която по характеристики не отстъпва на американската програма Space Shuttle.
Серията Space Shuttle се използва за изстрелване на товари в орбити на височина 200-500 km, провеждане на научни експерименти и обслужване на орбитални космически кораби (сглобяване, ремонт).
През 90-те години на миналия век бяха направени девет скачвания със станцията Мир като част от съюзническата програма на космическата совалка Мир.
През 20-те години на експлоатация на совалките бяха направени повече от хиляда подобрения на тези космически кораби.
Совалките изиграха голяма роля в реализацията на проекта за Международната космическа станция. Някои модули на МКС бяха доставени от американски совалки (Рассвет беше доставен в орбита от Атлантис), тези, които нямат собствени задвижващи системи (за разлика от космическите модули Заря, Звезда и модулите Пирс, Поиск, те се скачиха като част от Прогрес М- CO1), което означава, че не са способни на маневри за търсене и приближаване до станцията. Възможен е вариант, когато модулът, изведен в орбита от ракетата-носител, ще бъде взет от специален "орбитален влекач" и ще бъде докаран до станцията за скачване.
Въпреки това използването на совалки с техните огромни товарни отделения става непрактично, особено когато няма спешна нужда да се доставят нови модули на МКС без задвижващи системи.
Технически подробности
Размери на космическата совалка
Размерите на космическата совалка в сравнение със Союз
Совалка "Индевър" с отворено товарно отделение.
Програмата Space Shuttle беше обозначена съгласно следната система: първата част от кодовата комбинация се състоеше от съкращението STS (English Space Transportation System - космическа транспортна система) и серийния номер на полета на совалката. Например STS-4 означава четвъртият полет от програмата на космическата совалка. Серийните номера бяха присвоени на етапа на планиране на всеки полет. Но в хода на такова планиране често имаше случаи, когато изстрелването на кораба беше отложено или отложено за друга дата. Случвало се е полет с по-висок сериен номер да е готов за полет по-рано от друг полет, планиран за по-късна дата. Поредните номера не се променят, така че полети с по-висок сериен номер често се извършват преди полети с по-нисък сериен номер.
1984 е годината на промяна в нотната система. Първата част на STS остана, но серийният номер беше заменен с код, състоящ се от две цифри и една буква. Първата цифра в този код съответстваше на последната цифра от фискалната година на НАСА, която течеше от октомври до октомври. Например, ако полетът е извършен през 1984 г. преди октомври, тогава се взема числото 4, ако през октомври и след това, тогава числото 5. Втората цифра в тази комбинация винаги е била 1. Тази цифра е използвана за изстрелвания от Кейп Канаверал . Предполагаше се, че номер 2 ще бъде използван за изстрелвания от военновъздушната база Вандерберг в Калифорния. Но така и не се стигна до изстрелването на кораби от Вандербрег. Буквата в кода за изстрелване съответства на серийния номер на изстрелването през текущата година. Но дори това обратно броене не беше спазено, така че например полетът на STS-51D се проведе по-рано от полета на STS-51B.
Пример: STS-51A излетя през ноември 1984 г. (номер 5), първи полет през новата бюджетна година (буква A), изстрелян от Кейп Канаверал (номер 1).
След инцидента с Challenger през януари 1986 г. НАСА се върна към старата система за обозначаване.
Последните три полета на совалката бяха извършени със следните задачи:
1. Доставка на оборудване и материали и обратно.
2. Монтаж и доставка МКС, доставка и монтаж на МКС магнитен алфа спектрометър(Алфа магнитен спектрометър, AMS).
3. Монтаж и доставка на МКС.
И трите задачи бяха изпълнени.
Колумбия, Чалънджър, Дискавъри, Атлантис, Индевър.
До 2006 г. общите разходи за използване на совалки възлизат на 16 милиарда долара, до тази година са направени 115 изстрелвания. Средната цена на изстрелване беше 1,3 милиарда долара, но по-голямата част от разходите (дизайн, надстройки и т.н.) не зависят от броя на изстрелванията.
Цената на всеки полет на совалка беше около 450 милиона долара, като НАСА предвиди бюджет за 22 полета от средата на 2005 г. до 2010 г. около 1 милиард 300 милиона долара преки разходи. За тези средства орбиталната совалка може да достави 20–25 тона товари, включително модули на МКС, плюс 7–8 астронавти в един полет до МКС (за сравнение, цената на еднократна ракета носител Протон-М с полезен товар 22 тона в момента е $70-100 милиона)
Програмата на совалката официално приключи през 2011 г. Всички активни совалки ще бъдат изведени от експлоатация след последния им полет.
Петък, 8 юли 2011 г., последното изстрелване на Atlantis беше извършено с екипаж, намален до четирима души. Този полет приключи на 21 юли 2011 г.
Програмата на космическата совалка продължи 30 години. 5 кораба през това време направиха 135 полета. Общо са направили 21 152 обиколки около Земята и са прелетели 872,7 милиона км. Като полезен товар са издигнати 1,6 хиляди тона. 355 астронавти и космонавти са били в орбита.
След приключване на работата по програмата Space Shuttle корабите ще бъдат прехвърлени в музеи. Ентърпрайз (което не е летяло в космоса), което вече е прехвърлено в музея на института Смитсониън в района на летище Дълес във Вашингтон, ще бъде преместено във Военноморския и аерокосмически музей в Ню Йорк. Космическата совалка Discovery ще заеме мястото си в Смитсониън. Космическата совалка "Индевър" ще бъде постоянно паркирана в Лос Анджелис, докато космическата совалка "Атлантис" ще бъде изложена в космическия център Кенеди във Флорида.
Подготвен е заместител на програмата Space Shuttle - космическият кораб Orion, който е частично многократно използваем, но досега тази програма е отложена.
Много страни от ЕС (Германия, Великобритания, Франция), както и Япония, Индия и Китай, провеждат изследвания и тестове на своите кораби за многократна употреба. Сред тях са Hermes, HOPE, Singer-2, HOTOL, ASSTS, RLV, Skylon, Shenlong и други.
Началото на работата по създаването на совалки беше положено от Роналд Рейгън през 1972 г. (5 януари) - денят, в който беше одобрена новата програма на НАСА. Роналд Рейгън, по време на програмата "Междузвездни войни", осигури мощна подкрепа за космическата програма, за да запази лидерството в надпреварата във въоръжаването със СССР. Икономистите направиха изчисления, според които използването на совалки спомогна за намаляване на разходите за транспортиране на стоки и екипажи в космоса, направи възможно извършването на ремонти в космоса и изстрелването на ядрени оръжия в орбита.
Поради подценяването на оперативните разходи, транспортният космически кораб за многократна употреба не донесе очакваните ползи. Но усъвършенстването на двигателните системи, материалите и технологиите ще направят MTKK основното и безспорно решение в областта на изследването на космоса.
Космическите кораби за многократна употреба изискват ракети-носители в експлоатация, например в СССР беше Енергия (специална ракета-носител от тежък клас). Използването му беше продиктувано от местоположението на стартовата площадка на по-високи географски ширини в сравнение с американската система. Служителите на НАСА използват два ускорителя на твърдо гориво и двигателите на самата совалка, за да стартират совалките едновременно, криогенното гориво за което идва от външен резервоар. След изчерпване на горивния ресурс бустерите ще се отделят и ще се спуснат надолу с помощта на парашути. Външният резервоар се отделя в плътните слоеве на атмосферата и там изгаря. Ускорителите могат да служат многократно, но имат собствен ограничен ресурс за използване.
Съветската ракета "Енергия" имаше товароподемност до 100 тона и можеше да се използва за транспортиране на особено големи товари, като елементи от космически станции, междупланетни кораби и някои други.
МТТК също са проектирани с хоризонтален старт, заедно със звуков или дозвуков самолет-носител, по двустепенна схема, която е в състояние да доведе кораба до определена точка. Тъй като екваториалните ширини са по-благоприятни за изстрелване, е възможно презареждане във въздуха. След като достави кораба на определена надморска височина, MTTK се отделя и навлиза в референтната орбита благодарение на собствените си двигатели. Космическият кораб SpaceShipOne, например, създаден с помощта на такава система, вече е пресякъл границата от 100 км над морското равнище три пъти. Именно тази височина е призната от FAI за граница на космическото пространство.
Схемата за едностепенно изстрелване, при която корабът използва само собствените си двигатели, без използването на допълнителни резервоари за гориво, изглежда невъзможна за повечето специалисти при днешното развитие на науката и технологиите.
Предимствата на едностепенната система в експлоатационната надеждност все още не надвишават разходите за създаване на хибридни ракети-носители и свръхлеки материали, които са необходими при проектирането на такъв кораб.
В ход е разработването на космически кораб за многократна употреба с вертикално излитане и кацане на двигател. Най-разработен се оказа Delta Clipper, създаден в САЩ и вече преминал редица тестове.
В САЩ и Русия се разработват корабите "Орион" и "Рус", които са частично многократно използвани.
Совалка Дискавъри
Discovery, третият транспортен космически кораб за многократна употреба на НАСА, влезе в експлоатация на НАСА през ноември 1982 г. В документите на НАСА той е посочен като OV-103 (Orbiter Vehicle). Датата на първия полет е 30 август 1984 г., излитане от Кейп Канаверал. По време на последното изстрелване Дискавъри беше най-старата работеща совалка.
Совалката Discovery е кръстена на един от двата кораба, на които британецът Джеймс Кук изследва бреговете на Аляска и северозападна Канада през 1770 г., а също така открива Хавайските острови. Дискавъри също е кръстен на един от двата кораба, на които Хенри Хъдсън изследва залива Хъдсън през 1610-1611 г. Още две открития от Британското географско дружество изследват Северния и Южния полюс през 1875 и 1901 г.
Совалката Discovery послужи като транспорт за космическия телескоп Хъбъл, като го достави в орбита и участва в две експедиции за ремонта му. Endeavour, Columbia и Atlantis също участваха в такива полети за поддръжка на Hubble. Последната експедиция до него се проведе през 2009 г.
Сондата Ullis и три сателита за предаване също бяха изстреляни от совалката Discovery. Именно тази совалка пое изстрелването след трагедиите с Challenger (STS-51L) и Columbia (STS-107).
29 октомври 1998 г. е датата на изстрелване на Discovery с Джон Глен на борда, който по това време е на 77 години (това е вторият му полет).
Руският астронавт Сергей Крикалев е първият космонавт, летял със совалка. Тази совалка беше наречена "Дискавъри".
На 9 март 2011 г. в 10:57:17 местно време космическата совалка Дискавъри направи последното си кацане в космическия център Кенеди във Флорида, след общо 27 години служба. След края на операцията совалката ще бъде прехвърлена в Националния музей на въздухоплаването и космоса на института Смитсониън във Вашингтон.
От книгата Велика съветска енциклопедия (ТЕ) на автора TSB От книгата Пистолет и револвер в Русия автор Федосеев Семьон ЛеонидовичТаблица 1 Тактико-технически характеристики на самозарядни пистолети от чуждестранно производство" Пистолет марка "Парабелум" R.08 "Парабелум артилерийски" Маузер "K-96 модел 1912 Walter" R.38 "Колт" M1911 "Браунинг" мод. 1900 г. "Браунинг" обр. 1903 г. "Браунинг" обр.
От книгата Най-новата книга с факти. Том 3 [Физика, химия и технологии. История и археология. Разни] автор Кондрашов Анатолий ПавловичКакво представлява космическата совалка? Космическа совалка
От книгата Енциклопедичен речник на крилати думи и изрази автор Серов Вадим ВасилиевичМаксимална програма. Програма минимум Из историята на КПСС. Във връзка с подготовката на програмата на II конгрес на РСДРП, който се проведе (1903 г.) първо в Брюксел, след това в Лондон, се раждат изрази.В съвременния език се използва шеговито и иронично: максимална програма - цели
От книгата 100 страхотни авиационни и астронавтически рекорда автор Зигуненко Станислав НиколаевичСОВОЛКИ И СОВАЛКИ Представете си какво би станало, ако всеки от нас изпрати колата си на сметище след първото пътуване?.. Междувременно повечето космически кораби и ракети са за еднократна употреба. И летете в космоса поне по начина, по който летим със самолети, докато
От книгата Наръчник за проектиране на електрически мрежи автор Карапетян И. Г.5.4.2. Характеристики на ГИС Основните елементи на ГИС (превключватели, разединители, шини, токови и напреженови трансформатори и др.) са затворени в корпуси (блокове), запълнени с газ SF6. Такива проекти осигуряват модулен принцип за конструиране на разпределителни уредби.
От книгата Пълната енциклопедия на фермера автор Гаврилов Алексей Сергеевич От книгата Международни правила за предотвратяване на сблъсъци на плавателни съдове [COLREGs-72] автор автор неизвестенПриложение 1 РАЗПОЛОЖЕНИЕ И СПЕЦИФИКАЦИЯ НА СВЕТЛИНИТЕ И ЗНАЦИТЕ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Терминът „височина над корпуса“ означава височината над най-горната непрекъсната палуба. Тази височина трябва да се измерва от точка вертикално под мястото на монтаж.
От книгата 100 велики тайни на космонавтиката автор Славин Станислав НиколаевичПриложение 3 СПЕЦИФИКАЦИИ ЗА СИГНАЛНИТЕ УСТРОЙСТВА 1. СВИРКИ a. Основната честота на сигнала трябва да бъде в диапазона 70-700 Hz. Диапазонът на чуваемост на сигнала трябва да се определя от такива честоти, които могат да включват основната и (или) една или повече
От книгата Преносим зенитно-ракетен комплекс "Стрела-2" автор Министерство на отбраната на СССР"Совалка" срещу "Буран" От началото на програмата Space Shuttle в света многократно са правени опити за създаване на нови космически кораби за многократна употреба. Проектът Hermes започва да се развива във Франция в края на 70-те години, а след това продължава в рамките на европейския
От книгата Computer Tutorial: Бързо, лесно, ефективно автор Гладкий Алексей Анатолиевич От книгата Най-новата енциклопедия за правилен ремонт автор Нестерова Дария Владимировна1.2. Основни технически характеристики на компютъра Основните технически характеристики на компютъра са: размер на твърдия диск, тактова честота на процесора и обем на RAM. Разбира се, това далеч не са всички параметри, достъпни за компютъра, и неговата производителност
От книгата Наръчник за системи за сигурност с пироелектрични сензори автор Кашкаров Андрей Петрович От книгата на автора3.1.2. Основни технически характеристики Основните технически характеристики на устройството Mirage-GE-iX-Ol са както следва: Максимален изходен ток на натоварване +12 V………………….. 100 mA Превключващо реле 12 V………………… …….Ток на консумация в режим на готовност ... 350 MA консумация на ток
От книгата на автора3.2.2. Основни технически характеристики Основните технически характеристики на контролера Mirage-GSM-iT-Ol са както следва: Брой GSM/GPRS комуникационни мрежи……………………… 2 Период на тестване на комуникационните канали…. от 10 сек Време за доставка на известия………………. 1-2 секунди (TCP/IP) Основен
История на програмата "Космическа совалка"започна в края на 60-те години, в разгара на триумфа на американската национална космическа програма. На 20 юни 1969 г. двама американци Нийл Армстронг и Едуин Олдрин кацат на Луната. Спечелвайки "лунната" надпревара, Америка блестящо доказа своето превъзходство и по този начин реши основната си задача в изследването на космоса, обявена от президента Джон Кенедив известната си реч от 25 май 1962 г.: „Вярвам, че нашите хора могат да си поставят задачата да кацнат човек на Луната и да го върнат безопасно на Земята преди края на това десетилетие“.
Така на 24 юли 1969 г., когато екипажът на Аполо 11 се завърна на Земята, американската програма загуби целта си, което веднага се отрази на преразглеждането на бъдещите планове и намаляването на бюджетните кредити за програмата Аполо. И въпреки че полетите до Луната продължават, Америка е изправена пред въпроса: какво следва да прави човек в космоса?
Това, че такъв въпрос ще възникне, беше очевидно много преди юли 1969 г. И първият еволюционен опит за отговор беше естествен и разумен: НАСА предложи, използвайки уникалната техника, разработена за програмата Аполо, да разшири обхвата на работа в космоса: да проведе дълга експедиция до Луната, изграждане на база на нейната повърхност, създаване на обитаеми космически станции за редовно наблюдение на Земята, организиране на фабрики в космоса, накрая, започване на пилотирано изследване и изследване на Марс, астероиди и далечни планети...
Дори началният етап на тази програма изискваше поддържане на разходите за гражданско пространство на ниво от поне 6 милиарда долара годишно. Но Америка - най-богатата страна в света - не можеше да си го позволи: президентът Л. Джонсън имаше нужда от пари за обявените социални програми и за войната във Виетнам. Затова на 1 август 1968 г., година преди кацането на Луната, беше взето фундаментално решение: да се ограничи производството на ракети носители Сатурн до първа поръчка - 12 екземпляра Сатурн-1V и 15 продукта Сатурн-5. Това означаваше, че лунната технология вече няма да се използва - и от всички предложения за по-нататъшно развитие на програмата Аполо в крайна сметка остана само експерименталната орбитална станция Skylab. Необходими са нови цели и нови технически средства за достъп на хората до космоса и на 30 октомври 1968 г. две централи на НАСА (Центърът за пилотирани космически кораби - MSC - в Хюстън и Космическият център Маршал - MSFC - в Хънтсвил) се обръщат към американските космически фирми с предложение да се проучи възможността за създаване на космическа система за многократна употреба.
Преди това всички ракети-носители бяха за еднократна употреба - пускайки полезен товар (PG) в орбита, те се изразходваха без следа. Космическите кораби също бяха за еднократна употреба, с най-рядкото изключение в областта на пилотираните космически кораби - Mercury летя два пъти със серийни номера 2, 8 и 14 и вторият Gemini. Сега задачата е формулирана: да се създаде система за многократна употреба, когато и ракетата-носител, и космическият кораб се връщат след полета и се използват многократно, и по този начин да се намалят разходите за космически транспортни операции 10 пъти, което беше много важно в контекста на бюджетния дефицит.
През февруари 1969 г. са възложени проучвания на четири компании, за да се идентифицира най-подготвената от тях за поръчката. През юли 1970 г. две фирми вече са получили поръчки за по-подробно проучване. Успоредно с това бяха проведени изследвания в техническата дирекция на MSC под ръководството на Maxime Fage.
Носачът и корабът са замислени като крилати и пилотирани. Те трябваше да стартират вертикално, като конвенционална ракета-носител. Самолетът-носител е работил като първа степен на системата и след отделянето на кораба е кацнал на летището. Корабът беше изведен в орбита благодарение на горивото на борда, изпълни мисията, излезе от орбита и също се приземи "като самолет". Системата получава името "Space Shuttle" - "Космическа совалка".
През септември работната група, ръководена от вицепрезидента С. Агню, сформирана за формулиране на нови цели в космоса, предложи два варианта: „максимално“ - експедиция до Марс, пилотирана станция в лунна орбита и тежка околоземна станция за 50 души, обслужвани от кораби за многократна употреба. „На минимум“ – само космическата станция и космическата совалка. Но президентът Никсън отхвърли всички варианти, защото дори най-евтиният струва 5 милиарда долара годишно.
НАСА беше изправена пред труден избор: беше необходимо или да започне нова голяма разработка, позволяваща спестяване на персонал и натрупан опит, или да обяви прекратяване на пилотираната програма. Беше решено да се настоява за създаването на совалката, но да се представи не като транспортно средство за сглобяване и поддръжка на космическата станция (но да се запази в резерв), а като система, способна да реализира печалба и да възстанови инвестициите чрез изстрелване на сателити в орбита на търговска основа. Една икономическа оценка през 1970 г. показа, че при определени условия (най-малко 30 полета на совалки годишно, ниски оперативни разходи и пълно премахване на носителите за еднократна употреба) изплащането е по принцип постижимо.
Обърнете внимание на този много важен момент в разбирането на историята на совалката. На етапа на концептуалните проучвания на външния вид на новата транспортна система фундаменталният подход към проектирането беше заменен: вместо да създават апарат за конкретни цели в рамките на отпуснатите средства, разработчиците започнаха на всяка цена, като "дърпаха ушите" на икономически изчисления и бъдещи условия на работа, за спасяване на съществуващия проект на совалката, запазвайки създадените производствени мощности и работни места. С други думи, совалката не е проектирана за задачите, но задачите и икономическата обосновка са съобразени с нейния проект, за да се спаси индустрията и американската пилотирана космическа програма. Този подход беше "прокаран" в Конгреса от "космическото" лоби, състоящо се от сенатори - родом от "аерокосмическите" щати - предимно Флорида и Калифорния.
Именно този подход обърка съветските експерти, които не разбраха истинските мотиви при вземането на решение за разработване на совалката. В крайна сметка изчисленията за проверка на декларираната икономическа ефективност на совалката, извършени в СССР, показаха, че разходите за нейното създаване и експлоатация никога няма да се изплатят (и така се случи!), И очакваният товар Земя-орбита-Земя потокът не е осигурен с реални или прогнозирани полезни товари. Без да знаят за бъдещи планове за създаване на голяма космическа станция, нашите експерти формираха мнение, че американците се готвят за нещо - в края на краищата беше създадено устройство, чиито възможности значително изпреварваха всички предвидими цели при използването на космоса ... "Гориво за огънят" на недоверие, страх и несигурност беше "добавен" от участието на Министерството на отбраната на САЩ в определянето на бъдещата форма на совалката. Но не можеше да бъде другояче, защото отказът от ракети-носители за еднократна употреба означаваше, че совалките трябва да изстрелят и всички обещаващи устройства на Министерството на отбраната, ЦРУ и Агенцията за национална сигурност на САЩ. Изискванията на военните бяха сведени до следното:
- първо, совалката трябваше да може да изведе в орбита сателита за оптично-електронно разузнаване KH-II (военния прототип на космическия телескоп Хъбъл), който е разработен през първата половина на 70-те години на миналия век и осигурява разделителна способност на земята при стрелба от орбита не по-лоша от 0,3 m; и семейство криогенни интерорбитални влекачи. Геометричните и тегловните размери на секретния сателит и влекачите определят размерите на товарното отделение - дължина най-малко 18 м и ширина (диаметър) най-малко 4,5 метра. По подобен начин е определена и способността на совалката да достави в орбита товар с тегло до 29 500 кг и да върне от космоса на Земята до 14 500 кг. Всички възможни граждански полезни товари се вписват в посочените параметри без проблеми. Въпреки това съветските експерти, които следяха отблизо "настройката" на проекта на совалката и не знаеха за новия американски шпионски спътник, можеха да обяснят избраните размери на полезния отсек и товароносимостта на совалката само с желанието на „Американските военни“ да могат да инспектират и при необходимост да свалят (по-точно да уловят) от орбита съветски пилотирани станции от серията „ДОС“ (дългосрочни орбитални станции), разработени от ЦКБЕМ и военни ОПС (орбитални пилотирани станции) "Алмаз", разработен от ОКБ-52 В. Челомей. В OPS, между другото, "за всеки случай" беше инсталиран автоматичен пистолет, проектиран от Нуделман-Рихтер.
- Второ, военните поискаха прогнозната стойност на страничната маневра по време на спускането на орбитата в атмосферата да бъде увеличена от първоначалните 600 км до 2000-2500 км за удобство на кацане на ограничен брой военни летища. За изстрелване в околополярни орбити (с наклон от 56º ... 104º), ВВС решиха да изградят свои собствени технически, стартови и кацащи комплекси във военновъздушната база Ванденберг в Калифорния.
Изискванията на военните за полезния товар предопределиха размера на орбиталния кораб и стойността на стартовата маса на системата като цяло. За увеличена странична маневра беше необходимо значително повдигане при хиперзвукови скорости - така на кораба се появи двойно крило и мощна термична защита.
През 1971 г. става ясно, че НАСА няма да получи необходимите 9-10 милиарда долара за изграждането на напълно използваема система. Това е втората голяма повратна точка в историята на совалката. Преди това дизайнерите все още имаха две алтернативи - да похарчат много пари за разработка и да изградят космическа система за многократна употреба с малка цена на всяко изстрелване (и операция като цяло) или да се опитат да спестят на етапа на проектиране и да прехвърлят разходите в бъдеще, създавайки скъпа система за работа срещу високата цена на еднократно стартиране. Високата цена на изстрелването в този случай се дължи на наличието на елементи за еднократна употреба в МКС. За да спасят проекта, дизайнерите поеха по втория път, изоставяйки „скъпото“ при проектирането на система за многократна употреба в полза на „евтина“ система за полу-многократна употреба, като по този начин сложиха край на всички планове за бъдещото изплащане на системата.
През март 1972 г., въз основа на проекта MSC-040C в Хюстън, беше одобрен външният вид на совалката, която познаваме днес: стартови ускорители на твърдо гориво, резервоар за еднократна употреба с горивни компоненти и орбитален кораб с три носещи двигателя, които загубиха въздушно-реактивни двигатели за подход за кацане. Разработването на такава система, при която всичко освен външния резервоар се използва повторно, беше оценено на 5,15 милиарда долара.
При тези условия Никсън обяви създаването на совалката през януари 1972 г. Надпреварата вече беше в ход и републиканците бяха щастливи да привлекат подкрепата на гласоподавателите в "аерокосмическите" щати. На 26 юли 1972 г. отделът за космически транспортни системи на North American Rockwell получи договор за 2,6 милиарда долара, включващ проектиране на орбитален апарат, производство на два стендови и два летателни продукта. Разработването на основните двигатели на кораба е поверено на Rocketdyne - подразделение на същия Rockwell, външния резервоар за гориво - на Martin Marietta, бустерите - на United Space Boosters Inc. и всъщност двигатели на твърдо гориво - в Morton Thiokol. От NASA, MSC (орбитална степен) и MSFC (други компоненти) отговаряха и наблюдаваха.
Първоначално летателните кораби са били обозначени с номерата OV-101, OV-102 и т.н. Производството на първите два започва в завод N42 на военновъздушните сили на САЩ в Палмдейл през юни 1974 г. OV-101 е пуснат на пазара на 17 септември 1976 г. и е наречен Ентърпрайз, на звездния кораб от научнофантастичния телевизионен сериал Стар Трек. След хоризонтални летателни изпитания беше планирано да бъде превърнат в орбитален кораб, но OV-102 трябваше да бъде първият, който излезе в орбита.
В хода на изпитанията на Ентърпрайз - атмосферни през 1977 г. и вибрационни през 1978 г. - се оказва, че крилата и средната част на фюзелажа трябва да бъдат значително укрепени. Тези решения бяха частично приложени на OV-102 по време на процеса на сглобяване, но товароносимостта на кораба трябваше да бъде ограничена до 80% от номиналната. Второто летателно копие беше необходимо вече пълноценно, способно да изстрелва тежки спътници, и за да се укрепи дизайнът на OV-101, той трябваше да бъде почти напълно разглобен. В края на 1978 г. се ражда решение: би било по-бързо и по-евтино да се доведе статичното тестово превозно средство STA-099 до летателно състояние. На 5 и 29 януари 1979 г. НАСА възлага на Rockwell International договори за разработване на STA-099 в летателен апарат OV-099 (596,6 милиона долара по цени от 1979 г.), за модифициране на Columbia след полетни тестове (28 милиона долара) и за изграждане на OV -103 и OV-104 ($1653,3 милиона). И на 25 януари и четирите орбитални етапа получиха собствените си имена: OV-102 стана Колумбия (Колумбия), OV-099 получи името Challenger (Чалънджър), OV-103 - Дискавъри (Дискавъри) и OV-104 - "Атлантида" (Атлантида). Впоследствие, за да попълни флота от совалки след смъртта на Challenger, беше построен VKS OV-105 Endeavour.
И така, какво е "космическа совалка"?
Структурно транспортната космическа система за многократна употреба на космическата совалка (MTKS) се състои от два спасяеми ускорителя на твърдо гориво, които всъщност са етап I, и орбитален кораб с три кислородно-водородни задвижващи двигателя и външно горивно отделение, образуващи етап II, докато горивното отделение е единственият елемент за еднократна употреба от цялата система. Предвижда се двадесет пъти използването на ускорители на твърдо гориво, сто пъти използването на орбитален кораб, а кислородно-водородните двигатели са разчетени за 55 полета.
При проектирането се предполагаше, че такъв MTKS с изстрелваща маса от 1995-2050 тона ще може да изведе в орбита с наклон от 28,5 градуса. полезен товар от 29,5 тона до слънчево-синхронна орбита - 14,5 тона и връщане на полезен товар от 14,5 тона на Земята от орбита.Също така се предполага, че броят на изстрелванията на MTKS може да бъде увеличен до 55-60 годишно. При първия полет стартовата маса на космическата совалка MTKS беше 2022 тона, масата на пилотирания орбитален апарат по време на изстрелване в орбита беше 94,8 тона, а по време на кацане - 89,1 тона.
Разработването на такава система е много сложен и отнемащ време проблем, което се доказва от факта, че днес заложените в началото на разработката показатели за общите разходи за създаване на системата, разходите за нейното стартиране и времето за създаване не са изпълнени. Така себестойността е нараснала от 5,2 милиарда долара. (по цени от 1971 г.) до 10,1 милиарда долара. (по цени от 1982 г.), цената на изстрелването - от 10,5 милиона долара. до 240 милиона долара Първият експериментален полет, планиран за 1979 г., не успя да спази крайния срок.
Към днешна дата са построени общо седем совалки, пет кораба са предназначени за космически полети, два от които са загубени при бедствия.