Краткая история создания "спейс шаттла". Программа «Спейс Шаттл»: что получилось, а что нет

Что такое шаттл? Это летательная конструкция американских производителей. Само слово «шаттл» означает «челнок». Такой корабль создан для неоднократного запуска, и изначально предполагалось, что шаттлы будут летать туда-сюда между Землей и ее орбитой, осуществляя доставку грузов.

Статья будет посвящена шаттлам - космическим аппаратам, а также всем другим шаттлам, существующим в наши дни.

История создания

Прежде чем ответить на вопрос, что такое шаттл, рассмотрим историю его создания. Она начинается в конце 60-х годов XX века в США, когда был поставлен вопрос о проектировании многоразового космического механизма. Это объяснялось экономической выгодой. Интенсивная эксплуатация космических шаттлов должна была понизить высокие расходы на космос.

В рамках концепции предусматривалось формирование орбитального пункта на Луне, а также Задания на земной орбите должны были выполняться многократно используемыми суднами, получившими наименование «Спейс Шаттл».

В 1972 году были подписаны документы, определившие облик будущего шаттла.

Программа проектирования готовилась фирмой North American Rockwell по заданию НАСА с 1971 года. Во время разработки программы применялись технологические идеи системы «Аполлон». Были спроектированы пять челноков, два из них не сохранились после крушений. Полеты проводились с 1981 по 2011 год.

По планам НАСА ежегодно должны были осуществляться 24 старта, и каждый борт должен был выполнить до 100 полетов. Но в процессе работы были выполнены всего 135 пусков. Самым большим количеством полетов отличился шаттл «Дискавери».

Конструкция системы

Рассмотрим, что такое шаттл с точки зрения его устройства. Его запуск происходит посредством пары ракетных ускорителей и трех двигателей, снабжаемых топливом из наружного бака внушительных размеров.

Лавирования на орбите выполняются с помощью двигателей специальной системы, предназначенной для осуществления орбитальных маневров. Эта система включает в себя такие ступени:

• Два ракетных ускорителя, работающих две минуты с момента включения. Они дают направление кораблю, затем отсоединяются от него и летят в океан с помощью парашютов. После заправки ускорители запускаются снова в работу.
• Заправочный бак с водородным и кислородным питанием для основных двигателей. Бак также отбрасывается, но чуть позже - через 8,5 минуты. Практически весь он подвергается горению в атмосферных толщах, его обломки попадают в океаническое пространство.
• Пилотируемое судно, которое садится на орбиту и является помещением для экипажа и помогает в осуществлении научных изысканий. Выполнив программу, орбитальный аппарат летит на Землю и садится как планер на участок, выделенный для посадки.

Внешне шаттл похож на самолет, но, по сути, он - тяжелый планер. У шаттла нет топливных запасов для двигателей. Двигатели работают, пока шаттл соединен с заправочным баком. Находясь в космосе, а также во время посадки корабль задействует не слишком мощные малые двигатели. Планировалось оснастить шаттл реактивными двигателями, но от идеи отказались из-за высокой стоимости.

Сила подъема корабля невысока, посадка происходит благодаря кинетической энергии. Корабль идет с орбиты на космодром. То есть у него только один шанс осуществить посадку. Возможности развернуться и сделать второй круг, к сожалению, нет. По этой причине НАСА соорудила несколько резервных участков для посадки летательных аппаратов.

Принципы работы ускорителей

Боковые ускорители - это большие и супермощные твердотопливные устройства, производящие тягу для отрыва шаттла от стартовой области и полета на высоту 46 км. Габариты ускорителя:

• 45,5 м в длину;
• 3,7 м - диаметр;
• 580 тыс. кг - масса.

Остановить ускорители после запуска не представляется возможным, поэтому их включение происходит после исправных стартов трех других двигателей. Спустя 75 секунд после запуска ускорители отделяются от системы, летят по инерции, достигают максимальной высоты, затем садятся в океане на парашютах на расстоянии примерно 226 км от старта. При этом скорость посадки равняется 23 м/с. Специалисты технической службы собирают ускорители и отправляют их на завод-изготовитель, где их восстанавливают для повторного применения. Ремонт и реконструкция шаттлов объясняются также экономическими соображениями, ведь создать новый корабль значительно дороже.

Выполняемые функции

Согласно требованию военных, летательный аппарат должен был заниматься доставкой грузов до 30 тонн, доставлять на Землю грузы до 14,5 тонн. Для этого грузовой отсек должен был иметь габариты 18 метров в длину и 4,5 м в диаметре.

Космическая программа не ставила своей целью «бомбардировочные» действия. Ни НАСА, ни Пентагон, ни Конгресс США подобную информацию не подтверждают. Для бомбардировочных целей был разработан проект Dyna-Soar. Однако со временем в рамках проекта занимались разведывательной деятельностью. Постепенно Dyna-Soar стал исследовательским проектом, а в 1963 году и вовсе был отменен. Многие результаты Dyna-Soar перешли в проект по созданию шаттлов.

Шаттлы доставляли грузы на высоту 200-500 км, они проводили многие научные разработки, обслуживали космические аппараты на орбитальных пунктах, занимались сборочными и восстановительными работами. Шаттлы выполняли рейсы по починке телескопической техники.

В 90-е годы шаттлы участвовали в программе «Мир-Шаттл», проводимой совместно Россией и США. Проведены девять состыковок со станцией «Мир».

Конструкция шаттлов неустанно совершенствовалась. За все время использования кораблей были разработаны тысячи аппаратов.

Шаттлы помогали в реализации проекта по формированию Многие модули на МКС доставлялись с помощью шаттлов. Некоторые такие модули не оснащены двигателями, поэтому не способны автономно передвигаться и маневрировать. Чтобы их доставить на станцию, нужен грузовой корабль или шаттл. Роль шаттлов в этом направлении нельзя переоценить.

Некоторые интересные данные

Средний срок пребывания космического корабля в космосе - две недели. Самый короткий полет выполнил шаттл «Колумбия», он длился чуть дольше двух дней. Самое продолжительное путешествие корабля «Колумбия» равнялось 17 суткам.

Состав экипажа - от двух до восьми астронавтов, вместе с ними пилот и командир. Орбиты шаттлов находились в интервалах от 185 643 км.

Программа «Спейс Шаттл» была свернута в 2011 году. Она существовала 30 лет. За все время ее выполнения было сделано 135 полетов. Шаттлы прошли 872 млн км и подняли грузов общей массой 1,6 тысячи тонн. Орбиту посетили 355 астронавтов. Стоимость одного полета равнялась примерно 450 млн долларов. Общая стоимость всей программы составила 160 млрд долларов.

Последним стартом стал запуск «Атлантиса». В нем экипаж был уменьшен до четырех человек.

По итогам проекта все шаттлы были аннулированы и направлены в музейное хранилище.

Катастрофы

Космические челноки за всю историю существования претерпели всего две катастрофы.

В 1986 году взорвался «Челленджер» спустя 73 секунды после запуска. Причиной послужила авария в твердотопливном ускорителе. Погиб весь экипаж - семь человек. Обломки челнока сгорели в атмосфере. После крушения программа была приостановлена на 32 месяца.

В 2003 году сгорел шаттл «Колумбия». Причиной стало разрушение теплозащитной оболочки корабля. Погиб весь экипаж - семь человек.

Советское руководство пристально следило за процессом осуществления программы по созданию и внедрению американских космических шаттлов. Данный проект был воспринят как угроза со стороны США. Были высказаны предположения о том, что:

• шаттлы могут применяться как платформы для ядерных боеприпасов;
• американские челноки могут похищать с земной орбиты спутники Советского Союза.

В итоге советское правительство приняло решение строить собственный космический механизм, по параметрам не уступающий американскому.

Кроме Советского Союза, многие страны вслед за США принялись конструировать свои многократные космические аппараты. Это ФРГ, Франция, Япония, Китай.

Вслед за американским кораблем в Советском Союзе был создан шаттл «Буран». Он предназначался для выполнения военных и мирных задач.

Сначала корабль задумывался как точная копия американского изобретения. Но в процессе разработки возникли некоторые трудности, поэтому советским конструкторам пришлось искать собственные решения. Одним из препятствий стало отсутствие двигателей подобных американским. Точнее, в СССР двигатели имели совсем другие технические параметры.

Полет «Бурана» состоялся в 1988 году. Это произошло под управлением бортового компьютера. Посадка шаттла определила успех полета, в который не верили многие высокопоставленные лица. Принципиальная разница «Бурана» и американских шаттлов состояла в том, что советский аналог смог сесть самостоятельно. Такой возможности у американских кораблей не было.

Особенности конструкции

«Буран» обладал внушительными размерами, как и его заокеанские собратья. В кабине помещались десять человек.

Важной особенностью конструкции была теплозащитная оболочка, вес которой был выше 7 тонн.

В просторном грузовом отсеке могли поместиться грузы больших размеров, в том числе космические спутники.

Запуск корабля был двухступенчатым. Сначала от корабля отделялись четыре ракеты и двигатели. Вторая ступень - двигатели с кислородом и водородом.

При создании «Бурана» одним из главных требований была его многоразовость. Одноразовым был только топливный бак. Американские ускорители имели возможность приводниться в океане. Советские ускорители садились в степях неподалеку от Байконура, так что вторичное их использование не представлялось возможным.

Второй особенностью «Бурана» было то, что двигатели располагались на топливном баке и поэтому сгорали в воздухе. Перед конструкторами стояла задача сделать двигатели многоразовыми, что могло бы удешевить программу по освоению космоса.

Если посмотреть на шаттл (фото его демонстрирует) и его советский аналог, складывается впечатление об идентичности этих кораблей. Но это лишь внешняя схожесть с принципиальными внутренними различиями двух систем.

Итак, мы рассмотрели, что такое шаттл. Но в наши дни этим словом называются не только корабли для внеземных полетов. Идея шаттла нашла свое воплощение во многих изобретениях науки и техники.

Автомобиль-корабль

Компания Honda выпустила автомобиль под названием «Шаттл». Изначально его произвели для США и дали название Odyssey. Этот свободный автомобиль пользовался успехом в Новом Свете благодаря своим превосходным техническим параметрам.

«Хонду Шаттл» выпустили непосредственно для Европы. Сначала так именовали универсал Honda Civic, напоминающий микровэн. Но в 1991 году его убрали из ряда выпускаемых модификаций. Название «Шаттл» оставалось невостребованным. И только в 1994 году японские машиностроители выпустили новый минивэн с таким названием. Почему производители решили остановиться на подобном наименовании модели, остается только догадываться. Возможно, идея стремительного космического челнока поразила создателей автомашин, и им захотелось создать уникальный быстрый автомобиль.

«Шаттл» представляет собой 5-дверный универсал, обладающий высокой проходимостью. У кузова округлены углы, большая часть поверхности остеклена. Салон отличается возможностью трансформации. Сиденья располагаются в три ряда, последний убирается в нишу. В салоне есть кондиционер, удобные кресла с большим запасом пространства.

Автомобиль чрезвычайно комфортабелен во время езды благодаря энергоемким передней и задней подвеске. «Шаттл» успешно справляется с поставленными на дороге задачами. Однако года поставок этой модели в Европу более не наблюдалось, ее место заняла Honda Stream.

Развивая в 2011 году начинает выпуск линейки Fit Shuttle. Линия создана на основе хэтчбека «Хонда Фит».

Машина обладает агрегатом 1,5 л и гибридом 1,3 л. Производятся как передне-, так и заднеприводные автомобили.

"Хонда Фит Шаттл" характеризуется как экономичная, вместимая, эргономичная и комфортная на дороге машина. Автомобиль отлично ездит по улицам мегаполисов. Он подойдет для семейного отдыха и для бизнеса.

"Хонда Фит Шаттл" укомплектована по самым высоким требованиям безопасности. В ней присутствуют подушки безопасности, ABS, ESP.

"Фит Шаттл" по сей день пользуется большой популярностью в среде автовладельцев и имеет самые высокие рейтинги.

Вместе с детьми

Совершить полет на звездном шаттле можно вместе с ребенком, включив изображение и приобретя игрушку компании Lego. Первый набор космической тематики был выпущен компанией еще в 1973 году. Это была игра в виде конструктора. С тех пор производится несколько серий «космических» наборов, относящихся к разным ценовым уровням.

В популярный набор с артикулом 60078 входят:

• сервисный шаттл;
• космический спутник;
• фигурки космонавтов;
• наклейки;
• информация для сборки.

На упаковке изображен космический корабль, космонавты, планета Земля и ее спутник - Луна. В «Лего» шаттл - основной элемент набора. Он изготовлен из деталей белого цвета с темными вставками и ярко-красными полосками. В его кабине можно поместить две фигуры космонавтов. В наборе их два - мужчина и женщина. В корабле они сидят друг за другом. Чтобы попасть в кабину, нужно снять ее верхнюю часть.

Набор «Лего Шаттл» стал желанным воплощением мечты всех, кто грезит идеями космических войн. Его основной составляющей является не вымышленный корабль, а вполне реалистичный. Космический шаттл отзывы о себе собирает положительные, он сильно напоминает подлинные американские корабли, бороздившие просторы космоса. Вместе с этим уникальным набором можно окунуться в мир космических странствий и перелетов на пару с ребенком. Причем играть можно не только с мальчиками, но и с девочками, ведь в набор не зря входит женская фигура космонавта.

Похищенный корабль

Компанией «Лего» создан также шаттл «Тайдириум», напоминающий нам о многочисленных эпизодах "Звездных войн". Всего компания выпустила шесть таких кораблей, начиная с 2001 года. Все они отличаются размерами.

Имперский шаттл был украден повстанцами, и теперь предстоит его вернуть. Увлекательные приключения вместе с героями звездных путешествий ждут маленьких игроков.

В набор входят минифигурки: принцесса Лея, Хан Соло, Чубакка, повстанцы - 2 шт. Сам шаттл изготовлен в белом цвете с серыми вставками. В кабине умещаются две фигуры, открывается она через верхнюю часть носа. За кабиной имеется отсек для груза. Производители говорят, что процесс сборки шаттла может занять от 2 до 6 часов. С помощью минифигурок появляется возможность разыграть множество увлекательных сцен.

Космические игры для компьютера

Компания Bethesda, вдохновленная идеей освоения космических просторов, выпустила игру Prey для приставок и компьютеров с интересным сюжетом. В его основе несуществующая реальность, в которой американский президент Джон Кеннеди остался живым после покушения и стал интенсивно развивать проекты освоения космоса.

Пришельцы из космоса атакуют планету Земля. Их называют тифонами. США и СССР объединяют свои усилия в борьбе против вражеских сил. Но СССР подвергается распаду, и ликвидировать тифонов предстоит только США. Ученые могут контролировать мозг пришельцев, а также получать их способности.

Одной из миссий игры является попасть на шаттл. Для многих это является настоящей проблемой.

Опытные игроки покорили в Prey шаттл и дают советы новичкам. Для того чтобы забраться на корабль, нужно спуститься в одну из нижних комнат и там найти ключ-карту. Ключ помогает открыть дверь и разыскать лифт. На лифте нужно ехать наверх, там найти терминал, который активируют, после чего появляется мостик. С помощью моста и попадают на шаттл.

Автобусные варианты

В наши дни шаттлами называются не только космические корабли в реальности и в играх, но и автобусный транспорт. Как правило, это быстрые автобусы, доставляющие пассажиров от аэропорта к отелю, к станции метро или наоборот. Это может быть также корпоративный транспорт, осуществляющий перевозку пассажиров к местам различных мероприятий. Заранее составляется расписание шаттлов. Как правило, они курсируют довольно часто, что является чрезвычайно удобным.

Итак, мы разобрали многозначное слово «шаттл», рассмотрели все сферы, в которых оно используется, а также привели увлекательные истории, связанные с космическими челноками.

Шаттлы. Программа Спейс Шаттл. Описание и технические характеристики

Многоразовый транспортный космический корабль – это пилотируемый космический корабль, сконструированный под возможность повторного и неоднократного использования после возвращения из межпланетного или небесного пространства.

Разработку программы по созданию шаттлов взяла на себя компания North American Rockwell по заказу НАСА с 1971 года.

На сегодняшний день только два государства имеют опыт создания и эксплуатирования космических кораблей данного типа – это США и Россия. В США гордятся созданием целой серии кораблей Space Shuttle, а также более мелкие проекты в рамках космической программы X-20 Dyna Soar, NASP, VentureStar. В СССР и России были спроектированы «Буран», а также меньшие «Спираль», ЛКС, «Заря», МАКС, «Клипер».

Эксплуатация многоразового космического корабля «Буран» в СССР/России захлебнулась вследствие крайне неблагоприятных экономических условий. В США, начиная с 1981 года и заканчивая 2011 годом, было совершено 135 полетов, в которых участвовали 6 шаттлов – «Энтерпрайз» (не летал в космос), «Колумбия», «Дискавери», «Челленджер», «Атлантис» и «Индевор». Интенсивное использование шаттлов служило для выведения на орбиты неотделяемых станций «Спейслэб» и «Сейсхэб», а также доставки грузов и транспортированию экипажей на МКС. И это несмотря на катастрофы «Челленджера» в 1983 году и «Колумбии» 2003 году.

МТКК «Спейс Шаттл» включает в себя три компонента:

Космический корабль, орбитальный ракетоплан (орбитер), приспособленный для вывода на орбиту.

Внешний топливный бак с запасом жидкого водорода и кислорода для главных двигателей.

Два твердотопливных ракетных ускорителя, срок работы, которых составляет 126 секунд после старта.

Твердотопливные ускорители падают в воду на парашютах и затем готовы для следующих использований.

Боковой ускоритель «Спейс Шаттл» (англ. Solid Rocket Booster; SRB) – твердотопливный ракетный ускоритель, пара которых используется для старта и полета шаттлов. Они обеспечивают 83 % стартовой тяги МТТК «Спейс Шаттл». Это самый крупный и самый мощный твердотопливный двигатель из когда-либо летавших, самая большая ракета из спроектированных и построенных для неоднократного использования. Боковые ускорители производят основную тягу для отрыва системы «Спейс Шаттл» со стартовой площадки и подъема до высоты 46 км. Кроме этого, оба этих двигателя несут на себе вес внешнего бака и орбитера, передавая нагрузки через свои конструкции на мобильную пусковую платформу. Длина ускорителя 45,5 м, диаметр 3,7 м, стартовая масса 580 тыс. кг, из которых 499 тыс. кг составляет твердое топливо, а остальное приходится на конструкции ускорителя. Общая масса ускорителей насчитывает 60 % всей конструкции (боковые ускорители, основной топливный бак и шаттл)

Стартовая тяга каждого ускорителя примерно 12,45 МН (это в 1,8 раз больше, чем тяга двигателя F-1, использовавшегося в ракете «Стаурн-5» для полетов на Луну), через 20 секунд после старта тяга вырастает до 13,8 МН (1400 тс). Остановка после их запуска невозможна, поэтому они запускаются после подтверждения исправной работы трех основных двигателя самого корабля. Через 75 секунд после отделения от системы на высоте 45 км ускорители, продолжая полет по инерции, достигают максимума высоты полета (примерно 67 км), после чего посредством использования системы парашютов совершают посадку в океане, на расстоянии около 226 км от места старта. Приводнение происходит в вертикальном положении, при скорости посадки 23 м/с. Корабли технической службы подбирают ускорители и доставляют на завод-изготовитель для восстановления и повторного использования.

Конструкция боковых ускорителей.

В состав боковых ускорителей входят: двигатель (корпус включительно, топливо, система зажигания и сопло), элементы конструкции, системы отделения, система наведения, система авионики спасения, пиротехнические устройства, система торможения, система управления вектором тяги и система аварийного самоуничтожения.

К внешнему баку посредством двух боковых качающихся скоб и диагонального крепления прикреплена нижняя рама каждого ускорителя. Сверху каждый SRB прикреплен к внешнему баку передним концом носового обтекателя. На пусковой площадке, каждый SRB закрепляется к мобильной пусковой площадке посредством с помощью четырех пироболтов, разрушающихся при старте, на нижней юбке ускорителя.

Конструкция ускорителей состоит из четырех индивидуально изготовленных стальных сегментов. Сборка этих элементов SRB собираются в пары на заводе-производителе, и железнодорожным транспортом доставляются в Космический центр Кеннеди для финальной сборки. Сегменты скрепляются вместе посредством кольцевого выступа, хомута и штифтов, и герметизируются тремя уплотнительными кольцами (до катастрофы «Челленджера» в 1986 году использовалось только два кольца) и термостойкой обмоткой.

Топливо состоит из смеси пехлората аммония (окислитель, 69,9 % по весу), алюминия (топливо, 16 %), оксида железа (катализатор, 0,4 %), полимера (такого как en: PBAN или en: HTPB, служащего связующим, стабилизатором и дополнительным топливом, 12,04 %) и эпоксидного отвердителя (1,96 %). Удельный импульс смеси 242 секунды на уровне моря и 268 в вакууме.

Шаттл запускается вертикально, используется полная тяга маршевых двигателей шаттла и мощность двух твердотопливных ускорителей, которые создают около 80 % стартовой тяги системы. За 6,6 секунд до назначенного времени старта (Т) происходит зажигание трех маршевых двигателей, двигатели включаются последовательно с интервалом в 120 миллисекунд. Через три секунды двигатели выходят на полную стартовую мощность (100 %) тяги. Точно в момент старта (Т=0) боковые ускорители производят одновременное зажигание, осуществляется подрыв восьми пироустройств, закрепляющие систему к стартовому комплексу. Система начинает подниматься. В дальнейшем происходит разворот системы по тангажу, вращению и рысканию для выхода на азимут целевого наклонения орбиты. Тангаж постепенно уменьшается (траектория отклоняется от вертикали к горизонту, в схеме «спиной вниз»), производится несколько кратковременных дросселирований маршевых двигателей, чтобы снизить динамические нагрузки на конструкцию. В моменты максимального аэродинамического напора (Max Q) мощность маршевых двигателей дросселируется до 72 %. Перегрузки на данном этапе выведения системы составляют (макс.) около 3 G.

Через 126 секунд после подъема на высоте 45 км боковые ускорители отцепляются от системы. Дальнейший подъем производится маршевыми двигателями шаттла, питание которых осуществляется внешним топливным баком. Они заканчивают свою работу, когда корабль достигает скорости 7,8 км/с на высоте более 105 км еще до полной выработки топлива. Через 30 секунд после остановки работы двигателей внешний топливный бак отделяется.

После 90 с после отделения бака дается разгонный импульс довыведения на орбиту в момент, когда корабль достигает апогея движения по баллистической траектории. Требующийся доразгон производится кратковременным включением двигателей системы орбитального маневрирования. В особых случаях для выполнения этой задачи использовалось два последовательных включения двигателей на разгон (первый импульс увеличивал высоту апогея, второй формировал круговую орбиту). Данный профиль полета позволяет избежать сброса бака на той же орбите, что и сам шаттл. Бак падает, двигаясь по баллистической траектории в Индийский океан. В том случае, если импульс довыведения не удастся произвести, корабль способен совершить одновитковый маршрут по очень низкой траектории и вернуться на базу.

На любом из этапов полета предусмотрено аварийное прекращение полета с использованием соответствующих процедур.

После того как низкая опорная орбита уже сформирована (круговая орбита с высотой около 250 км), осуществляется сброс остатков топлива из маршевых двигателей и вакуумирование их топливных магистралей. Корабль обретает свою осевую ориентацию. Створки грузового отсека раскрываются, производя терморегулирование корабля. Системы корабля приводятся в конфигурацию орбитального полета.

Посадка состоит из нескольких этапов. Первый – это выдача тормозного импульса на сход с орбиты, примерно за половину витка до места посадки, шаттл в это время летит вперед в перевернутом положении. Двигатели орбитального маневрирования в это время работают примерно 3 минуты. Характеристическая скорость шаттла, отнимаемая от орбитальной скорости шаттла – 322 км/ч. Данного торможения достаточно для того, чтобы перигей орбиты оказался в пределах атмосферы. Далее производится разворот по тангажу, принимая необходимую ориентацию для входа в атмосферу. При вхождении в атмосферу корабль входит в нее с углом атаки порядка 40°. Сохраняя данный угол тангажа, корабль выполняет несколько S-образных маневров с креном 70°, эффективно сбавляя скорость в верхних слоях атмосферы (в том числе с задачей минимизации подъемной силы крыла, нежелательной на данном этапе). Астронавты испытывают максимальную перегрузку в 1.5g. После сбавления основной части орбитальной скорости корабль продолжает снижение как тяжелый планер с невысоким аэродинамическим качеством, постепенно сбавляя тангаж. Вертикальная скорость шаттла на этапе снижения составляет 50 м/с. Угол посадочной глиссады тоже весьма велик – около 17–19°. На высоте порядка 500 м производится выравнивание корабля и производится выпуск шасси. В момент касания полосы скорость насчитывает порядка 350 км/ч, после чего производится торможение и выпускается тормозной парашют.

Рассчитываемый срок пребывания корабля на орбите две недели. Шаттл «Коламбия» в ноябре 1996 года совершил самое длинное путешествие – 17 суток 15 часов 53 минуты. Самое короткое путешествие совершил тоже шаттл «Колумбия» в ноябре 1981 года – 2 дня 6 часов 13 минут. Как правило, полеты таких кораблей продолжались от 5 до 16 суток.

Самый меньший экипаж – два астронавта, командир и пилот. Наибольший экипаж шаттла – восемь астронавтов («Челленджер», 1985 год). Обычно экипаж корабля составляет от пяти до семи астронавтов. Беспилотных запусков не было.

Орбита шаттлов, на которых они пребывали, располагалась примерно в пределах от 185 км до 643 км.

Полезный груз, доставляемый на орбиту, зависит от параметров целевой орбиты, на которую выводится корабль. Максимальная масса полезной нагрузки может быть доставлена в космос при запуске на низкую околоземную орбиту с наклонением порядка 28° (широта космодрома Канаверал) и составляет 24,4 тонны. При запуске на орбиты с наклонением более чем в 28° возможно допустимая масса полезной нагрузки соответственно уменьшается (например, при запуске на полярную орбиту грузоподъемность челнока уменьшилась вдвое – до 12 тонн).

Максимальный вес загруженного космического шаттла на орбите 120–130 тонн. С 1981 года посредством шаттлов было доставлено на орбиту более чем 1370 тонн полезных грузов.

Максимальная масса груза, доставленного с орбиты, – до 14 400 кг.

В итоге к 21 июля 2011 года шаттлы совершили 135 полетов, из них: «Дискавери» – 39, «Атлантис» – 33, «Колумбия» – 28, «Индевор» – 25, «Челленджер» – 10.

Проект «Спейс шаттл» берет свое начало в 1967 году, когда до программы «Аполлон» оставалось еще больше года. Это был обзор перспектив пилотируемой космонавтики после завершения лунной программы НАСА.

30 октября 1968 года два головных центра НАСА (В Хьюстоне и Космический центр имени Маршалла в Хэнтсвилле) предложили космическим фирмам возможность создания многоразовой космической системы, что по расчетам должно было снизить затраты космического агентства при условии интенсивного использования.

Сентябрь 1970 года – дата оформления двух детально проработанных проектов вероятных программ Целевой космической группой под руководством вице-президента США С. Агню, созданной специально для определения следующих шагов в освоении космического пространства.

Большой проект включал:

? космические челноки;

Орбитальные буксиры;

Большую орбитальную станцию на Земной орбите (до 50 человек экипажа);

Малую орбитальную станцию на орбите Луны;

Создание обитаемой базы на Луне;

Пилотируемые экспедиции к Марсу;

Высадку людей на поверхность Марса.

Малый проект подразумевал создание только большой орбитальной станции на земной орбите. Но в обоих проектах было ясно, что орбитальные полеты, такие как снабжение станций, доставки на орбиту грузов для дальних экспедиций или блоки кораблей для дальних полетов, смены экипажей и другие задания на орбите Земли, должны были осуществляться многоразовой системой, которая и получила название Space Shuttle.

Имели место планы по созданию атомного шаттла – челнока с ядерной установкой NERVA, который разрабатывался и проходил испытания в 1960-х годах. Планировалось, что такой шаттл сможет осуществлять экспедиции между Землей и Луной и между Землей и Марсом.

Однако президент США Ричард Никсон отверг все предложения, так как даже самый дешевый требовал 5 млрд долларов в год. НАСА было поставлено на распутье – нужно было или начать новую крупную разработку или объявить об остановке пилотируемой программы.

Предложение было переформулировано и сориентировано под коммерчески прибыльный проект за счет выведения на орбиту спутников. Экспертиза экономистов подтвердила – при запуске 30 полетов в год и полном отказе использования одноразовых носителей система «Спейс Шаттл» может быть рентабельной.

Конгресс США принял проект создания системы «Спейс Шаттл».

Вместе с этим были поставлены условия, согласно которым шаттлам вменяется в обязанности вывода на земную орбиту всех перспективных аппаратов Минобороны, ЦРУ и АНБ США.

Требования военных

Летательная машина должна была выводить на орбиту полезный груз до 30 тонн, возвращать на Землю до 14,5 тонн, иметь размер грузового отсека не менее 18 м длиной и 4,5 м в диаметре. Это были размер и вес спутника оптической разведки КН-11 KENNAN, сопоставимым с телескопом «Хаббл».

Обеспечить возможность для бокового маневра для орбитального корабля до 2000 км для удобства совершения посадки на ограниченное количество военных аэродромов.

По решению ВВС было принято решение о постройке своего собственного технического, стартового и посадочного комплекса на авиабазе Вандерберг в Калифорнии для запуска на околополярные орбиты (с наклонением 56-104°).

Программа «Спейс Шаттл» не планировалась к использованию в качестве «космических бомбардировщиков». Во всяком случае, это не подтверждено ни НАСА, ни Пентагоном, ни Конгрессом США. Никаких открытых документов, повествующих о таких намерениях, не существует. В переписке среди участников проекта, а также мемуарах таких «бомбардировочных» мотивов не упоминаются.

24 октября 1957 года стартовал проект космического бомбардировщика X-20 Dyna-Soar. Однако с развитием МБР шахтного базирования и атомного подводного флота, вооруженного ядерными баллистическими ракетами, создание орбитальных бомбардировщиков в США посчитали нецелесообразным. После 1961 года «бомбардировочные» задачи сменились на разведывательные и «инспекционные». 23 февраля 1962 года министр обороны Макнамара утвердил последнюю реструктуризацию программы. С этого момента Dyna-Soar официально называлась научно-исследовательской программой, в задачи которой входило исследовать и показать возможность выполнения пилотируемым орбитальным планером маневров при входе в атмосферу и посадки на взлетно-посадочную полосу в заданном месте Земли с необходимой точностью. К середине 1963 года Министерство обороны начало колебаться в эффективности программы Dyna-Soar. И 10 декабря 1963 года министр обороны Макнамара отменил проект Dyno-Soar.

Dyno-Soar не обладал техническими характеристиками, достаточными для долговременного пребывания на орбите, его запуск требовал не нескольких часов, а больше суток и требовал применения ракет-носителей тяжелого класса, что не позволяет использовать такие аппараты для первого или для ответного ядерного удара.

Несмотря на то что Dyno-Soar был отменен, многие наработки и полученный опыт применялись впоследствии для создания орбитальных кораблей типа Space Shuttle.

Советское руководство пристально наблюдало за ходом развития программы «Спейс Шаттл», но увидев для страны «скрытую военную угрозу», сподвигнулось на два основных предположения:

Космические челноки могут использоваться в роли носителя ядерного оружия (для нанесения ударов из космоса);

Данные челноки могут использоваться для похищения с орбиты Земли советских спутников, а также долговременных летающих станций «Салют» и орбитальных пилотируемых станций «Алмаз». Для обороны на первом этапе советские ОПС оснащались модифицированной пушкой HP-23 конструкции Нудельмана – Рихтера (система «Щит-1»), которую позднее должна была сменить «Щит-2», состоящая из ракет класса «космос-космос». Советскому руководству казались обоснованными намерения американцев похищать советские спутники из-за габаритов грузового отсека и объявленной возвращаемой полезной нагрузке, близкой к массе «Алмазов». О габаритах и весе проектировавшегося в то же время спутника оптической разведки KH-11 KENNAN советское руководство информировано не было.

В результате советское руководство пришло к выводу о постройке собственной космической системы многоцелевого назначения, с характеристиками не уступающими американской программе «Спейс Шаттл».

Корабли серии «Спейс шаттл» эксплуатировались для вывода грузов на орбиты высотой 200–500 км, проведения научных экспериментов, обслуживания орбитальных космических аппаратов (монтаж, ремонт).

В 1990-е годы было совершено девять состыковок со станцией «Мир» в рамках союзной программы «Мир – Спейс Шаттл».

В течение 20 лет эксплуатации шаттлов было произведено более тысячи апгрейдов данных космических кораблей.

Шаттлы сыграли большую роль в осуществлении проекта Международной космической станции. Некоторые модули МКС были доставлены американскими шаттлами («Рассвет» был доставлен на орбиту «Атлантисом»), те, которые не имеют своих двигательных установок (в отличие от космических модулей «Заря», «Звезда» и модули «Пирс», «Поиск», они стыковались в составе «Прогресса M-CO1»), а значит, не способны на маневры для поиска и сближения со станцией. Возможен вариант, когда, выведенный на орбиту ракетоносителем модуль подхватывался бы специальным «орбитальным буксиром» и подводил его к станции для стыковки.

Однако использование шаттлов с их огромными грузовыми отсеками становится нецелесообразным, особенно когда отсутствует острая необходимость доставлять к МКС новые модули без двигательных установок.

Технические данные

Размеры «Спейс шаттл»

Размеры «Спейс шаттл» по сравнению с «Союзом»

Шаттл «Индевор» с открытым грузовым отсеком.

Программа «Спейс Шаттл» обозначалась по следующей системе: первая часть кодовой комбинации состояла из сокращения STS (англ. Space Transportation System – космическая транспортная система) и порядкового номера полета шаттла. Например, STS-4 означает четвертый полет по программе «Спейс Шаттл». Порядковые номера присваивались на стадии планирования каждого полета. Но в ходе такого планирования нередки были случаи, когда запуск корабля откладывался или переносился на другой срок. Бывало такое, что полет, имеющий больший порядковый номер, был готов к полету раньше, чем другой полет, запланированный на позднее срок. Порядковые номера не изменялись, поэтому и полеты с большим порядковым номером часто осуществлялись раньше полетов с меньшим порядковым номером.

1984 год – год изменения в системе обозначений. Первая часть STS осталась, но порядковый номер был заменен кодом, состоящим из двух цифр и одной буквы. Первая цифра в этом коде соответствовала последней цифре бюджетного года НАСА, который продолжался с октябрь по октябрь. Например, если полет производится в 1984 году до октября, то берется цифра 4, если в октябре и после – то цифра 5. Второй цифрой в этой комбинации всегда была 1. Эта цифра применялась для запусков с мыса Канаверал. Предполагалось, что цифра 2 была бы использована для стартов с военно-воздушной базы Вандерберг в Калифорнии. Но до запусков кораблей с Вандербрег дело так и не дошло. Буква в коде запуска соответствовала порядковому номеру запуска в текущем году. Но и этот порядковый отсчет не соблюдался, так, например, полет STS-51D состоялся раньше, чем полет STS-51B.

Пример: полет STS-51A произошел в ноябре 1984 года (цифра 5), первый полет в новом бюджетном году (буква А), старт произведен с мыса Канаверал (цифра 1).

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

Последние три полета шаттлов осуществлялись со следующими задачами:

1. Доставка оборудования и материалов и обратно.

2. Сборка и снабжение МКС , доставка и установка на МКС магнитного альфа-спектрометра (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS).

3. Сборка и снабжение МКС.

Все три задачи были выполнены.

«Колумбия», «Челленджер», «Дискавери», «Атлантис», «Индевор».

К 2006 году суммарные расходы использования шаттлов составили 16 млрд долларов, к этому году было произведено 115 запусков. Средние расходы на каждый запуск составили 1,3 млрд долл., но основная часть расходов (проектирование, апгрейды и др.) не зависит от числа запусков.

Стоимость каждого полета шаттла составляла около 450 млн долл., в бюджете НАСА на обеспечение 22 полетов с середины 2005 года по 2010 год было заложено около 1 миллиарда 300 млн долл. Прямых затрат. За эти средства орбитер шаттла мог доставлять за один рейс к МКС 20–25 тонн груза, включая модули МКС, и еще плюс 7–8 астронавтов (для сравнения затраты на одноразовый ракета-носитель «Протон-М» с выводимой нагрузкой в 22 тонн в настоящее время составляет 70-100 млн долларов)

Официально программа использование шаттлов завершена в 2011 году. Все действующие шаттлы будут списаны после их последнего полета.

Пятница 8 июля 2011 года был осуществлен последний старт «Атлантиса» с сокращенным до четырех человек экипажем. Этот полет завершился 21 июля 2011 года.

Программа «Спейс Шаттл» просуществовала 30 лет. 5 кораблей за это время совершили 135 полетов. В общей сложности он совершили 21152 витка вокруг Земли и пролетели 872,7 млн км. В качестве полезного груза поднято 1,6 тысяч тонн. 355 астронавтов и космонавтов побывало на орбите.

После завершения работы по программе «Спейс Шаттл» корабли будут переданы в музеи. Энтерпрайз (не летавший в космос) уже переданный в музей Смитсоновского института в районе вашингтонского аэропорта Даллеса, будет перемещен в Морской и аэрокосмический музей в Нью-Йорке. Его место в Смитсоновском институте займет шаттл «Дискавери». Шаттл «Индевор» встанет на вечную стоянку в Лос-Анджелесе, а шаттл «Атлантис» будет выставлен в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде.

Программе Space Shuttle приготовлена замена – корабль Орион, который является частично многоразовым, но пока эта программа отложена.

Многие страны Евросоюза (ФРГ, Великобритания, Франция), а также Япония, Индия и Китай проводят исследования и испытания своих кораблей многоразового использования. Среди них «Гермес», «HOPE», «Зингер-2», HOTOL, ASSTS, RLV, Skylon, «Шеньлонг» и др.

Начало работ по созданию шаттлов было положено Рональдом Рейганом в 1972 году (5 января) – в день утверждения новой программы НАСА. Рональд Рейган во время программы «Звездных войн» оказал мощнейшую поддержку космической программы для удержания лидерства в гонке вооружений с СССР. Экономисты вели расчеты, согласно которым использование шаттлов способствовало удешевлению транспортировки в космос грузов и экипажей, давало возможность производить ремонт в космосе, выводить на орбиту ядерное оружие.

Вследствие недооценки эксплуатационных затрат многоразовый транспортный космический корабль не принес ожидаемый выгоды. Но доработка систем двигателей, материалов и технологий сделает МТКК основным и непререкаемым решением в области освоения космического пространства.

Космические корабли многоразового использования требуют в эксплуатации ракетоносители, например, в СССР это была «Энергия» (ракета-носитель особого тяжелого класса). Ее использование было продиктовано расположением стартовой площадки в более высоких широтах по сравнению с американской системой. Работники НАСА используют для запуска шаттлов одновременно два твердотопливных ускорителя и двигатели самого шаттла, криогенное топливо для которых поступает из внешнего бака. После истощения топливного ресурса ускорители отделятся и приводняются с помощью парашютов. Внешний бак отделяется в плотных слоях атмосферы и там сгорает. Ускорители могут служить повторно, но имеют свой ограниченный ресурс по использованию.

Советская ракета «Энергия» имела грузоподъемность до 100 тонн и могла использоваться для транспортировки особо больших грузов, таких как элементы космических станций, межпланетных кораблей и некоторых других.

МТТК проектируются и с горизонтальным стартом, вместе со звуковым или дозвуковым самолетом-носителем, по двухступенчатой схеме, который способен вывести корабль на заданную точку. Так как экваториальные широты более благоприятны для запуска, возможна дозаправка в воздухе. После доставки корабля на определенную высоту МТТК отделяется и выходит на опорную орбиту за счет собственных двигателей. Космический самолет SpaceShipOne, например, созданный по такой системе, уже трижды преодолевал отметку в 100 км над уровнем моря. Именно эта высота признана ФАИ границей космического пространства.

Одноступенчатая схема запуска, при которой корабль использует только собственные двигатели, без использования дополнительных топливных баков большинству специалистов представляется невозможной при сегодняшнем развитии науки и техники.

Преимущества одноступенчатой системы в надежности эксплуатации пока не перевешивают затрат на создание гибридных ракет-носителей и сверхлегких материалов, которые необходимы в конструкции такого корабля.

Ведутся разработки многоразового корабля с вертикальными взлетом и посадкой на тяге двигателей. Аппарат Delta Clipper, созданный в США уже прошедшим серию испытаний, оказался наиболее разработанным.

В США и России разрабатываются корабли «Орион» и «Русь», которые являются частично многоразовыми.

Шаттл «Дискавери»

«Дискавери» – многоразовый транспортный космический корабль НАСА, третий по счету, поступил на службу в НАСА в ноябре 1982 года. В документах НАСА значится как OV-103 (Orbiter Vehicle). Дата первого полета 30 августа 1984 года, взяв старт с мыса Канаверал. На момент последнего старта «Дискавери» был самым старым из действующих шаттлов.

Шаттл «Дискавери» был назван в честь одного из двух кораблей, на которых британец Джеймс Кук в 1770-х годах исследовал побережье Аляски и северо-западной Канады, а также открыл Гавайские острова. Именем «Дискавери» также было названо одно из двух судов, на которых Генри Гудзон исследовал Гудзонов залив в 1610–1611 годы. Еще два «Дискавери» от Британского географического общества изучало Северный и Южный полюсы в 1875 и 1901 годах.

Шаттл «Дискавери» послужил транспортом космическому телескопу «Хаббл», доставив его на орбиту, и участвовал в двух экспедициях по его ремонту. «Индевор», «Колумбия» и «Атлантис» также участвовали в таких полетах по обслуживанию «Хаббла». Последняя экспедиция к нему состоялась в 2009 году.

Зонд «Уллис» и три ретрансляционных спутника также были запущены с шаттла «Дискавери». Именно этот шаттл принял эстафету стартов после трагедий с «Челленджером» (STS-51L) и Колумбией(STS-107).

29 октября 1998 года – дата старта «Дискавери» с Джоном Гленном на борту, которому в это время было 77 лет (это его второй полет).

Российский астронавт Сергей Крикалев был первым космонавтом, совершившим полет на шаттле. Этот шаттл назывался именно «Дискавери».

9 марта 2011 года в 10.57.17 по местному времени шаттл «Дискавери» совершил свою последнюю посадку Космическом центре имени Кеннеди во Флориде, прослужив в общей сложности 27 лет. Шаттл после окончания эксплуатации будет передан в Национальный музей авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне.