Transbordador espacial

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transbordador espacial

El transbordador Discovery despega. Vuelo STS-120
Información general
País  EE.UU
Objetivo Nave espacial de transporte reutilizable
Fabricante United Space Alliance :
Thiokol / Alliant Techsystems (impulsores sólidos)
Lockheed Martin ( Martin Marietta ) (tanque de combustible externo)
Rockwell / Boeing (avión cohete orbital) y muchas otras organizaciones.
Características principales
Numero de pasos 2
Longitud (con MS) 56,1 metros
peso inicial 2030 toneladas
Masa de carga útil
 • en  LEO 24 400 kg
 • en  órbita de geotransferencia 3810kg
Historial de lanzamientos
Estado programa completado
Ubicaciones de lanzamiento Kennedy Space Center ,
Vandenberg Base Complex 39 (planificado en la década de 1980 )
Número de lanzamientos 135
 • exitoso 134 lanzamientos
exitosos 133 aterrizajes exitosos
 • sin éxito 1 ( desastre de lanzamiento , Challenger )
 • parcialmente
00sin éxito
1 ( desastre de aterrizaje , Colombia )
primer comienzo 12 de abril de 1981
Última carrera 8 de julio de 2011
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" Transbordador espacial " o simplemente " Transbordador " ( Esp.  Transbordador espacial  - "transbordador espacial") es una nave espacial de transporte reutilizable estadounidense .

Los "lanzaderas" se utilizaron en el marco del programa estatal de transbordadores espaciales implementado desde 1969 hasta 2011 por la NASA (en 1969 llamado "Sistema de transporte espacial" [1] ( English Space Transportation System, STS )). Se entendió que los transbordadores "correrían como transbordadores " entre la órbita terrestre baja y la Tierra , entregando cargas útiles en ambas direcciones.  

El programa del transbordador espacial ha sido desarrollado por North American Rockwell y un grupo de contratistas asociados en nombre de la NASA desde 1971 . El trabajo de desarrollo y desarrollo se llevó a cabo como parte de un programa conjunto entre la NASA y la Fuerza Aérea [2] . En la creación del sistema se utilizaron una serie de soluciones técnicas para los módulos lunares del programa Apolo de la década de 1960: experimentos con propulsores de combustible sólido, sistemas para su separación y obtención de combustible de un tanque externo. En total, se construyeron seis transbordadores, un prototipo y cinco copias de vuelo. Dos transbordadores, el Challenger y el Columbia, murieron en accidentes. Los vuelos al espacio se llevaron a cabo del 12 de abril de 1981 al 21 de julio de 2011.

En 1985, la NASA planificó que para 1990 se realizarían 24 lanzamientos por año [3] y cada una de las naves realizaría hasta 100 vuelos al espacio. En la práctica, se usaron con mucha menos frecuencia: durante los años de operación de 30, se realizaron lanzamientos de 135 (incluidos dos desastres). La mayoría de los vuelos (39)  - realizados por el transbordador espacial Discovery.

Descripción general del sistema

El transbordador es lanzado al espacio con la ayuda de dos propulsores de cohetes sólidos y tres motores de propulsión propios , los cuales reciben combustible de un enorme tanque externo externo, en el tramo inicial de la trayectoria , propulsores de combustible sólido desmontables crean el empuje principal [4] . En órbita, el transbordador realiza maniobras gracias a los motores del sistema de maniobra orbital , regresando a la Tierra como un planeador .

Este sistema reutilizable consta de tres [5] componentes principales (etapas):

  1. Dos propulsores de cohetes sólidos , que funcionan durante unos dos minutos después del lanzamiento, acelerando y guiando el barco, y luego se separan a una altitud de unos 45 km, se lanzan en paracaídas al océano y, después de repararlos y repostarlos, se utilizan de nuevo [6]
  2. Gran depósito de combustible externo con hidrógeno líquido y oxígeno para los motores principales. El tanque también sirve como andamio para unir los propulsores a la nave espacial. El tanque es expulsado después de unos 8,5 minutos a una altitud de 113 km, la mayor parte se quema en la atmósfera y el resto cae al océano [7] .
  3. Una nave espacial tripulada - un avión cohete -  un orbitador (en inglés  Orbiter Vehicle o simplemente en inglés  the Orbiter ) - en realidad un "transbordador espacial" (transbordador espacial), que entra en órbita terrestre baja , sirve como plataforma para la investigación y como hogar para la pandilla. Después de completar el programa de vuelo, regresa a la Tierra y aterriza como un planeador en la pista [8] .

En la NASA, los transbordadores espaciales se designan como OV-xxx ( Vehículo Orbitador - xxx )

Tripulación

La tripulación más pequeña del transbordador consta de dos astronautas  : un comandante y un piloto (" Columbia ", lanza STS-1 , STS-2 , STS-3 , STS-4 ). La tripulación más grande del transbordador es de ocho astronautas ( Challenger , STS-61A , 1985). La segunda vez que 8 astronautas estuvieron a bordo fue durante el aterrizaje de Atlantis STS-71 en 1995. La mayoría de las veces, la tripulación consta de cinco a siete astronautas. No hubo lanzamientos no tripulados .

Órbitas

Los transbordadores orbitaron a una altitud de aproximadamente 185 a 643 km (115 a 400 millas).

Carga útil

La carga útil de la etapa orbital ( avión cohete orbital ) lanzada al espacio para la órbita terrestre baja depende, en primer lugar, de los parámetros de la órbita objetivo en la que se lanza el transbordador. La masa máxima de carga útil de 24,4 toneladas podría entregarse al espacio cuando se lance a la órbita terrestre baja con una inclinación del orden de 28° (latitud del sitio de lanzamiento de Cañaveral ). Cuando se lanza a órbitas con una inclinación superior a 28 °, la masa de carga útil permitida disminuye en consecuencia (por ejemplo, cuando se lanza a una órbita polar, la capacidad de carga estimada de un transbordador se reduce a 12 toneladas; en realidad, sin embargo, los transbordadores nunca han sido lanzado a una órbita polar).

La masa máxima de una nave espacial cargada en órbita es de 120 a 130 t. Desde 1981, se han puesto en órbita más de 1370 t de cargas útiles con la ayuda de transbordadores.

La masa máxima de carga devuelta desde la órbita es de hasta 14,4 toneladas.

Duración del vuelo

El transbordador está diseñado para una estancia de dos semanas en órbita. Por lo general, los vuelos de enlace duraban de 5 a 16 días .

El transbordador " Columbia " realizó el vuelo espacial más corto en la historia del programa - STS-2 , en noviembre de 1981 , duración - 2 días 6 horas 13 minutos, y el más largo - STS-80 , en noviembre de 1996 , duración - 17 días 15 horas 53 minutos.

En total, hasta la fecha de cierre del programa en 2011, los transbordadores realizaron 135 vuelos, de los cuales Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10.

Historial de creación

La historia del proyecto del Sistema de Transporte Espacial comienza en 1967 , cuando faltaba más de un año para el primer vuelo tripulado bajo el programa Apolo (11 de octubre de 1968 - el lanzamiento del Apolo 7), como una visión general de las perspectivas de la astronáutica tripulada después la finalización del programa lunar de la NASA [9] .

El 30 de octubre de 1968, dos sedes de la NASA (el Centro de Naves Espaciales Tripuladas - MSC - en Houston y el Centro Espacial Marshall - MSFC - en Huntsville) se acercaron a las empresas espaciales estadounidenses con una propuesta para explorar la posibilidad de crear un sistema espacial reutilizable, que fue supone reducir los costes de la agencia espacial sujeta a un uso intensivo [10] .

En septiembre de 1970, el Grupo de Trabajo Espacial bajo el liderazgo del Vicepresidente de EE. UU. S. Agnew [11] , especialmente creado para determinar los próximos pasos en la exploración espacial, emitió dos borradores detallados de programas probables.

El gran proyecto incluía:

Como proyecto pequeño, se propuso crear solo una estación orbital grande en la órbita terrestre. Pero en ambos proyectos se determinó que los vuelos orbitales: abastecimiento de la estación, entrega de carga a la órbita para expediciones de larga distancia o bloques de naves para vuelos de larga distancia, cambios de tripulación y otras tareas en órbita terrestre, debían ser realizadas por un sistema reutilizable, que entonces se llamaba el transbordador espacial [12] .

El comando de la Fuerza Aérea de los EE. UU. firmó contratos para investigación, desarrollo y pruebas. El diseño del sistema y la integración del sistema se confiaron a la corporación de investigación Aerospace Corp. Además, las siguientes estructuras comerciales se sumaron a los trabajos en el transbordador: General Dynamics Corp. fue la responsable del desarrollo de la segunda etapa. , McDonnell-Douglas Aircraft Corp. , para el desarrollo del transbordador, la organización y realización de vuelos - North American Rockwell Corp. TRW Inc. , carga útil: McDonnell-Douglas Aircraft Corp., TRW, Inc., Aerospace Corp. El proyecto fue supervisado por las estructuras estatales del Centro Espacial. Kennedy [13] .

En la fabricación de componentes y conjuntos de lanzaderas sobre una base competitiva, después de haber sido seleccionados entre muchos competidores, participaron las siguientes estructuras comerciales (la conclusión de los contratos se anunció el 29 de marzo de 1973) [14] :

El volumen estimado de trabajo en el transbordador superó los 750 mil años-hombre de trabajo, lo que generó 90 mil puestos de trabajo directamente empleados en la creación del transbordador para el período de trabajo en él de 1974 a 1980 con la perspectiva de llevar la tasa de empleo a 126 mil en punta de carga, más 75 mil empleos en áreas secundarias de actividad indirectamente relacionadas con el proyecto del transbordador. En total, se crearon más de 200.000 puestos de trabajo para el período señalado y se planeó gastar alrededor de $7.500 millones de fondos presupuestarios para pagar empleados de todas las especialidades.

También había planes para crear un "transbordador atómico", un transbordador con un sistema de propulsión nuclear NERVA , que fue desarrollado y probado en la década de 1960. Se suponía que el transbordador atómico realizaría vuelos entre la órbita terrestre y las órbitas de la Luna y Marte. El suministro de la lanzadera atómica con el fluido de trabajo (hidrógeno líquido) para el motor nuclear se asignó a lanzaderas ordinarias:

Transbordador nuclear: este cohete reutilizable se basaría en el motor nuclear NERVA. Operaría entre la órbita terrestre baja, la órbita lunar y la órbita geosincrónica, y su rendimiento excepcionalmente alto le permitiría transportar cargas útiles pesadas y realizar una cantidad considerable de trabajo con reservas limitadas de propulsor de hidrógeno líquido. A su vez, el transbordador nuclear recibiría este propulsor del transbordador espacial.

-SP - 4221 La decisión del transbordador espacial

Sin embargo, el presidente de los Estados Unidos, Richard Nixon , rechazó todas las opciones porque incluso la más barata requería $5 mil millones al año. La NASA se enfrentó a una elección difícil: era necesario comenzar un nuevo desarrollo importante o anunciar la terminación del programa tripulado.

Se decidió insistir en la creación del transbordador, pero presentarlo no como una nave de transporte para el montaje y mantenimiento de la estación espacial (manteniendo eso sí en reserva), sino como un sistema capaz de rentabilizar y recuperar las inversiones mediante el lanzamiento de satélites en órbita sobre una base comercial. La experiencia económica lo ha confirmado: teóricamente, sujeto a al menos 30 vuelos por año y un rechazo total del uso de transportadores desechables, el "Sistema de Transporte Espacial" puede ser rentable [15] [16] [17] .

El proyecto del transbordador fue aprobado por el Congreso de los Estados Unidos .

Al mismo tiempo, en relación con el rechazo de los vehículos de lanzamiento desechables, se determinó que los transbordadores eran los responsables de poner en órbita terrestre todos los dispositivos prometedores del Ministerio de Defensa , la CIA y la NSA de EE. UU .

Los militares presentaron sus requisitos para el sistema:

Estos requisitos del departamento militar para el proyecto fueron limitados [10] .

Nunca se planeó utilizar transbordadores como " bombarderos espaciales ". En cualquier caso, no hay documentos públicos de la NASA, el Pentágono o el Congreso de los Estados Unidos que indiquen tales intenciones. Los motivos del " bombardeo " no se mencionan ni en las memorias ni en la correspondencia privada de los participantes en la creación de los transbordadores [18] .

Muchos de los desarrollos técnicos y tecnológicos del programa Dyna-Soar, cerrado en 1963, se utilizaron posteriormente para crear transbordadores.

Inicialmente, en 1972, se planeó que el transbordador se convertiría en el principal medio de entrega al espacio, pero en 1984 la Fuerza Aérea de EE. UU. demostró que necesitaba medios de entrega adicionales y de respaldo. En 1986, después del desastre del transbordador Challenger, se revisó la política de uso del transbordador: los transbordadores deben usarse para misiones que requieran interacción con la tripulación; además, los vehículos comerciales no pueden lanzarse en el transbordador, excepto los vehículos diseñados para ser lanzados por el transbordador o que requieran interacción con la tripulación, o por razones de política exterior [19] .

La reacción de la URSS

El liderazgo soviético observó de cerca el desarrollo del programa del Sistema de Transporte Espacial, pero, suponiendo lo peor, buscó una amenaza militar oculta. Por lo tanto, se formaron dos suposiciones principales:

Como resultado, a la industria espacial soviética se le encomendó la tarea de crear un sistema espacial multipropósito reutilizable con características similares al transbordador - " Energy-Buran " [20] . Los transbordadores en sí nunca se utilizaron con fines militares; sin embargo, entre 1985 y 1992, se llevaron a cabo 10 misiones encargadas por el Departamento de Defensa de EE. UU., durante las cuales se lanzaron satélites de reconocimiento desde el barco.

Construcción

Detalles técnicos
Altura en la posición inicial 56,14 metros
peso al inicio 2045 toneladas
Peso de la carga útil 29,5 toneladas
Porcentaje de carga útil del peso total 1,4%
fuerza de sustentación en el lanzamiento 30.806 kN (3141 tf )

Impulsor de combustible sólido

Longitud 45,5 metros
Diámetro 3,71 metros
La masa total de los dos aceleradores 1180 toneladas
Empuje del motor de dos aceleradores 25.500 kN (2600 tf )
Impulso específico 269 ​​s
Horas Laborales 123 segundos

Tanque de combustible externo

El tanque contiene combustible (hidrógeno) y oxidante (oxígeno) para tres motores de cohetes de combustible líquido (LRE) SSME ( RS-25 ) en el orbitador y no está equipado con sus propios motores.

En el interior, el depósito de combustible está dividido en tres secciones. El tercio superior del tanque está ocupado por un tanque diseñado para oxígeno líquido enfriado a una temperatura de −183 ° C (−298 ° F ) . El volumen de este tanque es de 650 mil litros (143 mil galones ). Los dos tercios inferiores del tanque son para hidrógeno líquido enfriado a -253 °C (-423 °F) . El volumen de esta capacidad es de 1.752 millones de litros (385 mil galones). Entre los tanques de oxígeno e hidrógeno hay un compartimento intermedio anular que conecta las secciones de combustible, transporta el equipo y al que se unen los extremos superiores de los propulsores de cohetes [7] .

Desde 1998, los tanques se fabrican con aleación de aluminio y litio . La superficie del depósito de combustible está cubierta con una capa de protección térmica de espuma pulverizada de poliisocianurato de 25 mm . El propósito de esta cubierta es proteger el combustible y el comburente del sobrecalentamiento y evitar la formación de hielo en la superficie del tanque. Se han instalado calentadores adicionales en el punto de conexión de los propulsores de cohetes para evitar la formación de hielo. Para proteger el hidrógeno y el oxígeno del sobrecalentamiento, también hay un sistema de aire acondicionado dentro del tanque. Un sistema eléctrico especial está integrado en el tanque de protección contra rayos . El sistema de válvulas es responsable de regular la presión en los tanques de combustible y mantener condiciones seguras en el compartimiento intermedio. Hay muchos sensores en el tanque que informan el estado de los sistemas. El combustible y el comburente del tanque se suministran a tres motores de cohete sustentador de un avión cohete orbital (orbitador) a través de líneas eléctricas con un diámetro de 430 mm cada una, que luego se bifurcan dentro del avión cohete y suministran reactivos a cada motor [7] . Los tanques fueron fabricados por Lockheed Martin .

Longitud 47 metros
Diámetro 8,38 metros
peso al inicio 756 toneladas
Empuje combinado de tres motores SSME a nivel del mar (104,5%) 5252 kN (535,5 tf )
Impulso específico 455 segundos
Horas Laborales 480 s
Combustible hidrógeno líquido
Peso del combustible al inicio 103 toneladas
oxidante oxígeno líquido
Masa de comburente en el lanzamiento 616 toneladas

Orbiter (avión cohete orbital)

El avión cohete orbital está equipado con tres motores sustentadores de aceleración propios (a bordo) RS-25 ( SSME ), que comenzaron a funcionar 6,6 segundos antes del momento del lanzamiento (separación de la plataforma de lanzamiento), y se apagaron poco antes de la separación del externo tanque de combustible (los datos sobre las características de tres motores sustentadores SSME se enumeran en la tabla al final de la sección anterior y también en la tabla a continuación). Además, en el ascenso final (como motores de preaceleración), así como para maniobrar en órbita y salir de ella, se utilizaron dos motores del sistema de maniobra orbital ( English  Orbital Maneuvering System, OMS ), cada uno con un empuje de 27 kN . usado El combustible y el oxidante para el OMS se almacenaron en el transbordador, se utilizaron para maniobras orbitales y al desacelerar el transbordador espacial antes de salir de órbita. Además, el OMS incluye una fila trasera de propulsores del Sistema de Control de Reacción ( RCS ), diseñados para orientar la nave espacial en órbita, ubicados en sus góndolas de motor de cola. En la nariz del avión cohete se encuentra la primera fila de motores RCS .  

Longitud 37,24 metros
Envergadura 23,79 metros
Peso (sin carga útil ) 68,5 toneladas [1]
La fuerza de sustentación total de los tres motores SSME en el lanzamiento 5306 kN (541 tf )
Impulso específico de los motores OMS 316 s [cm 1]
El máximo tiempo de funcionamiento posible de los motores OMS, teniendo en cuenta posibles inclusiones en órbita. 1250 s [cm2]
Combustible para motores OMS y RCS metilhidrazina (MMH) [cm 1]
Oxidante para motores OMS y RCS tetróxido de dinitrógeno (N 2 O 4 ) [cm 1]
  1. 1 2 3 Datos sobre el sistema de maniobra orbital OMS.
  2. ↑ El máximo tiempo de funcionamiento posible de los motores OMS, teniendo en cuenta posibles inclusiones en órbita.

Durante el aterrizaje , se utilizó un paracaídas de freno para amortiguar la velocidad horizontal (el primer uso del STS-49 ) y, además, un freno aerodinámico (timón de separación).

En el interior, el avión cohete se divide en un compartimento para la tripulación ubicado en la parte delantera del fuselaje , un gran compartimento de carga y un compartimento para el motor de cola. El compartimento de la tripulación es de dos pisos, normalmente diseñado para 7 astronautas, aunque hubo un lanzamiento del STS-61A con 8 astronautas, durante una operación de rescate puede llevar tres más, lo que eleva la tripulación hasta 11 personas. Su volumen es de 65,8 m3 , tiene 11 ventanas y ojos de buey . A diferencia de la bodega de carga, la bodega de la tripulación mantiene una presión constante. El compartimento de la tripulación se divide en tres subcompartimentos: la cabina de vuelo (cabina de control), la cabina y la esclusa de aire de transición. El asiento del comandante de la tripulación está a la izquierda en la cabina, el asiento del piloto está a la derecha, los controles están completamente duplicados, de modo que tanto el capitán como el piloto pueden operar solos. En la cabina, se muestran un total de más de dos mil lecturas de instrumentos. Los astronautas viven en la cabina, hay una mesa, lugares para dormir, allí se almacena equipo adicional y hay una estación de operador experimental. La esclusa de aire contiene trajes espaciales para dos astronautas y herramientas para trabajar en el espacio exterior [8] .

El compartimento de carga alberga la carga entregada en órbita y devuelta desde la órbita. El detalle más famoso del compartimiento de carga es el Sistema de Manipulador Remoto ( eng.  Remote Manipulator System , abreviado RMS ), o Kanadarm ( eng.  Canadarm ), un brazo mecánico de 15,2 m de largo, controlado desde la cabina de un avión cohete. El brazo mecánico se utiliza para fijar y manipular cargas en la bodega de carga. Las puertas de escotilla del compartimiento de carga tienen radiadores incorporados y se utilizan para disipar el calor [8] .

Perfil de vuelo

Lanzamiento e inserción en órbita

El sistema se lanza verticalmente, utilizando todo el empuje de los motores de propulsión del transbordador ( SSME ) y dos propulsores de combustible sólido , y este último proporciona aproximadamente el 80 % del empuje de lanzamiento del sistema. El encendido de los tres motores sustentadores se produce 6,6 segundos antes de la hora programada de lanzamiento (T), los motores se encienden secuencialmente, con un intervalo de 120 milisegundos . En tres segundos, los motores alcanzan la potencia inicial (100%) de empuje. Exactamente en el momento del lanzamiento (T = 0), los propulsores laterales se encienden simultáneamente y se detonan ocho pirobolts , que aseguran el sistema al complejo de lanzamiento. El sistema se inicia. Inmediatamente después de abandonar el complejo de lanzamiento, el sistema comienza a girar en cabeceo , rotación y guiñada para alcanzar el azimut de la inclinación objetivo de la órbita . En el curso de un ascenso adicional con una disminución gradual en el cabeceo (la trayectoria se desvía de la vertical hacia el horizonte, en la configuración de "retroceso"), se realizan varios estrangulamientos a corto plazo de los motores sustentadores para reducir las cargas dinámicas en el estructura. Así, en el apartado de máxima resistencia aerodinámica (Max Q), la potencia de los motores sustentadores se estrangula al 65-72%. Las sobrecargas en la etapa de puesta en órbita del sistema son de hasta 3g.

Aproximadamente dos minutos (126 segundos) después del ascenso, a una altitud de 45 km, los impulsores laterales se separan del sistema. Los motores de lanzadera (SSME), impulsados ​​por un tanque de combustible externo, llevan a cabo más elevación y aceleración del sistema. Su trabajo se detiene cuando la nave alcanza una velocidad de 7,8 km/s a una altitud de poco más de 105 km, incluso antes de que se agote por completo el combustible; 30 segundos después de apagar los motores (aproximadamente 8,5 minutos después del lanzamiento), a una altitud de unos 113 km, se separa el depósito de combustible externo.

Es significativo que en esta etapa la velocidad del orbitador todavía es insuficiente para entrar en una órbita circular baja estable (de hecho, el transbordador entra en una trayectoria balística ) y se requiere un impulso adicional para completar la órbita. Este impulso se emite 90 segundos después de la separación del tanque, en el momento en que el transbordador, que continúa moviéndose a lo largo de la trayectoria balística, alcanza su apogeo ; la reaceleración necesaria se lleva a cabo encendiendo brevemente los motores del sistema de maniobra orbital . En algunos vuelos, para este propósito, se utilizaron dos encendidos sucesivos de los motores para acelerar (un pulso aumentó la altura del apogeo, el otro formó una órbita circular).

Tal solución al perfil de vuelo permite evitar colocar el tanque de combustible en la misma órbita que el transbordador; continuando su descenso a lo largo de una trayectoria balística, el tanque cae en un punto dado en el Océano Índico . En el caso de que el último impulso de ascenso no se lleve a cabo, el transbordador aún puede realizar un vuelo de un solo giro en una órbita muy baja y regresar al cosmódromo .

En cualquier etapa del lanzamiento en órbita, se brinda la posibilidad de una terminación de emergencia del vuelo utilizando los procedimientos apropiados.

Inmediatamente después de la formación de una órbita de referencia baja (una órbita circular con una altitud de unos 250 km, aunque el valor de los parámetros de la órbita dependía del vuelo específico), el combustible residual se descarga del sistema de motor sustentador SSME y sus líneas de combustible. son evacuados . Al barco se le da la orientación axial necesaria. Se abren las puertas del compartimiento de carga, que también sirven como radiadores para el sistema de termorregulación del barco. Los sistemas de la nave espacial se ponen en configuración de vuelo orbital.

Aterrizaje

El aterrizaje consta de varias etapas. Primero, se emite un impulso de frenado para salir de órbita, aproximadamente media vuelta antes del lugar de aterrizaje, mientras el transbordador vuela hacia adelante en una posición invertida. La duración de las maniobras orbitales de los motores es de unos 3 minutos; la velocidad característica restada de la velocidad orbital del transbordador es de 322 km/h; tal desaceleración es suficiente para que el perigeo de la órbita esté dentro de la atmósfera . Luego, el transbordador realiza un giro de cabeceo, tomando la orientación necesaria para ingresar a la atmósfera. La nave entra en la atmósfera con un gran ángulo de ataque (unos 40°). Mientras mantiene este ángulo de cabeceo, la nave realiza varias maniobras en forma de S con un balanceo de hasta 70°, amortiguando efectivamente la velocidad en la atmósfera superior (esto también permite minimizar la sustentación del ala , que no es deseable en esta etapa). La temperatura de las secciones individuales de la protección térmica del barco en esta etapa supera los 1500°. La fuerza g máxima experimentada por los astronautas durante la desaceleración atmosférica es de aproximadamente 1,5 g.

Después de extinguir la parte principal de la velocidad orbital, la nave continúa descendiendo como un planeador pesado con una baja relación sustentación-resistencia , reduciendo gradualmente el cabeceo . Aproximación a la pista en curso. La velocidad vertical del barco durante la etapa de descenso es muy alta, alrededor de 50 m/s. El ángulo de la trayectoria de planeo para el aterrizaje también es grande, entre 17 y 19°. A una altitud de unos 500 m y una velocidad de unos 430 km/h, la nave comienza a nivelarse y el tren de aterrizaje se extiende . La franja se toca a una velocidad de unos 350 km/h, tras lo cual se suelta un paracaídas de frenado con un diámetro de 12 m; después de frenar a una velocidad de 110 km / h, el paracaídas se reinicia. La tripulación abandona el barco 30-40 minutos después de la parada.

Historial de aplicaciones y representantes

Designaciones de número de vuelo

Cada vuelo tripulado bajo el programa del Sistema de Transporte Espacial tenía su propia designación, que consistía en la abreviatura STS ( Sistema de Transporte Espacial Inglés  ) y el número de serie del vuelo del transbordador. Por ejemplo, STS-4 significa el cuarto vuelo bajo el programa del Sistema de Transporte Espacial. Los números de serie se asignaron en la etapa de planificación para cada vuelo. Pero en el curso de la preparación, muchos vuelos fueron pospuestos o pospuestos para otras fechas. A menudo sucedía que un vuelo programado para una fecha posterior y con un número de serie más alto resultaba estar listo para volar antes que otro vuelo programado para una fecha anterior. Dado que los números de serie asignados no cambiaron, los vuelos con un número de serie más alto a menudo se realizaron antes que los vuelos con un número más bajo.

En 1984, se introdujo un nuevo sistema de notación. Se mantuvo la abreviatura STS, pero el número de serie fue reemplazado por una combinación de códigos, que constaba de dos números y una letra. El primer dígito de esta palabra clave correspondía al último dígito del año en curso, no el año calendario, sino el año fiscal de la NASA, que iba de octubre a septiembre. Por ejemplo, si el vuelo tiene lugar en 1984 hasta octubre, se toma el número 4, si es en octubre y después, el número 5. El segundo dígito en la combinación de códigos siempre fue 1. La designación 1 se adoptó para lanzar transbordadores desde Cabo Cañaveral. Anteriormente, los transbordadores también estaban programados para lanzarse desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California; Para estos lanzamientos estaba previsto el número 2. Pero el desastre del Challenger (STS-51L) interrumpió estos planes. La letra en la combinación de códigos correspondía al número de serie del vuelo del transbordador en el año en curso. Pero tampoco se respetó esta orden, por lo que, por ejemplo, el vuelo STS-51D se realizó antes que el vuelo STS-51B .

Ejemplo: vuelo STS-51A  : tuvo lugar en noviembre de 1984 (número 5), fue el primer vuelo del nuevo año presupuestario (letra A), el transbordador partió de Cabo Cañaveral (número 1).

Tras el desastre del Challenger de enero de 1986 y la cancelación de los lanzamientos de Vandenberg, la NASA volvió al antiguo sistema de designación.

Catástrofes

Durante todo el período de funcionamiento de los transbordadores, hubo 2 desastres en los que murieron un total de 14 astronautas:

Durante la destrucción, la cabina y los 7 miembros de la tripulación permanecieron intactos, pero murieron cuando tocaron el agua. Después del desastre, el programa de transporte fue cancelado por 32 meses.

Tareas completadas

Los transbordadores se utilizaron para lanzar carga en órbitas de 200 a 500 km de altura, realizar investigaciones científicas y dar servicio a naves espaciales orbitales (trabajos de instalación y reparación).

En abril de 1990, el transbordador Discovery puso en órbita el telescopio Hubble ( vuelo STS-31 ). En los transbordadores Columbia, Discovery, Endeavour y Atlantis, se llevaron a cabo cuatro expediciones para dar servicio al telescopio Hubble. La última misión del transbordador al Hubble tuvo lugar en mayo de 2009. Dado que los vuelos del transbordador se suspendieron desde 2011, esta fue la última expedición humana al telescopio, y en este momento (agosto de 2013) este trabajo no puede ser realizado por ninguna otra nave espacial disponible.

En la década de 1990, los transbordadores participaron en el programa conjunto ruso-estadounidense Mir-Shuttle . Se realizaron nueve atraques con la estación Mir .

Durante los treinta años en que los transbordadores estuvieron en funcionamiento, se desarrollaron y modificaron constantemente. Durante todo el período de funcionamiento, se realizaron más de mil modificaciones al proyecto original del transbordador.

Los transbordadores jugaron un papel importante en la implementación del proyecto para crear la Estación Espacial Internacional (ISS). Entonces, por ejemplo, algunos módulos de la ISS, incluido el módulo ruso Rassvet (entregado por el transbordador Atlantis ), no tienen sus propios sistemas de propulsión (PS), a diferencia de los módulos rusos Zarya , Zvezda y Pirs Poisk ", que se acoplaron como parte del módulo de nave de carga Progress M-CO1 , lo que significa que no pueden maniobrar de forma independiente en órbita para buscar, reunirse y atracar con la estación. Por lo tanto, no pueden simplemente ser "lanzados" a la órbita por un vehículo de lanzamiento tipo Proton .

Costo

El costo real total del programa de 30 años en 2011, según la NASA, excluyendo la inflación, fue de $113,700 millones [23] . Según otros datos, todo el programa para 2013, ajustado por inflación (2010), ascendió a $ 199,9 mil millones [24]  , que es más que el costo de toda la ISS.

El costo de cada vuelo del transbordador ha cambiado con el tiempo: en 2003 fue de alrededor de $240 millones [25] , en 2010 fue de alrededor de $775 millones [23] .

Por este dinero, el transbordador orbital podría entregar de 20 a 25 toneladas de carga, incluidos los módulos de la ISS, más 7 u 8 astronautas en un vuelo a la ISS.

Finalización del programa del Sistema de Transporte Espacial

El programa del Sistema de Transporte Espacial se completó en 2011 . Todos los transbordadores activos han sido dados de baja desde su último vuelo [26] .

El 8 de julio de 2011 se llevó a cabo el último lanzamiento del Atlantis [27] con una tripulación reducida a cuatro astronautas [28] . Este fue el último vuelo bajo el programa del Sistema de Transporte Espacial. Terminó temprano en la mañana del 21 de julio de 2011.

Vuelos de lanzadera recientes

código de vuelo Fecha de inicio lanzadera programa de vuelo Salir
STS-133 24 de febrero de 2011 " Descubrimiento " Entrega de equipos y materiales a la ISS y viceversa Terminado
STS-134 16 de mayo de 2011 " Esfuerzo " Montaje y suministro de la ISS , entrega e instalación en la ISS del espectrómetro alfa magnético (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS) Terminado
STS-135 8 de julio de 2011 " Atlántida " Montaje y suministro de la ISS Terminado

Resultados

Durante 30 años de operación, cinco transbordadores realizaron 135 vuelos. En total, todos los transbordadores realizaron 21.152 órbitas alrededor de la Tierra y volaron 872,7 millones de km (542.398.878 millas). Los transbordadores levantaron 1,600 toneladas (3,5 millones de libras) de cargas útiles al espacio. 355 astronautas y cosmonautas realizaron vuelos; un total de 852 miembros de la tripulación del transbordador para toda la operación [29] .

Después de la finalización de la operación, todos los transbordadores se enviaron a museos : el transbordador Enterprise, que nunca había volado al espacio, estaba ubicado anteriormente en el Museo de la Institución Smithsonian cerca del aeropuerto Washington Dulles , y se trasladó al Museo Marítimo y Aeroespacial de Nueva York . Su lugar en el Smithsonian fue ocupado por el transbordador Discovery. El Transbordador espacial Endeavour estaba estacionado permanentemente en el Centro de Ciencias de California en Los Ángeles , mientras que el Transbordador espacial Atlantis estaba en exhibición en el Centro espacial Kennedy en Florida [30] .

Galería

Notas

  1. Manual de referencia del transbordador: SISTEMA DE TRANSPORTE ESPACIAL . Consultado el 22 de mayo de 2012. Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2019.
  2. Declaración del Excmo. Walter B. LaBerge, Subsecretario de Investigación y Desarrollo de la Fuerza Aérea . / Military Procurement, Fiscal Year 1977: Audiencias ante el Comité de Servicios Armados, Senado de los Estados Unidos, 94° Congreso, 2° Sesión, el S. 2965, 4 de marzo de 1976. - Washington, DC: Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos, 1997. - P 3756 - 3925 pág.
  3. Informe de la COMISIÓN PRESIDENCIAL sobre el accidente del transbordador espacial Challenger. Capítulo VIII: Presiones sobre el Sistema. . Consultado el 25 de mayo de 2014. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2021.
  4. La historia del desarrollo del sistema espacial y de transporte reutilizable (MTKS) "Transbordador espacial" . Consultado el 11 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 24 de mayo de 2010.
  5. Sistema de transbordador espacial . Consultado el 26 de mayo de 2012. Archivado desde el original el 6 de mayo de 2012.
  6. ; Transbordador espacial: propulsores de cohetes sólidos Archivado el 6 de abril de 2013 en Wayback Machine .
  7. 1 2 3 Transbordador espacial: El tanque externo . Consultado el 26 de mayo de 2012. Archivado desde el original el 5 de mayo de 2012.
  8. 1 2 3 Transbordador espacial: Orbiter . Fecha de acceso: 26 de mayo de 2012. Archivado desde el original el 23 de junio de 2012.
  9. La NASA y el futuro posterior al Apolo . Consultado el 23 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 10 de abril de 2010.
  10. 1 2 La historia del desarrollo del sistema espacial y de transporte reutilizable "Transbordador espacial" . Consultado el 11 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 24 de mayo de 2010.
  11. El transbordador espacial: desarrollo de un nuevo sistema de transporte (enlace no disponible) . Consultado el 23 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010. 
  12. Agnew, Spiro, presidente. Septiembre de 1969. El programa espacial posterior al Apolo: direcciones para el futuro. Grupo de trabajo espacial. Reimpreso en NASA SP-4407, vol. yo, págs. 522-543
  13. Declaración de la Col. Howard S. Davis, Fuerza Aérea de EE. UU., Director del Programa del Sistema, Organización del Sistema Espacial y de Misiles . / Advanced Turbofan Engine—Space Shuttle: Audiencias ante el Subcomité de Investigación y Desarrollo, Comité de Servicios Armados, Senado de los Estados Unidos, 93° Congreso, 1° Sesión, el S. 1263, 5 de marzo de 1973. — Washington, DC: Gobierno de EE. UU. Imprenta, 1973. - P. 2549, 2622-2775 p.
  14. Selección de origen del transbordador orbital en proceso . / 1974 Autorización de la NASA: Audiencias, 93.° Congreso, 1.° período de sesiones, sobre HR 4567 (reemplazado por HR 7528). - Washington: Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos, 1973. - Pt. 2 - pág. 377-380, 937-1307 pág.
  15. 71-806. Julio de 1971. Robert N. Lindley, La economía de un nuevo sistema de transporte espacial.
  16. Donlan, Charles J. 11 de julio de 1972. Evolución de la definición de los sistemas del transbordador espacial. Documento interno de la NASA.
  17. Morgenstern, Oskar y Klaus P. Heiss. 31 de mayo de 1971. Análisis económico de los nuevos sistemas de transporte espacial. Princeton, Nueva Jersey: Mathematica, Inc. CASI 75N-22191.
  18. contenido . Fecha de acceso: 22 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 30 de octubre de 2004.
  19. Space Launch Vehicles: Government Activities, Commercial Competition, and Satellite Exports  (inglés)  (enlace no disponible) . La Biblioteca del Congreso (27 de mayo de 2014). Fecha de acceso: 10 de enero de 2015. Archivado desde el original el 10 de enero de 2015.
  20. Nave orbital reutilizable Buran . Consultado el 10 de enero de 2011. Archivado desde el original el 3 de enero de 2011.
  21. Último vuelo del transbordador Challenger
  22. En Cabo Cañaveral, 400 personas rindieron homenaje a la tripulación caída del transbordador espacial Challenger . Fecha de acceso: 29 de enero de 2016. Archivado desde el original el 4 de febrero de 2016.
  23. 1 2 Datos  de la era del transbordador espacial . NASA (2011). Consultado el 2 de agosto de 2016. Archivado desde el original el 7 de febrero de 2017.
  24. Claude Lafleur. Costos de los programas piloto de  EE . UU . Enciclopedia de naves espaciales. Consultado el 30 de mayo de 2018. Archivado desde el original el 28 de enero de 2018.
  25. Viacheslav Belash. Interrupción de la comunicación  // Kommersant Vlast  : revista. - 2003. - 10 de febrero ( N° 5 ). - S. 11 . Archivado desde el original el 31 de enero de 2021.
  26. Atlántida. Pensión de antigüedad Archivado el 17 de mayo de 2010 en Wayback Machine Euronews
  27. El programa del transbordador espacial de la NASA podría continuar hasta 2011 . Fecha de acceso: 27 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 13 de abril de 2011.
  28. STS-135: KSC realinea los objetivos del cronograma para un lanzamiento preliminar el 12 de julio . Consultado el 17 de mayo de 2011. Archivado desde el original el 17 de mayo de 2011.
  29. Datos de la era del transbordador espacial  . NASA. Consultado el 2 de agosto de 2016. Archivado desde el original el 7 de febrero de 2017.
  30. El jefe de la NASA nombró los lugares de estacionamiento eterno de los transbordadores . Consultado el 13 de abril de 2011. Archivado desde el original el 15 de abril de 2011.

Literatura

Enlaces