Эволюция космического корабля "Шаттл"

Как 30 лет изменили самый сложный в мире летательный аппарат.

Первый полет шаттлов, двухдневная миссия, начатая 12 апреля 1981 года с командиром Джоном Янгом и пилотом Робертом Криппеном, был заявленным испытательным полетом. Система челноков была настолько сложной, что можно утверждать, что с тех пор каждая миссия была испытанием. На протяжении многих лет НАСА доводило систему до мельчайших и больших модификаций. По мере приближения окончания программы знания, накопленные за 30 лет, отправятся в свой 134-й полет.

Многоразовые твердотопливные ракетные ускорители

• После STS-5 (ноябрь 1982 г.) корпус стал тоньше на 0,002-0,004 дюйма, что уменьшило вес каждого усилителя на 4 000 фунтов.
• После СТС-7 (июнь 1983 г.) инженеры сузили горловину ускорителя и расширили его сопло. Изменения увеличили тягу, что позволило шаттлу нести еще 3000 фунтов полезной нагрузки.
• В дни, предшествовавшие запуску Challenger на STS-51-L (январь 1986 г.), низкие температуры ослабили уплотнительное кольцо в соединении между двумя сегментами правого бустера. Слабость позволила горячим газам прожечь обшивку, в результате чего шаттл развалился при подъеме, в результате чего погиб экипаж из семи человек. Два соединения были переработаны с блокирующими стенками, в которых были новые болты, штифты, датчики, уплотнения и третье уплотнительное кольцо.
• В декабре 1994 года парашюты (по три на ускоритель) были увеличены со 115 футов в диаметре до 136 футов, что замедлило спуск сбрасываемых ускорителей, что уменьшило их повреждения при столкновении в Атлантическом океане. А чтобы свести к минимуму повреждения во время развертывания, желоба располагались по круглой, а не зигзагообразной схеме.
• Пороховое топливо было изменено после 2003 года, чтобы избежать трещин в топливе, когда ускорители хранятся горизонтально при температуре ниже 40 градусов по Фаренгейту.

Внешний резервуар

• До потери Колумбии и ее семи астронавтов на STS-107 (январь-февраль 2003 г.) основание соединения между баком и носовой частью орбитального аппарата было изолировано пандусами из пеноматериала для предотвращения лед от формирования (справа, вверху). Именно кусок этой пены оторвался во время подъема «Колумбии» и повредил переднюю кромку левого крыла, создав условия, приведшие к разрушению орбитального аппарата при входе в атмосферу. На будущих рейсах пенопластовые панели заменили обогреватели.
• Для первых двух миссий в 1981 году бак был окрашен в белый цвет, чтобы защитить изолирующий пенопласт от солнечных ультрафиолетовых лучей на стартовой площадке. Удаление краски позволило шаттлу перевозить на 600 фунтов больше полезного груза.
• Изменения конструкции, усовершенствования сварки и использование алюминиево-литиевых сплавов позволили снизить вес бака. В 1981 и 1982 годах он весил 77 100 фунтов без груза. STS-6 (апрель 1983 г.) представил более легкий танк: 66 800 фунтов. С STS-91 (июнь 1998 г.) появился еще более легкий: 57 470 фунтов. Экономия позволила шаттлу перевозить все более тяжелые грузы.
• После STS-107 шесть камер были добавлены к шести уже установленным на системе шаттла для контроля потери пены во время подъема. Они установлены на ускорителях (по три на каждом), на орбитальном аппарате (пять) и на танке (один).

Главные двигатели космического корабля

• В 1995 году силовой напор был сужен с трехканальной конструкции форсунки до двухканальной, а в 1998 году увеличен горловина камеры сгорания. Изменения снизили внутреннее давление в двигателе и увеличили запас прочности.
• Чтобы уменьшить трение из-за 23 000 об/мин насоса окислителя и 34 800 об/мин насоса водородного топлива, в 1995 году к двум турбонасосам высокого давления были добавлены подшипники из нитрида кремния. насоса окислителя количество вращающихся элементов уменьшено с 50 до 28, а количество подшипников с четырех до трех. В топливном насосе количество вращающихся элементов увеличилось с 30 до 14, а подшипников с пяти до двух. Новый насос окислителя впервые поднялся в воздух на STS-70 (июль 1995 г.), а новый водородный топливный насос дебютировал на STS-104 (июль 2001 г.).
• Начиная с STS-117 (июнь 2007 г.), новые бортовые компьютеры и датчики стали обеспечивать улучшенный мониторинг вибрационных нагрузок в турбонасосах в режиме реального времени.
• Высокоточное литье во время производства сократило количество сварных швов, что сократило количество проверок двигателя, необходимых между полетами.

Орбитальный аппарат

• Начиная с STS-49 (май 1992 г.), орбитальные аппараты использовали тормозной парашют при посадке, который снижает износ тормозов и сокращает расстояние выкатывания до 2000 футов.
• В первых четырех миссиях (1981-82 гг.), в каждой из которых участвовало только два астронавта, шаттл имел модифицированные катапультные кресла SR-71 Blackbird. На СТС-5 с экипажем из четырех человек сиденья были отключены, а после СТС-9 (ноябрь-декабрь 1983 г.) сняты. Начиная с STS-26, вернувшегося в полет (сентябрь 1988 г.), была установлена телескопическая штанга, позволяющая экипажу покинуть борт через боковой люк, когда орбитальный аппарат находится на высоте менее 30 000 футов и при планировании не превышает 230 миль в час.
• Первоначальный воздушный шлюз был объемом 150 кубических футов и располагался внутри средней палубы, при этом один люк открывался на среднюю палубу, а другой - в грузовой отсек. В начале 1990-х шлюз был увеличен до 185 кубических футов и перемещен в отсек полезной нагрузки с третьим люком наверху для стыковки с российской космической станцией «Мир» (1995-98 гг.) и Международной космической станцией (начиная с STS- 88, декабрь 1998 г.).
• Начиная с 1995 года сиденья экипажа изготавливались из алюминиевых сплавов, что уменьшило их вес со 110 фунтов до 49.

• После января 2003 года передние кромки крыла были оснащены 66 крошечными датчиками, каждый из которых делает 20 000 показаний в секунду для обнаружения ударов. Для защиты от ударов НАСА укрепило плитки на передних кромках крыла и добавило усиленные углеродно-углеродные покрытия под носовой частью.

• Шаттл развернул шесть спутников слежения и ретрансляции данных, начиная с STS-6 (апрель 1983 г.). Спутники вместе с еще тремя, запущенными на ракетах Atlas IIA, обеспечивают почти непрерывную связь во время миссий. До появления TDRS астронавты могли разговаривать с центром управления полетами только около 15 процентов времени пребывания на орбите.
• Стеклянная кабина с 11 плоскими цветными дисплеями заменила 32 циферблата и указателя, начиная с STS-101 (май 2000 г.).

Система удаленного манипулятора Shuttle

• Впервые использованная на STS-2 (ноябрь 1981 г.), 50-футовая рука канадского производства была разработана для развертывания и извлечения полезной нагрузки весом до 65 000 фунтов. Работа на МКС, начавшаяся в середине 1990-х годов, увеличила требования к нагрузке до 586 000 фунтов, поэтому «запястье» получило больший крутящий момент, что позволило ему при необходимости помочь в стыковке шаттла со станцией. Однако рука никогда не использовалась для этой цели.
• В 2000 году были отремонтированы все шарниры, заменены коробки передач и моторные модули, а для лучшей устойчивости в космосе заменены асбестовые тормоза на керамические.

• Начиная с возвращения в полет миссии STS-114 (июль 2005 г.), НАСА добавило 50-футовое удлинение, чтобы экипаж мог осмотреть днище шаттла на предмет повреждений от удара пеной.

Майкл Клезиус - помощник редактора Air & Space.