|
«Спейс Шаттл» может вывести на орбиту до семи человек. Двое - командир и пилот, остальные - научно-технический персонал, состоящий из специалистов по операциям и специалистов по полезному грузу. При полетах в космос и обратно на «Орбитере» экипаж не испытает столь больших перегрузок, как во время прежних полетов. Ускорение при выведении на орбиту не превышает 3g (трехкратное ускорение силы тяжести на поверхности Земли), а при возвращении - менее 1,5g. Поэтому в полет могут отправляться инженеры и ученые как мужчины, так и женщины, имеющие хорошее здоровье и прошедшие минимальную предполетную подготовку. Они могут не иметь опыта полетов на реактивных самолетах, подобно профессиональным астронавтам. Но они безусловно должны пройти полный цикл тренировок по освоению особенностей полета в космическом корабле, включая имитацию невесомости (в самолете и в бассейне). Вначале длительность полета «Орбитера» будет составлять не более 7 сут. В дальнейшем предполагается совершать полеты продолжительностью до 30 сут. При возвращении на Землю космический самолет может производить боковые маневры влево и вправо от трассы входа в атмосферу на расстояние около 1600 км. Посадку он совершает как обычный самолет (но без использования тяги двигателей) со скоростью около 335 км/ч.
Компоновка кабины экипажа При запуске и спуске А Три дополнительных кресла (вместо спального помещения) для операций спасения в космосе. В Шлюзовая камера. С Боковой люк. D Кресла пассажиров (3 шт.). 1 Пилот. 2 Специалист по операциям. 3 Специалист по полезному грузу. 4 Командир. На орбите А Стол. В Горизонтальное спальное место. С Вертикальное спальное место. D Отсек переработки отходов и помещение для личной гигиены. Е Боковой люк. F Кухня. G Кладовая под столом. 1 Кресло пилота. 2 Специалист по операциям рабочем месте. 3 Место пилота в орбитальном полете. 4 Специалисты по полезному грузу на рабочих местах. 5 Командир. Кабина «Орбитера» спроектирована как единое рабочее, жилое и складское помещение. На летной палубе расположены кресла для четырех членов экипажа; на средней палубе еще три места. Под средней палубой размещаются оборудование и кладовая, в которую можно попасть через шлюзовую камеру. 
Оборудование отсека экипажа1 Передние двигатели ориентации. 2 Органы управления и дисплеи на летной палубе. 3 Кресла командира (слева) и пилота (справа). 4 Пост управления операциями (пульты управления и дисплеи). 5 Отсек электронного оборудования. 6 Спальное помещение. 7 Шкафы. 8 Основание шлюзовой камеры. 9 Отсек переработки отходов (см. с. 204). 10 Отсек электронного оборудования и кладовая. 11 Помещение для личной гигиены. 12 Кухня с холодильником, печью, подносами для еды, напитками, водой и полотенцами. 13 Лестница на летную палубу. Не показаны три кресла для пассажиров (спальное помещение может быть заменено тремя дополнительными креслами при выполнении операций спасения в космосе). Несмотря на схожесть с самолетом, в «Орбитере» все необычно. Все ново, от мощных ракетных двигателей в хвостовом отсеке до внешнего покрытия многоразового использования, которое защищает аппарат от аэродинамического нагрева при входе в атмосферу со скоростью 28 300 км/ч. Основной задачей конструкторов было создание космического аппарата многократного использования. По оценкам, сделанным в год одобрения проекта (1972 г.), стоимость выведения 1 фунта (0,45 кг) на орбиту может упасть с 1000 до 100 долл. Однако эта оценка оказалась слишком оптимистической. Многое зависит от сдерживания роста веса в процессе создания «Шаттла» и кратности использования твердотопливных ускорителей. Предстоит также проверить долговечность «Орбитера» в условиях эксплуатации. Номинальная кратность его использования - 100 полетов с минимальным восстановительным ремонтом. Технические характеристики (система в целом) Полная длина 56,1 м. Высота 23,34 м. Максимальная стартовая масса около 2 041 000 кг. Масса полезного груза Операция 1: 29 500 кг при пуске на восток из Центра космических полетов им. Кеннеди на орбиту высотой 185 км. Операция 2: 11 300 кг при пуске из Центра космических полетов им. Кеннеди на орбиту высотой 500 км и наклонением 55°. Операция 3: 14 500 кг при пуске с базы ВВС Ванденберг на приполярную орбиту высотой 185 км. Технические характеристики («Орбитер») Длина 37,24 м. Высота 17,27 м. Размах крыла 23,79 м. Посадочная масса с полезным грузом 84 260 кг. Полезный груз: от автоматических космических аппаратов до полностью оснащенных научных лабораторий.
 «Орбитер» 1 Грузовой отсек размером 18,3 X 4,6 м. 2 Манипулятор. 3 Пульт управления сближением и стыковкой. 4 Задние смотровые окна. 5 Пульт управления полезным грузом. 6 Шлюзовая камера. 7 Космический радиатор внутренней стороны створок). 8 Створки грузового отсека. 9 Плитки низкотемпературной теплоизоляции. 10 Носовые двигатели ориентации. 11 Колеса носовой стойки шасси. 12 Бак окислителя. 13 Плитки высокотемпературной теплоизоляции. 14 Спальное помещение. 15 Пульты управления операциями и дисплеи. 16 Углерод-углеродные плитки. 17 Элевон. 18 Колеса основной стойки шасси. 19 Подфюзеляжный щиток. 20 Баки гидразина и четырехокиси азота. 21 Хвостовые двигатели ориентации. 22 Двигатели маневрирования. 23 Основные двигатели шт.). 24 Руль направления и воздушный тормоз. В Центре космических полетов им. Кеннеди для запусков космического корабля «Шаттл» используются две стартовые позиции. «Спейс Шаттл» доставляется на стартовую позицию в вертикальном положении на подвижной пусковой платформе гусеничным транспортером, который устанавливает полностью собранное изделие над газоходами. Сам космический самолет пристыкован к огромному внешнему баку, расположенному между двумя твердотопливными ускорителями. Корабль опирается на пусковую платформу четырьмя опорами твердотопливных ускорителей. В основании платформы расположены коробообразные колонки заправки жидкого кислорода и жидкого водорода. Внешний бак заправляется топливом в последние часы перед полетом. В полностью подготовленном состоянии «Шаттл» может быть использован для проведения спасательной операции из состояния 24-часовой готовности. Время подготовки корабля 160 ч. |
Схема полета
Подготовка корабля «Спейс Шаттл» начинается в здании вертикальной сборки (А) со сборки твердотопливных ускорителей на подвижной пусковой платформе. К ним крепится внешний бак (В), к которому пристыковывается «Орбитер» (С). Собранный корабль доставляется на стартовую позицию гигантским гусеничным транспортером (D). После окончательной проверки и заправки «Шаттл» готов к полету. Е - старт. Работают три основных двигателя «Орбитера» и два твердотопливных ускорителя. F - твердотопливные ускорители отделяются спустя 2 мин после старта на высоте около 45 км и расстоянии 41 км от стартовой позиции. G - основные двигатели выключаются, внешний бак отделяется незадолго до выхода на промежуточную орбиту на высоте 109 км спустя приблизительно 8 мин после старта. Н - «Орбитер» выходит на орбиту с помощью двигателей маневрирования; конечная высота зависит от выполняемой задачи. Орбитальные операции (I) могут выполняться в течение 7- 30 сут на высотах 185- 1110 км. J - «Орбитер» ориентируется хвостом вперед. К - двигатели орбитального маневрирования сообщают ему тормозной импульс. L - «Орбитер» меняет ориентацию для противостояния аэродинамическому нагреву (передние кромки крыла и носок фюзеляжа нагреваются до температуры 1430°С). М - заключительный этап входа в атмосферу. N - планирование, заход на посадку и посадка на аэродромную полосу со скоростью 340- 360 км/ч. О - принимаются меры по обеспечению безопасности систем перед транспортировкой (Р) в здание обслуживания и проверки. Твердотопливные ускорители совершили парашютный спуск в океан (Q), возвращены (R) и будут восстанавливаться (S). Повторно снаряженные твердым топливом они будут собраны на подвижной платформе для следующего полета. На базе ВВС Ванденберг (шт. Калифорния) сооружается специальный комплекс для корабля «Спейс Шаттл». Оба комплекса (на мысе Канаверал и на базе Ванденберг) оборудованы летными полосами для возвращения «Шаттла». В ряде других пунктов имеются полосы для аварийной посадки. Они могут быть использованы в критических ситуациях экстренного покидания орбиты. Объявлено о возможности увеличения грузоподъемности «Шаттла» при пусках с базы ВВС Ванденберг путем использования дополнительного блока-ускорителя, который будет создавать тягу 236 000 кгс в течение 205 с. Блок будет установлен под внешним баком и сбрасываться после прекращения работы. Применение жидкостного блока-ускорителя позволит увеличить грузоподъемность «Шаттла» при пусках на приполярные орбиты в полтора раза (с 11 000 до 16 300 кг).
 Твердотопливный ускоритель 1 Тормозной парашют. 2 Четыре двигателя разделения с тягой по 9830 кгс каждый. 3 Комплект основного парашюта. 4 Силовой узел крепления внешнего бака. 5 Секционный двигатель; в составе топлива - порошок перхлората алюминия (окислитель), алюминиевый порошок (горючее), окись железа (катализатор) и полимерное связующее, выполняющее также роль горючего. Каждый топливный заряд спрофилирован таким образом, чтобы уменьшить тягу ускорителя приблизительно на 33% в те 55 с после старта для снижения нагрузок на аппарат во время воздействия максимального скоростного напора. 6 Четыре двигателя разделения с тягой по 10 000 кгс каждый. 7 Сопло и система управления вектором тяги. 8 Задняя юбка и стартовые опоры. 9 Шпангоут крепления внешнего бака, хвостовой отсек электронного оборудования, силовой узел крепления бака и поперечные элементы жесткости. 10 Система управления разделением, навигационные приборы, системы управления возвратом и обеспечения безопасности. 11 Передняя юбка. 12 Носовой обтекатель. |  |  Внешний бак 1 Дренажный клапан бака жидкого кислорода и обтекатель. 2 Бак жидкого кислорода. 3 Демпфирующие перегородки в баке кислорода. 4 Межбаковый отсек. 5 Передний узел крепления «Орбитера». 6 Бак жидкого водорода. 7 Топливные магистрали, линии наддува и кабельная сеть. 8 Внутренние стрингеры. 9 Электроплата на межбаковом отсеке. 10 Передний узел крепления к твердотопливному ускорителю. Во внешнем баке содержится топливо для основных двигателей «Шаттла». Передняя часть бака кислорода, межбаковый отсек и боковая поверхность водородного бака покрыты изоляцией из пеноматериала методом напыления для уменьшения образования льда и инея на баке во время старта и проникания тепла в бак, вызывающего кипение жидких компонентов топлива. На выпуклые и выступающие части бака нанесено абляционное покрытие для защиты от аэродинамического нагрева при полете в атмосфере. Датчики уровней контролируют количество топлива и выдают сигналы на выключение основных двигателей при низких уровнях топлива. | |
| Технические характеристики
Длина 45,5 м. Диаметр 3,7 м. Тяга на уровне моря 1 202 000 кгс. Приблизительная стартовая масса 586 500 кг. Два этих двигателя, оснащенные парашютной системой возвращения, запускаются одновременно с основными двигателями «Орбитера». | Технические характеристики Длина 47 м. Диаметр 8,38 м. Полная стартовая масса 743 250 кг. Пассивная масса 33 500 кг. Номинальная масса жидкого кислорода 604 000 кг. Расход жидкого кислорода 528 500 л. Номинальная масса жидкого водорода 101 600 кг. Расход жидкого водорода 1 432 100 л (все массы приблизительны). | ||
Системы орбитального маневрирования «ОМС» и ориентации «РКС»1 Двигатель «ОМС» тягой 2700 кгс.
2 Емкости с гелием для «РКС».
3 Бак горючего для «ОМС».
4 Бак горючего для «РКС».
5 Бак окислителя для «РКС».
6 Бак окислителя для «ОМС».
7 Емкость с гелием для «ОМС».
8 Основные двигатели «РКС».
9 Верньерные двигатели «РКС».
10 Электроразъем.
11 Основные двигатели.
12 Бак окислителя.
13 Бак горючего.
14 Люк обслуживания.
15 Емкость с гелием.
16 Верньерные двигатели.
Два двигателя системы «ОМС» расположены в гондолах в хвостовой части «Орбитера». Обеспечивают выведение на орбиту, переход на круговую орбиту, межорбитальные перелеты, маневры сближения и схода с орбиты. Имеют кардановые подвесы с электромеханическими приводами для управления вектором тяги. Передний блок системы ориентации расположен в носовой части «Орбитера». Двигатели создают тягу для небольших приращений скорости в продольном направлении, а также для управления по тангажу, рысканию и крену, когда аппарат находится на высотах более 21 000 м. Топливные системы «ОМС» и «РКС» взаимосвязаны. Это позволяет использовать топливо системы «ОМС» для системы «РКС», а также закольцованное питание этих систем.
Основные двигатели корабля «Спейс Шаттл»
1 Трубопровод подачи жидкого водорода на вход в камеру сгорания.
2 Предварительный клапан горючего.
3 Предварительный клапан окислителя.
4 Магистраль подачи жидкого водорода.
5 Трубопровод подачи жидкого водорода для охлаждения сопла.
6 Разъемное соединение «Орбитера» и внешнего бака по магистрали жидкого водорода.
7 Магистраль подачи жидкого кислорода.
8 Разъемное соединение «Орбитера» и внешнего бака по магистрали жидкого кислорода.
9 Трубопровод подачи жидкого кислорода на вход в камеру сгорания.
10 Разделительная панель топливной системы.
11 Кардановый подвес двигателя.
12 Тепловой экран.
13 Двигатель № 3 (правый).
14 Двигатель № 2 (левый).
15 Двигатель № 1 (центральный).
Три основных двигателя расположены в хвостовом отсеке «Орбитера». В них подаются жидкие кислород и водород из внешнего бака. В каждом двигателе параметры процессов, протекающих при высоком давлении в регенеративно охлаждаемой камере сгорания и сопле, подобраны таким образом, чтобы получить наилучшие характеристики. Двигатели подвешены в кардановых подвесах для управления вектором тяги во время работы двигателя. Каждый двигатель имеет блок управления на основе цифровой ЭВМ, который регулирует характеристики двигателя и автоматически согласует его работу с требуемой тягой и постоянным соотношением компонентов. Процесс работы каждого двигателя регистрируется для целей обслуживания. При отказе одного из трех двигателей подача топлива переключается на остальные двигатели на более длительное время. В зависимости от обстоятельств экипаж может продолжить полет или возвратиться. В последнем случае «Орбитер» должен набрать высоту не менее 110 км перед разворотом. После этого основные двигатели выключаются, внешний бак отделяется и космический самолет начинает планирующий полет на посадочную полосу мыса Канаверал (с. 202). Если аварийная ситуация возникнет на конечном этапе выведения, возможны различные варианты выхода из нее, в том числе одновитковый полет и приземление на одном из запасных аэродромов.
Технические характеристики «ОМС»
Тяга 2700 кгс.
Топливо: горючее (монометилгидразин) - 2000 кг; окислитель (четырехокись азота) - 3400 кг.
Технические характеристики «РКС»
Носовой блок «РКС» содержит 14 основных двигателей тягой в вакууме по 390 кгс и 2 верньерных двигателя тягой в вакууме по 11 кгс. Каждый из двух хвостовых блоков «РКС» содержит 12 основных двигателей тягой в вакууме по 390 кгс и 2 верньерных двигателя тягой в вакууме по 11 кгс. Компоненты топлива: горючее - монометилгидразин, окислитель - четырехокись азота.
Технические характеристики основных двигателей
Длина 4,27 м.
Диаметр (максимальный) 2,4 м.
Тяга 167 800 кгс на уровне моря, 213 100 кгс в вакууме.