Программа «Спейс шаттл

Программа «Спейс шаттл» (англ. Space Shuttle program) — американская государственная программа пилотируемых космических полётов многоразового использования, реализованная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Программа предусматривала создание и эксплуатацию серии многоразовых транспортных космических кораблей (МТКК) «Спейс шаттл» (Space Shuttle), предназначенных для доставки экипажей и грузов на низкую околоземную орбиту (НОО), выполнения научных экспериментов, ремонта и обслуживания спутников, а также сборки и снабжения орбитальных станций. Программа действовала с 1981 по 2011 год и стала одной из самых масштабных и дорогостоящих в истории космонавтики.

История

Предпосылки и разработка

В конце 1960-х годов, после успешного завершения программы «Аполлон» (высадка человека на Луну), NASA столкнулось с необходимостью снижения стоимости космических полётов. Основной проблемой одноразовых ракет-носителей была их высокая стоимость и невозможность повторного использования. В 1969 году президент США Ричард Никсон создал Космическую рабочую группу (Space Task Group) для определения целей американской космической программы на будущее. В 1972 году было принято решение о разработке многоразовой транспортной системы, которая получила название «Спейс шаттл».

Разработка велась под руководством NASA, главными подрядчиками стали корпорации Rockwell International (сборка орбитального аппарата), Martin Marietta (внешний топливный бак), Morton Thiokol (твердотопливные ускорители) и United Space Alliance (эксплуатация). Первый испытательный полёт орбитального аппарата «Энтерпрайз» (Enterprise) в атмосфере состоялся в 1977 году. Первый полноценный космический полёт шаттла «Колумбия» (Columbia) был совершён 12 апреля 1981 года (миссия STS-1).

Эксплуатация

Программа «Спейс шаттл» активно эксплуатировалась с 1982 по 2011 год. За это время было выполнено 135 миссий. Шаттлы использовались для:

• вывода на орбиту коммерческих, военных и научных спутников (включая спутники связи, разведки, астрофизические обсерватории);
• сборки и снабжения Международной космической станции (МКС);
• ремонта и обслуживания космического телескопа «Хаббл» (Hubble);
• проведения экспериментов в условиях микрогравитации (в том числе с модулем «Спейслэб»);
• участия в программе «Старсити» (StarCity) и других совместных проектах с Россией.

Катастрофы и приостановки полётов

Программа понесла две крупные катастрофы с гибелью экипажей:

• 28 января 1986 года — катастрофа шаттла «Челленджер» (Challenger, миссия STS-51-L). Причиной стала разрушение уплотнительного кольца в одном из твердотопливных ускорителей, что привело к взрыву топливного бака и гибели семи астронавтов. После катастрофы полёты были приостановлены на 32 месяца.
• 1 февраля 2003 года — катастрофа шаттла «Колумбия» (Columbia, миссия STS-107). Причиной стало повреждение теплозащиты крыла при старте (отрыв куска пенополиуретановой изоляции внешнего бака), что привело к разрушению корабля при входе в атмосферу. Погибли семь астронавтов. Полёты были приостановлены на 29 месяцев.

Завершение программы

В 2004 году президент США Джордж Буш-младший объявил о планах по свёртыванию программы «Спейс шаттл» и переходе к новой программе «Созвездие» (Constellation), нацеленной на возвращение на Луну и полёт на Марс. В 2010 году президент Барак Обама подтвердил решение о завершении программы. Последний полёт шаттла «Атлантис» (Atlantis, миссия STS-135) состоялся 8–21 июля 2011 года. После этого флот шаттлов был выведен из эксплуатации, а орбитальные аппараты переданы в музеи.

Устройство и характеристики

Система «Спейс шаттл» состояла из трёх основных компонентов:

1. Орбитальный аппарат (Orbiter) — многоразовый космический корабль, напоминающий самолёт. Имел длину около 37 м, размах крыльев 24 м, стартовую массу до 110 тонн. Оснащался тремя жидкостными ракетными двигателями RS-25 (Space Shuttle Main Engine) на водороде и кислороде. Вмещал до 7 астронавтов (экипаж до 8 человек). Грузовой отсек имел размеры 18,3 м × 4,6 м и мог нести до 25 тонн груза на НОО и до 15 тонн при возвращении.
2. Внешний топливный бак (External Tank, ET) — одноразовый бак, содержащий жидкий водород и жидкий кислород для двигателей орбитального аппарата. Сбрасывался перед выходом на орбиту и сгорал в атмосфере.
3. Твердотопливные ракетные ускорители (Solid Rocket Boosters, SRB) — два многоразовых ускорителя, обеспечивающих около 80% тяги на старте. После отделения они спускались на парашютах в океан, где их подбирали и повторно использовали.

Основные характеристики системы

Флот шаттлов

Было построено шесть орбитальных аппаратов (пять летали в космос, один — для атмосферных испытаний):

• «Энтерпрайз» (Enterprise, OV-101) — испытательный, не летал в космос. Использовался для тестовых полётов в атмосфере и на земле.
• «Колумбия» (Columbia, OV-102) — первый летавший шаттл. Погиб в катастрофе 2003 года.
• «Челленджер» (Challenger, OV-099) — второй летавший шаттл. Погиб в катастрофе 1986 года.
• «Дискавери» (Discovery, OV-103) — самый заслуженный шаттл (39 полётов). Вывел на орбиту телескоп «Хаббл».
• «Атлантис» (Atlantis, OV-104) — совершил последний полёт программы (33 полёта).
• «Индевор» (Endeavour, OV-105) — построен взамен «Челленджера» (25 полётов).

Применение и достижения

Программа «Спейс шаттл» внесла огромный вклад в развитие космонавтики:

• Сборка МКС: шаттлы доставили на орбиту и смонтировали большинство модулей МКС (российские модули доставлялись «Протонами» и «Союзами»). Всего было выполнено 37 полётов к станции.
• Ремонт телескопа «Хаббл»: пять миссий по обслуживанию и модернизации телескопа (1993, 1997, 1999, 2002, 2009). Астронавты заменяли приборы, гироскопы, батареи и устанавливали новые камеры.
• Научные эксперименты: на шаттлах проводились эксперименты по материаловедению, биологии, физике жидкостей, астрономии (модуль «Спейслэб» и «Спейсхаб»). В 1998 году на шаттле «Дискавери» был запущен модуль «Спектр» (Spectrum) для МКС.
• Военные миссии: шаттлы использовались для вывода на орбиту разведывательных спутников (например, спутников типа KH-11 Kennan и других). Всего было выполнено около 10 секретных военных миссий (в основном в 1980-е годы).
• Международное сотрудничество: в рамках программы «Мир — Шаттл» (Shuttle-Mir Program) с 1994 по 1998 год было выполнено 9 стыковок шаттлов с российской орбитальной станцией «Мир». Российские космонавты летали на шаттлах, американские — на «Союзах».

Критика и недостатки

Программа «Спейс шаттл» подвергалась критике за:

• Высокую стоимость: стоимость одного полёта оценивалась в 500–800 миллионов долларов (в ценах 2010 года), что значительно превышало первоначальные расчёты (около 50 млн долларов). Общая стоимость программы за 30 лет превысила 200 миллиардов долларов.
• Ненадёжность: две катастрофы с гибелью 14 астронавтов (из 355 человек, летавших на шаттлах) — уровень аварийности около 1,5% на миссию, что считается высоким для пилотируемых полётов.
• Сложность и дороговизну обслуживания: требовалось много времени и ресурсов на подготовку к каждому полёту (до 6 месяцев), а также на ремонт теплозащиты и двигателей.
• Ограниченную грузоподъёмность: шаттл мог выводить на орбиту только 25 тонн, что было меньше, чем у одноразовых ракет-носителей (например, «Протон» — 23 тонны, но с возможностью вывода на более высокие орбиты).
• Экологические риски: твердотопливные ускорители выделяли хлор и другие вредные вещества, а внешний бак сбрасывался в океан (позже — сжигался).

Наследие

После завершения программы «Спейс шаттл» США остались без собственного пилотируемого корабля на 9 лет (до первого полёта Crew Dragon в 2020 году). Орбитальные аппараты стали музейными экспонатами:

• «Энтерпрайз» — в музее «Интрепид» (Нью-Йорк).
• «Дискавери» — в Центре Стивена Удвара (вблизи Вашингтона).
• «Атлантис» — в Космическом центре Кеннеди (Флорида).
• «Индевор» — в Калифорнийском научном центре (Лос-Анджелес).

Программа «Спейс шаттл» остаётся единственной в мире системой пилотируемых космических полётов с многоразовыми орбитальными аппаратами, способными возвращать на Землю крупные грузы (до 15 тонн). Её опыт был использован при создании новых многоразовых систем (например, SpaceX Starship, Dream Chaser).

Источники

• NASA. Space Shuttle Program: History and Operations. — NASA Technical Reports Server, 2011.
• Jenkins, D. R. Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System. — Voyageur Press, 2001.
• Harland, D. M. The Space Shuttle: An Experimental Flying Machine. — Springer, 2012.
• Heppenheimer, T. A. The Space Shuttle Decision: NASA's Search for a Reusable Space Vehicle. — NASA SP-4221, 1999.
• Evans, B. Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System. — Haynes Publishing, 2012.