Коя държава използва космически совалки. Совалки. Програма за космически совалки. Описание и спецификации

Космическата транспортна система, по-известна като космическа совалка, е американска космическа совалка за многократна употреба. Совалката се изстрелва в космоса с помощта на ракети-носители, маневрира в орбита като космически кораб и се връща на Земята като самолет. Совалките трябваше да се движат като совалки между земната орбита и Земята, доставяйки полезни товари в двете посоки. По време на разработката се предвиждаше всяка от совалките да излети в космоса до 100 пъти. На практика те се използват много по-малко. До май 2010 г. повечето полети - 38 - са извършени от совалката Discovery. Общо от 1975 до 1991 г. са построени пет совалки: Columbia (изгоряла по време на кацане през 2003 г.), Challenger (избухнала в началото през 1986 г.), Discovery, Atlantis и Endeavour. На 14 май 2010 г. космическата совалка Атлантис направи последното си изстрелване от нос Канаверал. След завръщането си на Земята той ще бъде изведен от експлоатация.

История на приложението

Програмата за совалки е разработена от North American Rockwell от името на НАСА от 1971 г.
Совалката Колумбия беше първият оперативен орбитален апарат за многократна употреба. Произведен е през 1979 г. и е прехвърлен в космическия център Кенеди на НАСА. Совалката Columbia е кръстена на платноходката, изследвана от капитан Робърт Грей през май 1792 г. вътрешни водиБританска Колумбия (сега американските щати Вашингтон и Орегон). В НАСА Колумбия е обозначена като OV-102 (Orbiter Vehicle - 102). Космическата совалка Колумбия умира на 1 февруари 2003 г. (полет STS-107), докато отново влиза в земната атмосфера преди кацане. Това беше 28-то космическо пътуване на Колумбия.
Втората космическа совалка Challenger е предадена на НАСА през юли 1982 г. Той е кръстен на военноморски кораб, който е изследвал океана през 1870-те. В НАСА Challenger е обозначен като OV-099. Challenger е убит при десетото си изстрелване на 28 януари 1986 г.
Третата совалка, Discovery, е предадена на НАСА през ноември 1982 г.
Совалката Discovery е кръстена на един от двата кораба, на които през 1770-те години британският капитан Джеймс Кук открива Хаваите и изследва брега на Аляска и северозападна Канада. Същото име („Дискавъри“) носи един от корабите на Хенри Хъдсън, който изследва залива Хъдсън през 1610-1611 г. Още две Discovery са построени от Британското кралско географско дружество за изследване на Северния полюс и Антарктида през 1875 и 1901 г. В НАСА Discovery е обозначен като OV-103.
Четвъртата совалка, Atlantis, влезе в експлоатация през април 1985 г.
Петата совалка, Endeavour, е построена, за да замени починалия Challenger и влезе в експлоатация през май 1991 г. Совалката Endeavour също е кръстена на един от корабите на Джеймс Кук. Този съд е бил използван в астрономически наблюдения, което е позволило точно да се установи разстоянието от Земята до Слънцето. Този кораб също участва в експедиции за изследване на Нова Зеландия. В НАСА Endeavour е обозначен като OV-105.
Преди Колумбия е построена друга совалка - Ентърпрайз, която в края на 70-те години на миналия век е използвана само като тестово превозно средство за тестване на методи за кацане и не лети в космоса. В началото е трябвало да се нарече този орбитален апарат - "Конституция" (Конституция) в чест на 200-годишнината от американската конституция. По-късно, след многобройни предложения от зрителите на популярния телевизионен сериал Star Trek, беше избрано името Enterprise. В НАСА предприятието е обозначено като OV-101.
Излита совалка Discovery. Мисия STS-120

Главна информация
Държава Съединени американски щати САЩ
Предназначение Транспортен космически кораб за многократна употреба
Произведено от United Space Alliance:
Thiokol / Alliant Techsystems (SRBs)
Lockheed Martin (Мартин Мариета) - (ET)
Рокуел/Боинг (орбитален апарат)
Основни характеристики
Брой стъпки 2
Дължина 56,1м
Диаметър 8,69 м
Стартно тегло 2030 t
Маса на полезен товар
- за LEO 24 400 кг
- до Геостационарна орбита 3810 кг
История на стартиране
Активно състояние
Места за изстрелване Космически център Кенеди 39-ти комплекс
База Ванденберг (планирана през 1980 г.)
Брой стартирания 128
- успешен 127
- неуспешен 1 (неуспешно стартиране, Challenger)
- частично неуспешен 1 (неуспешно повторно влизане, Колумбия)
Първо изстрелване на 12 април 1981 г
Последно стартиране есента на 2010 г

Дизайн

Совалката се състои от три основни компонента: орбитален апарат (Orbiter), който е изведен в ниска земна орбита и който всъщност е космически кораб; голям външен резервоар за гориво за главни двигатели; и два ракетни ускорителя на твърдо гориво, които работят в рамките на две минути след изстрелването. След като влезе в космоса, орбиталният апарат се връща самостоятелно на Земята и каца като самолет на пистата. Ускорителите на твърдо гориво се пръскат върху парашути и след това се използват отново. Външният резервоар за гориво изгаря в атмосферата.

История на създаването

Съществува сериозно погрешно схващане, че програмата Space Shuttle е създадена за военни нужди, като един вид „космически бомбардировач“. Това дълбоко погрешно „мнение“ се основава на „способността“ на совалките да носят ядрени оръжия (всеки достатъчно голям пътнически самолет има тази способност в същата степен (например, първият съветски трансконтинентален самолет Ту-114 е създаден на базата на на стратегическия ядрен носител Ту-95) и на теоретични предположения за "орбитални гмуркания", за които се предполага, че са способни да провеждат (и дори да извършват) орбитални кораби многократна употреба.
Всъщност всички препратки към "бомбардировката" на совалките се съдържат изключително в съветски източници, като оценка на военния потенциал на космическите совалки. Справедливо е да се предположи, че тези „рейтинги“ са били използвани, за да се убеди висшето ръководство в необходимостта от „адекватна реакция“ и да се създаде своя собствена подобна система.
Историята на проекта за космическа совалка започва през 1967 г., когато още преди първия пилотиран полет по програмата Аполо (11 октомври 1968 г. - изстрелването на Аполо 7) имаше повече от година, като преглед на перспективите за пилотирано изследване на космоса след приключването на лунната програма на НАСА.
На 30 октомври 1968 г. два водещи центъра на НАСА (Център за пилотирани космически кораби - MSC - в Хюстън и космически център на Маршал - MSFC - в Хънтсвил) се обърнаха към американските космически фирми с предложение да проучат възможността за създаване на космическа система за многократна употреба, която трябва да има намали разходите на космическата агенция, подложена на интензивно използване.
През септември 1970 г. Target космическа групапод ръководството на вицепрезидента на САЩ С. Агню, специално създаден за определяне на следващите стъпки в изследването на космоса, изготви два подробни проекта на вероятни програми.
Големият проект включваше:

* космически совалки;
* орбитални влекачи;
* голяма орбитална станция в околоземна орбита (до 50 членове на екипажа);
* малка орбитална станция в орбитата на Луната;
* създаване на обитаема база на Луната;
* пилотирани експедиции до Марс;
* кацане на хора на повърхността на Марс.
Като малък проект беше предложено да се създаде само голяма орбитална станция в околоземна орбита. Но и в двата проекта беше определено, че орбиталните полети: снабдяване на станцията, доставка на товари за експедиции на дълги разстояния до орбита или блокове от кораби за далечни полети, смяна на екипажи и други задачи в околоземната орбита трябва да се извършват от многократна употреба система, която тогава се нарича космическа совалка.
Имаше и планове за създаване на "ядрена совалка" - совалка с ядрена задвижваща система NERVA (на английски), която е разработена и тествана през 60-те години на миналия век. Атомната совалка е трябвало да лети между земната орбита, орбитата на Луната и Марс. Доставката на атомната совалка с работен флуид за ядрен двигател беше възложена на обикновените совалки, познати ни:

Ядрена совалка: Тази ракета за многократна употреба ще разчита на ядрения двигател NERVA. Той ще работи между ниска земна орбита, лунна орбита и геосинхронна орбита, като изключително високата си производителност му позволява да носи тежки полезни товари и да извършва значителни количества работа с ограничени запаси от течно-водородно гориво. От своя страна ядрената совалка ще получи това гориво от космическата совалка.

SP-4221 Решението за космическата совалка

Президентът на САЩ Ричард Никсън обаче отхвърли всички варианти, защото дори най-евтиният поиска 5 милиарда долара годишно. НАСА беше изправена пред труден избор: беше необходимо или да започне нова голяма разработка, или да обяви прекратяването на пилотираната програма.
Решено е да се настоява за създаването на совалка, но да се представи не като транспортен кораб за сглобяване и поддържане на космическата станция (въпреки това, че я държи в резерв), а като система, способна да генерира печалба и да възвърне инвестициите чрез изстрелване сателити в орбита на търговска основа. Икономическата експертиза потвърди: теоретично, при поне 30 полета годишно и пълен отказ от използването на носители за еднократна употреба, системата за космически совалки може да бъде рентабилна.
Проектът космическа совалка е приет от Конгреса на САЩ.
В същото време, във връзка с изоставянето на ракети носители за еднократна употреба, беше определено, че совалките са длъжни да извършат изстрелването на всички перспективни устройства на Министерството на отбраната, ЦРУ и американското NSA в околоземна орбита.
Военните представиха своите изисквания към системата:

* Космическата система трябва да е в състояние да извежда в орбита полезен товар до 30 тона, да връща полезен товар до 14,5 тона на Земята и да има товарно отделение с дължина най-малко 18 метра и диаметър 4,5 метра. Това бяха размерът и теглото на тогава проектирания спътник за оптично разузнаване KH-II, от който впоследствие произлиза орбиталният телескоп Хъбъл.
* Осигурява възможност за странична маневра за орбитален космически кораб до 2000 километра за лесно кацане на ограничен брой военни летища.
* За изстрелване в почти полярни орбити (с наклон 56-104º), ВВС решиха да изградят свои собствени технически, изстрелващи и кацащи комплекси в авиобаза Ванденберг в Калифорния.

С това изискванията на военното ведомство към проекта за космическа совалка бяха ограничени.
Никога не е било планирано да се използват совалки като "космически бомбардировачи". Във всеки случай няма документи от НАСА, Пентагона или Конгреса на САЩ, които да показват подобни намерения. Нито в мемоарите, нито в частната кореспонденция на участниците в създаването на системата за космически совалки не се споменават мотиви за „бомбардиране“.
Проектът за космически бомбардировач X-20 Dyna Soar официално стартира на 24 октомври 1957 г. Въпреки това, с разработването на ICBM, базирани на силози, и атомен подводен флот, въоръжен с балистични ракети, създаването на орбитални бомбардировачи в Съединените щати беше счетено за неподходящо. След 1961 г. от проекта X-20 Dyna Soar изчезнаха препратки към мисии на „бомбардировачи“, но мисии за разузнаване и „инспекция“ остават. На 23 февруари 1962 г. министърът на отбраната Макнамара одобрява последното преструктуриране на програмата. От този момент нататък Dyna-Soar официално се нарича изследователска програма, предназначена да изследва и демонстрира способността на маневриращ орбитален планер да маневрира в атмосферата и да кацне на писта на дадено място на Земята с необходимата точност. До средата на 1963 г. Министерството на отбраната имаше сериозни съмнения относно необходимостта от програмата Dyna-Soar. На 10 декември 1963 г. министърът на отбраната Макнамара отмени Dyna-Soar.
При вземането на това решение беше взето предвид, че космически кораб от този клас не може да "виси" в орбита достатъчно дълго време, за да се счита за "орбитални платформи", а изстрелването на всеки космически кораб в орбита отнема дори не часове, а ден и изисква използването на тежки ракети-носители.клас, което не позволява те да бъдат използвани нито за първи, нито за ответен ядрен удар.
Много от техническите и технологичните разработки на програмата Dyna-Soar впоследствие бяха използвани за създаване на орбитални кораби от типа космически совалки.
Съветското ръководство, наблюдавайки отблизо развитието на програмата за космически совалки, но допускайки най-лошото, потърси „скрита военна заплаха“, която формира две основни предположения:

* Възможно е да се използват космически совалки като носители на ядрени оръжия (това предположение е фундаментално погрешно поради горните причини).
* Възможно е да се използват космически совалки за кражба на съветски спътници и DOS (дългосрочни пилотирани станции) от околоземната орбита Алмаз ОКБ-52 В. Челомей. За защита съветската DOS трябваше да бъде оборудвана дори с автоматични оръдия от дизайна Nudelman-Richter (OPS беше оборудван с такъв пистолет). Хипотезата за отвличане се основаваше единствено на размерите на товарното отделение и възстановяемия полезен товар, открито обявени от американските разработчици на совалки, близки до размерите и теглото на Алмазов. Съветското ръководство не беше информирано за размерите и теглото на разузнавателния спътник HK-II, който се разработваше по същото време.
В резултат на това съветската космическа индустрия получи задачата да създаде космическа система за многократна употреба с характеристики, подобни на системата на космическите совалки, но с ясно дефинирана военна цел, като орбитално средство за доставка на термоядрени оръжия.

Задачи

Космическите совалки се използват за извеждане на товари в орбити с височина 200-500 км, провеждане на научни изследвания, обслужване на орбитални космически кораби (монтажни и ремонтни работи).
Телескопът Хъбъл (полет STS-31) беше изведен в орбита от совалката "Дискавъри" през април 1990 г. Совалките Columbia, Discovery, Endeavour и Atlantis извършиха четири служебни експедиции Телескоп Хъбъл... Последната експедиция на совалката до Хъбъл се проведе през май 2009 г. Тъй като през 2010 г. НАСА планираше да спре полетите на совалки, това беше последната пилотирана експедиция до телескопа, тъй като тези мисии не могат да бъдат извършени от друг наличен космически кораб.
Совалка Endeavour с отворен товарен трюм.

През 90-те години на миналия век совалките участват в съвместната руско-американска програма "Светът - космическа совалка". Девет дока бяха направени със станция Мир.
През двадесетте години, през които совалките са били в експлоатация, те непрекъснато се развиваха и модифицираха. В оригиналния дизайн на совалката са направени над хиляда големи и малки модификации.
Совалките играят много важна роля в изпълнението на проекта за Международната космическа станция (МКС). Така например модулите на МКС, от които освен руския модул Звезда, са сглобени, нямат собствени задвижващи системи (PS), което означава, че не могат самостоятелно да маневрират в орбита за търсене, приближаване и скачване със станцията . Следователно те не могат просто да бъдат "хвърлени" в орбита с обикновени носители от типа "Протон". Единственият начин да се съберат станции от такива модули е да се използват космически совалки с техните големи товарни отделения или, хипотетично, да се използват орбитални "влекачи", които биха могли да намерят модула, изведен в орбита от "Протон", да се скачват с него и да го доведат до станцията за докинг.
Всъщност без космическия кораб тип совалка изграждането на модулни орбитални станции от типа на МКС (от модули без дистанционно управление и навигационни системи) би било невъзможно.
След катастрофата в Колумбия в експлоатация остават три совалки - Discovery, Atlantis и Endeavor. Тези оставащи совалки трябва да осигурят завършването на МКС до 2010 г. НАСА обяви края на експлоатацията на совалката през 2010 г.
Космическата совалка Атлантис при последния си полет в орбита (STS-132) достави на МКС руския изследователски модул Рассвет.
Технически подробности

Ускорител на твърдо гориво

Външен резервоар за гориво

Резервоарът съдържа гориво и окислител за трите течни двигателя SSME (или RS-24) в орбиталния апарат и не е оборудван със собствени двигатели.
Резервоарът за гориво е вътрешно разделен на две секции. Горната трета на резервоара е заета от контейнер, предназначен за течен кислород, охладен до температура от -183 ° C (-298 ° F). Обемът на този контейнер е 650 хиляди литра (143 хиляди галона). Долните две трети от резервоара са за течен водород, охладен до -253 ° C (-423 ° F). Обемът на този контейнер е 1,752 милиона литра (385 хиляди галона).

орбитален апарат

В допълнение към трите основни двигателя на орбиталния апарат, понякога се използват два двигателя за орбитална система за маневриране (OMS), всеки с тяга от 27 kN. OMS горивото и окислителят се съхраняват на совалката, използват се в орбита и за връщане на Земята.

Размери на космическата совалка

Размери на космическата совалка в сравнение със Союз
Цена
През 2006 г. общите разходи възлизат на 160 милиарда долара, като по това време са извършени 115 изстрелвания (вижте: en: Space Shuttle program # Costs). Средната цена на полет беше 1,3 милиарда долара, но по-голямата част от разходите (проектиране, модернизация и т.н.) не зависят от броя на изстрелванията.
Цената на всеки полет на совалка е около $60 млн. За да поддържа 22 полета на совалки от средата на 2005 г. до 2010 г., НАСА е предвидила около $1 млрд. 300 млн. директни разходи.
За тези пари орбиталната космическа совалка може да достави 20-25 тона товар, включително модули на МКС, и плюс 7-8 астронавти в един полет до МКС.
Намалено в последните годинипочти до себестойността, цената на изстрелването на Протон-М с изходен товар 22 тона е 25 млн. долара Това тегло може да притежава всеки отделно летящ космически кораб, изведен в орбита от носител от типа "Протон".
Модулите, прикрепени към МКС, не могат да бъдат извеждани в орбита от ракети носители, тъй като трябва да бъдат доставени до станцията и акостиран, което изисква орбитално маневриране, което самите модули на орбиталната станция не са способни. Маневрирането се извършва от орбитални кораби (в бъдеще с орбитални влекачи), а не от ракети-носители.
Товарните превозни средства "Прогрес", които доставят МКС, се извеждат в орбита от носители от типа "Союз" и са в състояние да доставят не повече от 1,5 тона товар до станцията. Цената за изстрелване на един товарен космически кораб "Прогрес" на носителя "Союз" се оценява на около 70 милиона долара, а замяната на един полет на совалка ще изисква поне 15 полета на "Союз-Прогрес", което общо надхвърля 1 милиард долара.
Въпреки това, след завършване на изграждането на орбиталната станция, при липса на необходимост от доставяне на нови модули на МКС, използването на совалки с техните огромни товарни отделения става непрактично.
В последното си пътуване совалката Атлантис достави на МКС, освен на астронавтите, „само” 8 тона товар, включително нов руски изследователски модул, нови преносими компютри, храна, вода и други консумативи.
Фото галерия

Космическата совалка е на стартовата площадка. Кейп Канаверал, Флорида

Кацане на совалката Атлантис.

Верижен транспортер на НАСА транспортира космическата совалка Discovery (совалка) до стартовата площадка.

Съветска совалка "Буран"

Совалка в полет

Совалка за кацане Endeavour

Совалка на стартовата площадка

Видео
Последното кацане на совалката "Атлантида"

Начало на нощта на откритията

На 21 юли 2011 г. в 09:57 UTC космическата совалка Атлантис кацна на писта 15 на космическия център Кенеди. Това беше 33-ият полет на Атлантида и 135-ата космическа експедиция като част от проекта Space Shuttle.

Този полет беше последният в историята на една от най-амбициозните космически програми. Проектът, на който САЩ разчитаха в изследването на космоса, изобщо не завърши по начина, по който разработчиците му някога са си представяли.

Идеята за космически кораби за многократна употреба се появява както в СССР, така и в САЩ в зората на космическата ера, през 60-те години на миналия век. Съединените щати преминаха към неговото практическо изпълнение през 1971 г., когато Северна Америка Рокуел получи поръчка от НАСА да проектира и построи цял флот от кораби за многократна употреба.

Според идеята на авторите на програмата, корабите за многократна употреба трябваше да се превърнат в ефективно и надеждно средство за доставка на астронавти и товари от Земята до ниска орбита на Земята. Устройствата е трябвало да се движат по маршрута „Земя – Космос – Земя“, като совалки, поради което програмата е наречена „Космична совалка“ – „Космична совалка“.

Първоначално "совалките" бяха само част от по-голям проект, включващ създаването на голяма орбитална станция за 50 души, база на Луната и малка орбитална станция в орбита на земен спътник. Предвид сложността на концепцията, НАСА беше готова начална фазада се ограничим само до голяма орбитална станция.

Когато тези планове бяха представени за одобрение в Бялата къща, при Президентът на САЩ Ричард Никсънпотъмня в очите броят на нулите в прогнозната оценка на проекта. Съединените щати похарчиха огромна сума, за да изпреварят СССР в пилотираната „лунна надпревара“, но беше невъзможно да продължат да финансират космически програми в наистина астрономически размери.

Първи старт в Деня на космонавтиката

След като Никсън отхвърли тези проекти, НАСА предприема трик. Скривайки плановете си за създаване на голяма орбитална станция, президентът беше представен с проект за създаване на космически кораб за многократна употреба като система, способна да генерира печалба и да възстановява инвестициите чрез извеждане на спътници в орбита на търговска основа.

Новият проект беше изпратен за разглеждане на икономисти, които направиха заключение - програмата ще се изплати, ако се извършват поне 30 пуска на кораби за многократна употреба годишно, а пускането на кораби за еднократна употреба ще бъде спряно изцяло.

НАСА беше убедена, че тези параметри са доста постижими и проектът космическа совалка получи одобрението на президента и Конгреса на САЩ.

Наистина, в името на проекта космическа совалка, САЩ изоставиха космически кораби за еднократна употреба. Освен това до началото на 80-те години беше решено програмата за изстрелване на военни и разузнавателни машини да се прехвърли на „совалки“. Разработчиците увериха, че техните перфектни чудо-устройства ще отворят нова страница в изследването на космоса, ще ги накарат да се откажат от огромните разходи и дори ще им позволят да реализират печалба.

Първият кораб за многократна употреба, наречен Enterprise от популярното търсене на феновете на Star Trek, никога не е излизал в космоса - той служи само за усъвършенстване на техниките за кацане.

Строителството на първия пълноценен космически кораб за многократна употреба започва през 1975 г. и е завършен през 1979 г. Получава името "Колумбия" - по името на платноходката, на която капитан Робърт Грейпрез май 1792 г. изследва вътрешните води на Британска Колумбия.

12 април 1981 г. "Колумбия" с екипаж от Джон Йънг и Робърт Крипенуспешно изстрелян от космодрума при нос Канаверал. Изстрелването не беше планирано да съвпадне с 20-ата годишнина от старта Юрий Гагарин, но съдбата разпореди така. Стартът, първоначално планиран за 17 март, беше отлаган няколко пъти поради различни проблеми и в крайна сметка беше проведен на 12 април.

Началото на "Колумбия". Снимка: wikipedia.org

Катастрофа при излитане

Флотилията от кораби за многократна употреба през 1982 г. е попълнена с Challenger и Discovery, а през 1985 г. с Atlantis.

Проектът Space Shuttle се превърна в гордост и визиткаСАЩ. За него задната страназнаеха само експертите. Совалките, заради които пилотираната програма на САЩ беше прекъсната за цели шест години, далеч не бяха толкова надеждни, колкото предполагаха създателите. Почти всяко стартиране беше придружено от отстраняване на неизправности преди старта и по време на полета. Освен това се оказа, че разходите за експлоатация на совалките в действителност са няколко пъти по-високи от предвидените в проекта.

НАСА успокои критиците - да, има недостатъци, но те са незначителни. Ресурсът на всеки от корабите е предназначен за 100 полета, до 1990 г. ще има 24 изстрелвания годишно, а совалките няма да поглъщат средства, а ще реализират печалба.

На 28 януари 1986 г. 25-та експедиция по програмата Space Shuttle трябваше да започне от нос Канаверал. Космическият кораб Challenger беше изпратен в космоса, за което беше 10-та мисия. Освен професионални астронавти, екипажът включваше учител Криста МакОлиф, победител в състезанието Учител в космоса, който трябваше да преподава уроци от орбита за американски ученици.

Вниманието на цяла Америка беше приковано към това изстрелване, роднините и приятелите на Криста присъстваха на космодрума.

Но на 73-та секунда от полета, пред очите на присъстващите на космодрума и милиони телевизионни зрители, Challenger избухна. Загинаха седем астронавти на борда.

Смъртта на Challenger. Снимка: Commons.wikimedia.org

„Може би“ в американски стил

Никога досега в историята на астронавтиката катастрофа не е отнемала толкова много животи наведнъж. Програмата за пилотирани полети на САЩ беше прекъсната за 32 месеца.

Разследването показа, че причината за катастрофата е повреда на О-пръстена на десния усилвател на твърдо гориво при изстрелване. Повредата на пръстена доведе до изгаряне на дупка отстрани на ускорителя, от която струя струя биеше към външния резервоар за гориво.

В хода на изясняване на всички обстоятелства се разкриха много грозни подробности около вътрешната "кухня" на НАСА. По-специално, ръководителите на НАСА знаеха за дефектите на О-пръстените от 1977 г. - тоест от построяването на Колумбия. Въпреки това на потенциална заплахамахнаха с ръка, надявайки се на американско „може би“. В крайна сметка всичко завърши с чудовищна трагедия.

След смъртта на Challenger бяха взети мерки и бяха направени изводи. Завършването на „совалките“ не спря през всички следващи години и до края на проекта те всъщност вече бяха напълно различни кораби.

Endeavour е построен, за да замени починалия Challenger и е въведен в експлоатация през 1991 г.

Совалка Endeavour. Снимка: Public Domain

От Хъбъл до МКС

Невъзможно е да се говори само за недостатъците на "совалките". Благодарение на тях за първи път в космоса беше извършена работа, която не е била извършвана преди, например ремонт на излезли от строя космически кораби и дори връщането им от орбита.

Именно "совалката" "Дискавъри" достави в орбита известния сега телескоп Хъбъл. Благодарение на совалките телескопът беше ремонтиран четири пъти в орбита, което направи възможно разширяването на неговата експлоатация.

На "совалките" екипажи до 8 души бяха изведени в орбита, докато съветският "Союз" за еднократна употреба можеше да издигне в космоса и да върне на Земята не повече от 3 души.

През 90-те години на миналия век, след закриването на проекта на съветската космическа совалка "Буран", американските совалки започнаха да летят до орбиталната станция "Мир". Тези кораби изиграха важна роля в изграждането на Международната космическа станция, доставяйки в орбита модули, които нямат собствена задвижваща система. Совалките също доставяха екипажи, храна и научно оборудване на МКС.

Скъпо и смъртоносно

Но въпреки всички предимства, с годините стана ясно, че "совалките" никога няма да се отърват от своите недостатъци. Буквално при всеки полет астронавтите трябваше да извършват ремонти, отстранявайки проблеми с различна тежест.

До средата на 90-те години не се говори за 25-30 полета годишно. Рекордната година за програмата е 1985 г. с девет полета. През 1992 и 1997 г. успяват да направят 8 полета. НАСА отдавна предпочита да мълчи за възвръщаемостта и рентабилността на проекта.

На 1 февруари 2003 г. космическият кораб Columbia завърши 28-ата експедиция в своята история. Тази мисия беше извършена без скачване с МКС. На 16-дневния полет присъства екипаж от седем души, включително първият израелец астронавт Илан Рамона... При връщането на "Колумбия" от орбита комуникацията с нея е загубена. Скоро видеокамери заснеха в небето останките на кораба, който се втурва към Земята. Всичките седем астронавти на борда са убити.

В хода на разследването е установено, че при старта на Columbia парче от изолацията на кислородния резервоар е ударило лявата равнина на крилото на совалката. При слизането от орбита това доведе до проникване на газове с температура няколко хиляди градуса вътре в конструкциите на космическия кораб. Това доведе до разрушаване на конструкциите на крилата и по-нататъшна смърт на кораба.

Така двете бедствия на совалката отнеха живота на 14 астронавти. Вярата в проекта беше окончателно подкопана.

Последният екипаж на космическата совалка Колумбия. Снимка: Public Domain

Експонати за музея

Полетите на совалките бяха прекъснати за две години и половина, а след възобновяването им беше принципно решено програмата да бъде окончателно завършена през следващите години.

Не беше само въпрос на човешка жертва. Проектът Space Shuttle никога не е достигнал параметрите, които първоначално са били планирани.

До 2005 г. цената на един полет на совалка беше равна на 450 милиона долара, но с допълнителни разходи тази сума достигна 1,3 милиарда долара.

До 2006 г. общата цена на проекта за космическа совалка беше 160 милиарда долара.

Едва ли някой в Съединените щати би могъл да повярва в това през 1981 г., но съветският космически кораб "Союз" за еднократна употреба, скромните работни коне на руската пилотирана космическа програма, спечели конкуренцията за цена и надеждност срещу совалките.

На 21 юли 2011 г. космическата одисея на совалките най-накрая приключи. За 30 години те направиха 135 полета, като направиха общо 21 152 орбити около Земята и прелетяха 872,7 милиона километра, издигнаха в орбита 355 космонавти и астронавти и 1,6 хиляди тона полезен товар.

Всички совалки заеха местата си в музеите. Ентърпрайзът е изложен в Морския и аерокосмическия музей в Ню Йорк, в музея на Smithsonian Institution във Вашингтон се помещава Discovery, Endeavour е намерил подслон в Калифорнийския научен център в Лос Анджелис, а Atlantis е постоянно акостиран в Космическия център, кръстен на Кенеди в Флорида.

Корабът "Атлантида" в центъра на тях. Кенеди. Снимка: Commons.wikimedia.org

След прекратяването на полетите на совалките САЩ вече четири години не могат да доставят астронавти в орбита, освен с помощта на "Союз".

Американските политици, смятайки това състояние на нещата за неприемливо за Съединените щати, призовават за ускоряване на работата по създаването на нов кораб.

Надяваме се, въпреки бързането, уроците, извлечени от програмата за космически совалки, да бъдат научени и да се избегне повторение на трагедиите на Challenger и Columbia.

Докато космическите изстрелвания бяха рядкост, въпросът за цената на ракетите-носители не привлече особено внимание. Но с напредването на изследването на космоса то започва да придобива все по-голямо значение. Цената на ракета-носител в общите разходи за изстрелване на космически кораб варира. Ако ракетата-носител е сериен и космическият кораб, който изстрелва, е уникален, цената на ракетата-носител е около 10 процента от общите разходи за изстрелване. Ако космическият кораб е сериен, а носителят е уникален - до 40 процента или повече. Високата цена на космическия транспорт се дължи на факта, че ракетата-носител се използва само веднъж. Сателитите и космическите станции работят в орбита или в междупланетното пространство, като носят определен научен или икономически резултат, а ракетните степени имат сложна структураи скъпо оборудване изгаря в плътните слоеве на атмосферата. Естествено, възникна въпросът за намаляване на цената на космическите изстрелвания чрез повторно изстрелване на ракети носители.

Има много проекти на такива системи. Един от тях е космически самолет. Това е крилата машина, която като въздушен лайнер би излетяла от мястото на изстрелване и след като достави полезен товар в орбита (сателит или космически кораб), ще се върне на Земята. Но все още е невъзможно да се създаде такъв самолет, главно поради необходимото съотношение на масата на полезния товар и общата маса на превозното средство. Много други проекти на самолети за многократна употреба също се оказаха икономически неизгодни или трудни за изпълнение.

Въпреки това Съединените щати все пак поеха курс към създаването на космически кораб за многократна употреба. Много експерти бяха против такъв скъп проект. Но той беше подкрепен от Пентагона.

Разработването на системата Space Shuttle ("космическа совалка") започва в Съединените щати през 1972 г. Тя се основава на концепцията за космически кораб за многократна употреба, предназначен за изстрелване на изкуствени спътници и други обекти в околоземни орбити. Космическият кораб Shuttle представлява пакет от пилотирана орбитална степен, два ракетни ускорителя на твърдо гориво и голям резервоар за гориво, разположен между тези ускорители.

Совалката се изстрелва вертикално с помощта на два ускорителя на твърдо гориво (всеки с диаметър 3,7 метра), както и ракетни двигатели с течно гориво от орбиталната степен, които се захранват от гориво (течен водород и течен кислород) от голямо гориво резервоар. Ускорителите на твърдо гориво работят само в началния участък от траекторията. Работното им време е малко над две минути. На височина 70-90 километра ускорителите се отделят, спускат се с парашут във водата, в океана и се буксират до брега, за да могат да се използват отново след ремонт и зареждане с гориво. При влизане в орбита резервоарът за гориво (8,5 метра в диаметър и 47 метра) се изхвърля и изгаря в плътните слоеве на атмосферата.

Най-сложният елемент на комплекса е орбиталният етап. Прилича на ракета с делта крило. В допълнение към двигателите, в него се помещават пилотската кабина и товарното отделение. Орбиталният етап излиза от орбита като конвенционален космически кораб и се приземява без тяга, само поради повдигащата сила на стреловидното крило с ниско съотношение на страните. Крилото позволява на орбиталната сцена да извърши известна маневра както по обхват, така и по курс и в крайна сметка да кацне върху специална бетонна лента. В същото време скоростта на кацане на етапа е много по-висока от тази на всеки боец. - около 350 километра в час. Корпусът на орбиталния етап трябва да издържа на температури от 1600 градуса по Целзий. Топлинният щит се състои от 30 922 силикатни плочки, залепени за фюзелажа и плътно прилепнали една към друга.

Космическият кораб "Совалка" е един вид компромис, както технически, така и икономически. Максималният полезен товар, доставен от совалката в орбита, е от 14,5 до 29,5 тона, а стартовата му маса е 2000 тона, тоест полезният товар е само 0,8-1,5 процента от общата маса на захранвания космически кораб. В същото време тази цифра за конвенционална ракета със същия полезен товар е 2-4 процента. Ако вземем за показател съотношението на полезния товар към теглото на конструкцията, с изключение на горивото, тогава предимството в полза на конвенционалната ракета ще се увеличи още повече. Това е цената, която трябва да се плати за възможността за поне частично повторно използване на структури на космически кораб.

Един от създателите на космически кораби и станции, пилот-космонавт на СССР, професор К.П. Феоктистов, така оценява икономическа ефективност Shuttles: „Излишно е да казвам, че създаването на икономична транспортна система не е лесно. Някои експерти по идеята за совалката също са объркани от следното. Според икономически изчисления той се оправдава с около 40 полета годишно на проба. Оказва се, че само един „самолет” годишно, за да оправдае построяването му, трябва да изведе в орбита около хиляда тона различни товари. От друга страна, има тенденция към намаляване на теглото на космическите кораби, увеличаване на продължителността на техния активен живот в орбита и като цяло към намаляване на броя на изстреляните превозни средства поради решението на комплект на задачите на всеки от тях."

От гледна точка на ефективността създаването на транспортен кораб за многократна употреба с такава голяма товароносимост е преждевременно. Много по-изгодно е да се доставят орбитални станции с помощта на автоматични транспортни кораби от типа "Прогрес". Днес цената на един килограм товар, изстрелян в космоса от совалката, е 25 000 долара, а Протонът е 5 000 долара.

Без пряката подкрепа на Пентагона проектът едва ли би могъл да бъде доведен до етапа на полетни експерименти. В самото начало на проекта в щаба на ВВС на САЩ беше създаден комитет за използване на совалката. Решено е да се построи стартова площадка на совалката във военновъздушната база Ванденберг в Калифорния, от която се изстрелват военни космически кораби. Военните клиенти планираха да използват совалката за изпълнение на широка програма за разполагане на разузнавателни спътници в космоса, системи за радарно откриване и насочване на бойни ракети, за пилотирани разузнавателни полети, създаване на космически командни пунктове, орбитални платформи с лазерни оръжия, за „инспекция “ на извънземни в орбита на космически обекти и доставката им на Земята. Совалката също беше разглеждана като едно от ключовите звена в цялостната програма за създаване на космически лазерни оръжия.

И така, още в първия полет екипажът на космическия кораб Columbia изпълни военна мисия, свързана с проверка на надеждността на прицелно устройство за лазерни оръжия. Лазерът, поставен в орбита, трябва точно да насочва ракети на стотици и хиляди километри от нея.

От началото на 80-те години на миналия век ВВС на САЩ подготвят редица некласифицирани експерименти в полярна орбита, за да разработят съвременно оборудване за проследяване на обекти, движещи се във въздушно и безвъздушно пространство.

Катастрофата на Challenger на 28 януари 1986 г. прави корекции в по-нататъшното развитие на американските космически програми. Challenger предприе последния си полет, парализирайки цялата американска космическа програма. Докато совалките не работеха, сътрудничеството на НАСА с Министерството на отбраната беше под въпрос. Военновъздушните сили всъщност разпуснаха групата си астронавти. Съставът на военно-научната мисия, която получи името STS-39 и беше прехвърлена на нос Канаверал, също се промени.

Датите за следващия полет многократно бяха отлагани. Програмата е възобновена едва през 1990 г. Оттогава совалките извършват редовни космически полети. Те участваха в ремонта на телескопа Хъбъл, полетите до станция Мир и изграждането на МКС.

По времето, когато полетите на совалките се възобновиха в СССР, вече беше готов кораб за многократна употреба, който в много отношения надмина американския. На 15 ноември 1988 г. новата ракета-носител „Енергия“ изстреля космическия кораб за многократна употреба „Буран“ в околоземна орбита. Той, след като направи две орбити около Земята, воден от чудо-машините, кацна красиво на бетонната кацачна ивица на Байконур, като обикновен лайнер на Аерофлот.

Ракетата носител „Енергия“ е основната ракета от цяла система от ракети носители, образувани от комбинация от различен брой унифицирани модулни степени и способни да изстрелват в космоса космически кораби с тегло от 10 до стотици тона! Неговата основа, ядрото, е вторият етап. Височината му е 60 метра, диаметърът е около 8 метра. Има четири ракетни двигателя с течно гориво, работещи на водород (гориво) и кислород (окислител). Тягата на всеки такъв двигател към земната повърхност е 1480 kN. Около втория етап в основата му четири блока са закачени по двойки, образувайки първата степен на ракетата-носител. Всеки агрегат е оборудван с най-мощния в света четирикамерен двигател RD-170 с тяга от 7400 kN близо до Земята.

„Пакетът“ от блокове от първия и втория етап образува мощна, тежка ракета-носител със стартово тегло до 2400 тона, носеща полезен товар от 100 тона.

"Буран" има голяма прилика с американския "Совалка". Корабът е построен според самолет без опашка с делта крило с променлив ход, има аеродинамични органи за управление, които работят по време на кацане, след като кормилото и елевоните се върнат в плътната атмосфера. Той успя да извърши контролирано спускане в атмосферата със странична маневра до 2000 километра.

Дължината на Буран е 36,4 метра, размахът на крилата е около 24 метра, височината на кораба върху шасито е повече от 16 метра. Стартовата маса на кораба е повече от 100 тона, от които 14 тона гориво. Херметизирана изцяло заварена кабина за екипажа и по-голямата част от оборудването се вмъква в носовото отделение за поддържане на полета като част от ракетно-космическия комплекс, автономен полет в орбита, спускане и кацане. Обемът на кабината е над 70 куб.м.

При връщане към плътните слоеве на атмосферата, най-топло напрегнатите участъци от повърхността на кораба се загряват до 1600 градуса, докато топлината, която достига директно до метална конструкциякорабът не трябва да надвишава 150 градуса. Следователно "Буран" се отличава с мощна термична защита, която осигурява нормални температурни условия за конструкцията на кораба при преминаване през плътни слоеве на атмосферата по време на кацане.

Топлозащитното покритие на повече от 38 хиляди плочки е изработено от специални материали: кварцови влакна, високотемпературни органични влакна, отчасти материал на основата на въглерод. Керамичната броня има способността да натрупва топлина, без да я пропуска до корпуса на кораба. Общата маса на тази броня беше около 9 тона.

Дължината на товарното отделение на Буран е около 18 метра. Обширното му товарно отделение може да побере полезен товар с тегло до 30 тона. Там биха могли да се поставят големи космически кораби – големи спътници, блокове от орбитални станции. Теглото на кацане на кораба е 82 тона.

"Буран" беше оборудван с всички необходими системии оборудване както за автоматични, така и за пилотирани полети. Това означава и навигация и управление, и радио- и телевизионни системи, и автоматични устройства за регулиране на топлинния режим, и системата за поддържане на живота на екипажа и много, много повече.

Основната задвижваща система, две групи двигатели за маневриране са разположени в края на опашното отделение и в предната част на корпуса.

Буран беше отговорът на американската военна космическа програма. Следователно, след затоплянето на отношенията със Съединените щати, съдбата на кораба беше предрешена.

"Атлантида" навлиза в земната атмосфера, връщайки се от МКС

На 8 юли 2011 г. беше извършено последното изстрелване на совалката Атлантис към МКС. Това беше и последният полет в рамките на програмата Space Shuttle. На борда имаше екипаж от четирима космонавти. Екипажът включваше командир на космическия кораб, астронавт Крис Фъргюсън, пилот Дъг Хърли и специалисти по полети - астронавтите Сандра Магнус и Рекс Уолхайм. На 19 юли совалката се откачи от модула на МКС и се върна на Земята на 21 юли.

По това време на борда на МКС беше Майкъл Фосъм, който беше доставен на станцията от Союз ТМА-02М през юни 2011 г. Той получи и ролята на командир на МКС-29. На 21 юли Майкъл Фосъм реши да заснеме последния полет на Атлантида с камера. По думите му по време на снимките ръцете му треперели – разбрал, че никоя от совалките няма да лети никъде другаде, това е последното завръщане на Атлантида на Земята.

Фосъм вече е посетил МКС два пъти, и двата пъти е летял със совалката "Дискавъри": през 2006 и 2008 г. Когато Атлантида излита, той си спомни, че е видял огнената следа на совалката, когато каца в космическия център Кенеди на НАСА. „Сетих си колко светъл и ярък беше и реших, че с някои фотографски техники мога да заснема страхотна гледка към кацането на Атлантида от станцията“, казва Фосъм.

Снимките са направени от тук, от купола на МКС

За да получи страхотни кадри, астронавтът трябваше да тренира. През деветте дни, когато Атлантис беше закачен към МКС, той пробва да снима при слаба светлина в свободното си време. Фотографът монтира държача на камерата на илюминатора на МКС и снима Северно сияние... В продължение на девет дни астронавтът промени много настройки на камерата, за да постигне най-добър ефектпри стрелба.

На гарата цареше оптимистична атмосфера, докато Атлантида не се откачи. Но след като совалката се откачи и редица астронавти заминаха, настроението на останалите хора се промени драстично. „В последния ден, когато три смени работеха по осем часа, реших да кажа на всички засега, защото знаех, че ще отлетят и това няма да се повтори. Решихме да проведем специална церемония ... ", - каза Fossum.

Събитието се проведе, астронавтите си казаха много и совалката се отправи към дома. Fossum успя да направи около 100 снимки по време на спускането на Атлантида. Докато снимаше, забеляза, че ръцете му треперят, защото това беше за последно, а на снимките трябваше да има исторически момент.

Атлантис достави голямо количество храна на МКС и екипът организира своеобразно прощално парти с куп вкусотии (ако така може да се нарече храна за астронавтите).

Последното изстрелване на совалката "Атлантис"

Космическа совалка или просто совалка (на английски Space Shuttle – „космическа совалка“) – американски транспортен кораб за многократна употреба. При разработването на проекта се смяташе, че совалките често ще летят в орбита и обратно, доставяйки полезни товари, хора и оборудване.

Проектът за совалката е разработен от North American Rockwell от името на НАСА от 1971 г. При създаването на системата са използвани технологии, разработени за лунните модули на програмата Аполо от 60-те години на миналия век: експерименти с ускорители на твърдо гориво, системи за тяхното разделяне и получаване на гориво от външен резервоар. В рамките на проекта бяха създадени пет совалки и един прототип. За съжаление две совалки бяха унищожени при катастрофите. Космическите полети са извършени от 12 април 1981 г. до 21 юли 2011 г.

През 1985 г. НАСА планира до 1990 г. да има 24 изстрелвания годишно и всяка космическа совалка да извършва до 100 полета в космоса. За съжаление совалките летяха много по-рядко - за 30 години експлоатация бяха направени 135 изстрелвания. Повечето от полетите (39) са извършени със совалката "Дискавъри".

Първият оперативен орбитален апарат за многократна употреба беше совалката Columbia. Строителството започва през март 1975 г., а през март 1979 г. е предадено на космическия център Кенеди на НАСА. За съжаление космическата совалка Columbia загина при катастрофата на 1 февруари 2003 г., когато космическият кораб влезе в земната атмосфера за кацане.

Последното кацане на Атлантида бележи края на една ера

Онзи ден случайно забелязах, че вече пет пъти съм отговорил на въпроса за успеха на програмата Space Shuttle в коментарите. Такава редовност на въпросите изисква пълноценна статия. В него ще се опитам да отговоря на въпросите:

Какви бяха целите на програмата Space Shuttle?
Какво стана накрая?

Темата за носителите за многократна употреба е много обемна, така че в тази статия умишлено се ограничавам само до тези въпроси.

Какво планирахте?

Идеята за кораби за многократна употреба е в съзнанието на учени и инженери в Съединените щати от 50-те години на миналия век. От една страна е жалко да разбивате изхвърлените отработени етапи на земята. От друга страна, апарат, който съчетава свойствата на самолет и космически кораб, ще бъде в съответствие с философията на самолета, където повторното използване е естествено. Са родени различни проекти: X-20 Dyna Soar, възстановяема орбитална система за изстрелване (по-късно аерокосмически самолет). През шейсетте години тази доста незабележима дейност продължава в сянката на програмите Gemini и Apollo. През 1965 г., две години преди полета на Сатурн V, към Координационния съвет за аерокосмически операции (в който участват ВВС на САЩ и НАСА) е създадена подкомитет по технологии за многократна употреба. Резултатът от тази работа е документ, публикуван през 1966 г., който говори за необходимостта от преодоляване на сериозни трудности, но обещава светло бъдеще за работа в ниска орбита на Земята. ВВС и НАСА имаха различна визия за системата и различни изискванияследователно вместо един проект бяха представени идеи за кораби с различно оформление и степен на повторна употреба. След 1966 г. НАСА започва да мисли за създаване на орбитална станция. Такава станция предполагаше необходимостта от доставка Голям бройтовари в орбита, което от своя страна повдигна въпроса за цената на такава доставка. През декември 1968 г. е създадена работна група, която започва да се занимава с т.нар. интегрираната ракета за изстрелване и кацане Integral Launch and Reentry Vehicle (ILRV). Доклад от тази група беше представен през юли 1969 г. и се твърди, че ILRV трябва да може да:

Захранване на орбиталната станция
Изстрелване и връщане на спътници от орбита
Изстрелване на горните степени и полезен товар в орбита
Инжектирайте гориво в орбита (за последващо зареждане на други превозни средства)
Поддържане и ремонт на спътници в орбита
Извършвайте мисии с кратки екипажи

Докладът разглежда три класа кораби: кораб за многократна употреба, „монтиран“ на ракета-носител за еднократна употреба, кораб с една степен и половина („половината“ от етап са танкове или двигатели, които се пускат по време на полет) и двуетапен кораб, и двата етапа са за многократна употреба.
Успоредно с това през февруари 1969 г. президентът Никсън създава работна група, чиято задача е да определи посоката на движение в изследването на космоса. Резултатът от работата на тази група беше препоръката за създаване на кораб за многократна употреба, който да може:

Станете фундаментално подобрение на съществуващата космическа технология по отношение на цената и обема на космическите кораби
Транспортиране на хора, товари, гориво, други кораби, горни стъпала и така нататък в орбита като самолет - редовно, евтино, често и много.
Бъдете гъвкави за съвместимост с широк спектър от граждански и военни полезни товари.

Първоначално инженерите се придвижиха в посока на двустепенна система за многократна употреба: голям крилати пилотиран космически кораб носеше малък крилати пилотиран космически кораб, който вече беше в орбита:

Тази комбинация теоретично беше най-евтината за работа. Изискването за голям полезен товар обаче направи системата твърде голяма (и следователно скъпа). Освен това военните искаха възможността за хоризонтална маневра от 3000 км за кацане на мястото на изстрелване в първата орбита от полярна орбита, което ограничаваше инженерни решения(например правите крила станаха невъзможни).

Съдейки по надписа "висок обхват" (голяма хоризонтална маневра), тази снимка се хареса на военните

Окончателното оформление до голяма степен зависи от следните изисквания:

Размер и капацитет на товарното отделение
Големината на хоризонталната маневра
Двигатели (тип, тяга и други параметри)
Метод на кацане (на двигатели или плъзгане)
Използвани материали

В резултат на изслушванията в Белия дом и Конгреса бяха приети окончателните изисквания:

Товарно отделение 4,5x18,2 m (15x60 ft)
30 тона за ниска околоземна орбита, 18 тона за полярна орбита
Възможност за хоризонтална маневра на 2000 км

Около 1970 г. се оказва, че няма да има достатъчно пари за орбитална станция и совалка едновременно. А станцията, за която совалката трябваше да превозва товари, беше отменена.
В същото време в инженерната среда цареше необуздан оптимизъм. Въз основа на опита от експлоатацията на експериментални ракетни самолети (X-15), инженерите прогнозираха намаляване на цената на килограм в орбита с два порядъка (сто пъти). на симпозиума, посветена на програматаКосмическата совалка, която се проведе през октомври 1969 г., "бащата" на совалката Джордж Мюлер каза:

„Нашата цел е да намалим цената на килограм до орбита от 2000 долара за Сатурн-V до 40-100 долара за килограм. Това ще постави началото на нова ера на изследване на космоса. Предизвикателството за следващите седмици и месеци за този симпозиум за ВВС и НАСА е да се уверят, че можем да го направим."

БЪДА. Черток в четвъртата част на „Ракети и хора“ дава малко по-различни фигури, но от същия ред:

За различни опциина базата на космическата совалка беше предвидено, че цената на изстрелването е в диапазона от 90 до 330 долара за килограм. Освен това се предполагаше, че космическата совалка от второ поколение ще намали тези цифри до 33-66 долара за килограм.

Според изчисленията на Мюлер изстрелването на совалката ще трябва да струва 1-2,5 милиона долара (в сравнение със 185 милиона долара за Сатурн-V).
Също така бяха извършени доста сериозни икономически изчисления, които показаха, че за да се изравни поне цената на ракетата-носител Titan-III при директно сравнение на цените, без да се отчита отстъпката, совалката трябва да бъде изстреляна 28 пъти годишно . За фискалната 1971 г. президентът Никсън задели 125 милиона долара за производството на ракети-носители за еднократна употреба, или 3,7% от бюджета на НАСА. Тоест, ако совалката вече е била през 1971 г., тя щеше да спести само 3,7 процента от бюджета на НАСА. Ядреният физик Ралф Лап изчисли, че за периода 1964-1971 г. совалката, ако вече съществуваше, би спестила 2,9% от бюджета. Естествено, такива числа не можеха да защитят совалката и НАСА влезе в хлъзгавия наклон на играта с числа: „Ако беше построена орбитална станция и ако имаше нужда от мисия за доставка на всеки две седмици, тогава совалките биха спестили милиард долара на година." Идеята беше популяризирана и „с такива възможности за изстрелване полезните товари ще поевтинеят и ще бъдат повече от сега, което допълнително ще увеличи спестяванията“. Само комбинация от идеите „совалката ще лети често и ще пести пари при всяко изстрелване“ и „новите спътници за совалката ще бъдат по-евтини от съществуващите за ракети за еднократна употреба“ може да направи совалката икономически жизнеспособна.

Икономически изчисления. Моля, имайте предвид, че ако премахнете „новите сателити“ (долната трета на таблицата), тогава совалките стават икономически неизгодни.

Икономически изчисления. Ние плащаме повече сега (лявата част) и печелим в бъдеще (защрихована дясна част).

Успоредно с това се провеждаха сложни политически игри с участието на потенциални производители, ВВС, правителството и НАСА. Например НАСА загуби битката за ускорители на първа степен от Службата за управление и бюджет на Изпълнителния офис на президента на Съединените щати. НАСА искаше ускорители на базата на ракетни двигатели с течно гориво, но поради факта, че ускорителите на базата на твърдо гориво бяха по-евтини за разработване, бяха избрани последните. Военновъздушните сили, които преследваха военни пилотирани програми с X-20 и MOL, всъщност получиха военни мисии на совалки безплатно в замяна на политическа подкрепа от НАСА. Производството на совалки беше умишлено разпределено в цялата страна между различни компании за икономическа и политическа изгода.
В резултат на тези сложни маневри през лятото на 1972 г. е подписан договорът за разработване на системата Space Shuttle. Историята на производството и експлоатацията е извън обхвата на тази статия.

Какво получи?

Сега, след като програмата е завършена, е възможно да се каже с достатъчна точност кои цели са постигнати и кои не.

Постигнати цели:

Доставка на товари от различни видове(сателити, горни стъпала, сегменти на МКС).
Възможност за ремонт на спътници в ниска земна орбита.
Възможност за връщане на спътници на Земята.
Възможност за изпращане на до осем души в полет.
Реализирана е повторна употреба.
Реализирана е принципно нова схема на космическия кораб.
Възможност за хоризонтална маневра.
Голям товарен багажник.
Разходите и времето за разработка отговарят на срока, обещан на президента Никсън през 1971 г.

Не постигнати целии неуспехи:

Висококачествено улесняване на достъпа до пространството. Вместо да намали цената на килограм с два порядъка, космическата совалка се превърна в една от най- скъпи средствадоставка на спътници в орбита.
Бърза подготовка на совалките между полетите. Вместо очакваните две седмици между полетите, подготовката на совалките за стартиране отне месеци. Преди катастрофата на Challenger рекордът между полетите беше 54 дни, след Challenger - 88 дни. За всички години на експлоатация на совалката те са пускани средно 4,5 пъти годишно вместо минимално допустимото според изчисленията 28 пъти годишно.
Лесна поддръжка. Избраните технически решения бяха много трудоемки за поддръжка. Основните двигатели изискваха демонтаж и много време за обслужване. Турбопомпените агрегати на първия модел двигатели изискваха пълна преграда и ремонт след всеки полет. Термозащитните плочки бяха уникални – всяко гнездо имаше своя собствена плочка. Има общо 35 000 плочки и те могат да бъдат изгубени или повредени по време на полет.
Сменете всички носители за еднократна употреба. Совалките никога не са изстреляли в полярни орбити, което е необходимо основно за разузнавателни спътници. Бяха проведени подготвителна работано те бяха спрени след катастрофата на Challenger.
Надежден достъп до пространството. Четири орбитални апарата означаваха, че катастрофата на совалката означава загуба на една четвърт от флота. След бедствието полетите бяха спрени с години. Освен това совалките бяха известни с постоянното прехвърляне на изстрелвания.
Товароносимостта на совалките се оказа с пет тона по-ниска от изискваните спецификации (24,4 вместо 30)
Големи възможности за хоризонтално маневриране никога не са били използвани в действителност поради факта, че совалката не е летяла в полярни орбити.
Връщането на спътници от орбита е прекратено през 1996 г. Само пет сателита бяха върнати от орбита.
Ремонтът на сателити също беше малко търсен. Общо бяха ремонтирани пет спътника (въпреки че Хъбъл беше обслужван пет пъти).
Приетите инженерни решения се отразиха негативно върху надеждността на системата. По време на излитане и кацане имаше зони без шанс за спасяване на екипажа при инцидент. Поради това Challenger умря. Мисията STS-9 почти завърши катастрофално поради пожар в опашната част, който вече избухна на пистата. Ако този пожар се беше случил минута по-рано, совалката щеше да се разбие без шанс да спаси екипажа.
Фактът, че совалката винаги е летяла с екипаж, излага хората на риск ненужно - автоматизацията е достатъчна за рутинното изстрелване на спътници.
Поради ниската интензивност на експлоатация, совалките са остарели морално по-рано, отколкото физически. През 2011 г. космическата совалка беше много рядък пример за работа с процесор 80386. Медиите за еднократна употреба могат да бъдат надграждани постепенно с нови серии.
Затварянето на програмата Space Shuttle беше насложено върху отмяната на програмата Constellation, което доведе до загуба на независим достъп до космоса в продължение на много години, загуби на изображение и необходимост от закупуване на места на Космически корабидруга държава.
Нови системи за управление и надкалибрени обтекатели направиха възможно изстрелването на големи спътници върху ракети за еднократна употреба.
Совалката държи тъжен антирекорд сред космическите системи по отношение на броя на убитите хора.

Програмата Space Shuttle даде на Съединените щати уникални възможности да работят в космоса, но по отношение на разликата между това, което са искали и това, което са получили, трябва да заключим, че тя не е постигнала целите си.

Защо се случи?

Специално подчертавам, че в този момент изразявам своите виждания, може би някои от тях са неверни.

Совалките бяха резултат от много компромиси между интересите на няколко големи организации... Може би, ако имаше един човек или екип от съмишленици, които имат ясна визия за системата, можеше да се получи по-добре.
Изискването „да бъде всичко за всеки“ и да се заменят всички ракети за еднократна употреба увеличи цената и сложността на системата. Универсалността при комбиниране на различни изисквания води до усложнения, по-високи разходи, излишна функционалност и по-лоша ефективност от специализацията. Лесно добавяне към аларма мобилен телефон- високоговорител, часовник, бутони и електронни компоненти вече са там. Но летящата подводница ще бъде по-сложна, по-скъпа и по-лоша от специализирания самолет и подводница.
Сложността и цената на една система нараства експоненциално с размера. Може би совалка с полезен товар 5-10 тона (3-4 пъти по-малко от внедрената) би била по-успешна. Те могат да бъдат построени повече, част от флота може да се направи безпилотен, може да се направи модул за еднократна употреба, за да се увеличи носещата способност на редки по-тежки мисии.
„Замаян от успеха“. Успешно изпълнение три програмис постоянно нарастваща сложност може да обърне главите на инженерите и мениджърите. Всъщност, че едно пилотирано първо изстрелване без безпилотно тестване, че отсъствието на спасителни системи на екипажа на местата за изстрелване/спускане, говори за известно самочувствие.

Ей, какво ще кажеш за Буран?

Предвидявайки неизбежните сравнения, ще трябва да кажем малко за него. Няма оперативна статистика за Буран от много години. С него се оказа малко по-лесно - той беше покрит с отломките на разпадналия се СССР и не може да се каже дали тази програма би била успешна. Първата част от тази програма - "да направим както направиха американците", беше изпълнена, но какво ще се случи след това не се знае.
А тези, които искат да уредят холивар в коментарите "Кое е по-добре?" Моля ви да дадете предварителна дефиниция на това, което смятате за „по-добро“. Тъй като и двете фрази „Буран има по-голяма характеристика на скоростта (делта-V) от космическата совалка“ и „Совалката не изпуска скъпи задвижващи двигатели с ускорител“ са правилни.

Списък с източници (с изключение на Уикипедия):

Рей А. Уилямсън