โครงการของรัฐบาลสหรัฐฯ STS (ระบบขนส่งอวกาศ) เป็นที่รู้จักทั่วโลกในชื่อกระสวยอวกาศ โปรแกรมนี้ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญของ NASA เป้าหมายหลักคือการสร้างและการใช้ยานอวกาศขนส่งที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งออกแบบมาเพื่อส่งคนและสินค้าต่างๆ ไปยังวงโคจรระดับล่างและด้านหลัง ดังนั้นชื่อจริงคือ "กระสวยอวกาศ"
โครงการนี้เริ่มต้นขึ้นในปี 2512 โดยได้รับทุนสนับสนุนจากหน่วยงานรัฐบาลสหรัฐฯ สองแห่ง ได้แก่ NASA และกระทรวงกลาโหม งานพัฒนาและพัฒนาได้ดำเนินการเป็นส่วนหนึ่งของโครงการร่วมระหว่าง NASA และกองทัพอากาศ ในเวลาเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญได้ใช้วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคจำนวนหนึ่งที่เคยได้รับการทดสอบบนโมดูลดวงจันทร์ของโครงการ Apollo ในปี 1960: การทดลองกับตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็ง ระบบสำหรับการแยกสารเหล่านี้ และการรับเชื้อเพลิงจากถังภายนอก พื้นฐานของระบบขนส่งทางอวกาศที่ถูกสร้างขึ้นคือการเป็นยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ระบบยังรวมถึงศูนย์สนับสนุนภาคพื้นดิน (ศูนย์ประกอบ ทดสอบ และปล่อยยานของศูนย์อวกาศเคนเนดี ซึ่งตั้งอยู่ที่ฐานทัพอากาศแวนเดนเบิร์ก รัฐฟลอริดา) ศูนย์ควบคุมการบินในฮูสตัน (เท็กซัส) รวมถึงการถ่ายทอดข้อมูลและระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมและ ทางอื่น….
บริษัทการบินชั้นนำของอเมริกาทั้งหมดมีส่วนร่วมในโครงการนี้ โครงการนี้เป็นโครงการขนาดใหญ่และระดับประเทศอย่างแท้จริง มีบริษัทมากกว่า 1,000 แห่งจาก 47 รัฐที่จัดหาผลิตภัณฑ์และอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับกระสวยอวกาศ สัญญาสำหรับการก่อสร้างเรือโคจรลำแรกในปี 2515 ได้รับรางวัลจาก Rockwell International การก่อสร้างรถรับส่งสองลำแรกเริ่มขึ้นในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2517
เที่ยวบินแรกของกระสวยอวกาศโคลัมเบีย ถังน้ำมันภายนอก (กลาง) ถูกทาสีขาวเพียงสองเที่ยวบินแรก ในอนาคตถังไม่ได้ทำสีเพื่อลดน้ำหนักของระบบ
คำอธิบายระบบ
กระสวยอวกาศระบบขนส่งทางอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้มีโครงสร้างประกอบด้วยเครื่องกระตุ้นเชื้อเพลิงแข็งสำหรับกอบกู้สองเครื่อง ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้นตอนแรกและยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งโคจรรอบ (โคจรหรือโคจร) ที่มีเครื่องยนต์ออกซิเจน-ไฮโดรเจนสามตัว ตลอดจนช่องเชื้อเพลิงนอกเรือขนาดใหญ่ที่สร้าง ขั้นตอนที่สอง หลังจากเสร็จสิ้นโปรแกรมการบินในอวกาศ ยานอวกาศก็กลับมายังโลกอย่างอิสระ โดยที่มันลงจอดเหมือนเครื่องบินบนรันเวย์พิเศษ
เครื่องกระตุ้นจรวดแบบแข็งทั้งสองเครื่องจะทำงานประมาณสองนาทีหลังจากปล่อยตัว ขับเคลื่อนและนำทางยานอวกาศ หลังจากนั้นพวกเขาแยกจากกันที่ระดับความสูงประมาณ 45 กิโลเมตรและด้วยความช่วยเหลือของระบบร่มชูชีพที่กระเด็นลงไปในมหาสมุทร หลังจากซ่อมแซมและเติมแล้วจะใช้อีกครั้ง
ถังเชื้อเพลิงภายนอกซึ่งเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเต็มไปด้วยไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจน (เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์หลัก) เป็นองค์ประกอบเดียวที่ใช้แล้วทิ้งของระบบอวกาศ ตัวถังเองก็เป็นโครงสำหรับติดตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งกับยานอวกาศ มันถูกโยนในเที่ยวบินประมาณ 8.5 นาทีหลังจากเครื่องขึ้นที่ระดับความสูงประมาณ 113 กิโลเมตร แท็งก์ส่วนใหญ่เผาไหม้ในชั้นบรรยากาศของโลก และส่วนที่เหลือตกลงไปในมหาสมุทร
ส่วนที่มีชื่อเสียงและเป็นที่รู้จักมากที่สุดของระบบนี้คือยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ นั่นคือกระสวยอวกาศ อันที่จริงแล้ว "กระสวยอวกาศ" เอง ซึ่งถูกปล่อยสู่วงโคจรใกล้โลก กระสวยอวกาศนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นที่ทดสอบและเวทีสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในอวกาศ เช่นเดียวกับบ้านสำหรับลูกเรือสองถึงเจ็ดคน ตัวกระสวยนั้นถูกสร้างขึ้นตามแบบแผนของเครื่องบินโดยมีปีกสามเหลี่ยมอยู่ในแผน สำหรับการลงจอด เขาใช้เกียร์ลงจอดแบบเครื่องบิน หากตัวเร่งปฏิกิริยาจรวดเชื้อเพลิงแข็งได้รับการออกแบบให้ใช้งานได้มากถึง 20 ครั้ง กระสวยเองก็สามารถบินได้มากถึง 100 ครั้งในอวกาศ
ขนาดของเรือโคจรเมื่อเทียบกับโซยุซ
ระบบกระสวยอวกาศของอเมริกาสามารถขึ้นสู่วงโคจรได้สูงถึง 185 กิโลเมตร และมีความเอียง 28 °ถึง 24.4 ตันของสินค้าเมื่อปล่อยไปทางทิศตะวันออกจาก Cape Canaveral (ฟลอริดา) และ 11.3 ตันเมื่อปล่อยจากดินแดนของ Kennedy Space Flight ศูนย์กลางในวงโคจรด้วยระดับความสูง 500 กิโลเมตรและความเอียง 55 ° เมื่อปล่อยจากฐานทัพอากาศแวนเดนเบิร์ก (แคลิฟอร์เนีย ชายฝั่งตะวันตก) สามารถบรรทุกสินค้าได้มากถึง 12 ตันขึ้นสู่วงโคจรรอบวงด้วยระดับความสูง 185 กิโลเมตร
สิ่งที่เราจัดการได้และแผนของเรายังคงอยู่บนกระดาษเท่านั้น
ในการประชุมสัมมนาที่จัดขึ้นเพื่อดำเนินโครงการกระสวยอวกาศซึ่งจัดขึ้นในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2512 จอร์จ มูลเลอร์ "บิดา" ของกระสวยอวกาศกล่าวว่า "เป้าหมายของเราคือลดต้นทุนในการส่งมอบน้ำหนักบรรทุกหนึ่งกิโลกรัมลง โคจรจาก $ 2,000 สำหรับ Saturn-V ถึง 40-100 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม เราจึงสามารถเปิดยุคใหม่ของการสำรวจอวกาศได้ ความท้าทายในช่วงสัปดาห์และเดือนที่จะถึงนี้สำหรับการประชุมสัมมนานี้ และสำหรับ NASA และกองทัพอากาศ คือการทำให้แน่ใจว่าเราจะบรรลุเป้าหมายนี้ได้” โดยทั่วไปแล้ว สำหรับรุ่นต่างๆ ที่อิงตามกระสวยอวกาศ ค่าใช้จ่ายในการปล่อยบรรทุกคาดว่าจะอยู่ในช่วง 90 ถึง 330 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม นอกจากนี้ เชื่อกันว่ารถรับส่งรุ่นที่สองจะลดปริมาณลงเหลือ 33-66 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม
อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ตัวเลขเหล่านี้กลับกลายเป็นว่าไม่สามารถบรรลุได้แม้ใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ ตามการคำนวณของ Mueller ค่าใช้จ่ายในการเปิดตัวรถรับส่งควรอยู่ที่ 1-2.5 ล้านเหรียญสหรัฐ ตามข้อเท็จจริงของ NASA ค่าใช้จ่ายเฉลี่ยในการเปิดตัวรถรับส่งอยู่ที่ประมาณ 450 ล้านดอลลาร์ และความแตกต่างที่สำคัญนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นความคลาดเคลื่อนหลักระหว่างเป้าหมายและความเป็นจริงที่ระบุไว้
รถรับส่ง "Endeavour" พร้อมช่องเก็บสัมภาระแบบเปิด
หลังจากเสร็จสิ้นโครงการระบบขนส่งอวกาศในปี 2554 เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าเป้าหมายใดที่บรรลุเป้าหมายในระหว่างการดำเนินการและเป้าหมายใดที่ไม่สำเร็จ
บรรลุเป้าหมายสำหรับโครงการกระสวยอวกาศแล้ว:
1. การดำเนินการส่งมอบสินค้าประเภทต่าง ๆ ไปยังวงโคจร (ชั้นบน, ดาวเทียม, ส่วนของสถานีอวกาศ, รวมถึง ISS)
2. ความเป็นไปได้ในการซ่อมดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรต่ำ
3. ความเป็นไปได้ในการส่งคืนดาวเทียมกลับสู่โลก
4. ความสามารถในการบินได้ถึง 8 คนสู่อวกาศ (ระหว่างปฏิบัติการกู้ภัย ลูกเรือสามารถพาได้ถึง 11 คน)
5. การดำเนินการเที่ยวบินที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้สำเร็จและการใช้ตัวกระสวยด้วยตนเองและตัวเร่งปฏิกิริยาแบบแข็ง
6. การใช้งานจริงในรูปแบบใหม่ของยานอวกาศ
7. ความสามารถในการประลองยุทธ์ในแนวนอนโดยเรือ
8. ห้องเก็บสัมภาระขนาดใหญ่ความสามารถในการคืนสินค้าสู่พื้นโลกที่มีน้ำหนักมากถึง 14, 4 ตัน
9. ค่าใช้จ่ายและเวลาในการพัฒนาสามารถจัดการให้ตรงตามกำหนดเวลาที่ประธานาธิบดีนิกสันของสหรัฐอเมริกาเคยสัญญาไว้ในปี 2514
ไม่บรรลุเป้าหมายและล้มเหลว:
1. การอำนวยความสะดวกเชิงคุณภาพในการเข้าถึงพื้นที่ แทนที่จะลดต้นทุนในการขนส่งสินค้าหนึ่งกิโลกรัมขึ้นสู่วงโคจรด้วยขนาดสองเท่า กระสวยอวกาศกลับกลายเป็นหนึ่งในวิธีการที่แพงที่สุดในการส่งดาวเทียมไปยังวงโคจรของโลก
2. การเตรียมรถรับส่งระหว่างเที่ยวบินอวกาศอย่างรวดเร็ว แทนที่จะเป็นกรอบเวลาที่คาดหวัง ซึ่งประมาณไว้ระหว่างสองสัปดาห์ระหว่างการเปิดตัว กระสวยอวกาศสามารถเตรียมพร้อมสำหรับการเปิดตัวสู่อวกาศได้เป็นเวลาหลายเดือนก่อนภัยพิบัติของกระสวยอวกาศ Challenger บันทึกระหว่างเที่ยวบินคือ 54 วันหลังจากภัยพิบัติ - 88 วัน ตลอดระยะเวลาการดำเนินงาน มีการเปิดตัวโดยเฉลี่ย 4, 5 ครั้งต่อปี ในขณะที่จำนวนการเปิดตัวขั้นต่ำที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจคือ 28 ครั้งต่อปี
3. ความเรียบง่ายของการบริการ การแก้ปัญหาทางเทคนิคที่เลือกระหว่างการสร้างกระสวยอวกาศนั้นค่อนข้างลำบากในการบำรุงรักษา เครื่องยนต์หลักจำเป็นต้องมีขั้นตอนการรื้อถอนและใช้เวลานาน หน่วย turbopump ของเครื่องยนต์ของรุ่นแรกจำเป็นต้องมีแผงกั้นและการซ่อมแซมหลังจากการบินสู่อวกาศแต่ละครั้ง กระเบื้องกันความร้อนมีเอกลักษณ์เฉพาะ แต่ละรังมีกระเบื้องเป็นของตัวเอง รวมแล้วมี 35,000 ตัว นอกจากนี้ กระเบื้องอาจเสียหายหรือสูญหายระหว่างการบิน
4. เปลี่ยนสื่อที่ใช้แล้วทิ้งทั้งหมด กระสวยอวกาศไม่เคยปล่อยสู่วงโคจรขั้วโลก ซึ่งจำเป็นสำหรับการติดตั้งดาวเทียมสอดแนมเป็นหลัก ในทิศทางนี้มีการดำเนินการเตรียมการ แต่พวกเขาถูกตัดทอนหลังจากภัยพิบัติชาเลนเจอร์
5. การเข้าถึงพื้นที่ที่เชื่อถือได้ กระสวยอวกาศสี่ลำหมายความว่าการสูญเสียหนึ่งในนั้นคือการสูญเสีย 25% ของกองทัพเรือทั้งหมด (มียานอวกาศบินไม่เกิน 4 ลำเสมอ กระสวย Endeavour ถูกสร้างขึ้นเพื่อแทนที่ผู้ท้าชิงที่หายไป) หลังจากภัยพิบัติ เที่ยวบินถูกหยุดเป็นเวลานาน เช่น หลังจากภัยพิบัติของผู้ท้าชิง - เป็นเวลา 32 เดือน
6. ความสามารถในการบรรทุกของกระสวยลดลง 5 ตันจากข้อกำหนดทางทหาร (24.4 ตันแทนที่จะเป็น 30 ตัน)
7. ในทางปฏิบัติไม่เคยใช้ความสามารถในการเคลื่อนที่ในแนวนอนขนาดใหญ่ เนื่องจากกระสวยไม่ได้บินไปสู่วงโคจรขั้วโลก
8. การกลับมาของดาวเทียมจากวงโคจรของโลกหยุดลงแล้วในปี 2539 ในขณะที่มีดาวเทียมเพียง 5 ดวงที่ส่งคืนจากอวกาศตลอดระยะเวลาทั้งหมด
9. การซ่อมแซมดาวเทียมมีความต้องการเพียงเล็กน้อย มีการซ่อมแซมดาวเทียมทั้งหมด 5 ดวง อย่างไรก็ตาม กระสวยอวกาศยังได้ดำเนินการบำรุงรักษากล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลที่มีชื่อเสียง 5 ครั้งอีกด้วย
10. โซลูชันทางวิศวกรรมที่นำมาใช้ส่งผลเสียต่อความน่าเชื่อถือของระบบทั้งหมด ในช่วงเวลาที่เครื่องขึ้นและลง มีบางพื้นที่ที่ไม่ปล่อยให้ลูกเรือมีโอกาสได้รับการช่วยเหลือในกรณีฉุกเฉิน
11. ความจริงที่ว่ากระสวยอวกาศทำได้เพียงเที่ยวบินที่มีคนบังคับเท่านั้นทำให้นักบินอวกาศมีความเสี่ยงโดยไม่จำเป็น ตัวอย่างเช่น ระบบอัตโนมัติจะเพียงพอสำหรับการปล่อยดาวเทียมตามปกติสู่วงโคจร
12. การปิดโครงการกระสวยอวกาศในปี 2554 ถูกซ้อนทับกับการยกเลิกโปรแกรมกลุ่มดาว สิ่งนี้ทำให้สหรัฐอเมริกาสูญเสียการเข้าถึงอวกาศอย่างอิสระเป็นเวลาหลายปี เป็นผลให้สูญเสียภาพและความจำเป็นในการจัดหาสถานที่สำหรับนักบินอวกาศของพวกเขาในยานอวกาศของประเทศอื่น (ยานอวกาศรัสเซีย "Soyuz")
Shuttle Discovery ทำการซ้อมรบก่อนเทียบท่ากับ ISS
สถิติบางส่วน
กระสวยอวกาศได้รับการออกแบบให้อยู่ในวงโคจรของโลกเป็นเวลาสองสัปดาห์ โดยปกติเที่ยวบินของพวกเขาใช้เวลา 5 ถึง 16 วัน บันทึกสำหรับเที่ยวบินที่สั้นที่สุดในประวัติศาสตร์ของโปรแกรมเป็นของกระสวยอวกาศโคลัมเบีย (เสียชีวิตพร้อมกับลูกเรือเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2546 เที่ยวบินที่ 28 สู่อวกาศ) ซึ่งในเดือนพฤศจิกายน 2524 ใช้เวลาเพียง 2 วัน 6 ชั่วโมง 13 นาทีในอวกาศ รถรับส่งเดียวกันทำเที่ยวบินที่ยาวที่สุดในเดือนพฤศจิกายน 2539 - 17 วัน 15 ชั่วโมง 53 นาที
โดยรวมในระหว่างการดำเนินการของโปรแกรมนี้ตั้งแต่ปี 1981 ถึง 2011 มีการเปิดตัว 135 ลำโดยกระสวยอวกาศซึ่ง Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 (เสียชีวิตพร้อมกับลูกเรือ เมื่อวันที่ 28 มกราคม 2529) โดยรวมแล้วภายในกรอบของโปรแกรมนั้น มีการสร้างกระสวยห้าลำข้างต้น ซึ่งทำให้เที่ยวบินสู่อวกาศ กระสวยอวกาศอีกรุ่นหนึ่งคือ Enterprise เป็นครั้งแรกที่สร้างขึ้น แต่เดิมทีมีจุดประสงค์เพื่อการทดสอบภาคพื้นดินและบรรยากาศเท่านั้น เช่นเดียวกับงานเตรียมการที่จุดปล่อยจรวด ไม่เคยบินขึ้นสู่อวกาศ
เป็นที่น่าสังเกตว่า NASA วางแผนที่จะใช้กระสวยอวกาศมากกว่าที่เป็นจริงย้อนกลับไปในปี 1985 ผู้เชี่ยวชาญจากหน่วยงานอวกาศของอเมริกาคาดการณ์ว่าภายในปี 1990 พวกเขาจะปล่อยเครื่องบิน 24 ครั้งทุกปี และเรือบินได้มากถึง 100 เที่ยวบินสู่อวกาศ ในทางปฏิบัติ กระสวยอวกาศทั้ง 5 ลำทำการบินเพียง 135 เที่ยวใน 30 ปี ซึ่งสองลำสิ้นสุดลง ภัยพิบัติ บันทึกจำนวนเที่ยวบินสู่อวกาศเป็นของกระสวย "Discovery" - 39 เที่ยวบินสู่อวกาศ (ครั้งแรกเมื่อวันที่ 30 สิงหาคม 1984)
การลงจอดของกระสวย "แอตแลนติส"
กระสวยอวกาศของอเมริกายังเป็นเจ้าของระบบต่อต้านการบันทึกที่เศร้าที่สุดในบรรดาระบบอวกาศทั้งหมดในแง่ของจำนวนผู้เสียชีวิต ภัยพิบัติสองครั้งที่มีส่วนร่วมทำให้นักบินอวกาศชาวอเมริกันเสียชีวิต 14 คน เมื่อวันที่ 28 มกราคม พ.ศ. 2529 ในระหว่างการบินขึ้นอันเป็นผลมาจากการระเบิดในถังเชื้อเพลิงภายนอก กระสวยชาเลนเจอร์ทรุดตัวลง เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในวินาทีที่ 73 ของการบินและทำให้ลูกเรือทั้งหมด 7 คนเสียชีวิต รวมทั้งนักบินอวกาศคนแรกด้วย - อดีตครู Christa McAuliffe ผู้ชนะการแข่งขันอเมริกันทั่วประเทศเพื่อสิทธิในการบินสู่อวกาศ ภัยพิบัติครั้งที่สองเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2546 ระหว่างการกลับมาของยานอวกาศโคลัมเบียจากเที่ยวบินที่ 28 สู่อวกาศ สาเหตุของภัยพิบัติคือการทำลายชั้นป้องกันความร้อนด้านนอกบนระนาบด้านซ้ายของปีกกระสวย ซึ่งเกิดจากชิ้นส่วนของฉนวนความร้อนของถังอ็อกซิเจนที่ตกลงมาในขณะที่ปล่อย เมื่อกลับมา กระสวยก็ตกลงไปในอากาศ ทำให้นักบินอวกาศเสียชีวิต 7 คน
โครงการระบบขนส่งอวกาศเสร็จสมบูรณ์อย่างเป็นทางการในปี 2554 รถรับส่งที่ปฏิบัติการทั้งหมดถูกปลดประจำการและส่งไปยังพิพิธภัณฑ์ เที่ยวบินสุดท้ายเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 8 กรกฎาคม 2011 และดำเนินการโดยกระสวย Atlantis โดยมีลูกเรือลดลงเหลือ 4 คน เที่ยวบินสิ้นสุดในช่วงเช้าของวันที่ 21 กรกฎาคม 2011 เป็นเวลา 30 ปีของการดำเนินงาน ยานอวกาศเหล่านี้ได้ดำเนินการ 135 เที่ยวบิน รวมแล้วพวกเขาได้เสร็จสิ้นการโคจรรอบโลก 21,152 รอบโลก โดยส่งน้ำหนักบรรทุกต่าง ๆ 1,600 ตันสู่อวกาศ ในช่วงเวลานี้ ลูกเรือรวม 355 คน (ชาย 306 คนและหญิง 49 คน) จาก 16 ประเทศ นักบินอวกาศ Franklin Storey Musgrave เป็นคนเดียวที่บินกระสวยทั้งห้าที่สร้างขึ้น