Prima navetă americană. Istoria dezvoltării sistemului navetei spațiale

„Navetă spațială” ( Naveta spațială- naveta spațială) este o navă spațială reutilizabilă de transport cu echipaj american concepută pentru a transporta oameni și marfă pe orbitele joase ale Pământului și înapoi. Navetele au fost utilizate ca parte a programului guvernamental al Administrației Naționale pentru Aeronautică și Spațiu (NASA) Space Transportation System (STS).

Shuttle Discovery ( Descoperire, OV-103) a început construcția în 1979. A fost transferat la NASA în noiembrie 1982. Naveta a fost numită după una dintre cele două nave pe care căpitanul britanic James Cook a descoperit insulele Hawaii și a explorat coastele Alaska și nord-vestul Canadei în anii 1770. Naveta și-a făcut primul zbor în spațiu pe 30 august 1984 și ultimul său din 24 februarie până în 9 martie 2011.
„Recordul” său include operațiuni atât de importante precum primele zboruri după moartea navetelor Challenger și Columbia, livrarea pe orbită a telescopului spațial Hubble, lansarea stației interplanetare automate Ulysses pe traiectoria de zbor, precum și a doua. zbor către Hubble pentru prevenire și lucrari de reparatii. În timpul serviciului său, naveta a efectuat 39 de zboruri pe orbita Pământului și a petrecut 365 de zile în spațiu.

(Atlantida, OV-104) a fost comandat de NASA în aprilie 1985. Naveta a fost numită după o navă cu vele de cercetare oceanografică care a fost deținută de Institutul Oceanografic din Massachusetts și a funcționat între 1930 și 1966. Naveta a efectuat primul zbor pe 3 octombrie 1985. Atlantis a fost prima navetă care a andocat cu stația orbitală rusă Mir și a efectuat șapte zboruri către aceasta în total.

Naveta Atlantis a pus pe orbită sondele spațiale Magellan și Galileo, care au fost apoi trimise la Venus și Jupiter, precum și la unul dintre cele patru observatoare orbitale ale NASA. Atlantis a fost ultima navă spațială lansată în cadrul programului navetei spațiale. Atlantis a efectuat ultimul zbor în perioada 8-21 iulie 2011, echipajul pentru acest zbor a fost redus la patru persoane.
În timpul serviciului său, naveta a efectuat 33 de zboruri pe orbita Pământului și a petrecut 307 zile în spațiu.

În 1991, flota americană de navete spațiale a fost alimentată ( Efort, OV-105), numit după una dintre navele flotei britanice pe care a călătorit căpitanul James Cook. Construcția sa a început în 1987. A fost construit pentru a înlocui naveta spațială Challenger care s-a prăbușit. Endeavour este cea mai modernă dintre navetele spațiale americane, iar multe dintre inovațiile testate pentru prima dată pe ea au fost folosite ulterior în modernizarea altor navete. Primul zbor a avut loc pe 7 mai 1992.
În timpul serviciului său, naveta a efectuat 25 de zboruri pe orbita Pământului și a petrecut 299 de zile în spațiu.

În total, navetele au efectuat 135 de zboruri. Navetele sunt proiectate pentru o ședere de două săptămâni pe orbită. Cea mai lungă călătorie în spațiu a fost făcută de naveta Columbia în noiembrie 1996 - 17 zile 15 ore 53 minute, cea mai scurtă - în noiembrie 1981 - 2 zile 6 ore 13 minute. De obicei, zborurile de transfer au durat de la 5 la 16 zile.
Au fost folosite pentru a lansa mărfuri pe orbită, pentru a efectua cercetări științifice și pentru a deservi nave spațiale orbitale (lucrări de instalare și reparații).

În anii 1990, navetele au participat la programul comun ruso-american Mir - Naveta spațială. S-au făcut nouă andocări cu stația orbitală Mir. Navetele au jucat rol importantîn implementarea proiectului de creare a Stației Spațiale Internaționale (ISS). Unsprezece zboruri au fost efectuate în cadrul programului ISS.
Motivul pentru încetarea zborurilor navetei este epuizarea duratei de viață a navei spațiale și costurile financiare uriașe ale pregătirii și întreținerii navetelor spațiale.
Fiecare zbor de transfer a costat aproximativ 450 de milioane de dolari. Pentru acești bani, naveta de orbită ar putea livra 20-25 de tone de marfă, inclusiv module pentru stație, și șapte până la opt astronauți într-un singur zbor către ISS.

De la dispariția programului de navete spațiale al NASA în 2011, toate navetele au fost „retrase”. Naveta nezburătoare Enterprise, care se afla la Muzeul Național al Aerului și Spațiului al Instituției Smithsonian din Washington (SUA), a fost livrată muzeului de portavion Intrepid din New York (SUA) în iunie 2012. Locul său la Instituția Smithsonian a fost luat de naveta spațială Discovery. Naveta Endeavour a fost livrată Centrului de Știință din California la jumătatea lunii octombrie 2012, unde va fi instalată ca expoziție.

Naveta este programată să sosească la Centrul Spațial Kennedy din Florida la începutul anului 2013.

Materialul a fost pregătit pe baza informațiilor de la RIA Novosti și a surselor deschise

Sistemul de transport spațial, mai bine cunoscut sub numele de naveta spațială, este un vehicul de transport reutilizabil american. nava spatiala. Naveta este lansată în spațiu folosind vehicule de lansare, manevrează pe orbită ca o navă spațială și se întoarce pe Pământ ca un avion. S-a înțeles că navetele vor zbura ca navete între orbita joasă a Pământului și Pământ, livrând sarcini utile în ambele direcții. În timpul dezvoltării, s-a avut în vedere ca fiecare dintre navete să fie lansată în spațiu de până la 100 de ori. În practică, ele sunt folosite mult mai puțin. Până în mai 2010, cele mai multe zboruri - 38 - au fost efectuate de naveta Discovery. În total, au fost construite cinci navete între 1975 și 1991: Columbia (ars la aterizare în 2003), Challenger (explodat la lansare în 1986), Discovery, Atlantis și Endeavour. Pe 14 mai 2010, naveta spațială Atlantis și-a făcut lansarea finală de la Cape Canaveral. La întoarcerea pe Pământ, acesta va fi scos din funcțiune.

Istoricul aplicării

Programul de navetă a fost dezvoltat de North American Rockwell în numele NASA din 1971.
Shuttle Columbia a fost primul orbiter reutilizabil operațional. A fost fabricat în 1979 și transferat la Centrul Spațial Kennedy al NASA. Naveta Columbia a fost numită după nava cu vele pe care a explorat-o căpitanul Robert Gray în mai 1792. ape interioare Columbia Britanică (acum statele americane Washington și Oregon). La NASA, Columbia este desemnată OV-102 (Orbiter Vehicle - 102). Naveta Columbia a murit pe 1 februarie 2003 (zborul STS-107) în timp ce intra în atmosfera Pământului înainte de a ateriza. Aceasta a fost cea de-a 28-a călătorie în spațiu a Columbia.
A doua navetă spațială, Challenger, a fost livrată NASA în iulie 1982. A fost numit după o navă maritimă care a explorat oceanul în anii 1870. NASA desemnează Challenger ca OV-099. Challenger a murit la a zecea lansare pe 28 ianuarie 1986.
A treia navetă, Discovery, a fost livrată NASA în noiembrie 1982.
Naveta Discovery a primit numele uneia dintre cele două nave pe care căpitanul britanic James Cook a descoperit insulele Hawaii și a explorat coastele Alaska și nord-vestul Canadei în anii 1770. Același nume („Descoperirea”) a fost dat uneia dintre navele lui Henry Hudson, care a explorat Golful Hudson în 1610-1611. Încă două Discovery au fost construite de către British Royal Geographical Society pentru explorarea Polului Nord și a Antarcticii în 1875 și 1901. NASA desemnează Discovery drept OV-103.
A patra navetă, Atlantis, a intrat în serviciu în aprilie 1985.
A cincea navetă, Endeavour, a fost construită pentru a înlocui Challenger-ul pierdut și a intrat în serviciu în mai 1991. Naveta Endeavour a fost numită și după una dintre navele lui James Cook. Acest vas a fost folosit în observațiile astronomice, ceea ce a făcut posibilă determinarea cu precizie a distanței de la Pământ la Soare. Această navă a participat și la expediții pentru a explora Noua Zeelandă. NASA desemnează Endeavour drept OV-105.
Înainte de Columbia, a fost construită o altă navetă, Enterprise, care la sfârșitul anilor 1970 a fost folosită doar ca vehicul de testare pentru a testa metodele de aterizare și nu a zburat în spațiu. La început, a fost planificat să denumească această navă orbitală „Constituție” în onoarea bicentenarului Constituției americane. Mai târziu, pe baza numeroaselor sugestii ale telespectatorilor popularului serial de televiziune Star Trek, a fost ales numele Enterprise. NASA desemnează Enterprise ca OV-101.
Shuttle Discovery decolează. Misiunea STS-120

Informații generale
Țara Statele Unite ale Americii SUA
Scop Navă spațială de transport reutilizabilă
Producător United Space Alliance:
Thiokol/Aliant Techsystems (SRB)
Lockheed Martin (Martin Marietta) - (ET)
Rockwell/Boeing (orbiter)
Caracteristici principale
Numărul de etape 2
Lungime 56,1 m
Diametru 8,69 m
Greutate de lansare 2030 t
Greutatea sarcinii utile
- la LEO 24.400 kg
- pe orbită geostaționară 3810 kg
Istoricul lansărilor
Stare activă
Locuri de lansare Centrul spațial Kennedy, Complexul 39
Vandenberg AFB (planificat în anii 1980)
Număr de porniri 128
- succes 127
- nereușit 1 (eșec de lansare, Challenger)
- parțial nereușit 1 (eșec la reintrare, Columbia)
Prima lansare 12 aprilie 1981
Ultima lansare toamna 2010

Proiecta

Naveta este formată din trei componente principale: orbitator(Orbiter), care este lansat pe orbita joasă a Pământului și care este, de fapt, o navă spațială; rezervor extern mare de combustibil pentru motoarele principale; și două propulsoare de rachete solide care funcționează în două minute de la decolare. După ce a intrat în spațiu, orbiterul se întoarce în mod independent pe Pământ și aterizează ca un avion pe o pistă. Rapelurile cu combustibil solid sunt stropite cu parașuta și apoi folosite din nou. Rezervorul extern de combustibil arde în atmosferă.


Istoria creației

Există o concepție greșită serioasă că programul navetei spațiale a fost creat în scopuri militare, ca un fel de „bombardier spațial”. Această „opinie” profund incorectă se bazează pe „capacitatea” navetelor de a transporta arme nucleare (orice avion de pasageri suficient de mare are această capacitate în aceeași măsură (de exemplu, primul avion de linie transcontinental sovietic Tu-114 a fost creat pe baza transportatorul nuclear strategic Tu-95) și pe ipoteze teoretice despre „scufundările orbitale”, de care se presupune că sunt capabile (și chiar să le realizeze) navele orbitale reutilizabile.
De fapt, toate referirile la misiunea de „bombardare” a navetelor sunt conținute exclusiv în surse sovietice, ca evaluare a potențialului militar al navetelor spațiale. Este corect să presupunem că aceste „evaluări” au fost folosite pentru a convinge conducerea superioară de necesitatea unui „răspuns adecvat” și pentru a crea propriul sistem similar.
Istoria proiectului navetei spațiale începe în 1967, când chiar înainte de primul zbor cu echipaj în cadrul programului Apollo (11 octombrie 1968 - lansarea lui Apollo 7), mai bine de un an a rămas ca o trecere în revistă a perspectivelor pentru astronautica cu echipaj, după finalizarea programului lunar al NASA.
La 30 octombrie 1968, două centre principale ale NASA (Manned Spacecraft Center - MSC - din Houston și Marshall Space Center - MSFC - din Huntsville) au abordat firmele spațiale americane cu o propunere de a explora posibilitatea creării unui sistem spațial reutilizabil, care trebuia să reducă costurile agenției spațiale supuse utilizării intensive.
În septembrie 1970, Space Task Force sub conducerea vicepreședintelui SUA S. Agnew, special creată pentru a determina următorii pași în explorarea spațiului, a emis două proiecte detaliate ale posibilelor programe.
Marele proiect a inclus:

* navete spațiale;
* remorchere orbitale;
* o stație orbitală mare pe orbita Pământului (până la 50 de membri ai echipajului);
* mica statie orbitala pe orbita Lunii;
* crearea unei baze locuibile pe Lună;
* expediții cu echipaj uman pe Marte;
* aterizarea oamenilor pe suprafața lui Marte.
Ca un proiect mic, s-a propus să se creeze doar o stație orbitală mare pe orbita Pământului. Dar, în ambele proiecte, s-a stabilit că zborurile orbitale: aprovizionarea stației, livrarea mărfurilor pe orbită pentru expediții pe distanțe lungi sau blocuri de nave pentru zboruri pe distanțe lungi, schimbarea echipajelor și alte sarcini pe orbita Pământului ar trebui efectuate printr-un sistem reutilizabil. , care se numea atunci Naveta Spațială.
Existau și planuri pentru o „navetă nucleară” - o navetă alimentată de NERVA, care a fost dezvoltată și testată în anii 1960. Naveta nucleară trebuia să zboare între orbita Pământului, orbita Lunii și Marte. Furnizarea navetei atomice cu fluidul de lucru pentru motorul nuclear a fost încredințată navetelor obișnuite familiare:

Navetă nucleară: Această rachetă reutilizabilă s-ar baza pe motorul nuclear NERVA. Ar funcționa între orbita terestră joasă, orbita lunară și orbita geosincronă, cu performanța sa excepțional de ridicată, permițându-i să transporte sarcini utile grele și să efectueze cantități semnificative de muncă cu depozite limitate de combustibil lichid-hidrogen. La rândul său, naveta nucleară ar primi acest propulsor de la Naveta Spațială.

SP-4221 Decizia navetei spațiale

Cu toate acestea, președintele american Richard Nixon a respins toate opțiunile, deoarece chiar și cea mai ieftină necesita 5 miliarde de dolari pe an. NASA s-a confruntat cu o alegere dificilă: a trebuit fie să înceapă o nouă dezvoltare majoră, fie să anunțe încetarea programului cu echipaj.
S-a decis să insiste asupra creării unei navete, dar să o prezinte nu ca o navă de transport pentru asamblarea și întreținerea stației spațiale (ținând aceasta, totuși, în rezervă), ci ca un sistem capabil să genereze profit și să recupereze investițiile prin lansarea sateliților. pe orbită pe bază comercială. Un examen economic a confirmat: teoretic, cu condiția să existe cel puțin 30 de zboruri pe an și un refuz total de a folosi transportatorii de unică folosință, sistemul de navete spațiale poate fi profitabil.
Proiectul de creare a sistemului de navete spațiale a fost adoptat de Congresul SUA.
În același timp, în legătură cu abandonarea vehiculelor de lansare de unică folosință, s-a stabilit că navetele sunt responsabile pentru lansarea pe orbita terestră a tuturor dispozitivelor promițătoare ale Departamentului de Apărare al SUA, CIA și NSA.
Armata și-a prezentat cererile asupra sistemului:

* Sistemul spațial trebuie să fie capabil să lanseze o sarcină utilă de până la 30 de tone pe orbită, returnând o sarcină utilă de până la 14,5 tone pe Pământ și să aibă o dimensiune a compartimentului de marfă de cel puțin 18 metri lungime și 4,5 metri în diametru. Aceasta a fost dimensiunea și greutatea satelitului optic de recunoaștere KH-II proiectat atunci, din care a evoluat ulterior telescopul orbital Hubble.
* Oferă capacitate de manevră laterală pentru vehiculul orbital până la 2000 de kilometri pentru ușurința aterizării pe un număr limitat de aerodromuri militare.
* Pentru a lansa pe orbite circumpolare (cu o înclinație de 56-104º), Forțele Aeriene au decis să-și construiască propriile complexe tehnice, de lansare și de aterizare la baza Vandenberg Air Force din California.

Acest lucru a limitat cerințele departamentului militar pentru proiectul navetei spațiale.
Nu s-a planificat niciodată utilizarea navetelor ca „bombardiere spațiale”. În orice caz, nu există documente de la NASA, Pentagon sau Congresul SUA care să indice astfel de intenții. Motivele „bombarderii” nu sunt menționate nici în memorii, nici în corespondența privată a participanților la crearea sistemului de navete spațiale.
Proiectul bombardierului spațial X-20 Dyna Soar a fost lansat oficial pe 24 octombrie 1957. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea ICBM-urilor bazate pe siloz și cu propulsie nucleară flota de submarine, înarmat cu rachete balistice, crearea bombardierelor orbitale în Statele Unite a fost considerată nepotrivită. După 1961, din proiectul X-20 Dyna Soar au dispărut referirile la misiunile de „bombardier”, dar au rămas misiunile de recunoaștere și „inspecție”. La 23 februarie 1962, Secretarul Apărării McNamara a aprobat cea mai recentă restructurare a programului. Din acel moment, Dyna-Soar a fost desemnat oficial ca program de cercetare pentru a investiga și a demonstra fezabilitatea unui planor orbital cu echipaj care manevrează în timpul reintrarii și aterizării pe o pistă într-o anumită locație de pe Pământ, cu precizia necesară. La mijlocul anului 1963, Departamentul Apărării avea serioase îndoieli cu privire la necesitatea programului Dyna-Soar. Pe 10 decembrie 1963, secretarul Apărării McNamara a anulat Dyna-Soar.
La luarea acestei decizii, s-a ținut cont de faptul că navele spațiale din această clasă nu pot „atârna” pe orbită o perioadă suficient de lungă. pentru o lungă perioadă de timp, pentru a le considera „platforme orbitale”, iar lansarea fiecărei nave pe orbită nu durează nici măcar ore, ci o zi și necesită folosirea vehiculelor de lansare de clasă grea, ceea ce nu le permite să fie folosite nici pentru prima, nici pentru represalii. lovitură nucleară.
Multe dintre evoluțiile tehnice și tehnologice ale programului Dyna-Soar au fost ulterior utilizate pentru a crea vehicule orbitale, cum ar fi naveta spațială.
Conducerea sovietică, urmărind îndeaproape dezvoltarea programului navetei spațiale, dar presupunând ce este mai rău, căuta un „ascuns amenințare militară”, care a format două ipoteze principale:

* Este posibil să utilizați navete spațiale ca transportatori arme nucleare(Această presupunere este fundamental incorectă din motivele de mai sus).
* Este posibil să folosiți navete spațiale pentru a răpi sateliți sovietici și DOS (stații cu echipaj pe termen lung) de pe Almaz OKB-52 al lui V. Chelomey de pe orbita Pământului. Pentru protecție, DOS sovietic trebuia să fie echipat chiar și cu tunuri automate proiectate de Nudelman - Richter (OPS era echipat cu un astfel de tun). Presupunerea „răpirilor” s-a bazat exclusiv pe dimensiunile compartimentului de marfă și pe încărcătura utilă de retur, declarate deschis de dezvoltatorii de navete americane ca fiind apropiate de dimensiunile și greutatea Almazului. Conducerea sovietică nu a fost informată cu privire la dimensiunile și greutatea satelitului de recunoaștere HK-II, care era în curs de dezvoltare în același timp.
Drept urmare, industria spațială sovietică a fost însărcinată cu crearea unui sistem spațial reutilizabil cu caracteristici asemănătoare cu sistemul navetei spațiale, dar cu un scop militar clar definit, ca vehicul de livrare orbitală pentru arme termonucleare.

Sarcini

Navele navetei spațiale sunt folosite pentru a lansa mărfuri pe orbite la o altitudine de 200-500 km, pentru a efectua cercetări științifice și pentru a deservi nave spațiale orbitale (lucrări de instalare și reparații).
Naveta spațială Discovery a pus pe orbită telescopul Hubble în aprilie 1990 (zborul STS-31). Au fost efectuate patru misiuni de service pe navetele Columbia, Discovery, Endeavour și Atlantis. Telescopul Hubble. Ultima misiune de transfer către Hubble a avut loc în mai 2009. Deoarece NASA a plănuit să oprească zborurile navetei în 2010, aceasta a fost ultima expediție umană către telescop, deoarece aceste misiuni nu pot fi efectuate de nicio altă navă spațială disponibilă.
Shuttle Endeavour cu port de marfă deschis.

În anii 1990, navetele au participat la programul comun ruso-american Mir - Naveta spațială. S-au făcut nouă andocări cu stația Mir.
Pe parcursul celor douăzeci de ani în care navetele au fost în funcțiune, acestea au fost constant dezvoltate și modificate. Mai mult de o mie de modificări majore și minore au fost aduse designului original al navetei.
Navetele joacă un rol foarte important în implementarea proiectului de creare a Stației Spațiale Internaționale (ISS). De exemplu, modulele ISS, din care este asamblat, cu excepția modulului rusesc Zvezda, nu au propriile sisteme de propulsie (PS) și, prin urmare, nu pot manevra independent pe orbită pentru a căuta, întâlni și andocare cu stația. Prin urmare, nu pot fi pur și simplu „aruncate” pe orbită de purtătorii obișnuiți de tip Proton. Singura posibilitate de a asambla stații din astfel de module este de a folosi nave de tip navetă spațială cu compartimentele lor mari de marfă sau, ipotetic, de a folosi „remorchere” orbitale care ar putea găsi un modul pus pe orbită de Proton, să se andocheze cu el și să-l aducă la stație de andocare.
De fapt, fără nave spațiale de tip navetă, construirea de stații orbitale modulare precum ISS (din module fără telecomandă și sisteme de navigație) ar fi imposibilă.
După dezastrul Columbia, trei navete au rămas în funcțiune - Discovery, Atlantis și Endeavour. Aceste navete rămase ar trebui să asigure finalizarea ISS înainte de 2010. NASA a anunțat încheierea serviciului de transfer în 2010.
Naveta spațială Atlantis, la ultimul său zbor pe orbită (STS-132), a livrat ISS modulul de cercetare rusesc Rassvet.
Date tehnice


Booster de combustibil solid


Rezervor extern de combustibil

Rezervorul conține combustibil și oxidant pentru cele trei motoare cu propulsie lichidă SSME (sau RS-24) aflate pe orbită și nu are propriile motoare.
În interior, rezervorul de combustibil este împărțit în două secțiuni. Treimea superioară a rezervorului este ocupată de un recipient proiectat pentru oxigen lichid răcit la o temperatură de -183 °C (-298 °F). Volumul acestui container este de 650 de mii de litri (143 de mii de galoane). Cele două treimi inferioare ale rezervorului sunt proiectate pentru a menține hidrogenul lichid răcit la -253 °C (-423 °F). Volumul acestui container este de 1,752 milioane litri (385 mii galoane).


Orbiter

Pe lângă cele trei motoare principale ale orbiterului, la lansare sunt uneori folosite două motoare cu sistem de manevră orbitală (OMS), fiecare cu o tracțiune de 27 kN. Combustibilul și oxidantul OMS sunt stocate pe navetă pentru utilizare pe orbită și pentru întoarcerea pe Pământ.



Dimensiunile navetei spațiale

Dimensiunile navetei spațiale în comparație cu Soyuz
Preţ
În 2006, costurile totale s-au ridicat la 160 de miliarde de dolari, timp în care au fost efectuate 115 lansări (vezi: en:Programul navetei spațiale#Costuri). Costul mediu pentru fiecare zbor a fost de 1,3 miliarde de dolari, dar cea mai mare parte a costurilor (proiectare, modernizare etc.) nu depinde de numărul de lansări.
Costul fiecărui zbor cu navetă este de aproximativ 60 de milioane de dolari Pentru a sprijini 22 de zboruri de la mijlocul anului 2005 până în 2010, NASA a bugetat aproximativ 1 miliard de dolari în costuri directe.
Pentru acești bani, naveta de orbită poate livra 20-25 de tone de marfă într-un singur zbor către ISS, inclusiv module ISS, plus 7-8 astronauți.
Redus in ultimii ani aproape de cost, prețul lansării unui Proton-M cu o sarcină de lansare de 22 de tone este de 25 de milioane de dolari. Orice navă spațială care zboară separat, lansată pe orbită de un transportator de tip Proton poate avea această greutate.
Modulele atașate la ISS nu pot fi lansate pe orbită de către vehiculele de lansare, deoarece acestea trebuie să fie livrate la stație și andocate, ceea ce necesită o manevră orbitală, de care modulele stației orbitale în sine sunt incapabile. Manevra este efectuată de nave orbitale (în viitor - remorchere orbitale), și nu de vehicule de lansare.
Navele de marfă Progress care aprovizionează ISS sunt lansate pe orbită de către transportatorii de tip Soyuz și sunt capabile să livreze nu mai mult de 1,5 tone de marfă către stație. Costul lansării unei nave de marfă Progress pe un transportator Soyuz este estimat la aproximativ 70 de milioane de dolari, iar pentru înlocuirea unui zbor de navetă vor fi necesare cel puțin 15 zboruri Soyuz-Progress, care în total depășesc un miliard de dolari.
Cu toate acestea, după finalizarea stației orbitale, în absența necesității de a livra noi module către ISS, utilizarea navetelor cu compartimentele lor uriașe de marfă devine nepractică.
În ultima sa călătorie, naveta Atlantis a livrat ISS, pe lângă astronauți, „doar” 8 tone de marfă, inclusiv un nou modul de cercetare rusesc, noi computere laptop, alimente, apă și alte consumabile.
Galerie foto

Naveta spațială pe rampa de lansare. Cape Canaveral, Florida

Aterizarea navetei Atlantis.

Un transportator cu șenile NASA transportă naveta spațială Discovery la rampa de lansare.

Naveta sovietică Buran

Navetă în zbor

Aterizare Shuttle Endeavour

Navetă pe rampa de lansare

Video
Aterizarea finală a navetei Atlantis

Lansare de noapte Discovery

În orice discuție online despre SpaceX, apare întotdeauna o persoană care declară că, folosind exemplul Shuttle-ului, totul este deja clar cu această reutilizare a ta. Și acum, după un val recent de discuții aterizare cu succes Prima etapă a lui Falcon pe o barjă, m-am hotărât să scriu o postare cu o scurtă descriere a speranțelor și aspirațiilor programului spațial cu echipaj american din anii 60, cum aceste vise au fost mai târziu spulberate de realitatea dură și de ce, din cauza tuturor acestor lucruri, Naveta nu avea nicio șansă să devină rentabilă. Imagine pentru a atrage atenția: ultimul zbor al navetei Endeavour:

O mulțime de planuri

În prima jumătate a anilor şaizeci, după ce Kennedy a promis că va ateriza pe Lună înainte de sfârşitul deceniului, fondurile bugetare au început să plouă asupra NASA. Acest lucru, desigur, a provocat o anumită amețeală cu succes acolo. Fără a socoti lucrările în desfășurare la Apollo și " aplicare practică Programul Apollo" (Programul de aplicații Apollo), s-a lucrat la următoarele proiecte promițătoare:

- Stații spațiale. Conform planurilor, urmau să fie trei dintre ele: unul pe orbită joasă de referință lângă Pământ (LEO), unul pe orbită geostaționară, unul pe orbită lunară. Echipajul fiecăruia ar fi de douăsprezece oameni (în viitor a fost planificat să se construiască stații și mai mari, cu un echipaj de cincizeci până la o sută de oameni), diametrul modulului principal a fost de nouă metri. Fiecărui membru al echipajului i s-a alocat o cameră separată cu un pat, masă, scaun, televizor și o grămadă de dulapuri pentru lucrurile personale. Erau două băi (plus că comandantul avea o toaletă personală în cabină), o bucătărie cu un cuptor, o mașină de spălat vase și mese cu scaune, o zonă separată de relaxare cu jocuri de societate, post de prim ajutor cu masa de operatie. S-a presupus că modulul central al acestei stații va fi lansat de transportatorul super-greu Saturn-5, iar pentru a-l aproviziona ar fi necesar să zboare anual zece zboruri ale ipoteticului transportator greu. Nu ar fi exagerat să spunem că, în comparație cu aceste stații, actuala ISS arată ca o canisa.

Baza lunii. Iată un exemplu de proiect NASA de la sfârșitul anilor șaizeci. Din câte am înțeles, a fost intenționat să fie unificat cu modulele stației spațiale.

Navetă nucleară. O navă concepută pentru a muta marfa de la LEO la o stație geostaționară sau pe orbită lunară, cu un motor de rachetă nucleară (NRE). Hidrogenul ar fi folosit ca fluid de lucru. Naveta ar putea servi și ca bloc de accelerare pentru o navă spațială marțiană. Proiectul, de altfel, a fost foarte interesant și ar fi util în condițiile actuale și, ca urmare, am avansat destul de departe cu motorul nuclear. Păcat că nu a ieșit. puteți citi mai multe despre el.

Remorcher spațial. Proiectat pentru a muta marfa de la o navetă spațială la o navetă nucleară sau de la o navetă nucleară pe orbita necesară sau pe suprafața lunară. S-a propus un grad mai mare de unificare la îndeplinirea diferitelor sarcini.

Navetă spațială. O navă spațială reutilizabilă concepută pentru a ridica mărfuri de pe suprafața Pământului către LEO. Ilustrația arată un remorcher spațial care transportă marfă de la el la o navetă nucleară. De fapt, aceasta este ceea ce s-a mutat în timp în Naveta Spațială.

Nava spațială Marte. Afișat aici cu două navete nucleare care servesc drept etape superioare. Destinat unui zbor spre Marte la începutul anilor optzeci, cu o ședere de două luni a expediției la suprafață.

Daca este cineva interesat, este scris mai detaliat despre toate acestea, cu ilustratii (in engleza)

Navetă spațială

După cum vedem mai sus, naveta spațială a fost doar o parte a infrastructurii spațiale ciclopice planificate. În combinație cu o navetă nucleară și un remorcher bazat în spațiu, trebuia să asigure livrarea mărfurilor de pe suprafața pământului în orice punct din spațiu, până pe orbita lunară.

Înainte de aceasta, toate rachetele spațiale (RSR) erau de unică folosință. Navele spațiale au fost și de unică folosință, cu cea mai rară excepție în domeniul navelor spațiale cu echipaj - Mercur cu numerele de serie 2, 8, 14 și, de asemenea, al doilea Gemeni a zburat de două ori. Datorită volumelor gigantice planificate de lansări de sarcină utilă pe orbită, conducerea NASA a formulat sarcina: să creeze un sistem reutilizabil, atunci când atât vehiculul de lansare, cât și nava spațială se întorc după zbor și sunt utilizate în mod repetat. Dezvoltarea unui astfel de sistem ar costa mult mai mult decât lansatoarele convenționale de rachete, dar din cauza costurilor de operare mai mici s-ar amortiza rapid la nivelul traficului de mărfuri planificat.

Ideea de a crea un avion rachetă reutilizabil a pus stăpânire pe mintea majorității oamenilor - la mijlocul anilor 60 existau multe motive pentru a crede că crearea unui astfel de sistem nu era o sarcină prea dificilă. Chiar dacă proiectul rachetei spațiale Dyna-Soar a fost anulat de McNamara în 1963, acest lucru nu s-a întâmplat pentru că programul era imposibil din punct de vedere tehnic, ci pur și simplu pentru că nu existau sarcini pentru navă spațială - Mercury și Gemenii creați atunci livrarea astronauților pe orbita joasă a Pământului, dar X-20 nu a putut lansa o sarcină utilă semnificativă sau nu a putut rămâne pe orbită pentru o lungă perioadă de timp. Dar avionul rachetă experimental X-15 a arătat performanțe excelente în timpul funcționării. Pe parcursul a 199 de zboruri, a testat trecerea dincolo de linia Karman (adică dincolo de granița convențională a spațiului), reintrarea hipersonică în atmosferă și controlul în vid și imponderabilitate.

Desigur, naveta spațială propusă ar necesita un motor reutilizabil mult mai puternic și o protecție termică mai avansată, dar aceste probleme nu păreau de netrecut. Motorul rachetă lichid RL-10 (LPRE) a arătat până la acel moment o reutilizabilitate excelentă pe stand: într-unul dintre teste, acest motor rachetă a fost lansat cu succes de peste cincizeci de ori la rând și a funcționat pentru un total de două și un jumătate de oră. Motorul principal al navetei spațiale (SSME) propus, la fel ca RL-10, trebuia să fie creat folosind o pereche de combustibil oxigen-hidrogen, dar să-și mărească eficiența prin creșterea presiunii în camera de ardere și prin introducerea unei scheme de ciclu închis cu ardere ulterioară a gazul generator de combustibil.

Nici cu protecția termică nu se așteptau probleme speciale. În primul rând, se lucrează deja la un nou tip de protecție termică pe bază de fibre de dioxid de siliciu (în asta au constat plăcile Shuttle și Buran care au fost create ulterior). Ca opțiune de rezervă, au rămas panouri ablative, care puteau fi schimbate după fiecare zbor pentru bani relativ puțini. Și în al doilea rând, pentru a reduce sarcina termică, a fost planificat să se facă intrarea aparatului în atmosferă conform principiului „corp tocit” - adică. folosind forma aeronavei, creați mai întâi un front de undă de șoc care ar acoperi o zonă mare de gaz încălzit. Astfel, energia cinetică a navei încălzește intens aerul din jur, reducând încălzirea aeronavei.

În a doua jumătate a anilor '60, mai multe corporații aerospațiale și-au prezentat viziunea asupra viitorului avion rachetă.

Star Clipper al lui Lockheed a fost un avion spațial cu un corp portant - din fericire, la acel moment, aeronavele cu un corp portant sarcina erau deja bine dezvoltate: ASSET, HL-10, PRIME, M2-F1/M2-F2, X-24A /X-24B (apropo, Dreamchaser-ul creat în prezent este și un avion spațial cu un corp portant). Adevărat, Star Clipper nu a fost complet reutilizabil, rezervoarele de combustibil cu un diametru de patru metri la marginile aeronavei au fost aruncate în timpul decolării.

Proiectul McDonnell Douglas avea, de asemenea, rezervoare de aruncare și o cocă portantă. Punctul culminant al proiectului au fost aripile care se extind din corp, care trebuiau să îmbunătățească caracteristicile de decolare și aterizare ale avionului spațial:

General Dynamics a prezentat conceptul de „geamăn Triamian”. Dispozitivul din mijloc era un avion spațial, cele două dispozitive de pe laterale servind drept primă etapă. S-a planificat ca unificarea primei etape și a navei să contribuie la economisirea de bani în timpul dezvoltării.

Avionul rachetă în sine trebuia să fie reutilizabil, dar nu a existat nicio certitudine cu privire la rachetă de ceva timp. Ca parte a acestui lucru, au fost luate în considerare multe concepte, dintre care unele au ajuns în pragul nebuniei nobile. De exemplu, ce zici de acest concept de primă etapă reutilizabilă, cu o masă de lansare de 24 de mii de tone (atlas ICBM în stânga, pentru scară). După lansare, scena trebuia să se arunce în ocean și să fie tractată până în port.

Cu toate acestea, trei au fost luate în considerare cel mai serios opțiuni posibile: treaptă ieftină de rachetă consumabilă (adică Saturn 1), prima treaptă reutilizabilă cu motor de rachetă lichid, prima treaptă reutilizabilă cu motor hipersonic ramjet. Ilustrație din 1966:

Cam în aceeași perioadă, au început cercetările în direcția tehnică a Centrului de nave spațiale cu echipaj, sub conducerea lui Max Faget. El, în opinia mea personală, a avut cel mai elegant design creat ca parte a dezvoltării navetei spațiale. Atât transportatorul, cât și naveta spațială au fost proiectate pentru a fi înaripate și echipate. Este de remarcat faptul că Faget a abandonat corpul portant, considerând că ar complica semnificativ procesul de dezvoltare - modificările în aspectul navetei ar putea afecta foarte mult aerodinamica acesteia. Aeronava de transport s-a lansat pe verticală, a funcționat ca primă etapă a sistemului și, după separarea navei, a aterizat pe aerodrom. Când a părăsit orbită, avionul spațial a trebuit să încetinească în același mod ca și X-15, intrând în atmosferă cu un unghi semnificativ de atac, creând astfel un front extins de undă de șoc. După intrarea în atmosferă, naveta lui Fage putea plana aproximativ 300-400 km (așa-numita manevră orizontală, „cross-range”) și ateriza cu o viteză de aterizare foarte confortabilă de 150 de noduri.

Norii se adună peste NASA

Aici este necesar să facem o scurtă digresiune despre America din a doua jumătate a anilor şaizeci, pentru ca dezvoltarea ulterioară a evenimentelor să devină mai clară pentru cititor. A fost un război extrem de nepopular și costisitor în Vietnam, în 1968, aproape șaptesprezece mii de americani au murit acolo - mai mult decât a pierdut URSS în Afganistan în timpul întregului conflict. Mișcarea pentru drepturile civile a negrilor din Statele Unite în 1968 a culminat cu asasinarea lui Martin Luther King și valul ulterior de revolte în marile orașe americane. Marile programe sociale guvernamentale au devenit extrem de populare (Medicare a fost adoptat în 1965), președintele Johnson a declarat „războiul împotriva sărăciei” și cheltuielile pentru infrastructură - toate acestea au necesitat cheltuieli guvernamentale semnificative. Recesiunea a început la sfârșitul anilor șaizeci.

În același timp, frica de URSS a diminuat semnificativ un război mondial al rachetelor nucleare nu mai părea la fel de inevitabil ca în anii cincizeci și în timpul crizei rachetelor din Cuba. Programul Apollo și-a îndeplinit scopul câștigând cursa spațială cu URSS în conștiința publică americană. Mai mult, majoritatea americanilor au asociat în mod inevitabil acest câștig cu marea de bani care a fost literalmente turnată în NASA pentru a îndeplini această sarcină. Într-un sondaj Harris din 1969, 56% dintre americani credeau că costul programului Apollo era prea mare, iar 64% credeau că 4 miliarde de dolari pe an pentru dezvoltarea NASA este prea mult.

Și la NASA, se pare, mulți pur și simplu nu au înțeles acest lucru. Noul director al NASA, Thomas Payne, care nu avea foarte multă experiență în afaceri politice, cu siguranță nu a înțeles acest lucru (sau poate pur și simplu nu a vrut să înțeleagă). În 1969, a prezentat planul de acțiune al NASA pentru următorii 15 ani. Au fost avute în vedere o stație orbitală lunară (1978) și o bază lunară (1980), o expediție cu echipaj uman pe Marte (1983) și o stație orbitală pentru o sută de oameni (1985). Cazul mediu (adică de bază) presupunea că finanțarea NASA ar trebui să crească de la actualele 3,7 miliarde în 1970 la 7,65 miliarde până la începutul anilor optzeci:

Toate acestea au provocat o reacție alergică acută în Congres și, în consecință, și la Casa Albă. După cum scria unul dintre congresmeni, în acei ani nimic nu se făcea la fel de ușor și natural ca astronautica dacă spuneai la o întâlnire „acest program spațial trebuie oprit”, popularitatea ta era garantată. Pe parcursul unei perioade de timp relativ scurte, unul câte unul, aproape toate proiectele la scară largă ale NASA au fost desființate oficial. Desigur, expediția cu echipaj pe Marte și baza de pe Lună au fost anulate, chiar și zborurile Apollo 18 și 19 au fost anulate forma Skylab - cu toate acestea, al doilea Skylab a fost anulat și acolo. Naveta nucleară și remorcherul spațial au fost înghețate și apoi anulate. Sub mana fierbinte chiar și nevinovatul Voyager (predecesorul vikingului) a fost prins. Naveta spațială aproape a intrat sub cuțit și a supraviețuit în mod miraculos în Camera Reprezentanților cu un singur vot. Iată cum arăta bugetul NASA în realitate (dolari constanti din 2007):

Dacă te uiți la fondurile alocate acestora ca % din bugetul federal, atunci totul este și mai trist:

Aproape toate planurile NASA pentru dezvoltarea astronauticii cu echipaj au ajuns la gunoi, iar Naveta care abia supraviețuia s-a transformat dintr-un mic element al programului cândva grandios în nava amiral a astronauticii cu echipaj american. NASA încă se temea să anuleze programul și, pentru a-l justifica, a început să convingă pe toată lumea că Naveta va fi mai ieftină decât transportatorii grei existenti atunci și fără fluxul frenetic de marfă care ar fi trebuit să fie generat de infrastructura spațială defunctă. NASA nu-și putea permite să piardă naveta - organizația a fost de fapt creată de astronautici cu echipaj și dorea să continue să trimită oameni în spațiu.

Alianță cu Forțele Aeriene

Ostilitatea Congresului i-a impresionat foarte mult pe oficialii NASA și i-a forțat să-și caute aliați. A trebuit să mă înclin în fața Pentagonului, sau mai degrabă în fața forțelor aeriene americane. Din fericire, NASA și Forțele Aeriene au colaborat destul de bine de la începutul anilor șaizeci, în special pe XB-70 și X-15 menționat mai sus. NASA a continuat chiar să-și anuleze Saturn I-B(dreapta jos) pentru a nu crea concurență inutilă cu grea ILV Titan-III (stânga jos):

Generalii Forțelor Aeriene erau foarte interesați de ideea unui transportator ieftin și, de asemenea, doreau să poată trimite oameni în spațiu - cam în același timp, stația spațială militară Manned Orbiting Laboratory, un analog aproximativ al Almazului sovietic. , a fost în cele din urmă închis. Le-a plăcut, de asemenea, posibilitatea declarată de a returna mărfurile pe Navetă, chiar au luat în considerare opțiuni pentru furtul navelor spațiale sovietice.

Cu toate acestea, în general, Forțele Aeriene au fost mult mai puțin interesate de această alianță decât NASA, deoarece aveau deja propriul transportator folosit. Din acest motiv, au putut să îndoaie cu ușurință designul Shuttle pentru a se potrivi cerințelor lor, de care au profitat imediat. Dimensiunea depozitului de marfă pentru încărcătura utilă a fost, la insistențele armatei, crescută de la 12 x 3,5 metri la 18,2 x 4,5 metri (lungime x diametru), astfel încât să poată fi plasați acolo sateliți spion de recunoaștere optico-electronici promițători (în special Hexagonul KH-9 și, eventual, KH-11 Kennan). Sarcina utilă a navetei a trebuit să fie crescută la 30 de tone atunci când zbura pe orbita joasă a Pământului și până la 18 tone când zbura pe orbita polară.

Forțele aeriene au cerut și o manevră orizontală a navetei de cel puțin 1.800 de kilometri. Iată chestia: în timpul Războiului de Șase Zile, informațiile americane au primit fotografii din satelit după luptă s-a încheiat, deoarece sateliții de recunoaștere Gambit și Corona, care au fost folosiți atunci, nu au avut timp să returneze filmul pe Pământ. S-a presupus că Shuttle va fi capabil să se lanseze de la Vandenberg pe coasta de vest a Statelor Unite pe o orbită polară, să filmeze ceea ce era necesar și să aterizeze imediat după o orbită - asigurând astfel o eficiență ridicată în obținerea datelor de informații. Distanța necesară pentru manevra laterală a fost determinată de deplasarea Pământului în timpul orbitei și a fost exact cei 1800 de kilometri amintiți mai sus. Pentru a îndeplini această cerință, a fost necesar, în primul rând, să se instaleze pe Shuttle o aripă deltă mai potrivită pentru planare și, în al doilea rând, să se întărească mult protecția termică. Graficul de mai jos arată rata de încălzire estimată a navetei spațiale cu o aripă dreaptă (conceptul lui Faget) și cu o aripă deltă (adică ceea ce a ajuns pe Shuttle ca rezultat):

Ironia aici este că în curând sateliții spion au început să fie echipați cu matrice CCD capabile să transmită imagini direct de pe orbită, fără a fi nevoie să returneze filmul. Nu a mai fost nevoie de aterizare după o revoluție orbitală, deși această posibilitate a fost justificată ulterior de posibilitatea unei aterizări de urgență rapidă. Dar aripa deltă și problemele de protecție termică asociate cu aceasta au rămas la Shuttle.

Totuși, fapta a fost făcută, iar sprijinul Forțelor Aeriene în Congres a făcut posibilă asigurarea parțială a viitorului Shuttle-ului. NASA a aprobat în cele din urmă ca proiect o navetă complet reutilizabilă în două etape cu 12(!) IMM-uri în prima etapă și a trimis contracte pentru dezvoltarea aspectului său.

Proiectul Rockwell din America de Nord:

Proiectul McDonnell Douglas:

Proiectul Grumman. Un detaliu interesant: în ciuda cerinței NASA de reutilizare completă, naveta trebuia totuși să aibă rezervoare de hidrogen de unică folosință pe laterale:

Justificare economică

Am menționat mai sus că, după ce Congresul a distrus programul spațial al NASA, a trebuit să înceapă să facă un argument economic pentru navetă. Și astfel, la începutul anilor șaptezeci, oficialii de la Oficiul de Management și Buget (OMB) le-au cerut să demonstreze eficiența economică declarată a Navei. Mai mult, a fost necesar să se demonstreze nu faptul că lansarea unei navete ar fi mai ieftină decât lansarea unui transportator de unică folosință (acest lucru era considerat de la sine înțeles); nu, a fost necesar să se compare alocarea de fonduri necesare pentru a crea Naveta cu utilizarea continuă a suporturilor de unică folosință existente și investiția banilor eliberați la 10% pe an - i.e. de fapt, OMB a dat Shuttle-ului un rating de „junk”. Acest lucru a făcut ca orice caz pentru navetă ca vehicul comercial de lansare să fie nerealist, mai ales după ce a fost umflat de cerințele Forțelor Aeriene. Și totuși NASA a încercat să facă acest lucru, pentru că, din nou, era în joc existența programului cu echipaj american.

Un studiu de fezabilitate a fost comandat de la Mathematica. Cifra adesea menționată pentru costul lansării navetei în regiunea de 1-2,5 milioane de dolari este doar promisiunile lui Muller la o conferință din 1969, când configurația sa finală nu era încă clară și înainte de schimbările cauzate de cerințele Forțelor Aeriene. Pentru proiectele de mai sus, costul zborului a fost următorul: 4,6 milioane de dolari model 1970. pentru navetele nord-americane Rockwell și McDonnell Douglas și 4,2 milioane de dolari pentru naveta Grumman. Autorii raportului au reușit cel puțin să pună o bufniță pe glob, arătând că se presupune că până la mijlocul anilor '80 Shuttle arăta mai atractiv din punct de vedere financiar decât transportatorii existenți, chiar și luând în considerare 10% din cerințele OMB:

Cu toate acestea, diavolul este în detalii. După cum am menționat mai sus, nu a existat nicio modalitate de a demonstra că Shuttle-ul, cu un cost estimat de dezvoltare și producție de douăsprezece miliarde de dolari, ar fi mai ieftin decât obiectele de consum, luând în considerare reducerea de 10% oferită de OMB. Deci, analiza a trebuit să presupună că costurile mai mici de lansare ar permite producătorilor de sateliți să cheltuiască mult mai puțin timp și bani pentru cercetare și dezvoltare (R&D) și producția de sateliți. S-a declarat că ar prefera să profite de oportunitatea de a lansa pe orbită sateliți ieftin și de a-i repara. Mai mult, s-a presupus un număr foarte mare de lansări pe an: scenariul de bază prezentat în graficul de mai sus a postulat 56 de lansări de navete în fiecare an din 1978 până în 1990 (736 în total). Mai mult, chiar și opțiunea cu 900 de zboruri în perioada specificată a fost considerată un scenariu extrem, adică. începe la fiecare cinci zile timp de treisprezece ani!

Costul a trei programe diferite în scenariul de bază - două rachete consumabile și o navetă, 56 de lansări pe an (milioane de dolari):

	RKN existent	Lansator de rachete promițător	Naveta spațială
Cheltuieli pentru RKN
R&D	960	1 185	9 920
Facilități de lansare, producție de navete	584	727	2 884
Costul total al lansărilor	13 115	12 981	5 510
Total	14 659	14 893	18 314
Cheltuieli PN
R&D	12 382	11 179	10 070
Productie si costuri fixe	31 254	28 896	15 786
Total	43 636	40 075	25 856
Cheltuieli pentru RKN și PN	58 295	54 968	44 170

Desigur, reprezentanții OMB nu au fost mulțumiți de această analiză. Ei au subliniat pe bună dreptate că, chiar dacă costul unui zbor Shuttle a fost într-adevăr așa cum se spune (4,6 milioane/zbor), încă nu există niciun motiv să credem că producătorii de sateliți vor reduce fiabilitatea de dragul costurilor de producție. Dimpotrivă, tendințele existente au indicat o creștere semnificativă viitoare a duratei medii de viață a unui satelit pe orbită (ceea ce s-a întâmplat în cele din urmă). În plus, oficialii au subliniat nu mai puțin corect că numărul de lansări spațiale din scenariul de bază a fost extrapolat de la nivelul anilor 1965-1969, când o pondere semnificativă a fost furnizată de NASA, cu bugetul său gigantic de atunci, și Forțele Aeriene, cu sateliții săi de recunoaștere optică de scurtă durată. Înainte ca toate planurile îndrăznețe ale NASA să fie tăiate, era încă posibil să presupunem că numărul de lansări va crește, dar fără cheltuielile NASA cu siguranță ar fi început să scadă (ceea ce s-a dovedit a fi adevărat). De asemenea, nu a fost luată în calcul deloc creșterea cheltuielilor care însoțește toate programele guvernamentale: de exemplu, creșterea cheltuielilor programului Apollo în perioada 1963-1969 a fost de 75%. Verdictul final al OMB a fost că Stattle-ul în două etape, complet reutilizabil, nu era fezabil din punct de vedere economic în comparație cu Titan-III la o rată de 10%.

Îmi cer scuze că am scris atât de multe despre detalii financiare care ar putea să nu fie de interes pentru toată lumea. Însă toate acestea sunt extrem de importante în contextul discuției despre reutilizarea Shuttle-ului – mai ales că cifrele menționate mai sus și, sincer, alcătuite din aer subțire, pot fi încă văzute în discuțiile despre reutilizarea sistemelor spațiale. De fapt, fără a ține cont de „efectul PN”, chiar și conform cifrelor acceptate de Mathematica și fără vreo reducere de 10%, Shuttle-ul a devenit mai profitabil decât Titan-ul doar începând de la ~1100 de zboruri (navetele reale au zburat de 135 de ori). Dar nu uitați - vorbim despre o Navetă, „umflată” de cerințele Forțelor Aeriene, cu o aripă deltă și protecție termică complexă.

Naveta devine semi-reutilizabilă

Nixon nu a vrut să fie președintele care a închis complet programul cu echipaj american. Dar nici nu a vrut să ceară Congresului să aloce o tonă de bani pentru crearea Navetei, mai ales că după concluzia oficialilor de la OMB, congresmenii tot nu ar fi de acord cu acest lucru. S-a decis să se aloce aproximativ cinci miliarde și jumătate de dolari pentru dezvoltarea și producția navetei (adică, mai mult de jumătate din ceea ce era necesar pentru o navetă complet reutilizabilă), cu obligația de a cheltui nu mai mult de un miliard într-un anumit an. .

Pentru a putea crea Shuttle-ul în limitele fondurilor alocate a fost necesar ca sistemul să fie parțial reutilizabil. În primul rând, conceptul Grumman a fost regândit creativ: dimensiunea navetei a fost redusă prin plasarea ambelor perechi de combustibil într-un rezervor extern și, în același timp, dimensiunea necesară a primei etape a fost redusă. Diagrama de mai jos arată dimensiunea unui avion spațial complet reutilizabil, a unui avion spațial cu un rezervor extern de hidrogen (LH2) și a unui avion spațial cu un rezervor extern de oxigen și hidrogen (LO2/LH2).

Dar costul dezvoltării a depășit cu mult suma fondurilor alocate de la buget. Ca urmare, NASA a fost nevoită să abandoneze prima etapă reutilizabilă. S-a decis atașarea unui simplu booster la rezervorul de mai sus, fie în paralel, fie în partea de jos a rezervorului:

După câteva discuții, a fost aprobată amplasarea boosterelor în paralel cu rezervorul exterior. Două opțiuni principale au fost considerate ca amplificatoare: propulsoarele cu propulsie solidă (SFU) și rachetele cu propulsie lichidă, acestea din urmă fie cu un turbocompresor, fie cu o sursă de deplasare a componentelor. S-a decis să se concentreze pe TTU, din nou datorită costului mai mic de dezvoltare. Uneori poți auzi că se presupune că era ceva cerință obligatorie folosind TTU-uri care se presupune că au distrus totul - dar, după cum vedem, înlocuirea TTU-urilor cu booster-uri cu motoare de rachetă cu combustibil lichid nu a putut repara nimic. Mai mult decât atât, rachetele de propulsie cu propulsie lichidă care stropesc în ocean, deși cu o sursă de componente deplasate, ar avea de fapt și mai multe probleme decât cu propulsoarele cu combustibil solid.

Rezultatul a fost naveta spațială pe care o cunoaștem astăzi:

Bine scurtă istorie evoluția sa (accesabilă):

Epilog

Naveta nu a fost un sistem atât de nereușit așa cum este de obicei prezentat astăzi. În anii optzeci, Shuttle a lansat 40% din masa totală a încărcăturii livrate în acel deceniu pe orbita joasă a Pământului, în ciuda faptului că lansările sale au reprezentat doar 4% din cantități totale Se lansează ILV. A transportat și în spațiu partea leului dintre oamenii care au fost acolo până în prezent (un alt lucru este că însăși nevoia de oameni pe orbită este încă neclară):

La prețurile din 2010, costul programului a fost de 209 miliarde, dacă împărțiți acest lucru la numărul de lansări va ieși la aproximativ 1,5 miliarde pe lansare. Adevărat, cea mai mare parte a costurilor (proiectare, modernizare etc.) nu depinde de numărul de lansări - prin urmare, conform estimărilor NASA, până la sfârșitul anilor 2000, costul fiecărui zbor era de aproximativ 450 de milioane de dolari. Cu toate acestea, această etichetă de preț este deja la sfârșitul programului și chiar și după dezastrele Challenger și Columbia, care au dus la măsuri suplimentare de siguranță și la o creștere a costurilor de lansare. Teoretic, la mijlocul anilor 80, înainte de dezastrul Challenger, costul de lansare era mult mai mic, dar nu am cifre specifice. Voi sublinia doar faptul că costul de lansare al Titan IV Centaur în prima jumătate a anilor 90 a fost de 325 de milioane de dolari, ceea ce este chiar puțin mai mare decât costul de lansare al navetei menționat mai sus în prețurile din 2010. Dar vehiculele de lansare grele din familia Titan au concurat cu Shuttle în timpul creării sale.

Desigur, Shuttle nu a fost rentabil din punct de vedere comercial. Apropo, inadecvarea economică a acesteia a îngrijorat foarte mult conducerea URSS la un moment dat. Ei nu au înțeles motivele politice care au dus la crearea navetei și au venit cu diverse scopuri pentru a-i conecta cumva existența în capul lor cu opiniile lor despre realitate - aceeași faimoasă „scufundare la Moscova” sau baza armelor în spațiu. După cum și-a amintit Yu.A Mozzhorin, director al Institutului Central de Cercetare de Inginerie Mecanică, șeful industriei de rachete și spațiale, în 1994: „ Naveta a lansat 29,5 tone pe orbita joasă a Pământului și ar putea elibera până la 14,5 tone de marfă de pe orbită. Acest lucru este foarte grav și am început să studiem în ce scopuri este creată? La urma urmei, totul a fost foarte neobișnuit: greutatea pusă pe orbită folosind purtători de unică folosință în America nu a ajuns nici măcar la 150 de tone/an, dar aici era planificată să fie de 12 ori mai mare; nimic nu a coborât de pe orbită și aici trebuia să se întoarcă 820 de tone/an... Acesta nu a fost doar un program pentru crearea unui fel de sistem spațial sub motto-ul reducerii costurilor de transport (studiile noastre la institutul nostru au arătat că nicio reducere ar fi de fapt respectat), avea un scop militar clar. Și într-adevăr, în acest moment au început să vorbească despre crearea de lasere puternice, arme cu fascicul, arme bazate pe noi principii fizice, care - teoretic - fac posibilă distrugerea rachetelor inamice la o distanță de câteva mii de kilometri. Tocmai crearea unui astfel de sistem trebuia folosită pentru a testa această nouă armă în condiții de spațiu.„. Un rol în această greșeală l-a jucat faptul că Naveta a fost realizată ținând cont de cerințele Forțelor Aeriene, dar URSS nu a înțeles motivele pentru care Forțele Aeriene au fost implicate în proiect. Ei au crezut că proiectul a fost inițial inițial de către armată și a fost făcut în scopuri militare. De fapt, NASA avea nevoie disperată de navetă pentru a rămâne pe linia de plutire, iar dacă sprijinul Forțelor Aeriene în Congres depindea de forțele aeriene care cer ca naveta să fie pictată. verdeși împodobiți-o cu ghirlande - ar face-o. În anii optzeci au încercat deja să atragă Shuttle-ul către programul SDI, dar când a fost proiectat în anii șaptezeci, nu se vorbea despre așa ceva.

Sper că cititorul înțelege acum că a judeca reutilizarea sistemelor spațiale folosind exemplul navetei este o idee extrem de nereușită. Fluxurile de marfă pentru care a fost făcută naveta nu s-au materializat niciodată din cauza reducerilor de cheltuieli ale NASA. Designul navetei a trebuit să fie schimbat în moduri majore de două ori, mai întâi din cauza solicitărilor Forțelor Aeriene pentru care NASA avea nevoie de sprijin politic și apoi din cauza criticilor OMB și a creditelor insuficiente pentru program. Toate justificările economice, referiri la care se întâlnesc uneori în discuțiile despre reutilizare, au apărut în perioada în care NASA trebuia să salveze naveta, care era deja puternic mutată din cauza cerințelor Forțelor Aeriene, cu orice preț, și sunt pur și simplu departe. adus. Mai mult, toți participanții la program au înțeles acest lucru - Congresul, Casa Albă, Forțele Aeriene și NASA. De exemplu, Michoud Assembly Facility putea produce cel mult douăzeci de rezervoare externe de combustibil pe an, adică nu se vorbea de cincizeci și șase sau chiar de treizeci și ceva de zboruri pe an, ca în raportul Mathematica.

Am luat aproape toate informațiile dintr-o carte minunată, pe care o recomand să o citească oricui este interesat de problemă. De asemenea, unele pasaje din text au fost împrumutate din postările lui uv. Tico în acest subiect.

Născut la 25 decembrie 1909 Gleb Lozino-Lozinsky- patriarhul tehnologiei aerospațiale interne, creatorul navei spațiale reutilizabile Buran. Cu această ocazie, am decis să reamintim cele mai neobișnuite cinci proiecte de navete spațiale

"Buran"

Gleb Lozino-Lozinsky, câștigător al Premiului Lenin (1962) și al două Premii de Stat (1950 și 1952), designer general al NPO Molniya, este aproape necunoscut în Rusia. Între timp, fără nicio întindere a imaginației, poate fi plasat la același nivel cu Serghei Korolev- atât în ​​ceea ce privește amploarea cadoului de design, cât și talentul organizatorului.

În anii 1940, Lozino-Lozinsky a condus lucrările la Biroul de proiectare Mikoyan pentru a îmbunătăți în mod cuprinzător eficiența centralelor cu reacție. Rezultatul a fost MiG-19, primul avion de luptă supersonic produs în masă din lume. În 1971, Lozino-Lozinsky a fost numit proiectant-șef al interceptorului supersonic, pe care întreaga lume l-a recunoscut drept MiG-31, el a prezentat proiectul MiG-29.

Dar punctul culminant al succesului de proiectare al lui Lozino-Lozinsky a fost crearea „navetei sovietice” - nava spațială Buran, capabilă să ridice 30 de tone de sarcină utilă la 200 de kilometri și să returneze 20 de tone de pe orbită. Nu existau analogi în tehnologia rachetelor interne și spațiale egale ca complexitate cu Buran: designul său includea 600 de unități de echipamente la bord, peste 50 de sisteme la bord, peste 1.500 de conducte și aproximativ 15.000 de conectori electrici. Peste 1.200 de întreprinderi și centre de cercetare din țară – un total de peste un milion și jumătate de oameni – au lucrat la proiect.

Rezultatul a fost un zbor fără pilot triumfător pe două orbite al lui Buran aterizare automată 15 noiembrie 1988. Zborul a durat 206 minute, apoi nava a intrat în atmosferă cu o viteză de 27.330 km/h peste Atlantic, la o distanță de 8.270 km de Baikonur. La 9 ore 24 minute 42 secunde, înaintea timpului estimat cu doar o secundă, Buranul, depășind rafale furtunoase de vânt lateral, a atins pista de aterizare cu o viteză de 263 km/h și după 42 de secunde, după ce a alergat 1620 m, a înghețat în centrul său cu o abatere de la linia centrală doar 3 m!

"Spirală"

Lozino-Lozinsky însuși a considerat opera principală a vieții sale ca fiind crearea unui avion compact rachetă spațială care ar putea fi lansat nu de la Baikonur, ci de la bombardierul strategic supersonic Tu-95. Un astfel de avion-rachetă ar putea distruge navetele americane și rachetele balistice în spațiu. În 1965, lucrările practice privind aeronavele orbitale și hipersonice au fost încredințate lui Mikoyan OKB-155, unde a fost condusă de proiectantul șef al OKB Lozino-Lozinsky, în vârstă de 55 de ani. Tema creării unui sistem aerospațial în două etape a fost numită „Spirală”. Nava reutilizabilă de luptă cu un singur loc cu echipaj a fost avută în vedere în mai multe versiuni: avion de recunoaștere, interceptor sau de atac cu o rachetă din clasa Orbit-to-Earth.

Ca parte a proiectului Spiral, au fost construite modele la scară 1:3 ale vehiculului de luptă, numit BOR-4. Era un dispozitiv experimental cu o lungime de 3,4 m, o anvergură a aripilor de 2,6 m și o masă de 1074 kg pe orbită. În perioada 1982-1984, șase lansări ale unor astfel de dispozitive au fost efectuate de vehiculele de lansare Cosmos din cosmodromul Kapustin-Yar pe diferite traiectorii.

În total, peste 75 de milioane de ruble au fost cheltuite pentru programul Spiral, dar lucrurile nu au mers mai departe decât lansarea modelelor în spațiu - programul a fost restrâns.

Proiect Dyna-Soar

Acest proiect este prima încercare americană de a construi o navă spațială orbitală reutilizabilă cu echipaj. La 4 octombrie 1957, Uniunea Sovietică a lansat pe orbită primul satelit artificial al Pământului. Și la mai puțin de o săptămână mai târziu, Forțele Aeriene ale SUA au combinat mai multe proiecte aerospațiale într-un singur program numit Dyna-Soar (de la Dynamic Soaring - accelerare și planificare)

O machetă la scară largă a navetei a fost prezentată Forțelor Aeriene și NASA la Seattle pe 11 septembrie 1961. Un zbor tipic pe o singură orbită ar implica decolarea Dyna-Soar cu o rachetă Titan IIIC din Complexul de lansare Cape Canaveral și atingerea pe orbită la 9,7 minute după lansare la o altitudine de 97,6 km și o viteză de 7457 m/s. Dyna-Soar orbitează în jurul Pământului, reintră în atmosferă și aterizează la baza Edwards Air Force la 107 minute după lansare.

Cu toate acestea, la 10 decembrie 1963, secretarul american al Apărării McNamara a închis proiectul Dyna-Soar. Unul dintre motivele acestei decizii a fost acela că vehiculul cu pilot era monoloc, ceea ce nu se potrivea militarilor. Dyna-Soar era la doar trei ani distanță de primul său zbor. Pe cercetarea stiintifica Au fost cheltuite 410 de milioane de dolari și au fost necesare alte 373 de milioane de dolari pentru a aduce proiectul la zborul spațial efectiv.

"Naveta spatiala"

Istoria programului navetei spațiale a început la sfârșitul anilor 1960, în apogeul triumfului programului spațial național american. Pe 20 iunie 1969, doi americani - Neil ArmstrongŞi Edwin Aldrin aterizat pe lună. Câștigând cursa „lunară”, America și-a dovedit superioritatea în explorarea spațiului. Aveam nevoie de obiective noi și noi mijloace tehnice pentru accesul oamenilor la spațiu, iar pe 30 octombrie 1968, două centre principale ale NASA (Manned Spacecraft Center - MSC - din Houston și Marshall Space Center - MSFC - din Huntsville) au abordat firmele spațiale americane cu o propunere de a explora posibilitatea a creării unui sistem spațial reutilizabil.

În martie 1972, pe baza proiectului Houston MSC-040C, a fost aprobat aspectul navetei pe care o cunoaștem astăzi: lansare rachete de propulsie solide, un rezervor de unică folosință de componente de combustibil și o navă orbitală cu trei motoare de propulsie. Dezvoltarea unui astfel de sistem, în care totul, cu excepția rezervorului extern, este reutilizat, a fost estimată la 5,15 miliarde de dolari.

Producția primelor două navete a început la uzina US Air Force din Palmdale în iunie 1974. OV-101 a fost lansat pe 17 septembrie 1976 și a fost numit Enterprise după nava spațială din serialul de televiziune științifico-fantastică Star Trek. În ianuarie 1979, flotila navetei a fost completată cu patru nave: Columbia, Challenger, Discovery și Atlantis. După moartea lui Challenger în 1986, a fost construită o altă navetă, Endeavour.

Programul navetei spațiale s-a dovedit a fi mai scump decât era planificat: costul său a crescut de la 5,2 miliarde de dolari (la prețurile din 1971) la 10,1 miliarde de dolari (la prețurile din 1982), iar costul de lansare - de la 10,5 milioane de dolari la 240 de milioane de dolari. În timpul dezvoltării, s-a avut în vedere ca navetele să facă 24 de lansări pe an și fiecare dintre ele să facă până la 100 de zboruri în spațiu. În practică, acestea au fost folosite mult mai rar – până la sfârșitul programului, în vara lui 2011, au fost efectuate 135 de lansări, Discovery făcând cele mai multe zboruri (39).

Navetă privată SpaceShipTwo

Virgin Galactic, fondată de miliardarul britanic Sir Richard Bransonîn 2004, a propus zboruri private de pasageri în spațiu. Pentru a face acest lucru, ea a început să-și dezvolte propria navetă spațială. Cinci ani mai târziu, specialiștii companiei au prezentat nava SpaceShipTwo.

Pe 10 octombrie 2010, primul zbor de probă al unui avion-rachetă a avut loc pe un aerodrom din deșertul Mojave. Dispozitivul a fost ridicat de aeronava de transport WhiteKnightTwo la o altitudine de 15 km, iar după despărțirea de transportator și un zbor liber de 15 minute, a aterizat. Iar pe 30 aprilie 2013 au fost efectuate teste motor cu reacție. Despărțindu-se de transportator la o altitudine de aproximativ 14 km, SpaceShipTwo a pornit motorul, iar după 16 secunde a atins o viteză de Mach 1,2 și o altitudine de 17 km. Aceasta înseamnă că nu a mai rămas nimic înainte de zborurile suborbitale de pasageri.

Odată ce SpaceShipTwo este complet gata, aeronava de transport o va transporta la o altitudine de 15,24 kilometri, după care se va dezaoca, nava spațială va accelera până la 4023 km/h și va urca la o altitudine de 100 de kilometri. Este de așteptat ca un bilet la bordul navetei spațiale să coste 200 de mii de dolari. Până în prezent, peste 550 de persoane și-au exprimat dorința de a deveni turiști spațiali.

Omenirea a învățat să construiască obiecte foarte puternice și de mare viteză, care durează decenii să fie asamblate pentru a ajunge apoi la cele mai îndepărtate obiective. Naveta pe orbită se mișcă cu o viteză de peste 27 de mii de km pe oră. O serie de sonde spațiale NASA, precum Helios 1, Helios 2 sau Vodger 1, sunt suficient de puternice pentru a ajunge pe Lună în câteva ore.

☛ Acest articol a fost tradus din resursa în limba engleză themysteriousworld.com și, desigur, nu este în întregime adevărat. Multe vehicule de lansare și nave spațiale rusești și sovietice au depășit bariera de 11.000 km/h, dar în Occident, se pare, s-au obișnuit să nu observe acest lucru. Și există destul de multe informații disponibile gratuit despre obiectele noastre spațiale, în orice caz, nu am fost niciodată capabili să aflăm despre viteza multor nave spațiale rusești.

Iată o listă cu cele mai rapide zece obiecte produse de omenire:

✰ ✰ ✰

10

Cărucior cu rachete

Viteza: 10.385 km/h

Cărucioarele cu rachete sunt de fapt folosite pentru a testa platforme utilizate pentru accelerarea obiectelor experimentale. În timpul testării, căruciorul are o viteză record de 10.385 km/h. Aceste dispozitive folosesc plăcuțe de alunecare în loc de roți pentru a atinge astfel de viteze fulgerătoare. Cărucioarele cu rachete sunt propulsate de rachete.

Această forță externă conferă o accelerație inițială obiectelor experimentale. Cărucioarele au, de asemenea, secțiuni drepte lungi, de peste 3 km. Rezervoarele cărucioarelor rachete sunt umplute cu lubrifianți, cum ar fi gazul de heliu, astfel încât acest lucru ajută obiectul experimental să atingă viteza necesară. Aceste dispozitive sunt utilizate în mod obișnuit pentru a accelera rachete, piese de aeronave și secțiuni de recuperare a aeronavelor.

✰ ✰ ✰

9

NASA X-43A

Viteza: 11.200 km/h

ASA X-43 A este o aeronavă supersonică fără pilot care este lansată dintr-o aeronavă mai mare. În 2005, Cartea Recordurilor Guinness a recunoscut X-43 A al NASA ca fiind cea mai rapidă aeronavă realizată vreodată. El se dezvoltă viteza maxima 11.265 km/h este de aproximativ 8,4 ori mai rapid decât viteza sunetului.

NASA X-13 A folosește tehnologia drop-launch. Mai întâi, acest avion supersonic lovește o altitudine mai mare pe un avion mai mare și apoi se prăbușește. Viteza necesară este atinsă folosind un vehicul de lansare. Pe etapa finala, după ce a atins o viteză prestabilită, NASA X-13 funcționează cu propriul motor.

✰ ✰ ✰

8

Naveta Columbia

Viteza: 27.350 km/h

Naveta Columbia a fost prima navă spațială reutilizabilă de succes din istoria explorării spațiului. Din 1981, a finalizat cu succes 37 de misiuni. Viteza record a navetei spațiale Columbia este de 27.350 km/h. Nava își depășea viteza normală când s-a prăbușit pe 1 februarie 2003.

Naveta călătorește de obicei cu 27.350 km/h pentru a rămâne pe orbita inferioară a Pământului. La această viteză, echipajul navei spațiale a putut vedea soarele răsărind și apus de mai multe ori într-o singură zi.

✰ ✰ ✰

7

Shuttle Discovery

Viteza: 28.000 km/h

Naveta Discovery are un număr record de misiuni de succes, mai mult decât orice altă navă spațială. Din 1984, Discovery a efectuat 30 de zboruri de succes și recordul său de viteză este de 28.000 km/h. Aceasta este de cinci ori mai rapidă decât viteza unui glonț. Uneori, navele spațiale trebuie să călătorească mai repede decât viteza lor normală de 27.350 km/h. Totul depinde de orbita aleasă și de altitudinea navei spațiale.

✰ ✰ ✰

6

Landerul Apollo 10

Viteza: 39.897 km/h

Lansarea Apollo 10 a fost o repetiție pentru misiunea NASA înainte de a ateriza pe Lună. În timpul călătoriei de întoarcere, pe 26 mai 1969, aparatul Apollo 10 a dobândit o viteză a fulgerului de 39.897 km/h. Cartea Recordurilor Guinness a stabilit recordul de viteză al landerului Apollo 10 ca fiind cel mai rapid record de viteză al vehiculului cu echipaj.

De fapt, modulul Apollo 10 avea nevoie de o asemenea viteză pentru a ajunge în atmosfera Pământului de pe orbita lunară. Apollo 10 și-a finalizat și misiunea în 56 de ore.