Программа «Спейс шаттл» была четвертой программой пилотируемых космических полетов , осуществляемой Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА), в рамках которой осуществлялись регулярные перевозки экипажей и грузов с Земли на орбиту с 1981 по 2011 год. Официальное название программы — « Космическая транспортная система» (STS), взятое из плана 1969 года по системе многоразовых космических кораблей, где это был единственный пункт, финансируемый для разработки, поскольку предложенный в плане ядерный шаттл был отменен в 1972 году. [1] [2] В рамках программы было совершено 135 миссий и перевезено 355 астронавтов из 16 стран, многие из которых совершили несколько поездок.
Space Shuttle , состоящий из орбитального аппарата , запущенного с двумя многоразовыми твердотопливными ракетными ускорителями и одноразовым внешним топливным баком , перевозил до восьми астронавтов и до 50 000 фунтов (23 000 кг) полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту (НОО). После завершения миссии орбитальный аппарат должен был снова войти в атмосферу Земли и приземлиться как планер либо в Космическом центре Кеннеди , либо на базе ВВС Эдвардс .
Шаттл — единственный крылатый пилотируемый космический корабль, достигший орбиты и посадки, и первый многоразовый пилотируемый космический корабль, совершивший несколько полетов на орбиту. [b] Его миссии включали доставку больших полезных грузов на различные орбиты, включая Международную космическую станцию (МКС), обеспечение ротации экипажа для космической станции и выполнение служебных миссий на космическом телескопе Хаббл . Орбитальный аппарат также поднимал спутники и другие полезные грузы (например, с МКС) с орбиты и возвращал их на Землю, хотя его использование в этом качестве было редким. Каждый корабль был спроектирован с прогнозируемым сроком службы в 100 запусков или 10 лет эксплуатации. Первоначальными коммерческими аргументами в пользу шаттлов были более 150 запусков в течение 15-летнего периода эксплуатации с ожидаемым «запуском в месяц» на пике программы, но значительные задержки в разработке Международной космической станции [3] никогда не создавали такого пикового спроса на частые полеты.
Различные концепции шаттлов изучались с конца 1960-х годов. Программа официально началась в 1972 году, став единственным направлением операций NASA по пилотируемым космическим полетам после программ Apollo , Skylab и Apollo–Soyuz в 1975 году. Шаттл был первоначально задуман и представлен публике в 1972 году как «Космический грузовик», который, среди прочего, должен был использоваться для строительства космической станции США на низкой околоземной орбите в 1980-х годах, а затем был заменен новым транспортным средством к началу 1990-х годов. Замороженные планы по созданию американской космической станции превратились в Международную космическую станцию и были официально инициированы в 1983 году президентом Рональдом Рейганом , но МКС страдала от длительных задержек, изменений в конструкции и перерасхода средств [3] и вынудила несколько раз продлевать срок службы космического шаттла до 2011 года, когда он был окончательно выведен из эксплуатации — прослужив вдвое дольше, чем изначально предполагалось. В 2004 году, согласно концепции исследования космоса президента Джорджа Буша-младшего , использование космического челнока должно было быть сосредоточено почти исключительно на завершении сборки МКС, которая на тот момент сильно отставала от графика.
Первый экспериментальный орбитальный аппарат, Enterprise , был высотным планером, запущенным с задней части специально модифицированного Boeing 747, только для начальных испытаний по посадке в атмосфере (ALT) . Первый испытательный полет Enterprise состоялся 18 февраля 1977 года, всего через пять лет после официального начала программы Shuttle; это привело к запуску первого космического шаттла Columbia 12 апреля 1981 года на STS-1 . Программа Space Shuttle завершилась последней миссией, STS-135, запущенной Atlantis , в июле 2011 года, удалив последний Shuttle во флоте. Программа Space Shuttle официально завершилась 31 августа 2011 года. [4]
Перед высадкой Аполлона-11 на Луну в 1969 году НАСА начало изучать проекты космических челноков еще в октябре 1968 года. Ранние исследования были обозначены как «Фаза A», а в июне 1970 года — как «Фаза B», которые были более подробными и конкретными. Основное предполагаемое использование космического челнока фазы A заключалось в поддержке будущей космической станции , перевозке минимального экипажа из четырех человек и около 20 000 фунтов (9 100 кг) груза, а также в возможности быстрого разворота для будущих полетов с более крупными полезными грузами, такими как модули космической станции , поднимаемыми Сатурном V.
В качестве фаворитов выступили два проекта. Один был разработан инженерами Центра пилотируемых космических полетов и особенно отстаивался Джорджем Мюллером . Это была двухступенчатая система с дельта-крыльями космического корабля, и в целом сложная. Попытка упростить ее была предпринята в форме DC-3 , разработанного Максимом Фаже , который спроектировал капсулу Mercury среди других транспортных средств. Также предлагались многочисленные предложения от различных коммерческих компаний, но в целом они отходили на второй план, поскольку каждая лаборатория НАСА продвигала свою собственную версию.
Все это происходило на фоне того, что другие команды НАСА предлагали широкий спектр миссий после Аполлона, некоторые из которых стоили бы столько же, сколько Аполлон или даже больше. [ нужна цитата ] Поскольку каждый из этих проектов боролся за финансирование, бюджет НАСА в то же время был серьезно ограничен. Три из них были в конечном итоге представлены вице-президенту США Спиро Агню в 1969 году. Проект шаттла поднялся на вершину, во многом благодаря неустанной агитации его сторонников. [ нужна цитата ] К 1970 году шаттл был выбран в качестве единственного крупного проекта на краткосрочный период после Аполлона.
Когда финансирование программы стало предметом вопросов, возникли опасения, что проект может быть отменен. Это стало особенно актуальным, когда стало ясно, что Saturn V больше не будет производиться, а это означало, что полезную нагрузку на орбите необходимо было увеличить как по массе — вплоть до 60 600 фунтов (27 500 кг), — так и по размеру, чтобы дополнить ее возможности по подъему тяжелых грузов, необходимые для запланированных межпланетных зондов и модулей космической станции, что означало необходимость в более крупном и дорогом транспортном средстве на этапе B. Поэтому NASA попыталось заинтересовать ВВС США и ряд других клиентов в использовании шаттла для их миссий. Чтобы снизить затраты на разработку предлагаемых конструкций, были добавлены ускорители, принят одноразовый топливный бак, а также было внесено множество других изменений, которые значительно снизили возможность повторного использования и значительно увеличили расходы на транспортное средство и эксплуатационные расходы.
Все миссии Space Shuttle запускались из Космического центра Кеннеди (KSC) во Флориде. Некоторые гражданские и военные циркумполярные миссии Space Shuttle были запланированы для авиабазы Ванденберг в Калифорнии. Однако использование авиабазы Ванденберг для миссий Space Shuttle было отменено после катастрофы Challenger в 1986 году. Погодные критерии, используемые для запуска , включали, но не ограничивались: осадки, температура, облачность, прогноз молний, ветер и влажность. [5] Shuttle не запускался в условиях, когда в него могла ударить молния .
Первым полностью функциональным орбитальным аппаратом был Columbia (обозначенный как OV-102), построенный в Палмдейле, Калифорния . Он был доставлен в Космический центр Кеннеди (KSC) 25 марта 1979 года и впервые запущен 12 апреля 1981 года — в 20-ю годовщину полета Юрия Гагарина в космос — с экипажем из двух человек.
Challenger (OV-099) был доставлен в KSC в июле 1982 года, Discovery (OV-103) — в ноябре 1983 года, Atlantis (OV-104) — в апреле 1985 года, а Endeavour (OV-105) — в мае 1991 года. Challenger изначально был построен и использовался как образец для структурных испытаний (STA-099), но был преобразован в полноценный орбитальный аппарат, когда было обнаружено, что это менее затратно, чем преобразование Enterprise из его конфигурации для испытаний на сближение и посадку в космический аппарат.
24 апреля 1990 года во время миссии STS-31 космический корабль Discovery вывел в космос космический телескоп «Хаббл» .
В ходе 135 выполненных миссий два орбитальных корабля ( «Колумбия» и «Челленджер» ) потерпели катастрофические аварии, в результате которых погибли все члены экипажа — в общей сложности 14 астронавтов.
Аварии привели к расследованиям на национальном уровне, подробному анализу причин аварий и значительным паузам, когда вносились изменения, прежде чем шаттлы вернулись в полет. [6] После катастрофы Challenger в январе 1986 года произошла задержка в 32 месяца до следующего запуска Shuttle. [7] Похожая задержка в 29 месяцев произошла после катастрофы Columbia в феврале 2003 года. [6]
Самая длительная миссия шаттла была STS-80, длившаяся 17 дней, 15 часов. Последним полетом программы Space Shuttle был STS-135 8 июля 2011 года.
После вывода шаттла из эксплуатации в 2011 году многие из его первоначальных обязанностей выполняются различными государственными и частными судами. Европейский автоматический транспортный корабль ATV поставлял грузы на МКС в период с 2008 по 2015 год. Секретные военные миссии выполняются беспилотным космическим самолетом ВВС США X -37B . [8] К 2012 году грузы на Международную космическую станцию уже доставлялись на коммерческой основе в рамках коммерческих услуг по снабжению НАСА частично многоразовым космическим кораблем Dragon компании SpaceX , за которым в конце 2013 года последовал космический корабль Cygnus компании Orbital Sciences . В настоящее время обслуживание экипажа на МКС обеспечивает российский корабль «Союз» , а с 2020 года — капсула экипажа SpaceX Dragon 2 , запущенная на многоразовой ракете Falcon 9 компании в рамках программы NASA Commercial Crew Development . [9] Планируется, что капсула Starliner компании Boeing начнет обслуживать МКС с 2025 года. Для миссий за пределами низкой околоземной орбиты НАСА строит космическую пусковую систему и космический корабль Orion , являющиеся частью программы Artemis .
Миссии Space Shuttle включали:
На раннем этапе разработки Space Shuttle НАСА подсчитало, что программа будет стоить 7,45 млрд долларов (43 млрд долларов в долларах 2011 года с поправкой на инфляцию) на разработку/единовременные расходы и 9,3 млн долларов (54 млн долларов в долларах 2011 года) за полет. [12] Ранние оценки стоимости доставки полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту составляли всего 118 долларов за фунт (260 долларов/кг) полезной нагрузки (635 долларов/фунт или 1400 долларов/кг в долларах 2011 года) на основе предельных или дополнительных затрат на запуск и при условии грузоподъемности 65 000 фунтов (30 000 кг) и 50 запусков в год. [13] [14] Более реалистичный прогноз 12 полетов в год в течение 15-летнего срока службы в сочетании с первоначальными затратами на разработку привел бы к прогнозируемой общей стоимости программы примерно в 54 миллиарда долларов США (в долларах 2011 года).
Общая стоимость фактического 30-летнего срока службы программы «Шаттл» до 2011 года, с поправкой на инфляцию, составила 196 миллиардов долларов. [15] В 2010 году дополнительные расходы на один полет «Спейс шаттл» составили 409 миллионов долларов, или 14 186 долларов за килограмм (6 435 долларов за фунт) на низкую околоземную орбиту (НОО). Для сравнения, стоимость сопоставимой ракеты-носителя «Протон» составила 141 миллион долларов, или 6 721 доллар за килограмм (3 049 долларов за фунт) на НОО, а « Союз-2.1» — 55 миллионов долларов, или 6 665 долларов за килограмм (3 023 доллара за фунт), несмотря на то, что эти ракеты-носители не являются многоразовыми. [16]
Бюджет NASA на 2005 год выделил 30%, или 5 миллиардов долларов, на операции по запуску космических челноков; [17] эта сумма была уменьшена в 2006 году до запрошенных 4,3 миллиарда долларов. [18] Расходы, не связанные с запуском, составляют значительную часть бюджета программы: например, в течение финансовых лет 2004-2006 NASA потратило около 13 миллиардов долларов на программу Space Shuttle, [19] несмотря на то, что флот был приостановлен из-за катастрофы Columbia , и в течение этого периода времени было осуществлено всего три запуска. В финансовом году 2009 бюджет NASA выделил 2,98 миллиарда долларов на 5 запусков программы, включая 490 миллионов долларов на «интеграцию программы», 1,03 миллиарда долларов на «летные и наземные операции» и 1,46 миллиарда долларов на «летное оборудование» (что включает обслуживание орбитальных аппаратов, двигателей и внешнего бака между полетами).
Расходы на запуск можно измерить, разделив общую стоимость за весь срок программы (включая здания, объекты, обучение, зарплаты и т. д.) на количество запусков. При 135 миссиях и общей стоимости в 192 млрд долларов США (в долларах 2010 года) это дает примерно 1,5 млрд долларов США на запуск за весь срок программы Shuttle. [20] Исследование 2017 года показало, что перевозка одного килограмма груза на МКС на Shuttle стоила 272 000 долларов США в долларах 2017 года, что в два раза больше стоимости Cygnus и в три раза больше стоимости Dragon. [21]
НАСА использовало философию управления, известную как управление, ориентированное на успех, во время программы Space Shuttle, которую историк Алекс Роланд описал после катастрофы Columbia как «надежду на лучшее». [22] С тех пор управление, ориентированное на успех, изучалось несколькими аналитиками в этой области. [23] [24] [25]
В ходе 135 выполненных миссий два орбитальных корабля были уничтожены, а общая потеря экипажа составила 14 астронавтов:
Также во время подготовки к запуску произошел один сбой на орбите и несколько несчастных случаев со смертельным исходом на Земле.
Крупным планом видеозапись Challenger во время его последнего запуска 28 января 1986 года ясно показывает, что проблемы начались из-за отказа уплотнительного кольца на правом твердотопливном ракетном ускорителе (SRB). Горячий шлейф газа, вытекающий из неисправного соединения, вызвал разрушение внешнего бака, что затем привело к распаду орбитального корабля из-за высокого аэродинамического напряжения. Авария привела к потере всех семи астронавтов на борту. Endeavour (OV-105) был построен для замены Challenger (с использованием конструкционных запасных частей, изначально предназначенных для других орбитальных кораблей) и доставлен в мае 1991 года; он был впервые запущен годом позже.
После потери Challenger НАСА приостановило программу Space Shuttle более чем на два года, внеся многочисленные изменения в безопасность, рекомендованные в отчете комиссии Роджерса , в том числе перепроектирование соединения SRB, которое вышло из строя в аварии Challenger . Другие изменения в безопасности включали новую систему спасения для использования, когда орбитальный аппарат находился в управляемом полете, улучшенные шины и тормоза шасси, а также повторное введение скафандров для астронавтов Shuttle (они были сняты с производства после STS-4 ; с этого момента и до аварии Challenger астронавты носили только комбинезоны и кислородные шлемы ). Программа Shuttle продолжилась в сентябре 1988 года с запуском Discovery на STS-26 .
Аварии повлияли не только на техническую конструкцию орбитального аппарата, но и на НАСА. [7] Цитируя некоторые рекомендации, сделанные комиссией Роджерса после Челленджера : [7]
Рекомендация I — Неисправный стык и уплотнение твердотопливного ракетного двигателя должны быть заменены. Это может быть новая конструкция, исключающая стык, или переделка существующего стыка и уплотнения. ... Администратору НАСА следует обратиться в Национальный исследовательский совет с просьбой сформировать независимый комитет по надзору за проектированием твердотопливного ракетного двигателя для внедрения рекомендаций Комиссии по проектированию и надзора за проектными работами.
Рекомендация II — Структура программы шаттлов должна быть пересмотрена. ... НАСА должно поощрять переход квалифицированных астронавтов на руководящие должности в агентстве.
Рекомендация III — НАСА и основные подрядчики шаттлов должны рассмотреть все элементы критичности 1, 1R, 2 и 2R и анализы опасностей.
Рекомендация IV — НАСА должно создать Управление безопасности, надежности и обеспечения качества, которое возглавит заместитель администратора, подчиняющийся непосредственно администратору НАСА.
Рекомендация VI — НАСА должно принять меры по повышению безопасности посадки. Необходимо улучшить систему шин, тормозов и носового колеса.
Рекомендация VII — Приложить все усилия для обеспечения системы спасения экипажа для использования во время управляемого планирующего полета.
Рекомендация VIII – Зависимость страны от шаттлов как основного средства запуска космических аппаратов создала непреодолимое давление на НАСА с целью увеличения частоты полетов... НАСА должно установить частоту полетов, соответствующую его ресурсам.
Программа Shuttle работала без аварий в течение семнадцати лет и 88 миссий после катастрофы Challenger , пока Columbia не развалилась при входе в атмосферу , убив всех семерых членов экипажа 1 февраля 2003 года. Конечной причиной аварии стал кусок пены, отделившийся от внешнего бака через несколько мгновений после старта и ударивший по передней кромке левого крыла орбитального аппарата, пробив одну из панелей из армированного углерод-углерода (RCC), которая покрывала кромку крыла и защищала его во время входа в атмосферу. Когда Columbia снова вошла в атмосферу в конце в остальном нормальной миссии, горячий газ проник в крыло и разрушил его изнутри, в результате чего орбитальный аппарат потерял управление и распался.
После катастрофы Columbia Международная космическая станция работала с экипажем из двух человек в течение более двух лет и обслуживалась в основном российскими космическими аппаратами. Хотя миссия «Возвращение в полет» STS-114 в 2005 году прошла успешно, был сброшен похожий кусок пены из другой части бака. Хотя обломки не попали в Discovery , программа была снова остановлена по этой причине.
Вторая миссия «Возвращение в полет», STS-121, стартовала 4 июля 2006 года в 14:37 (EDT). Два предыдущих запуска были отменены из-за затяжных гроз и сильного ветра вокруг стартовой площадки, и запуск состоялся, несмотря на возражения главного инженера и руководителя службы безопасности. Пятидюймовая (13 см) трещина в пенопластовой изоляции внешнего бака вызвала беспокойство; однако Группа управления миссией дала добро на запуск. [26] Эта миссия увеличила экипаж МКС до трех человек. Discovery успешно приземлился 17 июля 2006 года в 09:14 (EDT) на взлетно-посадочной полосе 15 в Космическом центре Кеннеди .
После успеха STS-121 все последующие миссии были завершены без серьезных проблем с пеной, и строительство МКС было завершено (во время миссии STS-118 в августе 2007 года орбитальный аппарат снова был поражен осколком пены при старте, но этот ущерб был минимальным по сравнению с ущербом, полученным Columbia ).
Комиссия по расследованию катастрофы «Колумбии» в своем отчете отметила снижение риска для экипажа, когда шаттл летит на Международную космическую станцию (МКС), поскольку станция может быть использована в качестве безопасного убежища для экипажа, ожидающего спасения в случае, если повреждение орбитального аппарата при подъеме сделает его небезопасным для возвращения. Комиссия рекомендовала, чтобы в оставшихся полетах шаттл всегда находился на орбите вместе со станцией. Перед STS-114 администратор НАСА Шон О'Киф заявил, что все будущие полеты шаттла будут осуществляться на МКС, что исключит возможность выполнения последней миссии по обслуживанию космического телескопа «Хаббл» , которая была запланирована до аварии «Колумбии» , несмотря на то, что на складах НАСА было готово и ждало обновления оборудования для «Хаббла» на миллионы долларов. Многие несогласные, включая астронавтов [ кто? ] , просили руководство НАСА пересмотреть разрешение на миссию, но изначально директор стоял на своем. 31 октября 2006 года НАСА объявило об одобрении запуска Atlantis для пятой и последней миссии по обслуживанию шаттла для космического телескопа Хаббл, запланированной на 28 августа 2008 года. Однако SM4/ STS-125 в конечном итоге был запущен в мае 2009 года.
Одним из последствий проекта «Колумбия» стало то, что в будущих пилотируемых ракетах-носителях, а именно « Арес I» , особое внимание уделялось безопасности экипажа по сравнению с другими соображениями. [27]
О завершении программы Space Shuttle было объявлено в январе 2004 года. [28] : III-347 Президент Джордж Буш-младший объявил о своем видении исследования космоса , в котором предусматривалось прекращение программы Space Shuttle после завершения строительства МКС. [29] [30] Чтобы обеспечить надлежащую сборку МКС, в марте 2006 года партнеры-участники определили необходимость в 16 оставшихся сборочных миссиях. [28] : III-349 Одна дополнительная миссия по обслуживанию космического телескопа Хаббл была одобрена в октябре 2006 года. [28] : III-352 Первоначально STS-134 должна была стать последней миссией Space Shuttle. Однако катастрофа Columbia привела к тому, что в случае необходимости в случае спасательной миссии были подготовлены к запуску дополнительные орбитальные аппараты . Поскольку Atlantis готовился к последней миссии по запуску по мере необходимости, в сентябре 2010 года было принято решение, что он полетит как STS-135 с экипажем из четырех человек, который мог бы остаться на МКС в случае чрезвычайной ситуации. [28] : III-355 STS-135 был запущен 8 июля 2011 года и приземлился в Центре Кеннеди 21 июля 2011 года в 5:57 утра по восточному времени (09:57 UTC). [28] : III-398 С тех пор и до запуска Crew Dragon Demo-2 30 мая 2020 года США запускали своих астронавтов на борту российского космического корабля «Союз». [31]
После последнего полета каждого орбитального аппарата он был обработан, чтобы сделать его безопасным для показа. Системы OMS и RCS, которые использовались, представляли основную опасность из-за их токсичного гиперголического топлива , и большинство их компонентов были окончательно удалены, чтобы предотвратить любую опасную дегазацию. [28] : III-443 Atlantis экспонируется в комплексе посетителей Космического центра Кеннеди во Флориде, [28] : III-456 Discovery экспонируется в Центре Стивена Ф. Удвара-Хейзи в Вирджинии, [28] : III-451 Endeavour экспонируется в Калифорнийском научном центре в Лос-Анджелесе, [28] : III-457 и Enterprise экспонируются в Музее Intrepid в Нью-Йорке. [28] : III-464 Компоненты орбитальных аппаратов были переданы ВВС США, программе МКС и правительствам России и Канады. Двигатели были сняты для использования в системе космического запуска , а запасные сопла RS-25 были прикреплены для демонстрационных целей. [28] : III-445
Из пяти полностью функциональных построенных орбитальных шаттлов осталось три. Enterprise , который использовался для атмосферных испытательных полетов, но не для орбитального полета, имел множество деталей, снятых для использования на других орбитальных аппаратах. Позже он был визуально восстановлен и экспонировался в Центре Стивена Ф. Удвара-Хейзи Национального музея авиации и космонавтики до 19 апреля 2012 года. Enterprise был перевезен в Нью-Йорк в апреле 2012 года для показа в Музее Intrepid , чей павильон Space Shuttle открылся 19 июля 2012 года. Discovery заменил Enterprise в Центре Стивена Ф. Удвара-Хейзи Национального музея авиации и космонавтики . Atlantis был частью выставки Space Shuttle в комплексе для посетителей Космического центра Кеннеди и экспонируется там с 29 июня 2013 года после его реконструкции. [32]
14 октября 2012 года Endeavour совершил беспрецедентный пробег в 12 миль (19 км) по городским улицам от международного аэропорта Лос-Анджелеса до Калифорнийского научного центра , где он был выставлен во временном ангаре с конца 2012 года. Транспортировка из аэропорта заняла два дня и потребовала крупных перекрытий улиц, удаления более 400 городских деревьев и обширных работ по подъему линий электропередач, выравниванию улицы и временного удаления уличных знаков, фонарных столбов и других препятствий. Сотни волонтеров, пожарных и полицейских помогали с транспортировкой. Большие толпы зрителей ждали на улицах, чтобы увидеть шаттл, пролетающий через город. Endeavour , вместе с последним аттестованным для полетов внешним баком (ET-94), в настоящее время выставлен в павильоне Сэмюэля Осчина Научного центра (в горизонтальной ориентации) до завершения строительства Аэрокосмического центра Сэмюэля Осчина (планируемого дополнения к Калифорнийскому научному центру). После перемещения он будет постоянно демонстрироваться в стартовой конфигурации, укомплектованный настоящими твердотопливными ракетными ускорителями и внешним баком. [33] [34]
Одной из областей применения Space Shuttle является расширенный экипаж. [35] В Orbiter летали экипажи до восьми человек, но он мог вместить по крайней мере команду из десяти человек. [35] Различные предложения по заполнению грузового отсека дополнительными пассажирами также были сделаны еще в 1979 году. [36] Одно предложение Rockwell предусматривало размещение 74 пассажиров в грузовом отсеке Orbiter с поддержкой трех дней на околоземной орбите. [36] С меньшим 64-местным орбитальным кораблем расходы в конце 1980-х годов составили бы около 1,5 млн долларов США за место за один запуск. [37] Пассажирский модуль Rockwell имел две палубы, четыре сиденья поперек сверху и два снизу, включая проход шириной 25 дюймов (63,5 см) и дополнительное место для хранения. [37]
Другой проект был предложен Space Habitation Design Associates в 1983 году для 72 пассажиров в грузовом отсеке космического челнока. [37] Пассажиры размещались в 6 секциях, каждая с окнами и собственной погрузочной рампой при запуске, а также с сиденьями в различных конфигурациях для запуска и посадки. [37] Другое предложение было основано на жилых модулях Spacelab, которые обеспечивали 32 места в грузовом отсеке в дополнение к тем, что находились в кабине. [37]
Были предприняты некоторые попытки проанализировать коммерческую эксплуатацию STS. [38] Используя данные NASA о средней стоимости запуска Space Shuttle по состоянию на 2011 год, составлявшие около 450 миллионов долларов за миссию, [39] стоимость одного места для 74 [40] -местного модуля, задуманного Rockwell, составила менее 6 миллионов долларов, не включая постоянный экипаж. Некоторые пассажирские модули использовали оборудование, похожее на существующее оборудование, например, туннель, [40] который также был необходим для Spacehab и Spacelab
За три десятилетия эксплуатации были частично разработаны, но не завершены различные модификации и замены космического челнока STS. [41]
Примеры возможных будущих космических аппаратов, которые дополнят или заменят STS: [41]
Одной из попыток в направлении космических перевозок была программа многоразовых пусковых установок (RLV), начатая в 1994 году NASA. [43] Это привело к работе над транспортными средствами X-33 и X-34. [43] NASA потратило около 1 миллиарда долларов США на разработку X-33, надеясь, что он будет введен в эксплуатацию к 2005 году. [43] Другой программой на рубеже тысячелетий была Инициатива по запуску космических аппаратов , которая представляла собой инициативу по запуску следующего поколения. [44]
Программа Space Launch Initiative была начата в 2001 году, а в конце 2002 года она была преобразована в две программы: Orbital Space Plane Program и Next Generation Launch Technology program. [44] OSP была ориентирована на предоставление доступа к Международной космической станции. [44]
Другие транспортные средства, которые могли бы взять на себя часть обязанностей шаттлов, были HL-20 Personnel Launch System или NASA X-38 из программы Crew Return Vehicle , которые в первую очередь предназначались для доставки людей с МКС. X-38 был отменен в 2002 году, [45] а HL-20 был отменен в 1993 году. [46] Существовало несколько других программ в этой области, таких как Station Crew Return Alternative Module (SCRAM) и Assured Crew Return Vehicle (ACRV) [47]
Согласно «Видению космических исследований» 2004 года, следующей программой NASA по исследованию космоса должна была стать программа Constellation с ракетами-носителями Ares I и Ares V и космическим кораблем Orion ; однако программа Constellation так и не была полностью профинансирована, и в начале 2010 года администрация Обамы обратилась к Конгрессу с просьбой вместо этого одобрить план, в значительной степени зависящий от частного сектора для доставки грузов и экипажа на низкую околоземную орбиту.
Программа коммерческих орбитальных транспортных услуг (COTS) началась в 2006 году с целью создания коммерческих беспилотных грузовых кораблей для обслуживания МКС. [48] Первый из этих кораблей, SpaceX Dragon 1 , был введен в эксплуатацию в 2012 году, а второй, Cygnus компании Orbital Sciences, — в 2014 году. [49]
Программа Commercial Crew Development (CCDev) была инициирована в 2010 году с целью создания коммерческих пилотируемых космических кораблей, способных доставлять не менее четырех членов экипажа на МКС, оставаться в стыковке в течение 180 дней, а затем возвращать их обратно на Землю. [50] Ожидалось , что эти космические корабли, такие как Dragon 2 компании SpaceX и Boeing CST-100 Starliner, начнут функционировать около 2020 года. [51] В ходе миссии Crew Dragon Demo-2 корабль Dragon 2 компании SpaceX отправил астронавтов на МКС, восстановив возможности запуска людей в Америке. Первая оперативная миссия SpaceX стартовала 15 ноября 2020 года в 19:27:17 по восточному времени, доставив четырех астронавтов на МКС.
Хотя программа Constellation была отменена, ее заменили очень похожей программой Artemis . Космический корабль Orion остался практически неизменным по сравнению с предыдущей конструкцией. Планируемая ракета Ares V была заменена меньшей Космической пусковой системой (SLS), которая, как планируется, запустит как Orion, так и другое необходимое оборудование. [52] Exploration Flight Test-1 (EFT-1), беспилотный испытательный полет космического корабля Orion, запущенный 5 декабря 2014 года на ракете Delta IV Heavy . [53]
Artemis 1 — первый полет SLS, запущенный в качестве испытания завершенной системы Orion и SLS. [54] Во время миссии беспилотная капсула Orion провела 10 дней на дальней ретроградной орбите длиной 57 000 километров (31 000 морских миль) вокруг Луны, прежде чем вернуться на Землю. [55] Artemis 2 , первая пилотируемая миссия программы, запустит четырех астронавтов в 2024 году [56] на свободный обратный пролет Луны на расстоянии 8 520 километров (4 600 морских миль). [57] [58] После Artemis 2 планируется доставить силовой и двигательный элемент Lunar Gateway и три компонента одноразового лунного посадочного модуля в ходе нескольких запусков от коммерческих поставщиков услуг по запуску . [59] Artemis 3 планируется запустить в 2025 году на борту ракеты SLS Block 1 и будет использовать минималистский Gateway и одноразовый посадочный модуль для достижения первой пилотируемой посадки на Луну в рамках программы. Планируется, что полет приземлится в районе южного полюса Луны , и два астронавта пробудут там около недели. [59] [60] [61] [62] [63]
Программа Space Shuttle занимала более 654 объектов, использовала более 1,2 миллиона единиц оборудования и нанимала более 5000 человек. Общая стоимость оборудования составила более 12 миллиардов долларов. Объекты, связанные с Shuttle, составляли более четверти инвентаря NASA. В программе было более 1200 активных поставщиков по всей территории Соединенных Штатов. Переходный план NASA предусматривал работу программы до 2010 года с фазой перехода и вывода из эксплуатации до 2015 года. В это время должны были разрабатываться Ares I и Orion , а также Altair Lunar Lander, [64] хотя эти программы с тех пор были отменены.
В 2010-х годах двумя основными программами пилотируемых космических полетов стали Commercial Crew Program и Artemis . Например, стартовый комплекс 39A Космического центра Кеннеди используется для запуска Falcon Heavy и Falcon 9 .
Частичная возможность повторного использования космического челнока была одним из основных требований к конструкции во время его первоначальной разработки. [65] : 164 Технические решения, которые диктовали возвращение и повторное использование орбитального аппарата, снизили возможности полезной нагрузки на запуск. Первоначальным намерением было компенсировать эту более низкую полезную нагрузку за счет снижения затрат на запуск и высокой частоты запусков. Однако фактические затраты на запуск космического челнока оказались выше, чем изначально прогнозировалось, и космический челнок не совершил предполагаемых 24 миссий в год, как изначально предсказывало НАСА. [66] [28] : III–489–490
Space Shuttle изначально предназначался как ракета-носитель для запуска спутников, для чего он в основном использовался в миссиях до катастрофы Challenger . Цены NASA, которые были ниже себестоимости, были ниже, чем у одноразовых ракет-носителей; намерение состояло в том, что большой объем миссий Space Shuttle компенсирует ранние финансовые потери. Улучшение одноразовых ракет-носителей и переход от коммерческих полезных нагрузок на Space Shuttle привели к тому, что одноразовые ракеты-носители стали основным вариантом развертывания спутников. [28] : III–109–112 Ключевым заказчиком Space Shuttle было Национальное разведывательное управление (NRO), отвечающее за спутники-шпионы. Существование связи NRO было засекречено до 1993 года, а секретные соображения относительно требований NRO к полезной нагрузке привели к отсутствию прозрачности в программе. Предлагаемая программа Shuttle-Centaur , отмененная после катастрофы Challenger , вывела бы космический корабль за пределы его эксплуатационных возможностей. [67]
Катастрофы космических кораблей Challenger и Columbia продемонстрировали риски безопасности космических челноков, которые могли привести к потере экипажа. Конструкция космического корабля ограничивала возможности прерывания, поскольку сценарии прерывания требовали контролируемого полета орбитального корабля к взлетно-посадочной полосе или предоставления экипажу возможности покинуть корабль по отдельности, а не возможности прерывания эвакуации на космических капсулах Apollo и Soyuz . [68] Ранние анализы безопасности, объявленные инженерами и руководством NASA, предсказывали вероятность катастрофического отказа, приводящего к гибели экипажа, от 1 на 100 запусков до такой редкой, как 1 на 100 000. [69] [70] После потери двух миссий Space Shuttle риски для первоначальных миссий были переоценены, и вероятность катастрофической потери корабля и экипажа была признана равной 1 к 9. [71] Впоследствии руководство NASA подверглось критике за принятие повышенного риска для экипажа в обмен на более высокие показатели миссий. В отчетах «Челленджера» и «Колумбии» объясняется, что культура НАСА не смогла обеспечить безопасность экипажа, поскольку не провела объективную оценку потенциальных рисков миссий. [70] [72] : 195–203В поддержку программы «Спейс шаттл» использовались и многие другие транспортные средства, в основном наземные транспортные средства.
Сноски
Цитаты
_(cropped).jpg/1280px-Boeing's_Starliner_crew_ship_approaches_the_space_station_(iss067e066735)_(cropped).jpg)
.jpg/1280px-Crew_Dragon_at_the_ISS_for_Demo_Mission_1_(cropped).jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)прежде чем NASA отправит астронавтов на Луну в 2024 г., агентству сначала придется запустить пять компонентов лунного Gateway, все из которых будут коммерческими аппаратами, которые будут запускаться отдельно и присоединяться друг к другу на лунной орбите. Сначала в 2022 году будет запущен силовой и двигательный элемент. Затем в 2023 году будет запущен модуль экипажа (без экипажа). В 2024 году, в течение месяцев, предшествующих высадке экипажа, НАСА запустит последние критически важные компоненты: транспортный корабль, который переправит посадочные модули с Gateway на нижнюю лунную орбиту, спускаемый модуль, который доставит астронавтов на поверхность Луны, и подъемный модуль, который доставит их обратно на транспортный корабль, который затем вернет их на Gateway.
Теперь для Artemis 3, которая доставит нашу команду к Gateway, нам нужно, чтобы у команды был доступ к посадочному модулю. Итак, это означает, что в Gateway у нас будет Power and Propulsion Element, который будет запущен в коммерческих целях, Utilization Module, который будет запущен в коммерческих целях, а затем у нас будет посадочный модуль.
мы движемся в том направлении, что следующим мужчиной и первой женщиной будут американцы, и что мы высадимся на южном полюсе Луны в 2024 г.
плану NASA, миссия по высадке на Луну состоится во время третьего запуска Space Launch System. Астронавты, включая первую женщину, ступившую на Луну, сказал г-н Брайденстайн, сначала остановятся на орбитальном лунном форпосте. Затем они отправятся на посадочном модуле на поверхность около ее южного полюса, где внутри кратеров находится замерзшая вода.
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .