Amerikkalainen avaruussukkula

Amerikkalainen avaruussukkula Tämän kuvan kuvaus, myös kommentoitu alla Discovery- sukkulan laukaisu STS-120- operaatioon ,23. lokakuuta 2007. Ominaisuudet
Organisaatio NASA
Rakennuspäivä 12. huhtikuuta 1981
Massa 70 tonnia
Kiertorata 185-643  km
Hyötykuorma (matala kiertorata) 24 500  kg
Hyötykuorma (avaruusasema) 16400  kg
Lentoonlähtö työntövoima 31  MN
Ohjelman päättymispäivä 21. heinäkuuta 2011
Miehistö 2-8 henkilöä
Esitys
Lentojen määrä 135

Yhdysvaltain avaruussukkula (vuonna Englanti Avaruussukkula tai Space Transportation System STS) on eräänlainen avaruusaluksen suunniteltu ja jota Yhdysvaltain avaruusjärjestö ( NASA ), jonka Ensilento palaa12. huhtikuuta 1981 ja kuka poistetaan palveluksesta vuonna heinäkuu 2011, kun olet suorittanut yhteensä 135 lentoa.

Se koostuu kolmesta osakokoonpanosta: kiertorata - joka on ainoa kiertoradalle asetettava komponentti, joka kuljettaa lastia ja astronautteja -, ulkoinen säiliö ja kaksi tehostepotkuria . Termi "  avaruussukkula  " koskee vain kiertorataa, joka palaa laskeutumaan kuin purjelentokone lentoradalla ja jota voidaan käyttää uudelle lennolle. Myös potkuripotkurit on suunniteltu uudelleenkäytettäviksi. Kiertorata, joka on monimutkaisin elementti, rakennettiin viidessä kappaleessa, joista kaksi, Challenger ja Columbia , tuhoutuivat onnettomuuksien aikana, jotka johtivat miehistön menetykseen.

Avaruussukkulasta, säiliöstä ja potkureista koostuva sarja, joka painaa yhteensä yli 2000 tonnia, lähtee pystysuunnassa kuin raketti. Nousunsa aikana se erottuu peräkkäin potkuripotkuristaan ​​ja sitten ulkoisesta säiliöstään. Tehtävän lopussa kiertorata palaa yksin maahan. Se palaa takaisin ilmakehään , jonka aikana se hidastuu jyrkästi haihtumalla suuri määrä lämpöä ja alkaa sitten lentämättömän lentovaiheen kuin purjelentokone ennen laskeutumista hyvin pitkälle kiitotielle. Kiertorata ja tehostepotkurit korjataan ja käytetään uudelleen, kun taas säiliö tuhoutuu sen jälkeen, kun se on erotettu kiertoradasta. Avaruussukkula voi sijoittaa 24,5 tonnia hyötykuormaa ja kahdeksan astronauttia matalalle kiertoradalle (mikä on tämänhetkinen ennätys, saavutettu kahdesti) ja voi tukea jopa yksitoista hätäoperaatioon. Kiertorata on avaruusalus, jolla on vertaansa vailla oleva monipuolisuus: sillä on suuri pidike, varsi, joka mahdollistaa raskaiden kuormien käsittelyn avaruudessa, ja ilmalukko, jota käytetään avaruuskävelyihin tai kiinnityksiin avaruusasemalla . Sen autonomia lähetystyössä on noin kaksi viikkoa.

Suunnittelemalla uudelleenkäytettävän avaruusaluksen 1970- luvun alussa NASA toivoo pystyvänsä laskemaan huomattavasti avaruuden laukaisun kustannuksia, joka on siihen asti tukeutunut käytön jälkeen menetettyihin raketteihin. Mutta suunnittelussa taloudellisista syistä tehdyt tekniset kompromissit ja ennen kaikkea konseptin monimutkaisuus johtavat erittäin korkeisiin kehitys- ja käyttökustannuksiin (450 miljoonaa dollaria laukaisua kohden). Kun hänen operatiivinen uransa alkoi vuonna 1982, kaikki amerikkalaiset satelliittilähetykset hoidettiin neljän avaruussukkulan laivastolla. Merkittävän hinnan polkumyynnin ansiosta sukkula on jopa määräävässä asemassa kaupallisten laukaisujen markkinoilla. Mutta nopeasti näyttää siltä, ​​että sukkula ei koskaan ole kilpailukykyinen laukaisukeino raketteihin verrattuna, koska toivottua laukaisunopeutta ei voida ylläpitää. Jälkeen tuhoaminen avaruussukkula Challenger on alussa 1986, mikä johti menetys sen miehistön käyttö shuttle rajoittui käynnistää ei-kaupalliset satelliitit ja tieteellisissä kokeissa kiertoradalla. 1990-luvun lopusta lähtien sen päätehtävänä oli palvella Mir- avaruusasemaa , sitten kansainvälistä avaruusasemaa . Toinen onnettomuus vuonna 2003 , mukana jälleen menetys miehistön, kiihtyi päätös eläkkeelle shuttle laivaston jonka viimeinen lento pidettiin21. heinäkuuta 2011. Sojuzista tulee sitten ainoa alus, joka pystyy ottamaan vastaan ​​kansainvälisen avaruusaseman vakituisen miehistön, kunnes kaupallisen miehistön kehitys käynnistetään ensimmäisen kerran30. toukokuuta 2020.

Historiallinen

Ensimmäiset tutkimukset

Vuodesta Silbervogel X-15

Ensimmäinen tunnelma siivekäs raketti, joka pystyy poistumaan alemmasta ilmakehästä, on itävaltalais-saksalainen insinööri Eugen Sänger vuonna 1933 . Tämä yksi kehittää hänen konseptin lopussa toisen maailmansodan ja kuvaa siivekäs raketin Silbervogel ( hopea lintu , saksaksi), voi kävellä pommittaa Yhdysvaltoihin lopussa suborbital lennon saatuaan toistuvasti suistui tihein-ilmakehässä, ansiosta korkean hissin -to- vastuksen suhde. Sodan jälkeen Yhdysvaltain ilmavoimat saivat Pohjois-Amerikan ilmailun työskentelemään Navahon siivekäs ohjusprojektissa . Tämä suoritti muutaman lennon, mutta siitä luovuttiin vuonna 1957 ballististen ohjusten (ilman siipiä) Atlasin , Titanin ja Thorin hyväksi , jotka olivat paljon tehokkaamman teknisen ratkaisun alla.

Tuolloin amerikkalainen ilmailututkimuskeskus NACA - josta myöhemmin tuli NASA  - osallistui voimakkaasti rakettikoneiden tutkimukseen. Bell X-1 rikkoi äänen este vuonna 1947. Tutkimalla suunnittelussa paljon nopeammin, korkeilla lentokone, insinöörit nopeasti tunnistanut seuraavat kaksi keskeistä ongelmaa, että tällaisen lentokoneen kohtaisi: epävakautta lennon. Ilmakehän ja lämmöntuotto aikana ilmakehän ilmakehään palattaessa . Tämä viimeinen kohta saa heidät kuvittelemaan erityyppisiä lämpösuojuksia . Rakennuskone X-15 aloitettiin vuonna 1954 näiden ratkaisujen testaamiseksi. Kokeellinen kone mahdollisti 1960-luvulla uuden nopeuden ( Mach 6,8 ) ja korkeuden (108  km ) ennätyksen asettamisen. X-15: n avulla on mahdollista tutkia suuren osan avaruussukkulan suorittamista lentovaiheista, erityisesti ilmakehän paluusta , fyysisiä alueita siirtymällä rakettimoottoreiden ja aerodynaamisten ohjauspintojen käytön välillä.

Tukirungot (1957-1970)

Hyvin suurella nopeudella lentävän lentokoneen lämpö- ja mekaanisten rasitusten vähentämiseksi yksi ratkaisuista on siipien irrottaminen ja nostaminen koneen rungolla, joka on laajennettu ja profiloitu tätä tarkoitusta varten. Tämäntyyppisiä koneita, joita kutsutaan nostokappaleiksi (tai "rungon kannattimiksi", englanniksi  : kasvojenkohotuskoneiksi ), tutki NASA vuodesta 1957. Useat mielenosoittajat (M1, M2) todistavat kykynsä palata takaisin ilmakehään , poiketa liikeradalta hissinsä ansiosta ja leijua; Myöhemmin muut ajoneuvot ( M2-F1 , M2-F2 , M2-F3 , HL-10 , X-24 ), joskus moottoroituja, ovat vastuussa vuoteen 1970 saakka kykynsä laskeutumisesta ohjaajan ollessa aluksella. Tukirungon erittäin painavat muodot, jotka ansaitsivat sille tiili- tai lentävän kylpyammeen ( englanniksi  : "  Flying Bathtub  " ) karsinnan , tekevät tästä harjoituksesta vaikean ja vaarallisen lentäjille. Samanaikaisesti Yhdysvaltain ilmavoimat tilasivat vuonna 1957 prototyyppisen avaruustason, Dyna-Soarin , yhden istuttavan, samanlaisen kuin kantava runko, jossa oli delta-siipi-alkioita. Raketin laukaiseman Dyna-Soarin oli voitava laskeutua kuin lentokone. Hyvin edennyt projekti lopetettiin budjettisyistä vuonna 1963, koska ilmavoimat eivät voineet perustella sitä selvästi yksilöidyllä operaatiolla.

Kuljetusprojekti etsintävaiheessa (1968-1979)

Koska NASA harkitsee Apollo-ohjelman seurantaa , jonka kehitysvaihe on saatu päätökseen, avaruusjärjestö käynnistää30. lokakuuta 1968tutkimuskonsultointi (vaihe A) maapalalle palaavan laukaisujärjestelmän kehittämiseksi ( Integral launch and reentry vehicle , ILRV): tämän on kyettävä sijoittamaan hyötykuorma välillä 2,3 - 23 matalalla kiertoradalla, palauttamaan maahan vähintään yhden tonnin rahdin sivutilavuuden on oltava 833  km ja rahtitilan tilavuuden on oltava 85  m 3 . SisäänHelmikuu 1969Varhaisen työnsä perusteella neljä yritystä - Pohjois-Amerikan Rockwell, Lockheed, General Dynamics ja McDonnell Douglas - valitaan vastaamaan tähän esitutkimukseen. Kaksi moottorivalmistajaa, Rocketdyne ja Pratt & Whitney , valitaan puolestaan ​​suunnittelemaan 270 tonnin työntövoiman moottorit (tyhjiössä), jonka on oltava yhteistä sukkulan kahdelle vaiheelle. Näillä moottoreilla on moduloiva työntövoima välillä 73 ja 100%, ja ne käyttävät asennettavaa suutinta, jonka laajennussuhde on 58 matalalla ja 120 tyhjössä.

NASAn eri tutkimuskeskuksilla on erilaiset mielipiteet sukkulan suunnittelusta. Marshallin avaruuslentokeskusta edustava Maxime Faget kannattaa pientä, suorilla siipillä liikennöivää sukkulaa , jolla on vähän offset-kapasiteettia, mutta teoreettisesti kevyempi ja parempi purjelentokone alitaajuisilla nopeuksilla  : se on Shuttle DC -3, mukaan lukien malli 1/10 e heitetään pois lennon aikanaToukokuu 1970vahvistaa aerodynamiikan alhaisella nopeudella. Langley- ja Dryden- keskukset tukevat Carrying Body Solution -ratkaisua ja erityisesti HL-10: tä, jota ne auttoivat kehittämään. Tämän tyyppisellä sukkulalla on väli offset-kapasiteetti oikean siiven ja delta-siiven välillä , vaikka se on teoreettisesti vähemmän raskas kuin jälkimmäinen. Ilmavoimat ja Draper-laboratoriot kannattavat delta-siipeä, joka tarjoaa parhaan mahdollisen offset-kapasiteetin. Vuonna A valmistunut vaihe A, joka valmistui vuonnaKesäkuu 1970, anna NASA: n poistaa tukirungon käsite, jonka muoto ei ole yhteensopiva säiliöiden ja laitteiden kuljettamisen kanssa, ja tutkittiin myös muuttuvageometrisen siiven käyttöä , mikä johtaa liian raskaaseen sukkulaan. Neljän yrityksen luonnoksessa sukkulassa on kaksi erillistä komponenttia, jotka molemmat voidaan käyttää uudelleen. Pilotoitu ensimmäinen vaihe palaa maahan tavanomaisilla turbomoottoreilla . Toinen vaihe jatkaa itsensä asettamista kiertoradalle ja suorittaa ilmakehään palaamisen, kun tehtävä on suoritettu, erittäin korkealla ylöspäin suuntautuvalla kulmalla ennen laskeutumista kuin lentokone.

Projektin käynnistäminen (1969-1972)

Vähän ennen 1970 , The Apollo-ohjelma oli partaalla menestys, ja ensimmäinen lasku kuun. NASA: n insinöörit ja monet päättäjät ovat vakuuttuneita siitä, että lippulaivahankkeensa menestys saa poliitikot vakuuttamaan jatkamaan avaruuteen ja erityisesti miehitetylle lennolle osoitetun budjetin osuutta. Tehtyään muutamassa vuodessa edistyksen, joka olisi vaikuttanut odottamattomalta vuonna 1960, he katsovat, että ihmisen lento Marsille ja siirtokuntien asentaminen Kuuhun ovat nyt avaruusjärjestön ulottuvilla. Mutta poliittisilla päättäjillä ei ole enää keinoja tai halua rahoittaa kunnianhimoista ohjelmaa. Avaruussukkula, sellaisena kuin se suunnitellaan ja rakennetaan, on seurausta kompromissista NASAn innovatiivisen laitteen halun ja maan poliittisten johtajien rajallisten resurssien välillä.

Mitä Apollo-ohjelman seuranta on? (1969)

Vuoden 1969 alussa NASA tutki Apollo-ohjelman seurantaa . Sisäisesti kehitetään useita ehdotuksia kuun ohjelman onnistumisen euforiassa: avaruusasema , kuutukikohta, retkikunta Marsille , avaruussukkula. ”  Avaruustyöryhmä  ” -komitea perustettiin vuonnaHelmikuu 1969Yhdysvaltain presidentin Richard Nixonin pyynnöstä kehittää tulevia NASAn miehitettyjä avaruusohjelmia. Mietintöjen lopussa työryhmä, jonka puheenjohtajana toimii varapuheenjohtaja Spiro Agnew , ehdottaa kolmea skenaariota, joiden vuotuinen budjetti on 5–10 miljardia dollaria, ts. Summa, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin Apollo-ohjelman vuosibudjetti sen kokouksessa. korkein. Vähemmän kunnianhimoinen ehdotus ennakoi avaruussukkulan ja avaruusaseman samanaikaista kehittämistä. Presidentti Nixon ei valitse mitään ehdotetuista skenaarioista, joita hän pitää aivan liian kalliina.

NASA päättää sitten keskittää budjettipyyntönsä avaruussukkula-projektiin, koska jälkimmäisen saatavuus on ennakkoedellytys avaruusaseman toiminnalle. NASA: n johtajat uskovat myös, että sukkula voi korvata kymmenen olemassa olevaa amerikkalaista kantorakettityyppiä - myös armeijan toteuttamat - asettamaan satelliitit kiertoradalle .

Mutta kylmän sodan loppu ja Neuvostoliiton avaruusohjelman romahtaminen veivät amerikkalaisten miehitetyn avaruusohjelman amerikkalaisten poliittisten johtajien mielestä suurelta osin sen perusteluista. Presidentti Nixon, joka on edessään erittäin tiukassa budjettitilanteessa, ei halua käynnistää arvostettua Apollo-ohjelman laajuista hanketta, koska tällä kertaa ei odoteta poliittista laskeutumista. Siksi presidentti asettaa NASA-projektin liittovaltion budjetin (johtokunnan, josta tulee OMB, hallintovirasto ja budjetti vuodesta 1970) valvonnassa , mikä edellyttää avaruusjärjestöltä tarkkoja perusteluja. Kun avaruussukkulan kokoonpano on jäädytetty, OMB asettaa ehdot NASA: lle vuoteen 1972 ulottuvaan talousarvion vihreään valoon edellyttäen taloudellisia elementtejä, perusteluja ja vertailuja vaihtoehtoisiin teknisiin ratkaisuihin. NASAn johtaja James C. Fletcher sanoo ", ettei hän syyttänyt OMB: n johtajaa budjetin pitämisestä minimissä, mikä oli osa hänen työäänsä, mutta että hän syytti häntä yrittämästä suunnitella sukkula sen paikka ”. Taistellakseen OMB: n epäilystä NASAn tarjoamiin elementteihin nähden, viimeksi mainittu määräsiKesäkuu 1970raportti riippumattomalle yritykselle, Mathematica. Tämän johtopäätökset ovat erittäin suotuisat hankkeelle, koska niissä oletetaan, että sukkulan laukaisunopeus on korkea: kiertoradalle asetetun kilogramman kustannuksia lasketaan siten kilpailukykyiseen hintaan tavallisen laukaisimen avulla. NASA, erityisesti Yhdysvaltain senaatti , käyttää raporttia puolustamaan projektinsa kannattavuutta.

Suunnittelun vaihe B (1970-1971)

Vaiheen A lopussa NASA luonnostelee Kesäkuu 1970uudet eritelmät syvemmälle suunnitteluvaiheelle, joka tunnetaan nimellä "vaihe B". Tämä määrittää, että sukkulalla on oltava kaksi kerrosta, jotka nousevat pystysuunnassa ja laskeutuvat vaakasuoraan. Kone on voitava sijoittaa radalle 500  km: n hyötykuorma 6,8 tonnia peräisin laukaisupaikan Cape Canaveral varten kaltevuus on 55 ° . Hyötykuorma nousee 11,5 tonniin muutama kuukausi myöhemmin, jotta se olisi lähempänä armeijan vaatimuksia, koska se haluaa pystyä asettamaan 30 tonnia matalalle kiertoradalle. Kilpailijoita pyydetään suunnittelemaan kaksi erilaista konetta: toinen, jonka offset-kapasiteetti on 370  km , vastaa NASA: n tarpeita, toinen, jonka offset-kapasiteetti on 2 784  km , lähempänä armeijan odotuksia. Toisen version on laskettu kuluttavan viisi - seitsemän kertaa enemmän lämpöenergiaa kuin toinen versio. Sukkuloiden on kyettävä tekemään toinen laskeutumisyritys epäonnistuneen lähestymisen yhteydessä, mikä edellyttää turbomoottoreiden läsnäoloa. Ne on voitava korjata kahdessa viikossa kahden lennon välillä, ja niiden on sallittava 25–70 lentoa vuodessa. Jokainen sukkula kuljettaa kahden astronautin miehistön. Vuonna 2000 käynnistettävään vaiheeseen B valitaan kaksi joukkuettaHeinäkuu 1970 : McDonnell Douglas, kumppani Martin Mariettan kanssa ja Pohjois-Amerikan Rockwell, kumppani General Dynamicsin kanssa. Kilpailijat toimittavat alustavan version tutkimuksesta lähdössäJoulukuu 1970NASA: lle, joka tekee ensimmäiset huomautuksensa; valmistajat palauttavat lopullisen tiedoston vuonnaMaaliskuu 1971. Kahden ehdotuksen kiertäjillä on hyvin samanlaiset ominaisuudet, koska NASA on toimittanut hyvin rajoittavia eritelmiä. Toisaalta ensimmäisen kerroksen suunnittelussa on suuria eroja. Yksi yleisimmistä kohdista on alumiinin käyttö rakenteen rakentamiseen, koska ilmavoimat ovat sulkeneet pois titaanin käytön , joka on tehokkaampaa, mutta jonka toimitusta pidetään liian epävarmana.

Täysin uudelleenkäytettävän sukkulaprojektin hylkääminen (1971)

James C.Fletcher otti NASAn johtajan huhtikuussa 1971 ja päätti viedä estetyn avaruussukkula-tiedoston senaatille. Hän totesi, että ainoa tapa päästä sopimukseen aiheesta oli sisällyttää armeijan hyvin erityistarpeet sukkulan spesifikaatioihin saadakseen heidän tukensa. Kansainväliset yhteistyöyritykset käynnistetään myös vaatimattomalla menestyksellä: Eurooppa (erityisesti Saksa ) sitoutuu rakentamaan Spacelab- avaruuslaboratorion , joka aloitetaan kiertoradan rahtialustalle, ja Kanada rakentamaan Canadarm- varren, jota käytetään kiertoradalla tapahtuvien kuormien manipulointiin. SisäänToukokuu 1971, budjettivaliokunta (OMB) ilmoittaa, että NASA: n on tyydyttävä tulevina vuosina 3,2 miljardin dollarin vuotuisella kokonaisbudjetilla, joka, ottaen huomioon muut käynnissä olevat avaruushankkeet, pienenee miljardiin dollariin vuodessa kirjekuori, joka voidaan käyttää sukkulaan. Tämän taloudellisen rajoitteen vuoksi NASA on pakko luopua täysin uudelleenkäytettävästä sukkulaprojektistaan, jonka vuotuiset kehityskustannukset nousevat korkeintaan kahteen miljardiin dollariin. Syksyllä kokoonpano, jossa on delta-siipi, valitaan armeijan vaatimusten huomioon ottamiseksi.

NASA oli tilannut Joulukuu 1970Boeingin ja Grummanin yrityksille tutkimus, jolla verrattiin sukkuloita ulkoisella ja sisäisellä vetysäiliöllä : johtopäätökset ovat erittäin suotuisia ulkoiselle säiliölle, halvemmat ja turvallisemmat. Uusien taloudellisten rajoitusten huomioon ottamiseksi NASA päättää vuonnaKesäkuu 1971valita kertakäyttöinen ulkoinen säiliö. Hän kysyy sisäänsyyskuu 1971 raportin laatineille yrityksille sekä B-vaiheeseen osallistuneille yrityksille tutkimaan sukkulaa, joka sisälsi tämän eritelmän.

Kustannusten vähentämiseksi edelleen NASA käynnistää aikaisin Marraskuu 1971viimeinen tutkimus, tällä kertaa ensimmäisessä kerroksessa, johon osallistuivat Grumman / Boeing, Lockheed, McDonnell-Douglas / Martin Marrietta ja Pohjois-Amerikan Rockwell. Valmistajien on harkittava kolme vaihtoehtoa: käyttö lattian Saturnuksen IC , käytä lattia virtansa uuden rakettimoottorin ponneaineen nestemäistä tai käytön vahvistimet kanssa kiinteän polttoaineen . Tämän tutkimuksen tuloksena NASA päättää käyttää kiinteitä ponneaineita lisääviä ponneaineita, jotka säästävät 500 miljoonaa dollaria kehityskustannuksia verrattuna nestemäisten ponneaineiden ponneaineisiin, mutta nostavat käyttökustannuksia, jotka ovat melkein kaksinkertaiset vaihtoehtoiseen ratkaisuun: 500 dollaria hyötykuorman kiloon verrattuna 275 dollariin kilolta. Vuoden 1971 lopussa NASA tekee viimeisen muutoksen: ensimmäisen ja toisen vaiheen moottorit (kiertoradan moottorit) on käynnistettävä maassa.

Päätös käynnistää (1972)

Presidentti Richard Nixon ei halua olla se, joka pysäyttäisi amerikkalaiset miehitetyt tehtävät, joihin kaikesta huolimatta liittyy edelleen osaa arvovaltaa. Lisäksi, jos yleinen mielipide ja tiedeyhteisö ovat yhtä mieltä tarpeesta vähentää ihmisen avaruuslennoille suunnattua avaruusbudjettia, presidentti ei ole herkkä teollisuuden edunvalvonnalle ja vaaleille. Yhdysvaltojen vetäytyminen Vietnamista, mikä johtaa sotilaallisten tilausten romahtamiseen, siviili-ilmailuteollisuuden heikko suhdannetilanne ja Apollo-ohjelman lasku aiheuttavat taantuman, jota Yhdysvaltojen ilmailu- ja avaruusteollisuus ei ole koskaan kokenut.: Puolet insinööreistä ja kentällä työskentelevistä työntekijöistä irtisanotaan. Kuitenkin California , joka keskittyy suuri osa työpaikoista on astronautiikan kanssa 370000 ihmistä vuonna 1970, on tärkeä panos vaalien tulemaan.

NASA: n arvio sukkulan kustannuksista sen kapasiteetin perusteella (joulukuu 1971)
Skenaario 1 2 2A 3 4
Tavaratilan halkaisija ja pituus 3,1 × 9,1  m 3,7 × 12,2  m 4,3 × 13,7  m 4,3 × 15,2  m 4,6 × 18,3  m
Suurin hyötykuorma 13,6  t 13,6  t 20,4  t 29,5  t 29,5  t
Kehityskustannukset (miljardeja dollareita) 4.7 4.9 5 5.2 5.5
Tehtävän hinta (miljoonia dollareita) 6.6 7 7.5 7.6 7.7
1 kg: n laukaisukustannukset  ($) 485 492 368 254 260

NASA puolustaa avaruussukkula-projektiaan korostamalla kiertoradalle asetetun hyötykuorman kilogramman hinnanalennusta verrattuna kertakäyttöisiin kantoraketteihin. Vuoden 1971 lopussa avaruusjärjestö toimitti puheenjohtajavaltiolle arvion sukkulan kehitys- ja käyttökustannuksista 14-30 tonnin kapasiteetille. viraston mieluummin painavampi versio, joka sen mukaan on ainoa, joka täyttää ilmavoimien tarpeet ja sallii avaruusaseman kokoamisen. Lopuksi presidentti Nixon antaa vihreän valon sukkulan kunnianhimoisimmalle versiolle5. tammikuuta 1972. Mutta sen kehittämisen on oltava osa jatkuvasti pienenevää siviili-avaruusbudjetin kehystä: NASAlle osoitetut summat laskevat vähitellen 1,7 prosentista liittovaltion kokonaistalousarviosta vuonna 1970 0,7 prosenttiin vuonna 1986, mikä on sen alin kohta. Onnistuakseen rahoittamaan sukkulan kehitystä NASA: n on luovuttava toisen suunnitellun Skylab- aseman käynnistämisestä . Amerikkalaiset miehitetyt tehtävät keskeytettiin ensimmäiseen sukkulalennoon, joka tapahtui vasta vuonna 1981.

Valmistajien valinta

Tarjouspyyntö julkaistaan ​​vuonna Maaliskuu 1972NASA on suunnitellut ja rakentanut kiertoradan. Kaksi johtavaa ehdotusta ovat toisaalta Pohjois-Amerikan Rockwellin , Kaliforniassa sijaitsevan Apollo-komento- ja palvelumoduulin valmistajan, ja toisaalta Grummanin, New Yorkin osavaltiossa sijaitsevan Apollo-kuun moduulin valmistajan, ehdotukset. . NASA: n valintalautakunnan osalta ensimmäisen ehdotus erottuu alhaisemmista kustannuksistaan, kiertoradan pienemmästä painosta ja hyvästä projektinhallintajärjestelmästä, kun taas Grummanin ehdotus on teknisen suunnitelman kannalta merkityksellisin ja yksityiskohtaisin. Pohjois-Amerikan Rockwell - nimettiin uudelleen Rockwelliksi vuonna 1973  - valittiin lopulta26. heinäkuuta 1972, hintaan 2,6 miljardia dollaria: tähän hintaan yrityksen on rakennettava kaksi operatiivista kiertorataa ja testimalli sekä soitettava integraattorina koko sukkulalle. Kaksi muuta kiertorata tilataan myöhemmin. Valittu kiertorata voi sijoittaa 29,5 tonnia matalalle kiertoradalle, sen rahtialusta on 18,3 × 4,57 metriä ja voi laskeutua 2350  km kiertoradan molemmille puolille. Se on tarkoitus rakentaa Palmdaleen , Kaliforniaan . Vuonna 1973 Thiokol- yritys valittiin tehostepotkurien rakentamiseen ja Martin Marietta ulkoisen säiliön rakentamiseen, joka oli tarkoitus rakentaa NASAn omistamaan Michoudin tehtaaseen . Rocketdyne noudetaan myöhäänMaaliskuu 1972kiertoradan päämoottoreiden ( SSME ) rakentamiseen .

Kehitys (1972-1981)

Sopimuksen allekirjoittamista seuraavien kahden ensimmäisen vuoden aikana sukkulan ominaisuuksiin tehdään monia muutoksia pääasiassa kehityskustannusten vähentämiseksi. Kaksinkertainen delta-siipi otetaan käyttöön tässä vaiheessa, koska se parantaa matalan nopeuden lentokykyä; lisäksi se mahdollistaa rajoitettujen interventioiden avulla sen etuosan suunnitteluun kompensoimaan painopisteen sijainnin ongelmat, jotka saattavat ilmetä edistyneessä kehitysvaiheessa. Yksi tärkeimmistä muutoksista on turbojettien hylkääminen, joiden oli määrä kiertää kiertorata ennen laskeutumista. Voidakseen siirtää sukkulaa - nyt moottorittomana - kahden paikan välillä, NASA osti vuonna 1974 käytetyn Boeing 747: n , joka oli varustettu kuljettamaan avaruusajoneuvoa sen selässä. Kiertoradan moottorin, SSME: n , ensimmäinen testi suoritetaan17. lokakuuta 1975. Ulkoista säiliötä kevennetään asteittain sen kehittyessä, mikä mahdollistaa 4,5 tonnin painon säästön. Ensimmäisen, Enterprise- sukkulan rakentaminen valmistuu vuonnaMaaliskuu 1976, mutta sitä ei käytetä toimintavaiheessa, koska se on liian raskas. Ensimmäinen vangittu lento muunnetun Boeing 747: n takana tapahtui18. helmikuuta 1977. Muut vankilennot, ilman miehistöä, tapahtuivat vuonna 1977. Sukkulan ensimmäinen moottoriton lento tapahtui12. elokuuta 1977 : sukkula vapautetaan 747: n takaosasta ja suorittaa viiden minuutin liukumisen ennen laskeutumista kiitotielle Edwardsin tukikohdassa . Vähitellen lentojen kesto pidentyy, jotta lähestymis- ja laskeutumisvaihe voidaan täysin testata. Toimivien SSME-laitteiden toimittamista lykättiin kahdella vuodella (1981 vuoden 1979 sijasta) useiden tapahtumien seurauksena, jotka edellyttivät moottorin suunnittelun muuttamista. SisäänHelmikuu 1980, tehostepotkurien seitsemäs ja viimeinen pätevöintikoe suoritetaan.

Avaruussukkulan ensimmäinen lento tapahtuu 12. huhtikuuta 1981 : Columbian sukkulaa , joka on määrätty STS-1- operaatioon , ohjaa kapteenina toimiva John W. Young ja ohjaajana toimiva Robert L. Crippen . Sukkula suoritti 37 kiertorataa hieman yli kahdessa päivässä ennen laskeutumista turvallisesti. Lento etenee nimellisesti huolimatta 16 lämpösuojalaatan menettämisestä. Kolme muuta lentoa, joiden tarkoituksena oli testata sukkulan kaikkia osia ja sen käyttäytymistä lennon aikana, tapahtui vuosina 1981 ja 1982 ennen ensimmäistä operatiivista lentoa. Alun perin vuonna 1971 arviolta 5,15 miljardiksi dollariksi arvioidun sukkulan kehittämiskustannukset ovat lopulta 6,744 miljardia dollaria (vuonna 1971), mikä on suhteellisen pieni ylitys tämän tyyppiselle projektille. Tämä määrä on neljäsosa Apollo-ohjelman kustannuksista .

Sukkula toimintavaiheessa

Sukkula valloittaa kaupallisen laukaisumarkkinan (1982-1985)

11. marraskuuta 1982, Columbian sukkula aloittaa ohjelman toimintavaiheen STS-5- tehtävällä . Tämä asettaa kaksi yksityistä tietoliikennesatelliittia kiertoradalle . Tuolloin sukkulalla oli asetuksella monopoli Yhdysvaltojen markkinoilla julkisten, siviili- ja sotilassatelliittien laukaisujen sekä yksityisten satelliittien markkinoilla. NASA toivoo voivansa saavuttaa yhden laukaisunopeuden viikossa. Kansainvälisten asiakkaiden houkuttelemiseksi lanseeraushinnat ovat suuresti aliarvioituja toiveena luoda vankka asiakaskunta. NASA tarjoaa myös alennuksia Yhdysvaltain armeijan satelliittien laukaisuista. Yhdeksän kansainvälistä teleoperaattoria hyväksyi välittömästi NASA: n tarjouksen. Kolmen ensimmäisen toimintavuoden aikana laukaistaan ​​24 kaupallista satelliittia. Kiertoradalle yhden operaation aikana sijoitettujen tietoliikennesatelliittien enimmäismäärä on rajoitettu kolmeen, vaikka kiertorata pystyy teoreettisesti kuljettamaan viisi; mutta NASA, joka ei hallitse täysin tällaisen kuormituksen seurauksia hätätilanteessa, mieluummin rajoittaa aluksella olevien satelliittien määrää. Sukkula asettaa myös TDRS- sarjan ensimmäisen tietoliikennesatelliitin , joka korvaa NASA: n maa-asemat, kiertoradalle . Näiden ensimmäisten toimintavuosien aikana laukaistiin myös kaksi avaruuskoetinta , Spacelab- avaruuslaboratorio tuotiin kiertoradalle neljä kertaa ja kaksi sotilassatelliittia asetettiin kiertoradalle.

Yleisö seuraa mielenkiinnolla tämän avaruusaluksen ensimmäisiä lentoja, joilla on uudet ominaisuudet. Kaupallisella tasolla sukkula on myös ilmeinen menestys, koska tänä aikana puolet satelliiteista laukaistaan ​​muiden maiden puolesta. Myönnetyt alennukset peittävät erityisen tumman taloudellisen todellisuuden. Vuodesta 1985 lähtien kävi selväksi, että NASA: lla olisi vaikeuksia suorittaa enemmän kuin yksi laukaisu kuukaudessa: se on viisi kertaa pienempi kuin odotettu nopeus, joka sääti jokaisen laukaisun hinnan. Lisäksi toimintakustannukset kasvavat, koska huoltotoimet osoittautuvat huomattavasti odotettua raskaammiksi (erityisesti lämpösuojan tarkastus ja korjaus jokaisella paluulla maahan). NASA: lla ei ole mahdollisuutta siirtää näitä lisäkustannuksia veloitettuihin hintoihin, koska ne vahvistetaan sopimuksella vuoteen 1988 asti.

Challenger-sukkulan onnettomuus ja sen seuraukset (1986)

28. tammikuuta 1986, Challengerin sukkula tuhoutui tappamalla miehistön 73 sekuntia lentoonlähdön jälkeen O-renkaan repeämisen jälkeen kahden jauheenvahvistimen (segmentinvahvistimen) kahden segmentin välillä . Tämä on ohjelman kaksikymmentäviisi viides tehtävä ja Challenger Orbiterin kymmenes tehtävä . Rogersin komission tutkimuksessa kyseenalaistetaan NASA  : n epäasianmukainen hallinnointi: onnettomuuden alkupäässä esiintyvä ongelma oli toistuva ja tunnistettu, mutta sitä oli aliarvioitu vuoropuhelun puutteen ja sokean hallinnan puuttuessa. Raportti paljastaa myös, että miehistön riski on paljon suurempi kuin odotettiin lentoonlähdössä ja paluumatkalla Maa-vaiheeseen. Merkittävää työtä tehdään erityisesti vahvistimissa , mutta myös kiertoradamoottoreissa sen vähentämiseksi.

Rogersin komissio kritisoi erittäin optimistista laukaisuaikataulua tekijänä, joka on saattanut vaikuttaa onnettomuuteen. Tämän jälkeen NASA yritti omaksua realistisemman tahdin lentojensa tiheydelle. Uusi sukkula, Endeavour , tilataan korvaamaan Challenger . Laki, joka vaati kaikkien amerikkalaisten satelliittien laukaisua sukkulalla, on muuttunut radikaalisti: Tästä eteenpäin vain ajoneuvot uskotaan koneille, jotka edellyttävät miehistön läsnäoloa tai käyttävät sukkulan erityisiä kapasiteetteja. Komissio suosittelee, että Yhdysvalloilla on vaihtoehto sukkulalle, mutta klassiset amerikkalaiset kantoraketit, joiden tuotanto on lopetettu sukkulan monopolin vuoksi, eivät ole valmiita tukemaan kaupallisia satelliitteja, ja tämä tilanne myötävaikuttaa eurooppalainen kantoraketti Ariane . Sukkulaonnettomuus lopetti avaruussukkulan uran kaupallisena kantorakettina.

Sukkulan ura Challengerin jälkeen (1988-2003)

STS-26- operaatio aloitettiin 32 kuukauden keskeytyksen jälkeen, joka oli ensimmäinen onnettomuuden jälkeen tapahtunut operaatio29. syyskuuta 1988. Sen jälkeen kun Challenger onnettomuuden , puolustusministeriön luopui käytön avaruussukkula, mutta kuusi satelliittia, jonka käynnistää jo ajoitettu toiminta käynnistyy sitä. Vandenbergiin suurella kustannuksella (2 miljardia dollaria) rakennetun sotilastarpeisiin tarkoitetun sukkulan laukaisukanta vihittiin käyttöön Challenger- onnettomuuden aikaan  : sitä ei koskaan käytetä. Huolimatta sukkulan uudesta käytöstä, se laukaisi useita satelliitteja (TDRS, tietoliikennesatelliitti) ja koettimia ( Galileo ja Ulysses ), koska niiden suunnittelu ei salli niiden asettamista kiertoradalle tavallisten kantorakettien avulla. Avaruuskoettimien kohdalla laukaisu on erityisen monimutkaista: tosiasiallisesti sukkulan vapautettua ne jouduttiin käyttämään modifioidulla Centaur- kryogeenisellä porralla, jotta ne voitaisiin kuljettaa sukkulalla. Mutta Challenger- onnettomuuden jälkeisessä uudessa tilanteessa ei ole enää kysymys kryogeenisiä ponneaineita sisältävän rakettivaiheen kuljettamisesta sukkulan ruumassa. Monimutkaiset apuvälineet on löydettävä, jotta anturit voidaan joka tapauksessa käynnistää.

Columbian sukkulan onnettomuus ja päätös peruuttaa avaruussukkulat (2003-2010)

1. st Helmikuu 2003, Columbian kiertorata , jonka lämpösuojus vaurioitui nopeasta iskusta otettaessa lämpösuojavaahto pala ulommasta säiliöstä, tuhoutui ilmakehän paluun aikana, mikä johti miehistön menetykseen. Kolumbian onnettomuuksien syiden selvittämiseksi perustettu asiantuntijakomitea, CAIB, suorittaa tutkimuksen. Jälleen kerran NASAn tehtävien hallinta kyseenalaistetaan: katastrofiin johtanut poikkeama on tiedossa eikä sitä ole koskaan käsitelty asiasisällöllä. Lisäksi kansainvälisen avaruusaseman kokoonpanon erittäin tiukka aikataulu, joka johtuu NASA: lle vuodesta 2001 asetetusta budjettileikkauksesta, on johtanut erittäin voimakkaaseen painostukseen NASAn koko henkilöstöön ja pyrkinyt aliarvioimaan siihen liittyvät riskit. Kun lennot jatkuvatHeinäkuu 200518 kuukauden keskeytyksen jälkeen riskin rajoittamiseksi päätettiin useita toimenpiteitä. Kierroksen ja avaruusaseman miehistö suorittaa jokaisessa tehtävässä yksityiskohtaisen lämpösuojatarkastuksen kiertoradalla ollessaan. Kutakin tehtävää varten on valmis käynnistämään toinen sukkula, joka suorittaa pelastusoperaation, joka koostuu miehistön tuomisesta takaisin kiertoradalle siinä tapauksessa, että lämpösuojuksessa havaitaan rikkoutuminen.

15. tammikuuta 2004, Yhdysvaltain presidentti George W. Bush julkistaa Yhdysvaltain avaruusohjelmalle asetetut pitkän aikavälin tavoitteet aurinkokunnan etsinnän ja miehitettyjen tehtävien alalla: nämä virallistetaan Vision for Space Exploration -ohjelmassa . Tämän strategian määritelmän sanelevat kaksi motivaatiota:

  • NASA: n on korvattava lähes kolmen vuosikymmenen ikäinen avaruussukkulaivasto, joka on kahdesti räjähtänyt lennon aikana tappaen miehistönsä ja jonka toimintakustannukset kuluttavat viraston budjettia. Mutta kansainvälinen avaruusasema on huollettava suhteen miehillä ja laitteiden kuluvan vaiheen rakentaminen ja kun se on täysin toimintakykyinen;
  • presidentti haluaa palata Apollo-ohjelman menestykseen asettamalla kunnianhimoiset pitkän aikavälin tavoitteet ja sitoutumalla välittömästi keinoihin niiden saavuttamiseksi. Hän haluaa tuoda esiin ihmisen avaruustutkimuksen.

Viimeisimmät tehtävät

Vastatakseen presidentti Kennedyn lähestymistapaan presidentti Bush pyytää NASAa kehittämään ohjelman, joka sallii pitkät oleskelut Kuulla vuoteen 2020 mennessä. Tämä on Constellation-ohjelma . Lisäksi avaruussukkulalennot on määrä lopettaa vuonna 2011, jolloin kansainvälisen avaruusaseman kokoonpano on saatettava päätökseen. Kuljetuksen pysäyttämisen avulla säästetyn budjetin pitäisi mahdollistaa uuden projektin rahoittaminen. Rahdin ja astronauttien kuljetus on uskottu tavanomaisille kantoraketeille. Huolimatta korvausvälineiden kehittämisen viivästymisestä ja Constellation-ohjelman peruuttamisesta, vasta valittu presidentti Barack Obama vahvisti tämän päätöksen vuonna 2010 . Atlantis- sukkula valmisti laivaston viimeisen lennon vuonnaheinäkuu 2011tankata kansainvälinen avaruusasema (operaatio STS-135 ).

NASA lahjoitti kolme edelleen toiminnassa olevaa, nyt työttömänä olevaa avaruussukkulaa ilmaiseksi Yhdysvalloissa sijaitseville museoille. Löytö , joka toteuttaa lopullisen STS-133 tehtävänä by laskeutuvat Kennedy Space Centerissä on9. maaliskuuta 2011, On sitten näytteillä National Air and Space Museum in Washington . Sisäänhuhtikuu 2011NASA: n virallinen Charles Bolden ilmoittaa, että Atlantis- sukkula on esillä Kennedyn avaruuskeskuksen vierailijakompleksissa , joka vieressä on avaruuskeskus, josta kaikki sukkulat ovat lähteneet ja jossa tärkeimmät amerikkalaiset kantoraketit ovat jo esillä. Shuttle Endeavour (viimeinen lento tehtävällä STS-134 , vuonnaToukokuu 2011) Myydään California Science Center in Los Angeles . Enterprise prototyyppi on esillä Intrepid Sea-Air-Space Museum in New Yorkissa .

Pääpiirteet

Avaruussukkulassa on kolme erillistä komponenttia:

  • luotain , joissa siivet ja pyrstö yksikkö , jonka avulla se voi palauttaa maahan kuin liitimen ja on peitetty lämpökilvellä, jotta se voi kestää lämpötiloja aikana kohdattujen ilmakehän ilmakehään palaamisen . Sen tehtävänä on kuljettaa miehistö ja hyötykuorma kiertoradalle, sitten palata maahan miehistön ja mahdollisesti lastin kanssa paluumatkalla. Se on avaruussukkulan keskeinen osa, ja sukkulan asettamiseksi kiertoradalle on kolme SSME- moottoria ;
  • ulkopuolisesta säiliöstä sisältää happea ja vetyä , varastoidaan nestemäisessä muodossa, kuluttaman luotain n SSME moottoreita. Sitä ei voida palauttaa ja se menetetään jokaisen tehtävän jälkeen;
  • kaksi kiinteää ponneainetta käyttävää potkuripotkuria tuottavat suurimman osan työntövoimasta lennon kahden ensimmäisen minuutin aikana ennen kuin ne vapautetaan. Ne ovat hyödynnettävissä ja uudelleenkäytettäviä.

Kiertorata

Orbiterin tekniset tiedot ( Endeavourille , OV-105)  :

  • pituus: 37,24  m
  • siipien kärkiväli: 23,79  m
  • korkeus: 17,25  m
  • tyhjä paino: 68586,6  kg
  • kokonaislähtöpaino: 109000  kg
  • suurin laskeutumispaino: 104000  kg
  • tärkeimmät rakettimoottorit : kolme Rocketdyne Block 2 A SSME -mallia, joista jokaisella on merenpinnan työntövoima 1,75  MN
  • Orbitaalisen ohjausjärjestelmän (OMS) rakettimoottorit : kaksi Aerojet AJ10-190 , joista kukin tuottaa 26,7 kN : n työntövoiman  merenpinnalla.
  • suurin hyötykuorma: 25000  kg (~ 30  t muille sukkuloille)
  • paineistettu matkustamotila: 71  m 3
  • ruumaan mitat: 4,6  m x 18,3  m , tilavuudelle 300  m 3
  • lämpösuoja: noin 24 000 eristekerrosta komposiittihiiltä tai piidioksidia
  • toimintakorkeus: 185-1000  km
  • tyypillinen nopeus: 7800  m / s , 28000  km / h ( kiertorata )
  • poikittainen kantama (sivuttaissiirto mahdollista paluumatkan molemmilla puolilla laskeutumista varten): 2000  km
  • miehistö: kahdeksan (komentaja, lentäjä, kolme lähetysasiantuntijaa ja kolme hyötykuorman asiantuntijaa), vähintään kaksi. Mahdollisuus nostaa yksitoista ihmistä hätäoperaatioon.


Päällirakenne

Luotain on rakennettu mukaan samoja periaatteita kuin lentokone , mistä alumiini metalliseos levyt niitattu ylärakenteen koostuu spars . Moottoreiden työntövoima on valmistettu titaaniseoksesta pääasiassa kestämään suuria rasituksia ja käynnistettäessä tuotettua lämpöä. Uusimmilla kiertoradoilla ( Discovery , Atlantis ja Endeavour ) tietyille elementeille grafiittiepoksi korvaa alumiinin massan keventämiseksi. Lasitus tehtiin alumiinisilikaattilasista ja sulatetusta piidioksidista, ja siihen kuului kolme erilaista kerrosta:

  • sisäinen paineluukku, jonka ansiosta ikkunat pystyivät kestämään sukkulan sisäisen paineen, joka on paljon korkeampi kuin avaruusimurin paine (joka on määritelmän mukaan nolla);
  • optinen paksuus 33  mm ;
  • ulkoinen lämpösuojakerros kestämään ylikuumenemista lentoonlähtö- ja paluuvaiheissa .

Runko on neljä alakokoonpanot: edessä rungon, lastin lahti, siivet ja takarungon. Rungon etuosa on lentokoneen muotoinen . Kärki sisältää nenän laskutelineen , osan kiertoradalla käytetyistä kääntömoottoreista ja instrumenteista, joita käytetään ohjaukseen, kun sukkula on avaruudessa. Mökki, jossa astronautit oleskelevat, on itsenäinen paineistettu rakenne , joka on kiinnitetty kiertoradan päällirakenteeseen vain neljässä kohdassa lämmönvaihdon rajoittamiseksi. Välirunko sisältää tavaratilan ja yhdistää kiertoradan etuosan, takaosan ja siivet. Se on U-muotoinen rakenne, avoin molemmista päistä, 18 metriä pitkä, 5,2 metriä leveä ja 4 metriä korkea ja painaa 13,5 tonnia. Sen sivuilla on kaksi keskimmäistä laskutelineä. Kaksi alumiinia kevyempää grafiittiepoksista valmistettua ovea sulkevat tavaratilan ja toimivat tukena patterijärjestelmälle , joka poistaa ylimääräisen lämmön sukkulasta kiertoradalla. Ovet ovat niin kevyitä, että maassa ne eivät tue omaa painoaan. Niiden sulkeminen on välttämätöntä ennen ilmakehään palaamista , koska tässä asennossa ne edistävät sukkulan jäykkyyttä.

Käyttövoimapaketit

Orbiter sisältää kolme erillistä propulsiosarjaa. Päävoima koostuu kolmesta kryogeenisestä SSME ( Space Shuttle Main Engine ) -rakettimoottorista , joita käytetään vain asettamaan sukkula kiertoradalle ja ottamaan polttoainetta ulkopuolisesta säiliöstä, toisin kuin muut propulsiopaketit. Kaksi kiertoradan ohjausjärjestelmämoottoria (OMS) täydentävät SSME: n toiminnan sen jälkeen, kun ne on sammutettu, ja sitten niitä käytetään kiertoradan muutoksiin tehtävän aikana ja sitten ilmakehän paluun käynnistämiseksi. Pieniä suuntaussäätömoottoreita (RCS) käytetään sukkulan suuntaamiseen avaruudessa ja matalan amplitudin kiertoradan korjausten suorittamiseen.

Pääkäyttö: SSME

Kolme kiertoradan takaosassa sijaitsevaa SSME-nimistä rakettimoottoria ( Space Shuttle Main Engines ) ladataan jauheenvahvistimilla tuottamaan työntövoima, jonka avulla sukkula voidaan asettaa kiertoradalle. Nämä rakettimoottorit kanssa nestemäisiä polttoaineita ja vaiheistetun polton eivät ole ainoastaan uudelleenkäytettäviä, mutta on esityksiä, jotka ylittävät kaikki menneitä ja nykyisiä vastaavia tuotantoja: saada erittäin korkea spesifinen impulssi , ponneaineita syötetään palotilaan paineella 423  baaria . Jokainen moottori tuottaa siten 179 tonnia työntövoimaa merenpinnalla ja 221 tonnia tyhjiössä, kun moottori on 104% nimellistehostaan. Työntövoima on säädettävissä välillä 67 ja 104% nimellisestä työntövoimasta. Moottori on asennettu nivelliitoksen ja työntöakselin voidaan suunnata ± 10,5 ° on piki ja ± 8,5 ° on leuassa . Kukin moottori polttaa noin 423  kg ja nestemäistä happea (LOX) ja 70  kg sekä nestemäistä vetyä (LH2) sekunnissa, kun moottori on täydellä teholla. Impulssin 453 sekuntia vakuumissa ja 363 sekuntia merenpinnan tasolla ( ulostyöntönopeudella on 4440  m / s ja 3560  m / s , vastaavasti). Suutin , joka on kiinteä paisuntasuhde 69, jäähdytetään vetykaasua, joka kiertää 1080 jäähdytyskanavien. Jokainen moottori on 4,24 metriä pitkä ja sen suurin halkaisija on 2,38  m  ; moottori painaa 3,4 tonnia kuormaamattomana ja vajaat 5 tonnia apujärjestelmät ja putkistot mukaan lukien. Poikkeustilanteeseen vastaamiseksi moottori voidaan työntää 109 prosenttiin nimellistehosta.

SSME: t on suunniteltu siten, että niiden toiminta-aika on 27 000 sekuntia, mikä vastaa 55 laukaisua kahdeksan minuutin jatkuvan toiminnan kanssa joka kerta, mutta niiden käyttöiän arvioidaan olevan yli 15 000 sekuntia ja 30 laukaisua. Nämä moottorit imevät polttoainettaan ulkoisesta säiliöstä, eikä niillä enää ole mitään roolia lopputehtävässä, kun ulkoinen säiliö on vapautettu nousuvaiheen lopussa. Jos kumulatiivinen työntövoima ei ole ollut riittävä kiertoradan asettamiseksi kiertoradalle, kiertoradan ohjausjärjestelmän kaksi moottoria voivat lopulta vallata.

Erityisen luotettavina SSME-koneet kokivat vain yhden epäonnistumisen avaruussukkulan uran aikana, tehtävän STS-51-F aikana .

Kiertoradan ohjausjärjestelmä (OMS)

Kaksi Aerojet AJ10-190 moottorit on Orbital Ohjaaminen System (OMS) on käytetty, toisaalta sijoittaa sukkulan kohde kiertoradalla lopussa nousu vaiheen ja toisaalta, on lopussa tehtävä, aloittaa paluu ilmakehään palaamalla kiertoradan nopeuteen. Avaruudessa ne mahdollistavat myös pienten kiertoradakorjausten tekemisen. Johdettu SPS moottori Apollo palvelun moduuli , he kukin toimittaa työntövoima 26,7  kN merenpinnan tasolla, joka voidaan suunnata ± 8 ° vuonna piki ja ± 7 ° käännöksessä. Jossa on tietty pulssi vakuumissa 313 sekuntia, ne ovat merkittävästi vähemmän tehokkaita kuin SSMEs (453 sekuntia), mutta soveltuvat hyvin niiden roolia, joka edellyttää, että ne voidaan kytkeä päälle ja sitten pois päältä useita kertoja, mahdollisesti kestää hyvin lyhyen ajan. (Kaksi sekuntia) saman tehtävän aikana.

Kumpikin moottori sijoitetaan irrotettavaan nauhaan, joka sijaitsee kiertoradan takana, evän molemmin puolin ja SSME: n yläpuolella . Kukin niistä sisältää kaksi säiliötä, joissa on moottoreiden käyttämät ponneaineet , kaksi heliumsäiliötä paineen alaisena, sekä osan kiertoradan suunnanohjausmoottoreista (RCS). Kukin kori sisältää 8174  kg ja monometyylihydratsiinin (MMH) ja 13486  kg ja typpeä peroksidia (N 2 O 4). Näiden ponneaineiden etuna on, että ne voidaan varastoida helposti havaituissa lämpötiloissa ja että ne ovat hypergolisia , toisin sanoen kykeneviä syttymään itsestään, kun ne saatetaan kosketuksiin toistensa kanssa. Paineistettua heliumia käyttävä paineistusjärjestelmä on yksinkertainen ja siten luotettava, mikä on välttämätöntä sen varmistamiseksi, että kiertorata palaa maahan.

Kummassakin nellissä on noin 10,4 tonnia ponneainetta ja 29 500 kg: n hyötykuorma  , joten molemmat moottorit voivat tarjota sukkulalle kokonaisdeltta -v : n noin 300  m / s , josta noin puolet käytetään sukkulan asettamiseen kiertoradalle. Kutakin moottoria voidaan käyttää 100 tehtävään, ja se voi suorittaa 1000 sytytystä ja 15 tuntia kumulatiivista palamista.

Suunnanohjausmoottorit (RCS)

Suunta- tai asennonohjausmoottoreita ( reaktionhallintajärjestelmää (RCS)) käytetään muuttamaan sukkulan suuntaa, kun ilmakehä on liian ohut , jotta kiertoradan stabilisaattorit olisivat tehokkaita. Niitä käytetään myös kiertoradalla, kun kiertoradan nopeus on korjattava alle 2  m / s . Ohjataan digitaalinen järjestelmä kehittynyt hyvin paljon järjestelmiä sähköisten ohjainten sekä taistelijoita tänään, moottorit on jaettu näiden alustojen ja WHO ennen luotain. On olemassa kahden tyyppisiä moottoreita. Voimakkaimpien (PRCS tai ensisijainen RCS ) työntövoima on 3,87  kN , spesifisen impulssin ollessa 289 sekuntia. Vernier moottorit (VRCS tai Vernier RCS ), jossa on erityinen impulssi 228 sekuntia, käytetään hienoksi korjauksia: push 107,87  N , ne voivat tarjota pulssin, jonka kesto on välillä 0, 08 ja 125 sekuntia. Kiertoradan etupuolella on kaksi vernier-moottoria ja 14 tehokkaampaa moottoria, kun taas jokaisessa OMS-nacellessa on kaksi vernier-moottoria ja 12 moottoria , joiden työntövoima on 3,87  kN . Kaikki nämä moottorit käyttävät samoja ponneaineita kuin kiertoratomoottorit, mutta omilla säiliöillä, jotka on jaettu kolmen sijainnin kesken.

Aluksi oli suunniteltu, että RCS-potkurit kiertoradan eteen asennettaisiin pienten sisäänvedettävien ovien suojaan, jotka olisivat avautuneet, kun sukkula olisi saavuttanut avaruuden. Ne asennettiin lopulta tasaisesti, koska suunnittelijat olivat olleet huolissaan siitä, että heidän kotelonsa ovet juuttuisivat auki ilmakehän paluun aikana ja että tämä vaarantaisi astronautit palatessaan maahan.

Lämpösuojaus

Sukkula, joka liikkuu yli 7  km / s , on, aikana ilmakehän paluu , vähitellen hidastaa yhä tiheä-ilmakehässä, että se kulkee. Sukkulan etuosassa oleva puristusaalto sekä myöhemmät kitkavoimat tuovat sukkulan ulkosien lämpötilat jopa 1650  ° C : een heikommissa kohdissa. Alttiimpi, toisin sanoen etuosa kärki ja siipien etureunat. Alumiinirakenteen vaurioitumisen välttämiseksi , joka on pidettävä alle 180  ° C: ssa , lämpösuoja peittää sukkulan kokonaan. Avaruusaluksilla, kuten Soyuz- tai Apollo- kapselit , tämä lämpösuoja on valmistettu ablaatiomateriaalista , joka poistaa lämmön hajoamalla kerrokselta kerrokselle. Uudelleenkäytettävälle koneelle tätä ratkaisua ei voida soveltaa. Valinta koski materiaalia, jolla on suuri eristysteho , joka palauttaa suurimman osan lämmöstä, jonka se absorboi ulkopuolelle.

Lämpösuoja sukkulan on suurelta osin koostuu laatat on keraaminen sitoutunut alumiini rakenne. Lockheed- yhtiön 1960-luvulla kehittämä materiaali valittiin, koska se on sekä erinomainen lämpöeristin että erittäin kevyt ( tiheys 0,144 HRSI-9-laatoille), koska se koostuu 90% ilmasta. Mutta lämpölaajenemiskerroin termisen päällysteen on hyvin alhainen niin, että päällyste ei murru, kun alumiini päällysrakenneurakoita tai laajenee, se oli tarpeen jakaa se neliö laattoja, joiden keskimääräinen koko on 15  cm: n puolella, erotetaan välitiloja 0,3  mm: n , jotka antavat riittävästi pelata. levyt ovat suhteellisen jäykkää, mutta hauras materiaali, joka voidaan helposti murtaa vaikutuksesta muodonmuutokset suoritettua rakenne sukkulan matkan aikana tiheän-ilmakehässä: välttää repeämä, jokaisen laatan ja alumiinikuoren väliin on asetettu huopakerros.

Lämpötila ja koetut mekaaniset jännitykset ovat sijainnista riippuen hyvin erilaisia. Laattojen koko, paksuus ja tiheys voivat vaihdella kuoren muodon ja paikallisen lämpöjännityksen mukaan. Jokainen laatta on ainutlaatuinen ja siinä on pysyvä numero, joka sijoittaa sen kuoreen. Erilaisia ​​materiaaleja käytetään riippuen lämpötilasta, jolle ne altistuvat, jotkut ovat peräisin sukkuloiden rakentamisesta ja toiset on kehitetty jälkikäteen ja joita käytetään satunnaisesti, kun alkuperäiset laatat on vaihdettava:

  • osat sukkulan että kokemus lämpötila on alle 370  ° C: ssa on päällystetty kanssa FRSI ( Huopa Reusable Surface eristys ), joka on kuitu päällystys valmistettu Nomex . FRSI-osien koko on yleensä 0,8x1,2 metriä ja paksuus 0,4-1  cm  ;
  • osa seinistä matkustamon sekä yläpinnan lokasuojat sijaitsee vain etureunan jälkeen, ja joka tehdään lämpötiloissa välillä 370  ° C ja 650  ° C: ssa , on alun perin suojattu laatat valkoinen keraaminen tyyppi LRSI ( Low Lämpötilan uudelleenkäytettävä pinnan eristäminen ). Niiden paksuus  on 1,3-7 cm ja tiheys 0,144. Uudempi suunnittelu, AFRSI ( Advanced Flexible Reusable Surface Insulation ) laattoja, väriltään valkoinen, vaihda LRSI laatat: ne ovat halvempia valmistaa, vähemmän raskas ja helpompi asentaa;
  • alapuoli sukkulan ja johtava reuna on fin , joka suoritetaan lämpötiloissa välillä 650  ° C ja 1260  ° C: ssa , on alun perin suojattu musta keraamisten laattojen että HRSI ( High Temperature Reusable Pinta-tyyppi). Eristys ). Niiden paksuus on välillä 1,3-13  cm ja niiden tiheys voi olla yhtä suuri kuin 0,144 tai 0,35. Myöhemmin kehitettiin kaksi muuta vertailukelpoista laattaa: FRCI- laatat ( Fibrous Refractory Composite Insulation ), joita käytetään korvaamaan HRSI-laatat vahingoittuneena, koska ne ovat kestävämpiä ja joiden tiheys on 0, 19 ja paksuus 2,5-13  cm  ; ja TUFI ( Toughened uni-piece fibrous eristys ) -tyyppiset laatat , joita käytetään HRSI-laattojen tilalla, missä niiden vahinkokestävyydellä on etu, etenkin lähellä SSME-moottoreita;
  • nenän sukkulan ja etureuna ja siivet ovat altistuneet osat: he kokevat lämpötiloja yli 1260  ° C . Ne eivät päällystetty eristävällä materiaalilla, vaan kappaletta RCC ( Vahvistettu hiili  ; vahvistettu hiiliatomia ), jotka tukevat näitä äärimmäisissä lämpötiloissa. Tämän materiaalin käyttöä ei voitu yleistää, koska se on paljon raskaampaa kuin keraamiset laatat. Toisin kuin nämä, RCC-osilla on rakenteellinen rooli ja ne on erotettava rakenteesta eristekerroksella, koska hiili on hyvä lämmönjohdin. RCC-osien paksuus on välillä 0,64 - 1,27  cm . Nenä on peitetty yhdellä palalla, kun taas etureunat ovat useiden laattojen peitossa. Alkuperä avaruussukkula Columbia onnettomuus liittyy rei'itys yhden näistä laatat pala eristysvaahtoa irrottaa ulkoisen säiliön laukaisun aikana, ja joka tuhoutumisen sukkulan aikana ilmakehän ilmakehään palaamisen..

Jokaisella sukkulalla on käyttöönottopäivänsä ja suoritettujen huoltotoimenpiteiden vuoksi lämpösuojaus, joka eroaa hieman. Vuonna 1999 Atlantis- sukkulan lämpösuoja koostui 501 HRSI-22-tyyppisestä tiilestä (tiheys 22 tuumaa neliöjalkaa kohden eli 0,35), 19 725 HRSI-9-tyyppisestä laatasta, 2945 tyypistä FRRS-12, 322 TUFI- 8 tyyppiä, 77 LRSI-12 tyyppiä, 725 LRSI-9 tyyppiä, 2277 AFRSI pinnoitetyyppiä ja 977 FRSI pinnoitetyyppiä. Noin 20 laattaa on vaurioitunut jokaisella lennolla, ja 70 on vaihdettava eri syistä. Tämä haastattelu on myös yksi tärkeimmistä syistä NASA: n kyvyttömyyteen pitää alun perin suunniteltu aikataulu yhdelle laukaisulle viikossa. Nämä toimet ovat erittäin aikaa vieviä, ja niiden työvoimakustannukset selittävät osittain myös sen, miksi kukin sukkulalento oli liian kallis.

Laskuteline

Kiertoradalla on tavanomainen kolmipyöräinen laskuteline, jonka kolme jalkaa taittuvat koteloiksi, jotka on piilotettu liikuteltavien luukkujen avulla, jotka muodostavat kiinteän osan lämpösuojasta. Etu laskuteline on asennettu sukkulan nokkaan, kun taas kaksi päälaskua on sijoitettu siipien taakse rungon molemmille puolille. Jokaisessa tukijalassa on kaksi pyörää ja tavanomainen oleopneumaattinen iskunvaimennin ( typpi + öljy), ja se on valmistettu teräksestä, joka kestää hyvin mekaanista rasitusta ja korroosiota, alumiiniseoksista ja ruostumattomasta teräksestä . Etuakselin iskunvaimentimen liike on vain 56  cm ja pystyy absorboimaan pystysuoran nopeuden 3,4  m / s . Taka-akselin iskunvaimentimien liike on 41  cm . Etuakselin renkaat ovat kooltaan 81 × 22  cm ja ne ovat täynnä typpeä 20,68  baarissa ja niiden suurin sallittu kuorma on 18 000  kg per pyörä nopeudella 464  km / h . Päävaihde renkaat mittaamalla 113 x 40 x 53  cm sisältää myös typpeä, paineessa 21,72  bar. Niiden suurin sallittu kuorma on 49 200  kg nopeudella 464  km / h . Vaikka sukkulan renkaat eivät ole leveämmät kuin kuorma-auton renkaat, ne kestävät kolminkertaiset rasitukset kuin Boeing 747 . Sen varmistamiseksi, että he tukevat sukkulan painoa nopeudella 450  km / h , heille tehdään tehokas testaus valmistajalla ennen röntgentarkastusta ja läpikäyntiä NASA: ssa. Aluksi jokaisessa päälaskutelineessä oli jarrut, jotka koostuivat neljästä levystä, jotka oli valmistettu berylliumsydämestä, joka oli peitetty hiilellä ja kykenee absorboimaan 75 miljoonaa joulea hätäjarrutuksessa. Usean laskeutumisen jälkeen, mikä aiheutti merkittäviä vahinkoja jarrujärjestelmälle ja vaati Edwardsin pohjan ainoaa kiitotietä, jarrujärjestelmää muutettiin. Viisi hiili-levyjä, joilla voidaan saavuttaa korkeammissa lämpötiloissa ( 1149  ° C sijasta 954  ° C ), käytetään: ne mahdollistavat purkaa jopa 135000000 joulea ja jarrutus voidaan nyt suorittaa nopeudella 418  km / h (vastaan 330  km / h ), mikä antaa mahdollisuuden lisätä marginaalia hätälaskeutumisen yhteydessä. Ensimmäinen lento uusilla jarruilla on tehtävä STS-31 . Renkaat toimitti amerikkalainen Goodrich- yhtiö ensimmäisistä lennoista vuonna 1981 vuoteen 1989, jolloin ranskalainen Michelin- yritys osti Goodrichin ja toimitti renkaat kiertelijöille.

Laskuteline sijoitetaan noin 90  metrin päähän maasta nopeudella, joka ei ylitä 580  km / h . Pyörät tulevat ulos alamäkeen taaksepäin. Mahdollisimman suuren painon säästämiseksi mikään laite ei salli laskutelineen vetämistä sisään, kun se on otettu käyttöön. Välttääksesi ennenaikaisen käyttöönoton, jolla olisi katastrofaaliset seuraukset (esimerkiksi ovien avaaminen ilmakehän paluuvaiheessa aiheuttaisi rikkomuksen lämpösuojuksessa, mikä johtaisi sukkulan tuhoutumiseen), miehistön on käynnistettävä se manuaalisesti. Koska sukkula laskeutuu suurella nopeudella ja sallitaan vain yksi yritys, pyörät on nimellisesti otettava käyttöön ensimmäisen kerran. Junat lukitaan ja otetaan käyttöön kolminkertaisella redundanssilla hydraulijärjestelmällä, ovet kytketään mekaanisesti kunkin pyörän tukiin. Jos hydraulijärjestelmä on viallinen, pyroteknisten varausten käyttökomennon käynnistämisen jälkeen toisena käynnistetään luukkujen avaaminen ja jousisarja käyttää voimakkaasti laskutelineitä. Jokaisella laskeutumisella laukaistaan ​​pyrotekninen järjestelmä, joka auttaa etulaskutelineen käyttöönottoa, ja sen on selviydyttävä suhteellisen tuulen aerodynaamisesta paineesta. Hydrauliset männät käyttävät noin yhden tonnin voimaa etuluukkujen avaamiseen, kun taas tämä voima on 2,5 tonnia kummankin takaoven viiden ensimmäisen senttimetrin kohdalla. Normaaleissa olosuhteissa junan käyttöönotto kestää noin kymmenen sekuntia, mikä helpottuu sen painolla ja suhteellisella tuulella, jonka avulla se voi lukittua ala-asentoon.

Miehistön tilat

Avaruussukkulaan mahtuu jopa kahdeksan astronauttia, jotka ovat jakautuneet kahteen kannelle: ohjaamoon ja keskitasoon ( keskitaso ). Näihin kahteen tasoon lisätään pito ( alakerros ). Täten on saatavana 72  m 3 , vastapäätä 8,5  m 3 venäläisellä Sojuz- aluksella , joka pystyy kuljettamaan kolme kosmonauttia.

Lennon ohjaamo

Ohjaamoon mahtuu neljä henkilöä. Laukaisukokoonpanossa kapteeni ja ohjaaja istuvat kojelaudan edessä vasemmalle ja oikealle. Lentäjän takana istuu kaksi lähetysasiantuntijaa. Kiertoradalla istuimet puretaan; vain komentaja pitää paikkansa. Mökin takaosassa on työasema, joka on varustettu lattiatasoilla, joiden avulla astronautti voi säilyttää kiinteän asennon työskennellessään; tätä asemaa käytetään ohjaamaan sukkulan robottivarren liikkeitä, jotka manipuloivat sukkulan ruumassa olevia hyötykuormia. Operaattorilla on useita ikkunoita, joista on näkymät ruumaan. Sivulla on kaksi sivuasemaa omistettu hyötykuormien ja sukkulan hallintaan.

Edessä tuulilasin yläpuolella oleva alue ryhmitelee eri käyttövälineet; sen avulla voit valita GPC- tietokoneita ( General Purpose Computer ). Vasemmalla kapteenilla on pääsy lämpöohjaukseen , paineistus- ja ilmastointilaitteisiin, palonhavaitsemis- ja sammuttimien sytytysjärjestelmiin. Ohjaajan ja komentajan edessä on kaksi ilmaisinta, ADI ( korkeuden suunnan ilmaisin  : suunnan ja korkeuden ilmaisin) ja HSI (  vaakasuora tilan ilmaisin : vaakasuora tilanteen ilmaisin), jotka antavat tietoja luotsauksesta, nopeudesta, kiihtyvyydestä ja sijainnista avaruuteen, mutta myös muun muassa laskutelineisiin. Oikealla kapteeni ohjaa hydraulipiirejä ja sähkönsyöttöä.

Keskellä useat näytöt tarjoavat lentäjille tietoa ulkoisen säiliön täyttämisestä ja lentoonlähdöstä kuluneesta ajasta. Kahden istuimen välissä "keskuspylväs" sisältää näppäimistön ja sekuntikellot, antennien ja radiolinkkien valinnan sekä asennonohjauksen (RCS) toimintaa osoittavat indikaattorit . Ohjaajia vastapäätä RHC ( Rotation Hand Controler ) -kahva antaa moottoreiden käyttää sukkulan pyörittämistä kolmella akselilla. Toinen kahva, THC ( Translator Hand Controler ), joka sijaitsee RHC: n vasemmalla puolella, mahdollistaa käännökset.

Astronauttien katossa on suuri paneeli, jossa on useita katkaisijoita. Maassa peräsimen polkimet antavat ohjaajien ohjata hännän peräsintä ja jarruttaa sukkulaa laskeutuessaan , kuten lentokoneessa .

Välisilta

Ohjaamon alla oleva välikerros on miehistön asuinpaikka. Kolme paikkaa on asennettu sinne nousun ja laskeutumisen aikana hyötykuorman asiantuntijoille. Siihen pääsee joko ulkopuolelle johtavalla sivuluukulla tai kahdella katossa sijaitsevalla luukulla, jotka ovat yhteydessä ylempään tasoon.

Luukun oikealla puolella on käymälä; vasemmalla puolella oleva keittiöalue antaa miehistön valmistaa ateriansa. Kadun toisella puolella on yksittäisiä lepotiloja, jotka voidaan sulkea tai avata kuin kaapit, joihin astronautit ovat tottuneet ripustamaan yliopiston viirit. Miehellä on kuljetinhihna fyysisen kunnon ylläpitämiseksi painottomuudessa .

Ässät

Kiertoradalla on ilmalukko , jonka avulla miehistön jäsenet voivat puuttua tilaan ulkopuolella, kun sukkula on kiertoradalla. Kun kiertoradat rakennettiin, ilmalukko tunkeutui keskikerrokseen jättäen rahtialueen täysin vapaaksi hyötykuormaa varten. Tuolloin, sulku oli kaksi luukut , joiden halkaisija on 91  cm , yksi joka avasi paineistettuun osaan luotain ja toinen ruumaan, jotta astronautit puuttua kuormat. Hyödyllinen aikana extra-ajoneuvo- retkiä . Yhdysvaltojen päätöksen mukaan osallistua Venäjän avaruusaseman Mir-ohjelmaan ja lähettää sukkulat miehistön haltuunottamiseksi, ilmalukkoa muutettiin, jotta kiertorata pystyi telakoitumaan avaruusasemalla. Se on nyt sijoitettu tavaratilaan. Ilmalukko on pystysuoran sylinterin muodossa alumiinikerroksessa. Sisällä kokonaiskorkeus on 2,11 metriä ja halkaisija on 1,6 metriä, tilavuus hieman yli 5 m 3 , mikä mahdollistaa kahden avaruuspuvulla varustetun astronautin pääsyn  ulos. Kaksi alkuperäistä luukkua säilytetään, mutta kolmas luukku lisätään sylinterin yläosaan; se on myös rajattu androgeenisen perifeerisen telakointijärjestelmän (APAS) kanssa, jonka venäläiset insinöörit ovat kehittäneet, jotta kiertorata voi telakoitua avaruusaseman kanssa, mikä tarjoaa astronauteille mahdollisuuden liukastua aseman paitahihoihin. Tätä telakointimenetelmää käytetään myös kansainvälisessä avaruusasemassa . Atlantis on ensimmäinen varustettu kiertorata, joka alkoi vuonna 1992  ; muut kiertoradat saavat vuodesta 1998 lähtien hieman erilaisen version, paitsi Columbia, joka säilyttää alkuperäisen asennuksensa tuhoonsa vuonna 2003 .

Avaruussukkulalääketieteellisen järjestelmän (SOMS, Shuttle Orbiter Medical System ) avulla astronautit parantavat itsensä sairauden tai pienten vammojen sattuessa. Se koostuu sinisestä laatikosta (MBK, lääkitys- ja sidospakkaus ), joka sisältää lääkkeitä (peräpuikot, aspiriinit), sidoksista sekä sinisestä laatikosta, jossa on punaiset nauhat (EMK, ensiapupakkaus ), joka sisältää ensiapupakkauksen ja lääkinnällisiä instrumentteja; nämä kaksi laatikkoa on tallennettu keskikerrokseen (välitasolle). Tiedot SOMS kerää lähetetään Mission Control Center in Houston , jossa lääkärit voivat neuvoa astronautit, tai pyytää, että operaatio perutaan.

Sulautettu tietojenkäsittely

Avaruussukkulalaskenta koostuu 1753 mustasta laatikosta, 200 tietokonetta kullekin järjestelmälle. Tietokoneet on liitetty 5 IBM AP-101 tietokoneita , ohjelmoitu Rockwell ja IBM: in Fortran . 3833 856 bitin (eli 468  kt ) muistista  he voivat kysyä tietokannan, joka sisältää 34  Mbit: n magneettinauhalle tallennetun lento-ohjelman (noin 15  Mbit ) . Jäljellä oleva muistitila sisältää varausohjelmia ja muuta tietoa. Tämä lento-ohjelma päivitetään, kun operaatio etenee 9 ryhmässä: esimerkiksi ensimmäinen vastaa moottorilentovaihetta. Niin kauan kuin sukkula on laukaisualustalla, sitä ohjaa osittain laukaisun käsittelyjärjestelmä (LPS).

"Kriittisen" vaiheen (laukaisu, lasku) aikana neljä viidestä tietokoneesta toimii rinnakkain suorittamalla samat laskelmat: ne saavat saman tiedon ja synkronoidaan 440 kertaa sekunnissa. Eri tiimit ohjelmoivat ne kukin eri tavalla, joten virhe, joka voi aiheuttaa kaatumisen, ei teoriassa vaikuta muihin. Ohjelmistovirheiden kompensoimiseksi päätökset tehdään enemmistöllä, kun saaduissa tuloksissa on ristiriitaisuuksia. 5 th  tietokone on tarkoitus varmistaa, että kaikki menee hyvin välillä muut 4: Jos ne ovat kaikki laittaa vika, se voi varmistaa toiminnan shuttle yksin. Lisää "rauhallisia" vaiheita, kuten kiertoradan jaksoja, yksi tietokone valvoo sukkulaa, muut deaktivoidaan. Suunnittelunsa vuoksi nämä tietokoneet olivat erittäin nopeita ja erittäin joustavia, sillä ne pystyivät suorittamaan operaation alle 3 mikrosekunnissa ja pystyivät vastaamaan suoraan miehistön tuhanteen kysymykseen. Vastaukset näytettiin useilla koontinäytön näytöillä yhdistämällä aakkosnumeeriset tiedot, kaaviot tai näiden kahden yhdistelmä.

Virtalähde

Avaruuskuljetukset saavat virtansa kolmesta Power Systemin valmistamasta Hydrox- polttokennosta . Ne toimittavat sähköenergiaa koko avaruussukkulalle (myös vahvistimet ja ulkoinen säiliö) 3  minuutista  30  s ennen laukaisua operaation loppuun. 2832  kg ja happi jaetaan kahdeksaan säiliöissä 95,3  cm halkaisijaltaan ja 1584  kg ja vetyä neljän säiliöissä 115,6  cm halkaisijaltaan. Ne jaetaan pareittain rungon keskelle, lastin lattian alle, ja lisäsäiliöitä voidaan asentaa suunnitellusta tehtävästä riippuen (enintään viisi muuta). Nämä kolme paristoa tarjoavat jännite 28  V varten virta välillä 61  ja 436  . Akun sytyttäminen kestää melkein neljännes tunnin, joten kaksi on aina aktiivinen leikkauksen välttämiseksi. ne toimittavat jatkuvasti muunninta, joka tuottaa sähköä 115  V / 400  Hz kolmivaiheisessa vaihtovirtaa käyttäville laitteille. Nämä kolme kennoa tuottavat jatkuvasti enintään 21  kW: n , ja mahdollisuus saada 36 kW : n huipputeho  neljänneksen tunnin ajan. Koska kiertorata kuluttaa keskimäärin 14  kW virtaa, hyötykuormalle jää jäljelle noin 7  kW .

Polttokennot tuottavat vettä, jonka suodattamisen jälkeen astronautit voivat kuluttaa. Ne ovat sekä herkkä että kriittinen elementti kiertoradalla. Useaan otteeseen lähetys oli keskeytettävä jonkin näistä elementeistä epäonnistumisen jälkeen.

Hydrauliset järjestelmät

Avaruussukkula hydrauliikkajärjestelmä käytetään suuntaamaan SSME moottorin suuttimet ja käyttöön laskuteline. Energia, jonka varavoimayksiköt (APU Apuvoimalaitteet ), lukumäärältään kolme ja sijoitettu takaosaan luotain. He painavat lähes 39  kg kukin, ja antaa teho 138  hv , ansiosta turbiinin virtansa aikana vapautuvat kaasut katalyyttisen hajoamisen hydratsiinia ajan 930  ° C: ssa  ; tämä turbiini käyttää pumppua, jonka virtausnopeus on neljä litraa sekunnissa. 134 kg: n säiliö  sisältää hydratsiinia, joka on paineistettu  heliumin avulla 27 baariin.

Ulkoinen säiliö

Ulkoinen säiliö ( englanniksi  : External Tank , lyhennettynä ET ) sisältää vetyä ja happea, jota on varastoitu nestemäisessä muodossa kiertoradan SSME- moottoreissa . Säiliön muoto on 46,9 metriä pitkä ja halkaisijaltaan 8,4 metriä oleva sylinteri, joka päättyy aerodynaamisista syistä kartiomaiseen kärkeen. Se sisältää 543 000  litraa (noin 631  t ) nestemäistä happea ja 1,465 miljoonaa litraa (noin 108  t ) nestemäistä vetyä . Säiliö, joka on rakennettu Lockheed on Michoud , Louisiana kasvi , on valmistettu litium - alumiini metalliseos , jossa yhdistyvät lujuus ja keveys. Vetysäiliö vie sylinterin alemmat kaksi kolmasosaa, kun taas happisäiliö sijaitsee yläosassa. Happisäiliö, joka painaa tyhjänä 5,4 tonnia, sisältää luistonestoa ja pyörteenestolaitteita, jotka on tarkoitettu rajoittamaan nesteen liikkumista ja estämään moottorien pysähtyminen ennen ponneaineen täydellistä uupumista. Säiliön yläosassa oleva tuuletusaukko mahdollistaa kaasumaisen hapen vapautumisen ylipaineen sattuessa. Kahden säiliön välissä on yhdysvyöhyke, koska kahden säiliön pohjat, jotka ovat muodoltaan puolipallonmuotoisia, eivät ole vierekkäisiä. Vetysäiliössä on vain pyörteenestolaitteita, koska erittäin harvinaisen nestemäisen vedyn liikkeillä on vain vähän vaikutusta sukkulan käyttäytymiseen. Happisäiliön tapaan siinä on tuuletusaukko, joka vähentää tarvittaessa vedyn jatkuvasta haihdutuksesta syntyvää painetta.

Ulkoinen säiliö on kiinnitetty sukkulaan kolmella pisteellä: yksi sijaitsee vetysäiliön yläosassa, kaksi muuta säiliön pohjassa samalla tasolla. Apupotkurit on kiinnitetty kahdella kiinnittimellä ulkoiseen säiliöön, joista toinen sijaitsee säiliöiden välisen yhteysalueen tasolla ja toinen vetysäiliössä. Halkaisijaltaan 43  cm: n putkisto kuljettaa nestemäistä happea paineen alaisena virtausnopeudella 1,3 tonnia sekunnissa (SSME: lle 104%: n teholla) ja kulkee vetysäiliön ulkopuolelta sukkulan moottoreille. Vety siirretään saman halkaisijan omaavan putken läpi virtausnopeudella 211 kilogrammaa sekunnissa. Säiliö on peitetty paksulla eristekerroksella, joka rajoittaa ponneaineiden kuumenemista, joka on pidettävä hyvin alhaisissa lämpötiloissa ( -253  ° C vedyllä). Käytettyä materiaalia on muutettu useita kertoja päällysteen massan pienentämiseksi tai ympäristövaatimusten täyttämiseksi. Toistuvat tapaturmaongelmat olivat syynä toiseen sukkulan onnettomuuteen.

Ulkoiseen säiliöön on tehty useita muutoksia ensimmäisten näytteiden julkaisun jälkeen: sen alkuperäinen 35 tonnin tyhjä massa laskettiin ensimmäistä kertaa 30 tonniin STS-6- operaatiota varten , pääasiassa ohentamalla rakennetta. Vuonna 1998 alumiini-litium korvasi alumiinin, jolloin tyhjä massa oli 26 tonnia. Täyteen lastattuna ponneaineilla se painaa 760 tonnia.

Apupotkurit

Kaksi sukkula ohjauspotkuria ( Solid Rocket Booster tai SRB) sukkulan antavat yli 71,4%: a koko työntövoiman moottoreiden sukkulan ensimmäisen kahden minuutin lennon ennen niiden kun jälkimmäinen on saavuttanut korkeudessa on 46  km: n . Lisäksi ennen lentoonlähtöä 2000 tonnia kokoonpanoa, joka koostuu sukkulasta, säiliöstä ja potkureista, lepää kokonaan potkurien päällä.

Jokainen jauheponneaine koostuu pääasiassa lieriömäisestä teräsrungosta, jonka pituus on 45,6 metriä ( suuttimen kanssa ) ja halkaisijaltaan 3,71 metriä, etukartiosta, jossa laskuvarjot sijaitsevat, ja suunnattavasta suuttimesta. Ponneaine , valettu kirjekuori, on muodostettu lohkon jauhe 469 tonnia, joka sisältää, läheisesti sekoitetaan, hapetin ( ammoniumperkloraatti ), The polttoaine ( alumiini jauhe ) sekä. Kuin muiden komponenttien muodossa jäljittää. Lohko on lävistetty pitkittäisellä kanavalla, joka toimii polttokammiona . Kun ponneaine sytytetään, kanavan puolen jauhelohkon sisäpinta palaa ja tuottaa kuumia kaasuja, jotka poistuvat suurella nopeudella suuttimen läpi ja tuottavat 1 246 tonnin työntövoiman . Ponneaineen virtaamiseksi sylinteri on jaettu viiteen segmenttiin, jotka on liitetty yhteen, kun ne ovat saaneet ponneaineen. Jauhelohkon keskellä olevan kanavan geometria on määritelty tarjoamaan suurin lentoonlähtövetovoima, joka putoaa 70 prosenttiin 55 sekuntia myöhemmin ja pysyy sitten suunnilleen vakiona sen jälkeen. Tätä tarkoitusta varten etuosan (ylä) segmentin kanavaosuus on 11-kärjisen tähden muotoinen, kun taas neljän muun segmentin kanava on kaksinkertaisen katkaistun kartion muotoinen. Syttymisen jälkeen jauhepotkuri toimii, kunnes ponneaine on loppunut, eikä sitä voida sammuttaa toisin kuin kiertomoottoreissa. Tyhjä paino on 63 tonnia.

Segmentit sopivat yhteen ja on kiinnitetty 177 tapilla, jotka on jaettu kehän ympäri. Kolme tiivistettä tarjoaa tiivisteen segmenttien väliin, jotta se kestää erittäin korkeita paineita ja lämpötiloja. Vuonna 1986 näiden sinettien epäonnistuminen loi aukon, jonka läpi liekki puhkaisi ulkosäiliön, mikä johti Challenger-sukkulan tuhoutumiseen ja sen miehistön kuolemaan. Koska nivelet ja segmenttien yhdistämistapa on tarkistettu. Suutinta voidaan kallistaa 7 ° potkurin akseliin nähden työntövoiman ohjaamiseksi ja sukkulan liikeradan korjaamiseksi. Suuttimien suuntaamiseen käytetyn liikevoiman aikaansaavat kaksi redundanttia hydraulijärjestelmää, joiden voimanlähde on hydratsiinia käyttävä moottori . Kartion muotoinen potkurin yläpää sisältää uisteluvarjon ja kolme 40 metrin halkaisijaltaan olevaa pääjohtoa, jotka on sijoitettu sen jälkeen kun potkurit on vapautettu, jotta NASA-alukset voisivat toipua niistä. Kahdeksan pientä jauhepotkuria, jotka on jaettu kahteen 4-ryhmään, käytetään siirtämään potkuripotkuria poispäin sukkulasta erotuksen jälkeen.

Operaation edistyminen

Valmistautuminen

Luotain kun niille tarkistamista yhdessä kolmen rakennuksen omistettu sen ylläpitoon (jäljempänä Orbiter Processing Facility OPF) klo Kennedy Space Centerissä vuonna Floridassa , saa osa hyötykuormasta tulevan operaation myös kulutusosia ladataan. Kiertorata punnitaan ja sen painopiste määritetään lentoparametreissa huomioiden. Kiertorata siirretään sitten Apollo-ohjelman Saturn V -raketteja varten rakennettuun valtavaan kokoonpanorakennukseen , josta kaksi laituria on omistettu sukkuloiden rinnakkaiselle valmistelulle. Kaksi muuta lahtia käytetään kiertoradojen pysäköintiin ja laitteiden varastointiin. Ulkoinen säiliö ja kaksi potkuripotkuria asennetaan pystysuoraan kannettavaan laukaisualustaan ​​(MLP ), jota käytetään sukkulan siirtämiseen laukaisualustalle ja joka toimii tuena tuolloin. Kiertorata nostetaan pystysuoraan lähes 100 metrin korkeuteen kahdella 200 tonnin nosturilla ja lasketaan sitten pultattavaksi ulkoiseen säiliöön. Sitten siirretään mobiilialustat, jotta sukkulalla voi työskennellä. Sukkulan kolmen komponentin väliset mekaaniset ja sähköiset kytkennät tarkistetaan ja testataan. Yhteydet maa-asennuksiin tarkistetaan myös. Kaikki nämä tarkastukset kestävät teoriassa 6 päivää.

Bandfordonet kuljetuksesta vastuussa sukkula samaan paikkaan liu'utetaan sitten alle liikkuvan käynnistää alustan sitten kokoonpanon läpi ovet VAB ja asettaa pois alhaisella nopeudella (alle 2  km: n päässä h -1 ) enintään yksi kaksi laukaisualustaa, jotka on asennettu sukkulalle. Ajoneuvo, joka on myös Apollo-ohjelman perintö, on varustettu tunkkijärjestelmällä, joka pitää sukkulan pystysuorassa, kun kokoonpanon on kiivettävä laukaisualustalle johtavaan 5%: n ramppiin. Kohde saavutetaan 6 tunnin kuluttua; liikkuva alusta lasketaan sitten jalustoille ja telaketju poistetaan. Kummassakin laukaisualustassa (39A ja 39B) on rakenne, joka mahdollistaa sukkulan valmistelun loppuun saattamisen: se koostuu kiinteästä metallitornista ( kiinteä palvelurakenne tai kiinteä palvelurakenne ) ja liikkuvasta osasta ( pyörivä palvelurakenne ), jotka on kiinnitetty siihen ja pyörii 120 ° lepäämään kiertoradan rahtialustaa vasten. Kiinteä osa sisältää syöttöjohdot ponneaineille ja erilaisille nesteille sekä käytävän, jonka avulla miehistö pääsee sukkulaan. Liikkuvassa osassa on 5 alustatasoa, joiden avulla voit työskennellä tavaratilassa valvotussa ympäristössä. Se tarjoaa myös pääsyn moottorin kennoihin.

Sukkulan hyötykuorma koostuu usein suuresta määrästä komponentteja, joista joidenkin on tarkoitus pysyä kiertoradalla, kuten kansainvälisen avaruusaseman komponentit tai sen pysyvän miehistön tankkaaminen, ja toiset, jotka palaavat maapallolle kontteina tai rakenteina. tarkoitettu rahdin kuljettamiseen. Kaikki hyötykuorman elementit tarkistetaan, ilmastoidaan ja asennetaan Kennedyn avaruuskeskukseen . Yksi osa asennetaan, kun kiertorata on vaakasuorassa OPF: ssä, loput on laukaisualustalla. Polttoaineiden lataus valmistellaan. Tavaratilan ovet ovat kiinni. Viimeinen tehtävä on laukaisun harjoitus, joka suoritetaan niin, että astronautit on asennettu kiertoradalle ja varustettu avaruuspuvuillaan. Laskenta alkaa 47 tuntia ennen laukaisua. Operaattorit tarkastavat lentojärjestelmät ja ohjelmistot yleisesti yhdessä laukaisuhuoneista. Klo 11.00 (T = nousun aika) mobiili rakenne (RSS) poistettiin, laukaisualusta tyhjennettiin ja vedyn ja nestemäisen hapen lataaminen ulkoiseen säiliöön alkoi.

Tuoda markkinoille

Kolme tuntia ennen laukaisua astronautit pääsevät avaruussukkulaan. T-3 minuutin ja T-2 minuutin välillä (T = lentoonlähtömomentti) vety- ja happisäiliöt paineistetaan, sitten SSME: t saatetaan ponneaineiden lämpötilaan. Jos laskurin aikana ei havaita ongelmia, SSME : t kytketään päälle T-3 sekunnissa. Moottoreiden paineen alla vahvistimet, jotka kiinnittävät sukkulan laiturille, taipuvat hieman ja sukkula kallistuu 2 metriä ohjaamon tasolla ennen paluuta pystysuoraan. Jos jokin SSME-moottoreista ei ole sytytyksen jälkeen saavuttanut 90% nimellistehostaan, kampi keskeytyy. Kun rakettimoottorit toimivat normaalisti, jauhepotkurit syttyvät juuri sillä hetkellä, kun sukkula on palannut pystysuoraan (hetkellinen T). Avaruussukkula nousee nopeasti kasvamalla (1,5 g: n kiihtyvyys  ), koska työntövoiman / kokonaispainon suhde (3000 tonnia - 2000 tonnia) on 1,5, toisin kuin esimerkiksi Saturn V -raketti . Kun nopeus ylittää 39  m s -1 , noin 7 sekunnin kuluttua, sukkula vie suunta vastaa kohde silmäkuopan kone ( 57 ° esimerkiksi tehtävänä on kansainvälisen avaruusaseman ). Sukkula kaatuu esittelemään luotain vatsa kohti taivasta: tässä asennossa moottorit voivat ylläpitää negatiivinen vaikutus rajoittamalla aerodynaamisen painetta luotain siivet. SSME-työntövoima pienenee jopa 67% ilmanpaineen kasvaessa. Suurin aerodynaaminen paine, Max Q , saavutetaan 60 sekuntia lentoonlähdön jälkeen. T + 65 sekunnissa SSME-työntövoimaa lisätään vähitellen, kunnes se saavuttaa 104% nimellisestä työntövoimasta.

Noin 120 sekuntia lentoonlähdön jälkeen kaksi potkuripotkuria vapautetaan: liitännät katkaistaan pyroteknisillä panoksilla ja kahdeksan pientä rakettimoottoria poistaa tehostimet ulkoisesta säiliöstä. Miehistö, joka oli siihen asti ollut alttiina voimakkaille matalan taajuuden ja suuruusluokan 1-2 cm värähtelyille  , on täysin hiljainen, kun kiihtyvyys putoaa 1  grammaan . Kukin potkuripotkurin nousu jatkuu vauhdilla 75 sekuntia, kunnes apogee saavuttaa ja sitten laskee kiihtyvyyden jälleen 3  grammaan, koska työntövoima pysyy vakiona, mutta massa pienenee; saavutti 48 km: n korkeuden  , 225 sekunnin kuluttua erotuksesta, ylempi kärki työnnetään, sitten ohjaaja laskuvarjo laskee työntövoiman vakauttamiseksi ja lopuksi kolme pää laskuvarjoa avautuu vähentäen nopeuden 25 metriin sekunnissa ojauksen aikaan. Tämä tapahtuu Atlantin valtamerellä noin 261  km päässä laukaisupaikasta. Potkurit otetaan talteen kahdella NASA-aluksella ja kunnostetaan seuraavaa lentoa varten. Kiertorata kiihtyy edelleen käyttämällä vain SSME: itä. Nyt kiertorata on kulkenut ilmakehän tiheimmän osan läpi. Se pyörii uudelleen noin 6 minuuttia lentoonlähdön jälkeen esittääkseen tietoliikenne-antenninsa kohti zenittiä, jolloin miehistö voi kommunikoida ohjauskeskuksen kanssa TDRS- satelliittien kautta geostationaalisella kiertoradalla. Sen nopeus on silloin 3,7  km s −1 .

Seitsemän minuuttia lentoonlähdön jälkeen SSME-työntövoimaa vähennetään, jotta kiihtyvyys ei ylittäisi 3  g . Kahdeksan minuuttia ja 20 sekuntia lentoonlähdön jälkeen, SSME: t pysäytetään (MECO: päämoottorin katkaisu): pysähdyksen laukaisee yleensä saapuminen radan etuliitteeseen, mutta tätä pistettä ei ehkä ole saavutettu, jolloin se on saavutettu on ponneaineiden ehtyminen, joka laukaisee moottorit. Ulkoinen säiliö heitetään pois: kiertoradan korjausmoottoreita käytetään siirtämään sukkula poispäin säiliön tieltä.

Sukkulan nopeus on silloin 7,6  km s −1, mutta sen nopeus on silti liian pieni verrattuna matalaan korkeuteen, jotta se voisi pysyä kiertoradalla. Säiliö seuraa lisäksi ballistista liikerataa ja tekee pian ilmakehän paluun , jonka aikana se tuhoutuu. Sen roskat putosivat Tyynenmeren eteläosassa, kun sukkula suoritti tehtävän kansainväliselle avaruusasemalle (kaltevuus 57 ° ). Sukkula käyttää kiertoradan korjausmoottoreitaan (OMS) välttääkseen saman kohtalon ja sijoittuakseen kohdistetulle kiertoradalle. Tämä sisältyy tehtävistä riippuen välillä 250-650  km . Sukkula voi tehdä yhden tai kaksi korjausta kiertoradalle pääsyn tehtävänsä mukaan: ensimmäinen, joka suoritetaan tyypillisesti 2 minuuttia päämoottoreiden sammuttamisen jälkeen, antaa sukkulan saavuttaa tavoitepiikin, toinen kiertää kiertoradan. Jos toista ohjausta ei suoriteta, reitin sanotaan olevan "suora työntö".

Tehtävän keskeytysskenaariot käynnistämisen aikana

Kun sukkula on maassa, laukaisu voidaan keskeyttää, kunnes apupotkurit ovat syttyneet. Jos SSME: t kytketään päälle ja pois päältä vian havaitsemisen jälkeen, vakavin ongelma on vetykaasun läsnäolo moottorin suuttimien ulkopuolella, joka voi palaa liekkiä näkymättä. Tämän tyyppisten tilanteiden havaitsemiseksi käytetään erityisiä kameroita. Astronauttien evakuointimenettelyjä on neljä, jotka kattavat kaikki skenaariot. Astronautit koulutetaan evakuoimaan sukkula ja laskeutumaan nopeasti podilla läheiseen kortteliin.

Kun potkuripotkurit ovat päällä, lentoonlähtöä ei voida enää keskeyttää. Jos toimintahäiriön seurauksena sukkulan liikerata jättää normaalin lentokuoren ja uhkaa asuinaluetta, tehostepotkuriin ja ulkoiseen säiliöön asetetut räjähdysaineet, joiden laukaisu on annettu Yhdysvaltain ilmavoimille, sallivat niiden räjähtämisen ennen kuin ne törmäsivät maahan. Kaikissa tapauksissa yritetään kiertorata erottaa ennen räjähteiden lähtöä.

Siitä hetkestä lähtien, kun potkuripotkurit on vapautettu (T + 120 sekuntia T = laukaisu), on useita keskeytysskenaarioita:

Takaisin laukaisupaikalle ( Palaa käynnistyssivustolle tai RTLS)  :

Jos potkuri menettää osittaisen voimansiirtopotkurien vapauttamisen hetken ja T + 260 sekunnin välillä, luopumisskenaario koostuu paluusta lentoradalle Kennedyn laukaisukeskuksessa. Sukkula jatkaa alkuperäistä liikerataa moottoreilla, jotka ovat edelleen toiminnassa, sitten kääntyvät ja suorittaa moottorilennon negatiivisella asennolla lähestyäkseen laskeutumiskenttää. Tavoitteena on tyhjentää ulompi säiliö ja sijoittaa se ihanteelliseen pisteeseen, joka mahdollistaa kiitotien nousun liukuvalla lennolla.

Keskeytys transatlanttisella lennolla ( Transoceanic Abort Landing TAL)  :

Tämä skenaario pätee yli T + 260 sekunnin ja jos jäljellä oleva polttoaine ei salli minimiradan saavuttamista. Polttoainetta ei ole jäljellä kääntymiseen ja paluuseen lähtöpisteeseen. Tällöin sukkula suorittaa suborbitaalisen lennon , jonka avulla kiertorata voi laskeutua Atlantin toisella puolella sijaitsevalle kiitotielle noin 45 minuuttia laukaisun jälkeen. Lähetystyöhön, jonka kaltevuus on 57 ° on kansainvälinen avaruusasema, kaksi lentokenttää sijaitseva Euroopassa valittiin: American lentotukikohdan Moronin lähellä Sevillan vuonna Espanjassa ja lentotukikohdan Istres Etelä Ranskassa . Näihin kahteen tukikohtaan on asennettu pysyvästi laite, joka on tarkoitettu ohjaamaan sukkulan laskeutumista, ja NASA-tiimit on sijoitettu ennalta noin 8 päivää ennen kutakin laukaisua.

Keskeytys silmukoidulla kiertoradalla (keskeytä kerran AOA  : n ympärillä ) :

Tätä skenaariota sovelletaan, kun kiertorata pystyy saavuttamaan kiertoradan, mutta ei pysty ylläpitämään sen jälkeen, koska se on liian matala. Tässä tapauksessa sukkula suorittaa täydellisen kiertoradan ja aloittaa ilmakehään paluun soveltamalla normaalia menettelyä.

Keskeytyksen kanssa kiertoradalla ( Keskeytä Orbit ATO)  :

Tämä skenaario pätee tapaukseen, jossa kiertorata menettää osan käyttövoimastaan, mutta sillä on riittävästi nopeutta päästä elinkelpoiselle kiertoradalle, mutta ei aiotulle. Kiertäjä voi kuitenkin käyttää kiertoradan korjausmoottoreitaan päästäkseen oikeaan kiertoradalle. Tilanteesta riippuen operaatio jatkuu tai riittämättömien ponneaineiden marginaalien takia se keskeytyy ja ilmakehän paluu käynnistyy normaalisti seuraavan kiertoradan aikana.

Kiertoradan hylkääminen ( varautumisen keskeyttäminen CA)  :

Jos useampi kuin yksi SSME on alhaalla tai jokin muu olennaista roolia käyttävä komponentti vioittuu, sukkula ei voi valita uutta lentorataa, joka sallisi sen laskeutumisen kiitotielle eikä kiertoradalle: varmistussuunnitelma ( Emergency abort ) toteutetaan ja miehistön on evakuoitava kiertorata. Ensimmäisten neljän sukkulamatkan aikana kahdella lentäjällä oli heittoistuin, jota voitiin käyttää alle 2,7 Machin ja 24  km: n alapuolella , mutta nämä myöhemmin vetäytyivät, ja muutenkin miehistön jäsenillä ei olisi voinut olla samaa varustetta. Päätös evakuoinnista on tehtävä, kun kiertorata on 20 km :  n korkeudessa. Autopilotti on kytketty ja oma navigointiohjelman aktivoituu. Evakuointi tapahtuu välikerroksen tasolla sijaitsevasta sisääntuloluukusta. Evakuointi on mahdollista vain, jos kiertoradan nopeus on alle 426  km / h ja korkeus alle 10  km . Pyrotekninen järjestelmä sytytetään luukun räjäyttämiseksi, ja 3 metrin pituinen teleskooppinen napa kaartuu voimakkaasti alaspäin. Jokainen miehistön jäsen, joka on varustettu laskuvarjollaan, kiinnittää varusteisiinsa linjan, joka liukuu karabiinilla päättyneellä varrella ennen hyppäämistä tyhjyyteen. Sauvan tulee ohjata häntä hyppyn alkaessa ja antaa hänen välttää kiertoradan siiven tarttumista. Laskettiin, että 8 hengen miehistö voitaisiin evakuoida 90 sekunnissa nopeudella 12 sekuntia per astronautti, kiertorata 3  km : n korkeudella evakuoinnin lopussa.

Viiden kerran (STS-41-D, STS-51-F, STS-55, STS-51, STS-68) operaation käynnistäminen oli keskeytettävä sen jälkeen kun havaittiin operaation epäonnistuminen. 'Yksi muutama sekunti ennen lentoonlähtöä, kun sukkulamoottorit olivat päällä. Ainoa lennon aikana tapahtunut hylkäämisen menettely sukkulan koko uran ajan aloitti operaatio STS-51-F, kun kiertoradan keskusmoottori sammutettiin 5 minuutin ja 45 sekunnin lennon jälkeen: sukkula noudatti suhteellisen hyväntahtoista Keskeytä kiertoradalle -menettelyä ja tehtävä voidaan vihdoin suorittaa.

Palaa maahan

Palattuaan maahan kiertoradan miehistö mieluummin laskeutuu Kennedyn avaruuskeskukseen, jossa kantoraketti ja huoltotilat sijaitsevat. Tietyn määrän sääolosuhteiden on täytyttävä laskeutuakseen: alle 2500 metrin korkeudessa olevan pilvipeitteen on oltava alle 50%, näkyvyyden on oltava yli 8  km , sivutuulen jommankumman kiitotien on oltava alle 28  km h - 1, jos kiertorata laskeutuu päivällä ja 14  km h −1, jos lasku tapahtuu yöllä. 50 km : n päässä laskeutumispaikasta ei saa olla ukkosta tai sateita  . Jos nämä ehdot eivät täyty, oleskelua kiertoradalla voidaan pidentää tehtävästä riippuen yhdestä päivään muutamaan päivään. Jos epäsuotuisat sääolosuhteet jatkuvat, lasku tapahtuu Edwardsin ilmavoimien tukikohdassa Kaliforniassa, jossa sää on usein leuto ja suurten kiitoteiden määrä tarjoaa enemmän vaihtoehtoja. Mutta tämä ratkaisu vaatii sitten kiertoradan kotiuttamisen jollakin kahdesta Boeing 747 NASA -alustasta , mikä luo tietyn riskin, merkittävät lisäkustannukset ja lisäksi lisää aikaa kiertoradan kunnostamiseen. Ensimmäiset laskeutumiset olivat Edwardsissa. Ensimmäinen Kennedyn lasku, joka tehtiin osana STS-41B- tehtävää vuonna 1984, johti renkaan puhkeamiseen ja vaurioituneisiin jarruihin. Laskeutumisia jatkettiin vasta Kennedyssa vuonna 1991 kiitotielle tehtyjen töiden (pidennys, pinnoitus) ja laskutelineeseen, renkaisiin ja kiertoratajarruihin tehtyjen muutosten jälkeen. Laskuvarjo, jonka tarkoituksena on lyhentää pysäytysmatkaa, asennettiin sukkuloiden hännään. Koska Kennedyn avaruuskeskuksen laskeutuminen on sääntö.

Palautuksen käynnistämiseksi maapallolle sukkulan on vähennettävä nopeuttaan rakettimoottoreilla: tämä vähennys puolestaan ​​aiheuttaa sen korkeuden laskemisen, kunnes sukkula tunkeutuu vuoronsa tiheämpiin ilmakerroksiin hidastaakseen sukkulaa ja tehden siitä alkaa ilmakehän paluu . Kiertäjän kiertoradalla kertynyt valtava määrä kineettistä energiaa haihtuu lämpönä tämän vaiheen aikana. Liipaisuhetki on kiinteä siten, että lentorata tuo sukkulan oikealla nopeudella valitulle laskeutumisalueelle.

Sukkulan ilmakehään paluun käynnistävä liikkeellelähtö suoritetaan kiertoradan pisteessä, joka on kiitorataa vastapäätä. Kiertorata hidastuu vähitellen, kunnes se saavuttaa pisteen, jossa ilmanpaine yhdessä sen nopeuden kanssa sallivat sen ohjauspintojen ohjata sitä. Nyt kiertorata, jolla ei ole propulsiojärjestelmää, käyttäytyy kuin purjelentokone, jonka lentäjän on tuotava normaalissa tapauksessa Kennedyn avaruuskeskuksen kentälle.

Tämän prosessin aloittamiseksi kiertorata on suunnattu siten, että sen kiertoradan korjausmoottorit ovat eteenpäin ja sitten ne kytketään päälle niin, että nopeus pienenee 60: sta 150 metriin sekunnissa aloituskierroksesta riippuen. Luotain korvataan sitten nenän edessä eteenpäin nenä-up asema , jonka asenne on noin 40 ° . Tämä kulma pidetään välillä 37–43 astetta käyttämällä tarvittaessa takaohjaussäätömoottoreita, koska ohjauspinnat , erityisesti hissit, ovat tehoton ohuessa ilmakehässä. Yli 43 ° , lämmitys olisi liian suurta eikä lämpösuojus voinut vastustaa. Pilotti antaa enemmän tai vähemmän korostunut rulla kulmat : lentäjä voi näin sekä säätää pituutta jäljellä liikeradan hidastamalla (suorittamalla S) tai nopeuttamalla (kulkusuunta) ja siirtämällä liikeradan oikealle tai vasemmalle, kun kiitotien ei ole kiertoradan pidentymisessä. Siipiensa ansiosta kiertorata voi laskeutua radalle, joka sijaitsee 1800  km suoraviivaisen radan oikealla tai vasemmalla puolella.

Kun aerodynaaminen paine ylittää 10  kg m −2 , hissiä voidaan käyttää ja Mach 5: ssä on peräsimen vuoro. Mach 1: ssä suunnanohjausmoottorit kytketään pois päältä. Laskeutumisen kaltevuutta pienennetään vähitellen, kunnes se laskee 1,4 °: een, kun kiertorata on saavuttanut 25 km: n korkeuden  . Sitten sukkulan nopeus on 3148  km h −1, ja se on 128  km: n päässä laskeutumispaikasta. Kiertorata aloittaa vaiheen (Terminal Aera Energy Management TEAM), jonka aikana se vähentää tarvittaessa nopeuttaan kuvaamalla S: n noin 5,5 km: n säteellä  samalla kun seuraa polkua, jonka akseli on tangentin lentoradan toiselle puolelle. . Kiertoradan nopeus muuttuu äänenvoimakkuudeksi, kun se on 15 km : n korkeudessa  ja 56  km: n päässä lentoradalta. Noin 10  km: n etäisyydellä kiitotieltä kiertorata aloittaa viimeisen laskeutumisen käyttämällä autopilottia noin 20 °: n kaltevuudella (kolme kertaa jyrkempi kuin kaupallisen lentokoneen) ja käyttämällä nopeusjarruja sen nopeuden hallintaan. 500 metrin korkeudessa kiertorata suoristuu laskemaan kaltevuuden 1,5 °: een ja laskuteline laajenee 100 metrin korkeuteen. Kennedyn lentorata on 4,5  km pitkä ja 91 metriä leveä.

Kiertorata koskettaa kiitotietä päälaskutelineensä ollessa korkealla ylöspäin-asennossa, sen nopeus on 472  km h −1 , etuosa alkaa laskea, kun nopeus putoaa alle 343  km h −1 . Laskuri, jonka halkaisija on 12 metriä, sijoitetaan sitten vakaajan takaosaan kuljetun matkan vähentämiseksi ennen kuin se pysähtyy kokonaan. Nostoteline puolestaan ​​koskettaa maata, kun nopeus putoaa alle 296  km h −1 ja laskuvarjo vapautetaan, kun nopeus on alle 56  km h −1 .

Noin 25 erikoisajoneuvoa ja 150 asiantuntijaa ottavat vastaan ​​kiertoradan ja sen miehistön heti laskeutumisen jälkeen. Kun kiertorata pysähtyy, kuivassa puvussa olevat joukkueet tarkistavat, ettei rakettimoottoreiden käyttämiä myrkyllisiä ponneaineita , vetyä tai ammoniakkia ole kiertoradan ulkopuolella. Jos ei, puhallinta käytetään kaasujen poistamiseen ja mahdollisen räjähdyksen estämiseksi. Ilmastointia johtavat johdot on kytketty kiertoradan takaosaan sekä jäähdyttämään sukkulan osia, joita kuumennettiin voimakkaasti ilmakehän paluun aikana, että puhdistamaan sukkula myrkyllisiltä kaasuilta. Nämä operaatiot kestävät alle tunnin, sitten ajoneuvo tulee seisomaan luukkua vasten, joka on avoin miehistön päästämiseksi kulkemaan. jälkimmäinen evakuoidaan lyhyen lääkärintarkastuksen jälkeen tiimille, joka on vastuussa kiertoradan valmistelusta seuraavia operaatioita varten. Jos kiertorata on laskeutunut Kennedyn avaruuskeskukseen, se vedetään kohti yhtä kolmesta sille omistetusta kunnossapitorakennuksesta ( Orbiter Processing Facility OPF): siellä tehdään huoltotoimenpiteitä. Jos kiertorata on laskeutunut Edwardsin ilmavoimien tukikohtaan , se ohjataan nosturiin, joka asennetaan Boeing 747 -laitteeseen, joka on varustettu palauttamaan se takaisin Kennedyn avaruuskeskukseen.

Huoltotoimet

Kiertorata vedetään kohti yhtä kolmesta omistetusta rakennuksesta ( Orbiter Processing Facility OPF), joka sijaitsee Kennedyn avaruuskeskuksessa, jossa tehdään rutiinihuoltotoimenpiteitä. Kiertorata asetetaan sinne kohotettuun asentoon ja useita liikkuvia alustoja sijoitetaan paikalleen pääsyn suhteen sukkulan eri osiin. Tavaratilan ovien avaamisen jälkeen juuri päättyneen tehtävän hyötykuorma poistetaan. Erilaisia ​​piirejä ja säiliöitä puhdistetaan: moottoripiirit, elämänhallintajärjestelmä, ilmastointi, polttokenno, vesisäiliöt. SSME-moottorit puretaan kunnostusta varten omistetussa rakennuksessa (päämoottoreiden käsittelylaitos ). Tarvittaessa OMS-moottorin kehykset ja etupyörivä moottorilohko poistetaan kunnostusta varten. Lämpösuoja tutkitaan laatoittain ja mahdolliset vaurioituneet tai heikkouden merkit korvataan. Edellisen operaation aikana havaitut tapaukset käsitellään. Myös laskuteline, jotkut rakenteelliset komponentit ja muut järjestelmät tarkastetaan. Päivityksiä voidaan tehdä tässä vaiheessa, jos ne eivät liiku kiertorataa liian kauan. Seuraavan OPF: n suorittaman tehtävän huolto- ja konfigurointitoimet kestävät yleensä alle 100 päivää.

Päivitykset

Raskas huolto- ja päivitystoiminta suoritetaan säännöllisin väliajoin, ja päätavoitteena on rajoittaa riskejä ja samalla rajoittaa niiden kustannuksia. Vuonna 2000 nykyisillä päivityksillä pyrittiin vähentämään sukkulan menetysriskiä nousuvaiheessa 50%, kiertoradalla pysymisen ja maahan paluun aikana 30% ja lopuksi parantamaan miehistön saatavilla olevia tietoja. kriittisissä tilanteissa. Näiden parannusten tuolloin oli tarkoitus vähentää sukkulan menetysriskiä 1/248: sta 1/483: een. Tämä riski, jonka arvioitiin olevan 1/78 vuonna 1988 lennon STS-26 kohdalla, oli vähentynyt 1/248: een pääasiassa puuttumalla SSME-koneisiin.

Nämä operaatiot suoritetaan tarkistusjaksojen aikana ( Orbiter-huoltoseisokki OMDP), jotka kestävät 14 kuukautta aikataulun mukaan joka 8. lento, eli suunnilleen kolmen vuoden välein; ne tapahtuvat Boeing (entinen Lockheedin ) tehtaan Palmdale , Kaliforniassa . Joitakin näiden merkittävien muutosten aikana tehtyjä muutoksia ovat:

  • laskutelineen vahvistaminen, jotta sukkula voisi laskeutua Kennedyn avaruuskeskukseen,
  • ilmalukko- ja telakointijärjestelmän asennus tavaratilaan, jotta sukkula voi telakoitua Mir- avaruusaseman kanssa ,
  • modernin kojelaudan asentaminen ohjaamoon käyttämällä näyttöjä neulan osoittimien sijaan.
  • SSME- moottoreiden maksimitehon nousu, joka useiden muutosten jälkeen on noussut 109%: iin alkuperäisestä tehosta (mutta 104% käytettävissä vain normaalissa tilassa).

Erilaiset avaruussukkula-tehtävät

Avaruussukkula on suunnittelun mukaan erittäin joustava ajoneuvo. Se on ainoa, joka voi tuoda useita tonneja ainetta takaisin maapallolle avaruudessa pysymisen jälkeen. Sen erittäin suuren rahtialueen ansiosta avaruusaseman komponentit voidaan asettaa kiertoradalle, jota mikään olemassa oleva raketti ei voi laukaista. Nämä ainutlaatuiset piirteet sekä sopimusten olemassaolo muiden kumppanimaiden kanssa ovat yksi syy avaruussukkulaohjelman jatkamiseen sen erittäin korkeista kustannuksista huolimatta. Avaruussukkula-alueen toiminta-alue supistui kuitenkin huomattavasti, kun kävi selväksi, ettei säästölupauksia pidetä.

Satelliittien ylläpito kiertoradalla

Avaruussukkula on ainoa avaruusalus, joka pystyy tuomaan satelliitteja takaisin maahan. Ensimmäinen tämän tyyppinen tehtävä suoritetaan tehtävän STS-51-A aikana  : kaksi satelliittia, jotka olivat epäonnistuneet matalalla kiertoradalla saavuttaessaan geostationaalisen kiertoradan , siepataan ja tuodaan sitten takaisin maapallolle sukkulabussin rahtialustalle. Sukkula voi myös korjata rikkoutuneen satelliitin, kunhan se on kiertoradalla, jonne sukkula pääsee. Siten STS-49- operaation aikana Intelsat IV- satelliitin apogee-vaihe korvataan. Tunnetuin tapaus on Hubble-avaruusteleskooppi, joka on suunniteltu ylläpitämään ja päivitettäväksi Yhdysvaltain avaruussukkulan säännöllisten vierailujen avulla. Viisi tehtävää on omistettu huoltotöille, mikä joka kerta mahdollistaa satelliitin käyttöiän pidentämisen. Ensimmäinen tehtävä säästää avaruusteleskoopin, joka ei voi toimia suunnitteluvirheen takia. Viimeinen STS-125- operaatio tapahtui vuonna 2009.

Satelliittien laukaisu

Avaruussukkulaohjelman operatiivisen vaiheen alkaessa sen päätehtävänä on laittaa satelliitit kiertoradalle . NASA toivoo näin ollen laskevan laukaisukustannuksia sukkulan uudelleenkäytettävyyden ansiosta. Ensimmäisen pätevyyslentoja seuraavan STS-5- tehtävän aikana Columbia pudotti Anik C-3- ja SBS-C- tietoliikennesatelliitit matalalle kiertoradalle, jotka sitten saavuttivat geostationaalisen kiertoradan omilla moottoreillaan. Seuraavat kolme tehtävää omistetaan myös satelliittien laukaisemiseen.

Challengerin katastrofista vuonna 1986 sukkula ei enää asettanut kaupallisia satelliitteja kiertoradalle. Vain sotilaallisia, tieteellisiä tai hallituksen satelliitteja tuetaan. Jälkimmäisen, erittäin kalliiden, laukaisu on jo itsessään uskottu asteittain tavanomaisille kantoraketeille, ja viimeinen satelliitin laukaiseva sukkamatka on lento STS-93, joka asettaa Chandran avaruusteleskoopin kiertoradalle kesällä 1999.

  • Satelliittien asettaminen kiertoradalle

  • SBS-C-satelliitin laukaisu STS-5- operaation aikana .

  • 50 koetta suorittava LDEF- satelliitti tuodaan takaisin maahan 5 vuotta kiertoradalle asettamisen jälkeen.

Sukellus tieteellisiin kokeisiin

Toinen tärkeä teema sukkula tehtäviä on tutkimuksen alalla mikrogravitaatiota . Tämä tarjoaa joustavan alustan, joka mahdollistaa kaikenlaisten kokeiden suorittamisen. Ruumaan mahtuu kokeita, jotka on näytetty tyhjiössä, tai paineistettua moduulia, jossa miehistö voi suorittaa tutkimustyötä "paidan hihoissa". Ensimmäinen tällainen laboratorio on Spacelab , Euroopan avaruusjärjestön kehittämä avaruuslaboratorio , jonka ensimmäinen lento tapahtui STS-9- operaation aikana marraskuussa 1983. Spacelab osallistui 22 sukkulamatkalle; viimeinen tehtävä on STS-90 vuonna 1998.

Spacelabin seuraaja on Spacehab . Paljon joustavampaa, tätä avaruuslaboratoriota voidaan käyttää myös rahdin kuljettamiseen kansainväliselle avaruusasemalle, kuten tapahtui STS-105- operaation aikana . Viimeinen vain tutkimukseen omistettu tehtävä on Columbian sukkulan STS-107- tehtävä , joka räjähtää ilmakehän paluun aikana . Spacehabin viimeinen lento logistiikkamoduulina suoritetaan osana tehtävää STS-118 .

Muiden merkittävien tieteellisten tehtävien joukossa on luku STS-7, joka kuljetti lastiruuman tutkimukseen tarkoitettuja alustoja. Nämä, pudotettuaan avaruuteen lennon alkaessa, saivat Canadarm-käsivarren takaisin lennon lopussa. Myöhemmin sukkula sijoittaa avaruuteen useita muita tieteellisiä alustoja useiden kuukausien tai useiden vuosien ajaksi, ennen kuin myöhempi tehtävä analysoi ne.

Jopa sukkulat, jotka eivät ole omistettu tutkimukselle, suorittavat tieteellisiä kokeita. Tavaratilassa on usein aluksella olevia tieteellisiä kokeita, jotka suoritetaan automaattisesti. Miehistö teki myös kokeita sukkulan välikannella kiertoradalla olon aikana. Tämä pätee erityisesti kansainväliseen avaruusasemaan tehtäviin tehtäviin.

Palvelee avaruusasemia

Mir

1990-luvulla sukkula teki useita lentoja Venäjän Mir- asemalle . Vuosien 1995 ja 1998 välillä sukkula telakoitui asemalle yhdeksän kertaa. Tuolloin se oli kahden avaruusvallan ensimmäinen yhteistyö Apollo-Soyuz- projektin jälkeen vuonna 1975.

Kansainvälinen avaruusasema

Suuri joustavuutensa ansiosta sukkula on ihanteellinen väline avaruusaseman kokoamiseen ja tankkaamiseen. Kansainvälinen avaruusasema oli voimakkaasti riippuvainen sukkulalentoa. Monet aseman komponentit olivat kooltaan sellaisia, että muut raketit eivät voineet laukaista sitä. Toisaalta sukkulan Canadarm-varsi mahdollistaa uusien moduulien kokoamisen suoraan asemalle. Muilla kuin venäläisillä moduuleilla ei ole itsenäistä työntövoimaa eikä suunnanohjausjärjestelmää, joten ne eivät voi kiinnittyä asemaan. Sukkula mahdollistaa myös aseman vakituisen miehistön haltuunoton: se voi teoriassa kuljettaa 5 matkustajaa lentoa kohti.

Koska sukkulalla oli kriittinen asema aseman kokoonpanossa, sukkulalaivaston lentokielto helmikuussa 2003 tapahtuneen Columbian katastrofin seurauksena johti aseman kokoonpanon lykkäämiseen useilla vuosilla. Useat tieteelliset kokeet, jotka oli tarkoitus asentaa asemalle, jopa perutaan.

  • Avaruusaseman kokoonpano ja toimitukset

  • Atlantis-kiertorata lähestyttäessä Venäjän asemaa Mir STS-74: n aikana .

  • Discovery Orbiter telakoitui kansainväliselle avaruusasemalle.

  • Avaruusaseman säde P3 erotetaan tavaratilasta.

Kiertoradat

Laivasto

NASA on rakentanut viisi kiertorataa. Jokaisella kiertoradalla on erilaiset ominaisuudet:

  • Columbia on ensimmäinen kiertorata, joka otetaan käyttöön toiminnassa. Se teki 28 lentoa vuosina 1981–2003, ennen kuin se tuhoutui palatessaan ilmakehään1. st Helmikuu 2003. Columbia painaa 3,6 tonnia enemmän kuin seuraavat kiertoradat: siivet ja runko ovat painavampia; Columbia on varustettu instrumenteilla, joita käytetään sukkulan käyttäytymisen hallitsemiseksi ensimmäisten lentojensa aikana, ja se säilyttää painavamman sisäisen ilmalukon, joka muilla kiertoradoilla on hylätty ulkoisen ilmalukon vuoksi, joka on välttämätöntä avaruusasemien palvelemiseen.
  • Challenger (1982) on toinen rakennettu kiertorata. Se lensi ensimmäistä kertaa vuonna 1983 osana STS-6- operaatiota, ennen kuin se tuhoutui kymmenennen lennon STS-51-L käynnistämisen yhteydessä28. tammikuuta 1986.
  • Discovery teki ensimmäisen lennon vuonna 1984 osana STS-41-D -matkaa ja on suorittanut 39 tehtävää. Sen viimeinen laukaisu tapahtui 24. helmikuuta 2011. Kiertorata on tehnyt eniten tehtäviä.
  • Atlantis teki ensimmäisen lennon vuonna 1985 tehtävällä STS-51-J ja suoritti 33 lentoa. Sen viimeinen julkaisu oli 8. heinäkuuta 2011.
  • Endeavour teki ensimmäisen lentonsa vuonna 1992 osana tehtävää STS-49 . Se rakennettiin Challengerin tuhoutumisen jälkeen, ja se on suorittanut 25 lentoa. Hänen viimeinen lento saatiin päätökseen 1. st kesäkuu 2011 ( STS-134 ).

Kaksi muuta esimerkkiä rakennettiin sukkulan kehittämiseksi:

  • NASA: lle vuonna 1977 toimitettua Enterprise- tai OV-101 ( Orbital Vehicle-101 ) -laitetta käytetään ensin vahvistamaan sukkulan kuljetus Boeing 747 -alustan takaosassa. Vuonna 1977 tehtiin viisi miehittämätöntä lentoa ja kolme miehistön lentoa. Samana vuonna sukkula vapautettiin viisi kertaa lennon 747 takaosasta ja laskeutui yksin liukumisen jälkeen. Seuraavien vuosien aikana yritystä käytetään tärinätestaukseen ja kokoonpanomenettelyjen validointiin ennen sukkulan laukaisua Kennedyn avaruuskeskuksessa. Vuonna 1985 sukkula, jota ei ole varustettu suorittamaan kiertoradalla tehtäviin, palautettiin National Air and Space Museum in Washington, DC näytettäväksi. Vuonna 2012 hänet siirrettiin New Yorkiin Intrepid Sea-Air-Space Museum -museoon .
  • Marshallin avaruuskeskuksen vuonna 1977 rakentama Pathfinder on teräsmockup, joka on painoltaan, kooltaan ja muodoltaan samanlainen kuin kiertorata. Sitä käytetään rakennusten ja ajettujen teiden käsittelyn ja koon vahvistamiseen.

Tase

Amerikkalainen avaruussukkula ei mullistanut avaruusliikennettä alentamalla kiertoradalle laskeutumisen kustannuksia suunnittelijoiden odotusten mukaisesti. Vuonna 2008, kun sukkulaohjelma oli päättymässä, arvioitiin, että jokainen Yhdysvaltain avaruussukkulalento maksoi 1,5 miljardia dollaria sisältäen kehityskustannukset: hinta, joka ei ollut kilpailukykyinen klassisen kantoraketin kanssa. Myöskään toiminnallinen joustavuus ei ole olemassa: laukaisunopeus oli 5% alun perin suunnitellusta. Avaruussukkulan piti vähentää astronauttien riski samalle tasolle kuin lentokoneiden matkustajilla. Se perustuu tähän oletukseen, että sukkula suunniteltiin ilman pelastusjärjestelmää, toisin kuin tavanomaiset kantoraketit. Mutta sukkula on paljon monimutkaisempi kone kuin tavanomainen kantoraketti ja sen vuoksi alttiimpi vikaantumiselle jopa erittäin hankalien ohjaustoimenpiteiden avulla. Päätös peruuttaa sukkula johtuu suurelta osin tästä havainnosta. On itsestään selvää, että koneet, jotka korvaavat sukkulan eri tehtävissään, ovat "klassisia" avaruusaluksia, kuten Apollo-kapseli: Amerikkalaista avaruussukkulaa pidetään nykyään yleensä umpikujana miehitetyn avaruuslennon alalla.

Kiertelijöitä pidetään museoissa

Ohjelman loppuun asti selvinneet neljä operatiivista kiertoradaa ovat nyt esillä eri museoissa Yhdysvalloissa:

Lisäksi kaksi Spacelab tilan laboratoriot aloitti ruumassa aikana lukuisia avaruussukkula virkamatkaa näkyvät vastaavasti Bremen lentokentällä vuonna Saksassa ja National Air and Space Museumissa, Washington.

Endeavour- sukkulan kopio sijaitsee Cosmodomessa , ja sitä käytetään tehtävän simulaatioihin.

Galleria

  • Yleiskatsaus laukaisutiloihin.

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

  1. Avaruusaluksen kyky pystyä lähtemään kiertoradalta laskeutumaan maapallolle. Mitä suurempi sivuttaissiirtymä, sitä helpompaa koneella on valita laskeutumisalue.
  2. Rockwell itse ostetaan mennessä Boeing joulukuussa 1996 .
  3. Tämä muoto (11-tähtinen tähti) luo suuren palopinnan syttyessään, minkä vuoksi suuri työntövoima vähenee hyvin nopeasti, kun osa muuttuu sylinterimäiseksi
  4. Toisin kuin SSME: t, jauheenvahvistimia ei voida sammuttaa, kun ne on käynnistetty

Viitteet

  1. (in) "  Space Shuttle Basics  " , NASA,15. helmikuuta 2005(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  2. Nancy Bray , "  Avaruussukkula ja kansainvälinen avaruusasema  " , NASA: lla ,28. huhtikuuta 2015(käytetty 10. tammikuuta 2020 )
  3. (en) TA Heppenheimer, "  Sukkula päätös  " , NASA,1999(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  4. Dennis R.Jenkins s.  78-79 .
  5. (en) Mark Wade, "  Shuttle  " [ .arkisto7. huhtikuuta 2004] , Astronautix,9. elokuuta 2003(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  6. Avaruussukkula tekninen konferenssi s.  212-230 .
  7. Xavier Pasco op. cit. s.  134 .
  8. Xavier Pasco op. cit. s.  139-147 .
  9. Dennis R.Jenkins s.  78-79 .
  10. Xavier Pasco op. cit. s.  103-105 .
  11. Dennis R.Jenkins s.  170 .
  12. (in) Richard Braastad, "  Operaattorin NASA: n budjetti in Perspective  " [ arkisto3. maaliskuuta 2016] (käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  13. (in) TA Heppenheimer, "  Sukkula päätös  " , NASA,1999(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  14. Dennis R.Jenkins s.  182-183 .
  15. Dennis R.Jenkins s.  187-248 .
  16. Dennis R.Jenkins s.  286 - 287 .
  17. Dennis R.Jenkins s.  288 .
  18. (in) Rogers komission raportti, "  raportti presidentin asettaman avaruussukkula Challenger Onnettomuus, Volume 1, luku 4, sivu 72  " ,1986(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  19. (in) Rogers komission raportti, "  raportti presidentin asettaman avaruussukkula Challenger Onnettomuus, Volume 1, luku 6  " ,1986(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  20. (in) Rogers lykättiin komission "  toteuttaminen suositukset presidentin asettaman avaruussukkula Challenger Onnettomuus, VII  " ,1987(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  21. Dennis R.Jenkins s.  288 .
  22. Dennis R.Jenkins s.  324-331 .
  23. (in) Associated Press , "  sula alumiini löytyy Columbian lämpö laatat  " , USA Today ,4. maaliskuuta 2003( lue verkossa , kuultu 22. kesäkuuta 2018 ).
  24. (in) Columbian onnettomuuksien tutkintalautakunta: Raportin osa 1 ,elokuu 2003, 248  Sivumäärä ( lue verkossa [PDF] ) , s.  123.
  25. (in) Columbian onnettomuuksien tutkintalautakunta: Raportin osa 1: Osa 2: Miksi onnettomuus tapahtui , Columbian onnettomuuksien tutkintalautakunta,elokuu 2003, 204  Sivumäärä ( lue verkossa [PDF] ) , s.  95.
  26. (in) Columbian onnettomuustutkintalautakunta, "  6.1 Vaahtopoikkeamien historia (sivu 121)  " [ arkisto2. huhtikuuta 2009] [PDF] ,elokuu 2003(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  27. (in) Richard Simon , "  With sukkulat Becoming museosalien, kaupungit maa yksi elämä  " , Los Angeles Times ,14. elokuuta 2010( lue verkossa ).
  28. (in) "  Discoveryn viimeinen koti 'ilmassa'  ' osoitteessa upi.com ,1. st marraskuu 2010(käytetty 22. kesäkuuta 2018 ) .
  29. (in) "  NYC, LA, Kennedy Space Centerissä, Smithsonian saada 4 eläkkeellä avaruussukkula  " , USA Today ,12. huhtikuuta 2011( lue verkossa , kuultu 22. kesäkuuta 2018 ).
  30. (sisään) "  STS-113-avaruussukkulan käsittely - kysymys- ja vastauspöytä: Mistä avaruussukkulan ikkunat on valmistettu?  " NASA (käytetty 23. kesäkuuta 2018 ) .
  31. Dennis R.Jenkins s.  365-384 .
  32. Dennis R.Jenkins s.  412-420 .
  33. Dennis R.Jenkins s.  389-391 .
  34. Dennis R.Jenkins s.  391-392 .
  35. (in) John W. Youngin ja James R. Hansen , Forever Young: Life of Adventure Air and Space , University Press of Florida,2012, 424  Sivumäärä , Kindle eBook ( ISBN  978-0-8130-4933-5 ja 0-8130-4933-4 ) , luku .  4.
  36. Dennis R.Jenkins s.  395-402 .
  37. Dennis R.Jenkins s.  238 - 239 .
  38. Dennis R.Jenkins s.  401 .
  39. Dennis R.Jenkins s.  408-411 .
  40. "  laskutelineiden Orbiter  " päälle www.capcomespace.net (näytetty 1 st heinäkuu 2020 )
  41. Jean-François Clervoy , Avaruuden historia (t): operaatio Hubbleen , Pariisiin, Jacob-Duvernet,2009, 207  Sivumäärä ( ISBN  978-2-84724-251-5 ) , s.  73.
  42. Mark Traa (  englanniksi kääntänyt Paloma Cabeza-Orcel), Avaruuden valloitus , Pariisi, Gründ ,syyskuu 2007, 319  Sivumäärä ( ISBN  978-2-7000-1797-7 ) , s.  108.
  43. (in) "  Exercise equipment  " sivustolla spaceflight.nasa.gov (katsottu 23. kesäkuuta 2018 ) .
  44. Dennis R.Jenkins s.  379-382 .
  45. (sisään) "  Shuttle Orbiter Medical System  " [ arkisto2. huhtikuuta 2009] , Kennedyn avaruuskeskus, NASA (käytetty 23. kesäkuuta 2018 ) .
  46. "  Launch control center  " (käytetty 21. maaliskuuta 2010 )
  47. Didier Capdevila, "  Sukkulan tietokone  " , Capcom Espace (käytetty 13. helmikuuta 2016 )
  48. Didier Capdevila, “  Shuttle- lennon energia  ” , Capcom Espace ( käyty 13. helmikuuta 2016 ) .
  49. Dennis R.Jenkins s.  421 .
  50. Dennis R.Jenkins s.  422-423 .
  51. Dennis R.Jenkins s.  425 - 433
  52. (en) "  Avaruussukkula: Kiertoradan käsittely: laskeutumisesta laukaisuun  " , NASA Kennedyn avaruuskeskus,18. kesäkuuta 2005
  53. Dennis R.Jenkins s.  259
  54. Dennis R.Jenkins s.  417
  55. Dennis R.Jenkins s.  259-260
  56. Dennis R.Jenkins s.  417
  57. NASA, "  kiertoradan lisäys  " ,4. heinäkuuta 2002
  58. Dennis R.Jenkins s.  263
  59. NASA, "  Space Shuttle Transoceanic Abort Landing Sites  " ,Marraskuu 2006
  60. NASA, "  Contingency Abort  " (käytetty 23. maaliskuuta 2010 )
  61. Dennis R.Jenkins s.  370-371
  62. NASA, "  Inflight Crew Escape System  " (käytetty 23. maaliskuuta 2010 )
  63. (in) "  asiakirja lehdistölle NASA STS-131 -operaatiosta  " [PDF] , NASA,huhtikuu 2010(käytetty 20. tammikuuta 2015 )
  64. (en) "  Avaruussukkulan kiertoradan laskeutuminen KSC: lle  " , NASA,Toukokuu 2000
  65. Dennis R.Jenkins s.  260
  66. Dennis R.Jenkins s.  260-261
  67. (in) "  Mission Control Answers Your Questions: From: Amanda, of Sydney, Australia  " , NASA (käytetty 23. maaliskuuta 2010 )
  68. Dennis R.Jenkins s.  261
  69. Dennis R.Jenkins s.  441
  70. Dennis R.Jenkins s.  435
  71. Dennis R.Jenkins s.  435-439
  72. (in) "  Kiertoradan kunnostus | Columbian painonpudotussuunnitelma  ” , Spaceflight Now,14. huhtikuuta 2000(katsottu 17. heinäkuuta 2009 )
  73. (in) "  Kiertoradan kunnostus | Lentäminen tulevaisuuteen  ” , Avaruuslento nyt,14. huhtikuuta 2000(katsottu 17. heinäkuuta 2009 )
  74. (in) "  Enterprise (OV-101)  " , NASA Kennedyn avaruuskeskus10. maaliskuuta 2000
  75. “  Space Shuttle Pavilion  ” , osoitteessa www.intrepidmuseum.org ( käyty 27. tammikuuta 2019 )
  76. (in) "  Parthfinder  " , NASA Kennedyn avaruuskeskus1995
  77. (in) Pat Duggins, "  Final Countdown: NASA ja loppu Avaruussukkula ohjelma  " , amerikkalainen tiedemies,2007(katsottu 22. lokakuuta 2009 )

Bibliografia

NASA  :

  • [PDF] (en) TA Heppenheimer (NASA), avaruussukkula-päätös ,1999( lue verkossa )Historia: ensimmäisistä konsepteista avaruussukkula-projektin (SP 4221) käynnistämiseen.
  • [PDF] (en) NASA, NSTS 1988 News Reference Manual ,1988( lue verkossa )1988 avaruussukkulan käyttöopas.
  • [PDF] (en) NASA Johnsonin avaruuskeskus, avaruussukkuloiden tekninen konferenssi ,1983( lue verkossa )Sukkulan teknisten ominaisuuksien esittely.
  • [PDF] (en) Roger D. Launius ja Dennis R. Jenkins, Coming Home: Reentry and Recovery from Space (NASA SP-2011-593 , NASA,2001, 337  Sivumäärä ( ISBN  978-0-16-091064-7 , lue verkossa )Avaruusaluksen laskeutumisesta maapallolle tutkittujen ja kehitettyjen menetelmien historia (keskitytään amerikkalaisten saavutuksiin)

Muut  :

  • (en) Dennis R.Jenkins, Avaruussukkula: Kansallisen avaruusliikennejärjestelmän historia ensimmäiset 100 tehtävää , Midland Publishing,2006, 513  Sivumäärä ( ISBN  978-1-85780-116-3 )
  • (en) Pat Duggins, lopullinen lähtölaskenta: NASA ja avaruussukkulaohjelman loppu , University Press of Florida,2009, 264  Sivumäärä ( ISBN  978-0-8130-3384-6 )
  • (en) Davide Sivolella, Avaruussukkulaohjelma: teknologiat ja saavutukset , Springer Praxis Books,2017, 360  Sivumäärä ( ISBN  978-3-319-54946-0 , lue verkossa )
  • (en) Davide Sivolella, kiertoradalle ja takaisin: miten avaruussukkula lensi avaruudessa , Springer Praxis Books,2014, 502  Sivumäärä ( ISBN  978-1-4614-0983-0 , lue verkossa )
  • (en) David J.Shayler, ISS: n kokoaminen ja toimittaminen: Avaruussukkula täyttää tehtävänsä , Springer-PRAXIS,2017, 350  Sivumäärä ( ISBN  978-3-319-40443-1 , lue verkossa )
  • Xavier Pasco, Yhdysvaltain avaruuspolitiikka 1958-1985: tekniikka, kansallinen etu ja julkinen keskustelu , L'Harmattan ,1997, 300  Sivumäärä ( ISBN  2-7384-5270-1 , lue verkossa )
  • Alain Duret, Avaruusvalloitus: unelmasta markkinoihin , Pariisi, Éditions Gallimard ,2002, 262  Sivumäärä ( ISBN  2-07-042344-1 )
  • F. Verger, R Ghirardi, I Sourbès-Verger, X. Pasco, Uusi aluetila : satelliittien atlas ja avaruuspolitiikka , Belin ,2002
  • (en) JD Hunley, Yhdysvaltain avaruusalusten laukaisukoneiden tekniikka: Viking to space shuttle , University press of Florida,2008, 453  Sivumäärä ( ISBN  978-0-8130-3178-1 )
  • (en) Dennis R. Jenkins ja Roger D Launius, saavuttaa korkea raja: Yhdysvaltain kantorakettien historia , Kentuckyn yliopiston lehdistö,2002( ISBN  978-0-8131-2245-8 )
  • (en) Melvin Smith , kuvitettu avaruussukkulahistoria: Yhdysvaltain siivekäs avaruusalus: X-15 Orbiterille , Haynes Publishing Group,1985, 246  Sivumäärä ( ISBN  0-85429-480-5 ) , s.  111-132.

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit

NASA  :

Muu