Space Shuttle
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.
A Space Shuttle vagy űrrepülőgép (hivatalos angol nevén: Space Transportation System, STS a.m. űr-szállítórendszer) az Amerikai Egyesült Államok jelenlegi, ember szállítására is alkalmas űrprogramja. Ez a világon az első és jelenleg egyetlen konstrukció, amelynek bizonyos részei újrafelhasználhatóak. A szárnyakkal rendelkező űrrepülő (Orbiter) felszálláskor függőleges állásban, rakéta módjára hagyja el a Földet, visszatéréskor viszont siklórepülő módjára száll le.
Feladatai közé tartozik az állandó személyzet cseréje a Nemzetközi Űrállomáson, a különböző űrállomáselemek és utánpótlás odaszállítása, műholdak pályára állítása és karbantartása, illetve különböző kísérletek és mérések végrehajtása alacsony Föld körüli pályán.
Összesen hat ilyen űrrepülőgépet építettek meg, melyek közül öt repült a világűrben. 1981 óta száznál is több repülést hajtottak végre. Húsz évnyi működés során két űrrepülőgép semmisült meg: a Challenger 1986-ban és a Columbia 2003-ban. Az űrkutatás történetének két legnagyobb katasztrófájában 13 amerikai és egy izraeli űrhajós halt meg.
A program a tervek szerint2010-ben ér véget, bár ez az időpont könnyen csúszhat.Az űrrepülőgép flottát 2014-2015 körül váltja föl a Constellation program keretein belül megépítendő Orion űrhajó és az Ares rakéta.
A Szovjetunió is kifejlesztett az 1980-as években egy Space Shuttle-hez hasonló űrrepülőgépet, a Buránt, de ez csak egy próbarepülésig jutott el 1988-ban.
A külső üzemanyagtartályt kizárólag az első két repülés alkalmával festették fehér színűre. A további küldetéseken ezt elhagyták, így láthatóvá vált a tartályt borító rozsdaszínű-narancsos habos szerkezetű szigetelés. Mindezzel mintegy 450 kg-os súlymegtakarítást értek el, ami így a hasznos teher növelésére volt fordítható.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Története
[szerkesztés] Az alapok
Már 1968 októberében, jóval az Apollo-program befejezése előtt, a NASA elkezdte kidolgozni az űrrepülőgép terveit. 1969-ben Richard Nixon elnök megalakította az Űrkutatási Munkacsoportot (Space Task Group), melynek vezetésével Spiro T. Agnew alelnököt bízta meg. A munkacsoport kidolgozta a Nemzeti Űrkutatási Stratégiát, amelynek – az űrállomás és az embert a Marsra juttató Mars-expedíció mellett – a Space Shuttle program is a része volt.
1969 októberében egy washingtoni űrrepülőgéppel kapcsolatos megbeszélésen, George Mueller (a NASA akkori ügyvezetője) a következőket mondta:[1]
„A magunk elé kitűzött cél, az űrkutatási műveletek költségének csökkentése a jelenlegi egy font hasznos teherre eső 1000 dolláros költségszintről, valahol a 20 és 50 dolláros fontonkénti költségszintre. Ha ezt sikerül elérnünk, akkor egy teljesen új világ nyílik meg előttünk az űrkutatásban. Tehát e megbeszélés résztvevői és mindannyiunk számára a Légierőnél és a NASA-nál is, az elkövetkező hetekben és hónapokban most az a megoldandó feladat, hogy kidolgozzuk egy olyan rendszer terveit, amely ezeket a követelményeket teljesíti. Engedjék meg, hogy körvonalazzam, hogy véleményem szerint melyek azok a területek amelyek kritikusak e célunk elérése érdekében.
- Az első terület egy olyan hajtómű kifejlesztése, amely elegendő teljesítménnyel rendelkezik ahhoz, hogy a saját és a tervezett hasznos teher súlyával is megbírkózzon.
- A második technikai probléma egy olyan hővédő pajzs kifejlesztése, ami lehetővé teszi hogy ezt a hővédő pajzsot időről időre újra fel lehessen használni, minimális javítási és tesztelési munka mellett.
- A harmadik fontos és kritikus fejlesztendő terület egy olyan irányítási rendszer, amely lehetővé teszi, hogy a földi csapat komolyabb támogatása nélkül, a fedélzeten tartózkodó személyzet önállóan is képes legyen az irányításra.
E három terület közül ez utóbbi lehet a legnagyobb kihívás.”
1972-ben a NASA a Kongresszusnak benyújtott jelentésében [2] a következőket írta:
„A Space Shuttle program elsődleges célja egy olyan új szállítási eszköz biztosítása, amely: (1) jelentősen csökkenti az űrkutatási műveletek költségeit és (2) biztosítja a jövőben felmerülő tudományos, honvédelmi és kereskedelmi felhasználások megvalósítását.”
A végső tervet 1972. január 5-én hagyta jóvá Richard Nixon elnök.
[szerkesztés] A fejlesztés és a flotta megépítése
A végső tervben a ma ismert rendszer került kialakításra, mely egy újrafelhasználható, a repülő és az űrhajó tulajdonságait egyesítő Orbiterből, egy egyszer használatos üzemanyagtartályból, és két újrafelhasználható gyorsító rakétából áll. A korábbi tervekhez képest a végleges koncepció sokkal olcsóbb, de a technikai fejlesztéseket tekintve kevésbé ambiciózus lett.
A Shuttle flotta felépítéséhez 5,15 milliárd dollárt kapott a NASA, míg a teljes beruházási költség több mint 10 milliárd dollárra rúgott 1981-ig. A program minden évben tudta tartani a még Nixon elnök idején megállapított éves költségkeretet.
A gyártással megbízott fővállakozó a North American Aviation (később Rockwell International) lett, amely az Apollo-program során a parancsnoki modulért is felelt. A szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták gyártásáért a Morton Thiokol Corporation, a külső üzemanyagtartályért a Martin Marietta Corporation (jelenleg a Lockheed Martin), míg a főhajtóművekért a Rocketdyne a felelős alvállalkozó.
1976 szemptemberében az Enterprise lett az első tagja a flottának, amelyik elkészült, igaz, űrrepülésre nem volt alkalmas. Egy kilenc hónapig tartó gurulási, siklási, megközelítési és leszállási tesztsorozatot hajtottak végre vele a kaliforniai Edwards Légitámaszponton. 1978. március 13-án az Enterprise űrrepülőgépet az alabamai Mashall Űrrepülési Központba szállították, ahol a külső üzemanyagtartállyal és a két gyorsítórakétával összeszerelve, rezgési teszteknek vetették alá a szerkezetet, mely egy éven át tartott. 1979 áprilisában a floridai Kennedy Űrközponta szállították, és az indítóállványon végeztek vele szállítási és mozgatási teszteket. 1979 augusztusában visszaszállították az Edwards Légitámaszpontra.
Az első teljesen működöképes űrrepülő a Columbia volt, amelyet 1979. március 25-én szállítotak a Kennedy Űrközpontba.
1982 júliusára építették át űrrepülésre alkalmassá a korábban csak sturkturális tesztelés céljából elkészített Challengert. 1983 novemberében készült el a Discovery, míg 1985 áprilisában az Atlantis.
A Challenger pusztulása után 1991 májusára készült el a flotta legújabb tagja, az Endeavour. A 2003 februárjában megsemmisült Columbia pótlására már nem építenek új űrsiklót.
[szerkesztés] Küldetések és feladatok
Bővebben: Space Shuttle küldetések listája
Legelőször a Columbia repült az űrben 1981. április 12–14. között, fedélzetén John Young parancsnokkal és Robert Crippen újonc űrhajóssal. Az eredményes berepülés után április 14-én tért vissza a Földre, és sikeres leszállást hajtott végre a kaliforniai Edwards légitámaszponton, egy kiszáradt sós tó helyén kialakított repülőtéren (STS-1). A második küldetés során kipróbálták a Kanadában kifejlesztett 15 m hosszú robotkart is, amely az űrrepülőgép rakterében segítette a bonyolultabb ki- és beemelések elvégzését (STS-2).
1983-ban az STS-9 küldetés során vitték először az űrbe a Spacelab űrlaboratórium modult (az űrrepülő rakterébe rögzített és a legénységi kabinnal összekötött modul), amely az ESA és a NASA közös fejlesztése. Ugyanebben az évben a Challenger fedélzetén repült az első amerikai női űrhajós, Sally Ride, aki második repülése során (1984-ben) kipróbálta a magyar készítésű Pille dózismérőt is (STS-7 és STS-41-G).
Az űrrepülőgépes program előrehaladását nagymértékben visszavetette a Challenger 1986. január 28-án bekövetkezett tragédiája. (STS-51-L) 1988-ra kijavították az űrrepülőgép-rendszer hibáját, és ismét megindultak a repülések, azonban az elpusztult Challenger miatt a NASA már nem tudta teljesíteni az amúgy is szorosra tervezett ütemtervet.
1989 májusában és októberében az Atlantis fedélzetéről először indítottak űrszondákat (Magellan, Galileo) a kétfokozatú IUS rakétával. (STS-30 és STS-34) 1990 áprilisában a Discovery pályára vitte a Hubble-űrtávcsövet. (STS-31) 1992-ben készült el a Challenger helyett épített Endeavour űrrepülőgép, mellyel ismét teljes lett a NASA Shuttle flottája. Az Endeavour 1993. decemberi repülése alkalmával megjavították a Hubble-űrtávcső hibásan csiszolt főtükrét. (STS-61)
1994-től folytatódtak az amerikai–orosz közös űrrepülések, melyek keretében a Discovery űrrepülőgép fedélzetén két orosz vendégűrhajós járt (STS-63), valamint 1995 júniusában az Atlantis fedélzetén amerikai és orosz űrhajósokkal csatlakozott a Mir orosz űrállomáshoz (STS-71). Ettől fogva rendszeressé váltak a Shuttle-Mir küldetések (STS-74, STS-76, STS-79, STS-81, STS-84, STS-86, STS-89, STS-91). Az Atlantis átlagosan négy havonta látogatta meg az orosz űrállomást, és néhány napos közös űrrepülés után megtörtént az amerikai fedélzeti mérnök váltása is. A közös repülések a Nemzetközi Űrállomás építését készítették elő, mely 1998 őszén vette kezdetét (STS-88).
Összesen 25 alkalommal vitte valamelyik űrrepülőgép magával a Spacelab kutatómodult, amit végül a Nemzetközi Űrállomás építésének megkezdésével nyugdíjaztak. Érdekes módon két évvel később, 2000 februárjában, az STS-99 jelű küldetés során ismét sor került a Spacelab használatára.
1998. október 29-én emelkedett a magasba a Discovery, fedélzetén az ekkor 77 éves John Glennel, ezzel ő a legidősebb személy, aki valaha az űrben járt. Az esemény világszerte nagy médiaérdeklődést váltott ki. (STS-95)
[szerkesztés] A Space Shuttle program a XXI. században
2000-ben öt küldetésre került sor, amelyek során kutatási feladatokat hajtottak végre (STS-99), illetve újabb modulokat szállítottak a Nemzetközi Űrállomásra (STS-101, STS-106, STS-92, STS-97). A következő évben tovább folytatódott az űrállomás építése, amelynek során telepítették a Destiny laboratóriummodult (STS-98), a Leonardo többcélú logisztikai modult (STS-102), a Canadarm2 robotkart (STS-100) és az új légzsilipmodult (STS-104). 2002. március 1-jén a Columbia repülése során újabb karbantartási és bővítési munkálatokat végeztek a Hubble Űrtávcsövön. (STS-109)
2003. február 1-jén visszatérés közben a Columbia űrrepülőgép Texas állam fölött darabokra szakadt, és a fedélzetén tartózkodó űrhajósok életüket vesztették (STS-107). A programot a baleset miatt azonnal felfüggesztették, és csak 2005. július 26-án, a Discovery 13 napig tartó repülésével indult újra. A küldetés során a Nemzetközi Űrállomáson végeztek szerelési munkálatokat, illetve kipróbálták az új lézeres letapogató rendszert, amellyel a hővédő pajzs esetleges sérüléseit lehet felfedezni. A repülés során több apró problémát találtak a hővédő pajzs ragasztásánál használt anyaggal kapcsolatban, így a program újabb egy éves szünetre lett kárhoztatva. (STS-114)
2006. július 4-én került sor az újabb repülésre, amely során ismét a Discovery állt Föld körüli pályára. A küldetés során újabb biztonsági eljárásokat teszteltek, felszerelést és egy új űrhajóst is szállítottak a Nemzetközi Űrállomásra. (STS-121)
A Space Shuttle-t várhatóan az új CEV (Crew Exploration Vehicle) űrhajó váltja fel 2010 után, addig viszont a NASA tervei szerint az űrrepülőgépek csak az Űrállomás építése miatt szükséges minimális repülést fogják végrehajtani. 2008-ig üzemképes állapotban tartják az Atlantist, azután az alkatrészeit donorként használják fel a Discoveryben, illetve az Endeavourben.
[szerkesztés] Balesetek
Az űrrepülőgépek eddigi 115 felszállása közül kettő végződött tragédiával, melynek összesen 14 űrhajós esett áldozatául.
- 1986. január 28. – Challenger – A bal oldali szilárd hajtóanyagú rakéta szigetelési hibái miatt a start utáni 73. másodpercben az űrrepülőgép darabokra szakadt.
- 2003. február 1. – Columbia – Felszállás közben a külső üzemanyagtartályról leszakadó szigetelőhab-darab felszakította a Columbia szárnyának belépőélét, ami miatt a légkörbe való visszatéréskor az űrrepülőgép darabokra hullott.
[szerkesztés] Fejlesztések
Az első repülés óta folyamatosan fejlesztették az STS-rendszer minden elemét. A legtöbb módosítás természetesen a legbonyolultabb felépítésű Orbiteren törént.
Az 1990-ben beszerelt új repülésvezérlő számítógépekkel egy időben, a korábbi monokróm kijelzőpanelek színes monitorra cserélése is megtörtént.
Eredetileg a középső fedélzet belsejében helyezkedett el a légzsilip rendszer, amit a Nemzetközi Űrállomás építésének megkezdésével külső légzsilip és dokkoló egység váltott fel. Így jelentősen megnövekedett az ottani szabad hely.
Folyamatosan fejlesztették az űrrepülőgép főhajtóműveit is (a fejlesztések különböző lépéseit Block I, Block II és Block IIA néven illetik). Az eredeti hajtómű-konstrukcióhoz képest a jelenlegi hajtóművek teljesítménye +4%-kal emelkedett meg. A hajtóművek további néhány százalékos tartalékkal rendelkeznek különböző vészhelyzetek esetére.
Az első két küldetés alkalmával fehérre festették a külső üzemanyagtartályt, hogy védjék a szigetelést. A repülések során megállapították, hogy erre nincs szükség, így a további repülések során már nem alkalmaztak festést. Az ezzel nyert súlymegtakarítás nagyobb hasznos teher szállítására adott módot.
Folyamatosan átalakították az üzemanyagtartályt is. Néhány szükségtelen elemet a későbbiekben kihagytak a konstrukcióból, illetve több helyen könnyebb alumínium ötvözeteket használtak az eredeti anyagok helyett. Ezekkel a módosításokkal több mint 3,5 tonna súlymegtakarítást értek el, amivel szintén a hasznos teher mértékét lehetett növelni.
A Challenger katasztrófája után átdolgozták a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták szegmensei közti tömítést is (a korábbi kettő helyett három tömítőgyűrű került beszerelésre). Egyéb fejlesztéseket is tervbe vettek, ám ezek anyagi források híján nem valósultak meg.
Az STS-90 küldetés indítását el kellett halasztani, mivel az üzemanyagtartály szigetelésébe harkályok lyukakat fúrtak. Ezt megelőzendő a NASA ma már hétköznapi műbaglyokat és felfújható lufikat telepít az indítóállványra (ezeket a felszállás előtt eltávolítják).
A Columbia katasztrófája után a NASA kibővítette a felszállás megfigyelésére szolgáló kamerarendszert, emellett digitális videokamerákat szereltek a gyorsítórakétákra és a külső üzemanyagtartályra is.
Átdolgozták a legnagyobb gondot okozó üzemanyagtartály szigetelést is. A tartály és az Orbiter közötti elülső csatlakozó szerkezetnél a szigetelőhabot elektromos fűtőrendszerre cserélték (a szigetelésre vagy a fűtőrendszerre a jégképződés megakadályozása miatt van szükség). Emellett a folyékony oxigént továbbító csőrendszert (LOX Feedline) is fűtőrendszerrel látták el, mivel ezen a helyen is komoly jégképződés alakulhat ki.
[szerkesztés] Költségek
2005-re a Space Shuttle program összesített költsége 145 milliárd dollárra rúgott, de 2010-re, a program leállítására, várhatóan eléri a 175 milliárd dollárt.[3] 2005-ben a NASA 5 milliárd dollárt – az éves költségvetésének 30%-át – különítette el az űrrepülőgéppel végrehajtott programok finanszírozására, mely összeg 2006-ban 4,3 milliárd dollárra csökkent.[4] A NASA 2007-re benyújtott költségvetési igényében már csak 4 milliárd dollárt szán a program finanszírozására.[5]
Ha az eddig felmerült összes költséget elosztjuk a 115 küldetéssel, akkor küldetésenként 1,3 milliárd dollárt jelent. Az egyes küldetések valós költségeit természetesen nem lehet így kiszámolni. Ha küldetések során felmerült valós kiadásokat, megtakarításokat és bevételeket számoljuk, akkor egy küldetés átlagosan 60 millió dollárba került.
[szerkesztés] Az STS rendszer
Az STS (Space Transportation System – Űrszállítási rendszer) rendszer alkotóelemei: az űrrepülőgép, a külső (nagyméretű és jellegzetes narancssárga színű) üzemanyagtartály és a két gyorsítórakéta. Az űrrepülőgép és a gyorsítórakéták többször is felhasználhatóak. Az üzemanyagtartály a repüléskor megsemmisül.
[szerkesztés] Gyorsítórakéták
A szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták (solid rocket boosters (SRB)) az indítás után az első két percben megadják azt a földkörüli pályára álláshoz szükséges plusz tolóerőt, amelyet az űrrepülőgép saját három fő hajtóműve önmagában nem képes előállítani. 45 kilométeres magasságban automatikusan leválnak a külső üzemanyagtartályról és ejtőernyő segítségével visszahullanak az Atlanti-óceánba. A vízből a NASA két hajója emeli ki és szállítja vissza a Kennedy Űrközpontba, ahol darabjaira szedik majd újra összerakják őket. Tolóerejük egyenként 2400 t, amely a felszálláshoz szükséges tolóerő körülbelül 60%-át teszi ki. A fennmaradó 40%-ot az űrrepülőgép három főhajtóműve adja.
Mindkét SRB-t egyenként 450 tonna üzemanyaggal töltik fel. Az üzemanyagot egy utahi gyárban állítják elő. A kész hajtóanyag kinézetre és tapintásra kemény gumiradírra emlékeztet, anyaga por állagú alumínium és az ammónium-perklorát nevű vegyi anyag keveréke.
Ezek az SRB-k a valaha épített legnagyobb szilárd hajtóanyagú rakéták és egyben itt alkalmazzák először embert is szállító űrprogramban.
[szerkesztés] Külső üzemanyagtartály
A külső tartályban (external tank (ET)) lévő üzemanyagot az űrrepülőgép főhajtóművei használják el felszállás közben. Fontos feladata a jármű szerkezeti stabilitásának biztosítása is, mivel a ET-hez kapcsolódik az Orbiter és a két SRB is. 130 kilométer magasan (körülbelül 8 és fél perccel az indulás után) leválasztják az űrrepülőgépről, és a légkörbe visszazuhanva megsemmisül. Három részből áll:
- az elülső felében található a folyékony-oxigén tank;
- a hátulsó részben található a folyékony-hidrogén tank;
- a két tank között található a megfelelő üzemanyag-keveréket előállító, és az Orbiter főhajtóművei felé továbbító üzemanyag-ellátó rendszer.
A hidrogéntank mérete két és félszer akkora mint az oxigéntanké, viszont a súlya csak egyharmadát teszi ki. A különbség abból adódik, hogy a folyékony oxigén tizenhatszor nehezebb, mint a folyékony hidrogén.
A tartály jellegzetes narancssárga színű, két és fél centiméter vastag, poliizocianurát anyagú, megkeményedett hab állagú hővédő burkolattal van ellátva, aminek a feladata a hajtóanyag és a tartály megfelelő hőmérsékletének megőrzése a felszállás alatt, illetve a jégképződés megakadályozása. A felszállás során rendszeresen leszakadnak kisebb-nagyobb darabok ebből a burkolatból, egy ilyen lehulló darab okozott végzetes sérülést a Columbia katasztrófájának alkalmával is.
A tank középső részén található üzemanyag-ellátó rendszer egy 43 centiméter átmérőjű csövön keresztül továbbítja az üzemanyag keveréket az Orbiter főhajtóművei felé.
[szerkesztés] Orbiter
Bővebben: Space Shuttle Orbiter
Az űrrepülőgép hivatalos megnevezése az Orbiter. Ez a név onnan ered, hogy a rendszernek csak ez a része áll Föld körüli pályára. Itt tartózkodik a személyzet és itt található a raktér is. A raktérben található egy kanadai fejlesztésű és gyártású 15,2 méter hosszú robotkar (Canadarm, hivatalosan: Remote Manipulator System) a felhasználandó eszközök mozgatásához.
Az Orbiter 37,24 méter hosszú, 23,79 méter széles és 14,12 méter magas (kiengedett futóművel együtt 17,25 méter magas). Három fő részre tagolódik:
- az elülső törzsrész (forward fuselage), amely gyakorlatilag a személyzeti kabint (crew cabin) jelenti;
- a középső törzsrész (mid fuselage), amely a rakteret (payload bay) és a szárnyakat foglalja magába;
- illetve a hátsó törzsrész (aft fuselage), amelyhez a három háromszög alakban elhelyezkedő főhajtómű és a függőleges stabilizátor is kapcsolódik.
[szerkesztés] Az elülső törzsrész
Az elülső törzsrész legnagyobb részét a személyzeti kabin teszi ki, de itt találhatóak az elülső manőverező fúvókák, amelyek a függőleges irányú és a hosszanti tengely körüli forgási manővereket teszik lehetővé a Föld körüli pályán (az oldalirányú manőverezést a hátsó törzsrészen található fúvókák biztosítják), illetve az orrfutómű is.
A személyzeti kabin három fedélzetből (emeletből) áll: a repülési fedélzetből (flight deck), a középső fedélzetből (mid deck) és az alsó fedélzetből (lower deck).
- A repülési fedélzet a pilótafülke szerepét tölti be. Itt a hagyományos repülőgépekhez hasonlóan két pilóta – közösen vagy vészhelyzet esetén akár egyedül is – irányítja az orbitert a felszállás illetve a leszállás során.
- A középső fedélzeten találhatóak meg az élelmiszert és a felszerelést tároló egységek, a hálóegységek, a szemétfeldolgozó egység, a személyes higiéniai igényeket kiszolgáló egységek és a raktérbe vezető zsiliprendszer is.
- Az alsó fedélzeten különböző eszközök tárolására alkalmas rekeszek vannak kialakítva, melyeket a középső fedélzetről, a padlóba épített ajtókon keresztül lehet elérni.
[szerkesztés] A középső törzsrész
A középső törzsrész magában foglalja a rakteret és a szárnyakat, illetve az ehhez kapcsolódó különböző rendszereket. A középső törzsrész (a szárnyak nélkül) 18,3 méter hosszú, 5,2 méter széles és 4 méter magas. Itt található a 15,2 méter hosszú robotkar is, aminek segítségével ki tudják emelni a szállított eszközöket a raktérből, illetve az űrséták során emelvényként is szolgálhat az űrhajósok számára. A robotkar végén egy videokamera és egy erős fényű lámpa is található, így a középső fedélzeten a robotkart működtető kezelő munkáját egy monitor is segíti. Emellett a raktér mindkét végén további három-három lámpa gondoskodik a megfelelő megvilágításról. A robotkar végén található a Columbia katasztrófája után felszerelt lézeres letapogató egység is, aminek segítségével a Föld körüli pályára állás után fel tudják mérni az Orbiter alját és oldalát befedő hővédő csempék állapotát.
A raktér ajtajának belsejében találhatóak a négy részre osztott hűtőegységek.
A képen megfigyelhető a függőleges vezérsík egy része és a Föld körüli pályán vérehajtandó manőverezéshez szükséges hátsó fúvókák is.
A füstfelhő felső része világosabb, mert a nap ott közvetlenül megvilágítja. A füst megvilágított része árnyékot vet az égen. A háttérben a felkelő Hold látható.
[szerkesztés] A hátsó törzsrész
A hátsó törzsrészen található a bal- és jobboldali manőverező, illetve a toló fúvókák, a három főhajtómű, a vízszintes vezérsík és a külső üzemanyagtartály hátsó rögzítő egysége.
[szerkesztés] Indítás
Az űrrepülő indítására nem kerül sor, ha villámlás esélye fennáll. A repülőgépeket rendszeresen éri villámcsapás, de ezeket komolyabb meghibásodás nélkül átvészelik, mivel a repülő nem érintkezik a talajjal és a külső felülete elvezeti a feszültséget. A kereskedelmi repülőkhöz hasonóan az űrrepülőgép is túlnyomórészt az elekromosságot jól vezető alumínium ötvözetekből készül. A különbség a két jármű esetében az, hogy az űrrepülőgép a felszállás során hosszú füstcsíkot húz maga után, ami gyakorlatilag szabad utat nyújthat az űrrepülőbe csapó villám számára. Ilyen eset korábban megtörtént az Apollo-12 indítása során is.
Az indítás előtt 16 másodperccel, a Mobil Indító Platformon több mint 1,1 millió liter vízzel árasztják el a hajtőművek alatt található árkokat. Ennek az a célja, hogy elnyelje a rakéták beindításával keletkező hangrezgéseket és lángvisszacsapódásokat, amelyek kárt tehetnek a járműben.
10 másodperccel az indítás előtt beindítják a főhajtóművek harangjai alá esetlegesen beszoruló hidrogén elégetését szolgáló rendszert (Main Engine Hydrogen Burnoff System), mivel a hajtóművek beindításával az túl magas nyomást és robbanást idézhet elő. Ez a rendszer izzó, világító labdák ezreit lövelli a hajtómű harangjai alá. Az indítás előtt 6,6 másodperccel beindítják a főhajtóműveket, amelyeknek 3 másodperc alatt el kell érniük a 100%-os teljesítményt. Ilyenkor megfigyelhető a teljes járműszerkezet úgynevezet „bólintása”, ami körülbelül 2 méteres kilengést jelent a legénységi kabin magasságában. Ez annak a következménye, hogy a szerkezet ilyenkor még rögzítve van, de a hajtóművek tolóereje már megmozdítja a szerkezetet. Miután a főhajtóművek elérték a maximális teljesítményt és a szerkezet visszabillen a bólintásból, akkor beindulnak a gyorsító rakéták. A indítóállvány rögzítő csapjait ezzel egyidőben lerobbantják és az űrrepülőgép elemelkedik.
Röviddel azután, hogy az űrrepülőgép elhagyja az indítóállványt, megkezdődik a forgási és kanyarodási manőver, így az Orbiter a külső üzemanyag tartály alá kerül és a rádióösszeköttetés zavartalanul folytatodhat a földi irányítóközponttal. Az emelkedés során folyamatosan csökkenő szögben folytatja az emelkedést, míg a sebessége az üzemanyag mennyiségének csökkenése miatt növekedik. A Föld körüli pályára álláshoz a függőleges gyorsulás helyett nagyobb szükség van a vízszintes gyorsulásra, bár ez szabadszemmel nehezen észrevehető, mivel a horizontális gyorsulás nagyobb része a látótávolságon kívül zajlik le.
26 másodperccel az elemelkedés után, amikor az űrrepülő megközelíti a Max Q határt (ezen a ponton éri a szerkezetet a legnagyobb aerodinamikai terhelés), a főhajtóművek teljesítményét visszaveszik 64%-ra, hogy megelőzzék a jellemzően az űrrepülő szárnyainál jelentkező túlterhelést. Ebben az időben figyelhető meg a jármű körül kialakuló kondenzfelhő, amely a hangsebesség átlépésekor jelentkezik. A Max Q pont elhagyása után (az emelkedés 60. másodpercétől) a hajtóműveket ismét maximális teljesítményen járatják.
126 másodperccel az indulás után a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták apró robbanó töltetek segítségével leválnak a szerkezetről, és kisméretű rakéták segítségével eltávolodnak. Kellően eltávolodva kinyílnak az orrkúpban található fékezőernyők, és az SRB-k visszahullanak az Atlanti-óceánba. A jármű ekkor ismét fordulási manővert hajt végre, így ismét az Orbiter kerül felülre. A rádióösszeköttetés a továbbiakban már müholdak segítségével folytatódhat. Ezután az űrrepülő már csak a saját főhajtóművei segítségével repül tovább. Az SRB-k leválása után rövid ideig a tolóerő-súly arány 1 alá csökken, azaz a jármű gyorsulása mérséklődik. Az égés folyamán folyamatosan csökken az üzemanyagtartályban található üzemanyag mennyisége és ezáltal a jármű tömege, ennek következtében a tolóerő-súly arány hamarosan ismét 1 fölé emelkedik, így az űrrepülő ismét gyorsulni kezd.
A hajtóművek égésének utolsó húsz másodpercében a jármű tömege annyira lecsökken, hogy a hajtóművek teljesítményét visszaveszik. Ennek nagyrészben csak az a célja, hogy csökkentsék a legénységre ható gyorsulás mértékét körülbelül 3g-re.
Mielőtt az üzemanyag teljesen elfogyna a tartályból (üzemanyag nélkül járatva a hajtóműveket, azok tönkremennének), a főhajtóműveket leállítják, és a külső üzemanyagtartályt leválasztják, ami ezután visszazuhan a légkörbe és elég. Eközben az űrrepülőgép földkörüli manőverezését lehetővé tévő OMS (Orbital Maneuvering System) hajtóművek emelik tovább az űrrepülőgépet.
Ha az indítás során bármilyen okból meg kell szakítani a felszállást, akkor az űrrepülő a Spanyolországi Zaragoza vagy Morón leszállópályákra érkezik.
[szerkesztés] Leszállás
A légkörbe való visszatéréshez három percig járatják az űrrepülő földkörüli manőverező hajtóműveit a keringéssel ellentétes irányba, így az űrrepülő sebessége lecsökken, ezáltal az űrrepülő magassága is csökkeni kezd. Az egész műveletet – a futóművek kiengedésének és a landolás kivételével – számítógép vezérli, bár a kézi vezérlés lehetősége adott.
Körülbelül 120 km-es magasságban éri el az űrrepülő a légkör sűrűbb rétegét, nagyjából huszonötszörös hangsebességgel. Az űrrepülőgép orra 40 fokos szögben megemelkedik és így érkezik a légkörbe, aminek során a hővédőpajzs több mint 1500°C hőmérsékletűre hevül fel. Hogy megfelelő mértékben lelassuljon, az ereszkedés során egy elnyújtott „S”-kanyart is leír, körülbelül 70-80 fokos dőlésszöggel.
A légkör alacsonyabb rétegeiben az űrrepülő hagyományos siklórepülő módjára ereszkedik, azzal a különbséggel, hogy az ereszkedési sebessége sokkal nagyobb (nagyjából 3 km percenként). Mach 3-as sebességnél kiengedik a légköri adatgyűjtő szondát, amely légnyomási és egyéb adatokat szolgáltat a pilóta számára.
A leszállási hely megközelítése 3 km-es magasságban kezdődik, 12km-re a leszállópályától. A pilóták aktiválják az áramlásrontó lapokat, hogy csökkentsék az űrrepülő sebességét. Körülbelül 430 km/h sebességnél és a földet érés előtt 15 másodperccel kiengedik a futóműveket, majd nagyjából 340 km/h sebességgel megkezdődik a leszállás. Miután a kerekek földet értek, kiengedik a 12 méter hosszú fékezőernyőt, amit 110km/h sebességnél leoldanak.
Az űrrepülő leszállása után a legénység rendszerint egy órán belül elhagyja a járművet. Ennyi ideig tart, míg a külső burkolat megfelelő hőmérsékeltre hűl le, és a szükséges ellenőrzéseket (pl. nem szivárognak-e mérgező gázok) elvégzik.
Ha a körülmények megengedik, akkor minden esetben a floridai Kennedy Űrközpont területén száll le az űrrepüő. Ha ez nem lehetséges, akkor a kaliforniai Edwards légitámaszponton (ilyen esetben az űrrepülő további szállítási költsége közel egymillió dollár).
[szerkesztés] Kritikák
A program eredeti célkitűzései között szerepelt a költséghatékony működtetés. A fejlesztési és üzemeltetési költségeket is magában foglalva, egy küldetés 1,3 milliárd dollárba kerül, ami fontonként (körülbelül 0,45kg) 28 000 dolláros költséget jelent, szemben az egyszer használatos űrjárművek fontonkénti 3-5000 dolláros költségeivel. [6]
Kritikák érték a rendszer megbízhatóságát is, mivel a legénységet szállító űrrepülő a korábbi programok során alkalmazott technikákkal szemben nem az indítórakéta egység tetején, hanem annak oldalán található. Emiatt a lehulló törmelékek könnyedén sérülést okozhatnak a hővédőpajzson.
- „Az űrrepülő hihetetlenül drága és nagyon veszélyes jármű. Ez egy elavult technológia.” – Louis Friedman, a The Planetary Society igazgatója. [7]
- „A biztonság fogalmának bármilyen értelmezése szerint sem nevezhető ez a program biztonságosnak. Továbbra is veszélyes. Minél előbb le kell cserélnünk ezt a járművet.” – Harold Gehman, a Columbia Balesetét Vizsgáló Bizottság elnöke. [8]
- „Az űrrepülőgép alapvető hiányosságokban szenved.” – Mike Griffin, a NASA ügyvezetője [8]
- „Az űrrepülőgép egy nem biztonságos és drága módja annak, hogy az emberiség a Földtől néhány száz mérföldre kutassa az űrt. A probléma nem a szigetelőhab darabokkal van, hanem magával az űrrepülőgéppel. A NASA lezárhatná már ezt a programot, és a nemzet tudományos és technikai ismereteit jobban is felhasználhatná.” – a Los Angeles Times 2006. június 29-én megjelent szerkesztői jegyzete. [9]
[szerkesztés] Az amerikai űrrepülőgépek listája
Az egyes űrrepülőgépek nevet és számot is kapnak. A számozás a NASA Orbiter Vehicle Designation (OVD) nevezetű rendszere szerint történik. Az OVD rendszer alapján az OV az Orbital Vehicle (Föld Körüli Jármű) kifejezést takarja, a kötőjel utáni háromjegyű szám pedig két részből áll: egy egyjegyű sorozat- és egy kétjegyű sorszámból. A sorozatszám lehet 0 vagy 1 (a 0 az űrrepülésre alkalmatlant, az 1 az űrrepülésre alkalmast jelenti), a sorozatszám pedig egy sorban növekvő érték.
Megjegyzés: eredetileg az Enterprise űrrepülőgépet (OV-101) szánták űrrepülésre alkalmas változatnak, de később kiderült, hogy olcsóbb a tesztelés céljából megépített Challengert (OV-099) űrrepülésre alkalmassá tenni. Az OV számon viszont nem változtattak, innen ered a logikának ellentmondó számozás.
| OV kód | Név | Első repülés | Első küldetés | Utolsó küldetés | Következő küldetés | Megjegyzések |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OV-098 | Pathfinder | - | - | - | - | makett, mozgatási és szállítási tesztekre használták. |
| OV-099 | Challenger | 1983. április 4. | STS–6 | STS–51–L | - | 1986. január 28-án röviddel a startja után megsemmisült. |
| OV-101 | Enterprise | - | - | - | - | csak próbarepülések, űrrepülésre nem alkalmas |
| OV-102 | Columbia | 1981. április 12. | STS–1 | STS–107 | - | 2003. február 1-jén a Földre való visszatérés közben megsemmisült. |
| OV-103 | Discovery | 1984. augusztus 30. | STS–41–D | STS–120 | STS–124 | 2007. október 23-án sikeresen felszállt. November 7-én tért vissza. |
| OV-104 | Atlantis | 1985. október 3. | STS–51–J | STS–122 | STS–125 | Tervezett indítás 2008. október 8. |
| OV-105 | Endeavour | 1992. május 7. | STS–49 | STS–123 | STS–126 | A Challenger felváltására készült.
Következő indulás tervezett időpontja: 2008. november 10. |
Az egyes űrrepülőgépek nevüket tengeri hajók után kapták, amelyek fontos szerepet játszottak a tudományos kutatások során: [10]
- Az Atlantis a Woods Hole Tengerkutatási Intézet elsődleges kutatóhajója volt 1930 és 1966 között.
- A Challenger egy amerikai hadihajó volt az 1870-es években.
- A Columbia a jelenlegi Washington és Oregon államok területét felfedező naszád volt.
- A Discovery James Cook brit felfedező egyik hajójának neve volt. Emellett Henry Hudson hajóját is így hívták, amely 1610 és 1611 során feltérképezte a Hudson-öböl területét. A Brit Királyi Földrajzi Társaság két hajója is ezt a nevet viselte.
- Az Endeavour volt James Cook másik hajója, melyet felfedező útjai során használt.
- Az Enterprise pedig a népszerű Star Trek sorozat nézőinek levéláradata után lett a sorozatban szereplő csillaghajó után elnevezve.
[szerkesztés] Repülési statisztikák
- (2007. augusztus 21-ig)
| Űrrepülőgép | Repült nap | Keringések | Repült távolság (km) |
Repülések | Leghosszabb repülés (nap) |
Legénység | Űrséták | Mir/ISS dokkolás |
Pályára állított műholdak |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atlantis | 257,83 | 3873 | **152 534 078 | 28 | 13,84 | 174 | 25 | 7 / 8 | 14 |
| Challenger | 62,41 | 995 | 41 527 416 | 10 | 8,23 | 60 | 6 | 0 / 0 | 10 |
| Columbia | 300,74 | 4808 | 201 497 772 | 28 | *17.66 | 160 | 7 | 0 / 0 | 8 |
| Discovery | 281,45 | 4433 | 185 235 454 | 33 | 13,89 | 206 | 35 | 1 / 7 | 31 |
| Endeavour | 219,35 | 3461 | 145 399 490 | 20 | 16,63 | 137 | 33 | 1 / 7 | 3 |
| Összesen | 1121,78 | 17 570 | **726 194 210 | 119 | – | 827 | 109 | 9 / 22 | 66 |
*Az STS-80 1996 novemberében.
**Az STS-117 küldetés nélkül.
[szerkesztés] Műszaki adatok
- Az űrrepülőgép hossza a külső hajtóanyagtartállyal: 56,14 méter
- Az űrrepülőgép hossza: 37,23 m
- Az űrrepülőgép fesztávolsága: 23,79 méter
- Teljes indítási tömeg: 2041 tonna
- Külső tartály: 751 000 kg
- Gyorsítórakéták: 590 000 kg (x 2)
- Orbiter: 109 000 kg
- Vissszatérési tömeg: 104 tonna
- Tolóerő az indításkor: 34,8 MN
- Space Shuttle fő hajtóművek: 1,78 MN (x 3) = 5,34 MN
- Gyorsítórakéták: 14,7 MN (x 2) = 29,4 MN
- Pályára állítható teher: 28 800 kg
- Pályamagasság: 185 és 643 km között
- Keringési sebesség: 27 875 km/h (7,7 km/s)
- Befogadóképesség: max. 10 űrhajós (a legénység legtöbbször 5 vagy 7 tagú)
[szerkesztés] Lábjegyzet
- ^ Economics and the Shuttle
- ^ Cost Benefit Analysis used in Support of the Space Shuttle Program
- ^ Total Tally of Shuttle Fleet Costs Exceed Initial Estimates
- ^ NASA 2006 Budget Presented: Hubble, Nuclear Initiative Suffer
- ^ FY 2007 Budget Request – Agency Summary
- ^ Spacelift Washington: International Space Transportation Association Faltering; The myth of $10,000 per pound
- ^ Critics Challenge Space Shuttle Program's Future
- ^ a b Scuttle the Shuttle Now
- ^ Abort this mission (latimes.com)
- ^ The Names of the Space Shuttle Orbiters
[szerkesztés] Külső hivatkozások
[szerkesztés] Angol nyelvű oldalak
- Columbia katasztrófa multimédia anyagok
- NASA Human Spaceflight – Shuttle A Shuttle küldetésekről
- Térkép a leszállópályákról
[szerkesztés] Szakirodalom
- Legeza László: Mérnöki etika, Esettanulmányok, A Columbia űrsikló tragédiája, 111-115. p. Bp., Akadémiai Kiadó - Mikes Kiadó, 2004 ISBN 963 8130 54 7 ISBN 963 8130 54 7
[szerkesztés] Magyar nyelvű oldalak
- Az Index Columbia űrsikló melléklete – Index.hu
- Az Index Discovery űrsikló melléklete – Index.hu
- Az Origo Columbia űrsikló melléklete – Origo.hu
- A Space Shuttle – Origo.hu
- Hogyan működik az űrrepülőgép? – Az Űrvilág.hu cikksorozata az űrrepülőgépről
| Az Egyesült Államok emberes űrprogramjai |  |
||
| Előző program: Apollo-Szojuz |
Következő program: Crew Exploration Vehicle |
||
| Mercury | Gemini | Apollo | Skylab | Apollo-Szojuz-program | Space Shuttle | Nemzetközi Űrállomás | Orion | |||
