Американската космическа совалка – STS

Предистория

Историята на американския пилотиран космически полет започва с краяна Втората световна война. След капитулацията на Германия, САЩ и Русия изземат военни технологии от Германия, включително и плановете на бойните ракети V-2 (Фау 2). Русия пленява и група инженери и техници работили над ракетата, а Вернер фон Браун – създателят на Аполо – отива при Американците. Така се заражда космическата надпревара между САЩ и бъдещата СССР.

Първите полети и на двете държави били ракети, на върха на които имало капсули. Руснаците и до ден днешен използват същата технология. Първият пилотиран апарат на американците е Мъркюри, управляван от астронавта Алан Шепърд. Всички знаят че руснаците първи пратили човек в космоса и го върнали жив, но малко хора знаят че американците пратили Шепърд в космоса само 18 дена по-късно от полета на Гагарин. Първите седем мисии от програмата Мъркюри имали за цел да изпробват основни космически технологии и влиянието на космоса върху човека. След като се оказало че космическия полет е безопасен дошъл момента за следващата стъпка – Джемини. Това е нов проект на американците, чиято задача била да се изкарват повече от един човек в космоса и да бъдат извършвани скачвания на капсули в орбита. Проекта е абсолютен успех за САЩ и след като е завършен президента Кенеди обявява програмата Аполо – проект за изпращане на хора на Луната и безопасното им връщане на Земята. Проекта завършва със 7 кацания на Луната и скачване на капсула Аполо с капсула Союз в орбита, което бележи началото на сътрудничеството между НАСА и Роскосмос (Руската космическа агенция) в областта на космическите технологии.

Аполо наистина е огромен успех за САЩ, но проекта е прекалено скъп – за всяко изстрелване на капсула с хора на борда е била използвана огромната ракета Сатурн 5 или по-малкото и братче Сатурн 1Б. И до днес Сатурн 5 си остава най-голямата ракета в историята – висока цели 111 метра. А и вече нямало какво да се прави в космоса с примитивните капсули. Тогава Американският Конгрес гласувал създаването на нов, фундаментален пилотиран космически кораб – Космическата совалка. Това е концепт, който обединява, ракета, камион и самолет. Капацитета на совалката е ~ 25 тона и може да изведе до 7 души в орбита.

Компоненти

Совалката се състои от три основни компонента:

* Външен горивен резервоар

* Ракетни ускорители

* Орбитален апарат

Външният горивен резервоар съдържа горивото,което се използва при излитането на совалката. Всъщност това са два резервоара – в единия се съдържа течен кислород, а в другия течен водород. Масата на кислорода е 626 тона, обема му е 549 000 литра.Водородният резервоар съдържа 104 тона водород с обем 1 470 000 литра.Резервоара е покрит със специална термо изолационна пяна, която предотвратява затоплянето и изтичането на супер охладеното гориво. Той е единствения компонент на совалката, който не може да се използва многократно. След като совалката набере нужната височина, резервоара бива изхвърлен и при навлизането му в атмосферата изгаря.

Двата ракетни ускорителя, прикрепени към горивния резервоар, работят на твърдо гориво. Две минути след излитане на совалката те биват откачени на приблизителна височина 40 км. Тогава конусите на върховете им се отварят и от там излизат 4-тонните парашути, които приземяват ускорителите в Атлантическия океан. След това НАСА ги прибира и презарежда за повторна употреба.

Орбиталният апарат е най-сложния компонент на совалката и изобщо най-сложната машина, построявана някога. Цялата совалка е изградена от над един милион компонента. НАСА е построила общо 5 орбитални апарата. Първата совалка, която полита е Колумбия, а годината е 1981. След първите четири опита – които са напълно успешни –Конгреса решава да построи още три совалки – Чалинджър, Дискавъри и Атлантис. След инцидент през 1986 г. Чаландър се взривява по време на полет и тогава Конгреса решава да построи нова – пета совалка, която да замести Чалинджър. Така се появява совалката Индевър. Първият и полет е през 1991 година. След трагичен инцидет през 2003 година, совалката Колумбия е изгубена. Така НАСА остава само с три совалки: Дискавъри, Атлантис и Индевър. НАСА смята да пенсионира Атлантис през 2008 годинаи да използва частите й за останалите две совалки. Те ще бъдат пенсионирани през 2010 година, когато се очаква появата на новия космически кораб на НАСА Крю Експлорейшън Виъкъл (Crew ExplorationVehicle) – комбиниращ най-доброто от совалката и Аполо.

До момента НАСА е изстреляла общо 114 пъти совалката, 112 от които успешно и 2 неуспешно. При неуспешните изстрелвания на Чалинджър и Колумбия загиват общо 14 души. След инцидента с Колумбия се оказа, че парчета изолационна пяна падат при излитане и ако голямо парче пяна удари орбиталния апарат може да го повреди, така че при приземяване да изгори. Това накара инженерите да повишат сигурността на совалката,което струва много пари. В момента един полет на совалката струва около$1,5 милиарда долара, а сигурността не е подобрена достатъчно. За това НАСА има програма на полетите, която да позволи изграждането на Международната космическа станция (МКС) и после да спре полетите на совалката. За сега има планирани 13( 3-4) полета до станцията и евентуално една ремонтна мисия до космическия телескоп Хъбъл. За 1 Юли тази година има насрочен един тестов полет, които ще достави провизии на астронавтите на МКС, както и трети член на екипажа на станцията –европейския астронавт Томас Райтър. Ето и програмата за оставащите мисии на совалката, както и информация за товара и номера на полета:

Международната космическа станция:

Изстрелване

Преди изстрелване совалката бива подготвена за съответната мисия.Подготовката включва сваляне на трите двигателя от орбиталния апарат и инспекцията им, подмяна на всички кабели, тестване на всички системи,зареждане с гориво и сглобяване на компонентите на совалката. Компонентите се сглобяват в 52-етажна сграда, използвана за сглобяване на ракетата Сатурн 5. Товаренето на совалката може да се извърши по два начина:

1. При леки товари се отварят вратите на товарния отсек, докато совалката е в хангара и товара се инсталира на специален адаптер.

1. При тежки товари се използва платформата на стартовата площадка. Така повдигането и сглобяването на совалката става по-лесно.

Процедурата по изстрелването започва с охлаждането на горивните резервоари. След като температурата падне достатъчно се излива супер охладеното гориво под огромно налягане – водород и кислород. 6,6 секунди преди излитане се запалват трите главни двигателя на совалката. При пълен резервоар тяхната тяга е недостатъчна за излитане. Помпите са толкова мощни, че ако бъдат включени към олимпийски басейн ще източат водата от него за 4 секунди.

6,6 секунди след запалване на главните двигатели, совалката се е стабилизирала от първоначалния шок и ракетните ускорители се запалват.2 минути по-късно те се отделят от совалката. В този момент тя е изразходвала? от горивото си и е изхвърлила ракетните ускорители –това я прави достатъчно лека за да продължи на собствен ход. Около 8-9 минути след излитане се достига желаната височина и горивния резервоар се изхвърля. Около 45 минути по-късно се запалват двата хидразинови двигатели, които вкарват совалката в орбита. Хидразиновите двигатели се използват за промяна на височината на орбитата, а на борда има още 44 по-малки хидразинови двигателя, които се използват за маневриране. След отделяне на резервоара се отварят и вратите на товарния отсек, за да бъдат извадени комуникационните антени и радиаторите за охлаждане. Във вакума на космоса от страната на совалка/станцията/астронавт, от която грее слънцето температурата е 180 °C, а от противоположната страна-120°C. На борда на совалката има малка роботизирана ръка, разработена от Канадската космическа агенция, която се използва за работа с товари.Совалката може да изстрелва сателити, да ремонтира сателити, да връща сателити на земята, да закарва провизии, компоненти и екипаж на МКС.

След приключване на мисията, совалката запалва двата хидразинови двигателя за да започне кацането.

При тази маневра носа на совалката се повдига и пробиването на атмосферата става с коремната част на орбиталния апарат. Като се имат предвид фактите че совалката пада от 600 км височина(максимум) със скорост 8 км/с(28 000 км/ч) температурата на триенето достига до 1 500°C

За да бъде предпазена от изгаряне, пода на совалката се облицова с керамични плочки, а ръбовете на крилете и носа с подсилен кевлар играфит. За да се намали триенето, пилота на совалката завърта машината,ту на едната, ту на другата страна. След навлизането в атмосферата,носа се спуска и така потенциалната енергия се превръща в кинетична. Когато скоростта падне до 680 км/ч, пилота предава управлението на командира, който намаля скоростта до 430 км/ч и приземява совалката. Малко след кацане на задните колела се отваря парашут, който спомага за спирането.

По принцип совалката излита и каца от космическия център Кенеди във Флорида, но понякога времето там е лошо и совалката каца в Тексас. Там я товарят на специално пригоден самолет Боинг 747 и я транспортират обратно до космическия център Кенеди.

Совалката несъмнено е най-сложната машина,построявана някога. Благодарения на нея са били направени много открития във всички области на човешкото познание. Едни от най-известните и значими мисии на совалката са: Космическите телескопи Хъбъл, Спицър и Шандра, мисията за триизмерно картографиране на планетата, изстрелването на мисията до Юпитер – Галилео, мисиите до станцията Мир и мисиите за изграждане на Международната космическа станция. Със своя капацитет от 25 тона и седем членен екипаж, Американската космическа совалка (STS – Space Transportation System) eнай-добрият космически кораб, летял някога и едва ли ще има подобен космически апарат в близките 50 години.

Автор: Атанас Кумбаров
Източник: nauka.bg