Шаттли історія створення, успіхи та помилки
30 років історії шатлів
Сьогодні, якщо дозволить погода, відбудеться останній запуск американського пілотованого космічного корабля типу шатл. "Газета.Ru" згадує історію "човників": великі плани, дві катастрофи та створення "українського шатла" - "Бурана".
Сподвижник Королева Борис Чорток про політ Гагаріна та перспективи українського космосу
Шаттл – плани та реальність
Початкові плани мали на увазі повністю багаторазову систему – обидва щаблі були рятованими та використовуваними у подальших польотах.
Але з економічних міркувань, щоб знизити вартість розробок, концепцію змінили: рятувався сам корабель – другий ступінь, який виходив на орбіту, а також стартові твердопаливні двигуни. Бак із залишками кисню та водню згоряв у атмосфері.
Можливо, насправді ця система була обрана тому, що вона була реалізована на практиці за рівня технологій. Цілком багаторазова схема була надто складною і як мінімум зажадала б довгих років розробок. Частота пусків, яка мала забезпечити дешевизну, теж була реалізована в запланованих масштабах. Спочатку NASA розраховувало на приблизно 50 пусків на рік – майже щотижня. Ресурс кожного шатла був 20 років, або 100 польотів. Фактично, термін служби виявився довшим, а кількість польотів – значно меншою. Шаттл «Діскавері», рекордсмен, провів лише 39 польотів.
Спочатку шатли призначалися для виведення супутників на орбіту.
Як самостійна космічна лабораторія вони були нефункціональні, оскільки мали своїх сонячних батарей.
Половину їхніх вантажів мали скласти військові супутники, а другу половину – комерційнізапуски американських та зарубіжних цивільних супутників. Таким чином, шатл – це транспортний засіб, а не наукове судно, тому й герметичні обсяги були невеликими порівняно з розмірами корабля.
Однією з переваг Шаттлов (і «Буранів») над одноразовими ракетами проголошувалась можливість зняття супутників з орбіти та доставка на землю для подальшого ремонту-модернізації з подальшим запуском. Навіть пропонувалися схеми космічної системи з 2-х супутників – один на орбіті інший на землі: перший відмовив – його зняли та «повісили» другий. А тим часом перший ремонтують і він знову готовий до запуску та роботи. Насправді ж функцією зняття супутника з орбіти користувалися лише кілька разів. У 1985 році було знято з орбіти два зв'язкові супутники, невдало запущені іншим шатлом, а в 1997 році - японський супутник. Тож і ця перевага виявилася несуттєвою.
Шаттл стартує вертикально, одночасно включаються водневі двигуни (другий ступінь) та твердопаливні прискорювачі (перший ступінь) – це так звана паралельна схема. Прискорювачі відокремлюються від бака і спускаються на парашуті в океан, де їх знаходять та підбирають спеціальні кораблі; вони повертаються на завод-виробник, де проходять ремонт і знову готуються до запуску. А двигуни на самому шатлі продовжують працювати, вибираючи паливо із підвісного бака. Коли швидкість досягає суборбітальної, тобто "човник" виходить на проміжну орбіту з перигеєм близько 100 км, відокремлюється величезний підвісний бак, після чого шатл розганяється власним двигуном, використовуючи паливо з внутрішніх баків, а скинутий підвісний бак через піввітка падає в океан.
Після виведення на орбіту шатл може здійснювати маневри за допомогою двигунів маневрування малої тяги, за необхідностівиходячи робочу орбіту. На робочій орбіті розкривалися стулки вантажного відсіку, його розмір становив 4,6 м-коду на 18,3 м-коду. Спеціальний маніпулятор, змонтований у відсіку, витягував супутник і залишав його на орбіті. Шаттл відлітав від нього. Залежно від програми польоту супутник з допомогою своїх двигунів переходив іншу орбіту чи залишався тієї ж.
Після завершення програми польоту двигуни шатла видавали гальмівний імпульс, і він спускався по пологій траєкторії, як планер, тобто звичайний літак, але з вимкненими двигунами. Теплові навантаження під час спуску з орбіти дуже великі, тому довелося розробити спеціальне теплозахисне покриття.
Покриття такого роду було створено вперше. До цього використовувалися абляційні покриття, вони працювали на принципі винесення маси: теплозахист полягав у тому, що покриття вигоряло і тепло виносилося потоком повітря.
Використовувати таке покриття для шатла було неможливо, тому що аеродинамічні поверхні в цьому випадку постійно змінювали б форму. Крім того, це суперечило б ідеології багаторазовості космічного апарату. Щоправда, практично багаторазове покриття доводилося все одно оновлювати при передпольотній підготовці.
Літак здійснював посадку на спеціально збудовану злітно-посадкову смугу. Аварійна посадка була передбачена на дні висохлого соляного озера – природної ідеально гладкої поверхні. Після посадки шатл вантажився на зовнішню підвіску великого транспортного літака Boeing 747 та перевозився на космодром, де проходив передполітну підготовку.
Історія запусківПерший політ шатла в 1981 році був експериментальним, тому екіпаж складався всього з двох осіб. Командиром корабля був ветеран американських космічних програм Джон Янг. Другийполіт теж відбувся 1981 року і теж із двома пілотами на борту. У перших пілотованих польотах з двома членами екіпажу кабіна була оснащена кріслами, що катапультуються, що при повному завантаженні було неможливо. Після завершення випробувальних польотів, коли екіпажі стали повними, крісла прибрали, інакше виникла б ситуація, що частина екіпажу може врятуватися, а частина ні. Першим шатлом (не рахуючи тестового «Ентерпрайзу») була «Колумбія», другим «Челленджер», третім «Діскавері», четвертим «Атлантіс». Спочатку планувався і п'ятий шатл, але з міркувань економії його виготовлення було скасовано. Однак після загибелі "Челленджера" для відновлення частоти запусків ще один шатл все-таки був побудований - ним став "Індевор".
Максимальної частоти пусків було досягнуто 1985 року – 9 разів. До кінця 80-х років планувалося вийти на 24 пуски на рік (що менше в порівнянні з початковими планами), але через катастрофу «Челленджера» і ці плани не були реалізовані.
На момент загибелі «Челленджера» в черзі на пуск стояла велика кількість вантажів: NASA навмисно переорієнтувала вантажі на шатл як на основний носій, планувалося взагалі відмовитися від одноразових носіїв, за винятком найлегших. Але після загибелі «Челленджера» було поступово змінено концепцію використання шатлів: корисні вантажі почали запускати одноразовими ракетами, а шатл використовувався як лабораторія і засіб доставки людей і вантажів спочатку на «Мир», а потім на МКС.
Друга катастрофа - загибель "Колумбії" - визначила завершення цієї програми.
Стало зрозуміло, що ризик занадто великий, і вона почала поступово згортатися. У результаті було ухвалено рішення про завершення польотів у 2010 році. Втратити ще один корабель було б надто сильним ударом по престижу NASA.Крім того, матеріальні витрати були надто великі. Вже в перші роки експлуатації ціна виведення кілограма корисного вантажу на орбіту виявилася одного порядку з відповідним значенням для одноразових ракет (а наприкінці терміну служби навіть дорожче). Вартість експлуатації та передпольотного обслуговування виявилася набагато вищою, ніж планувалося. Наклало відбиток і те, що не вдалося вийти на проектну кількість запусків: вартість інфраструктури залишилася незмінною і лягла на плечі відносно невеликої кількості польотів. Коли стало ясно, що собівартість радикально знизити не вдалося, то як основну перевагу стали висувати зниження собівартості створення самого супутника. Так як вантажний відсік шатла великий за розмірами і маса, що виводиться теж досить велика, конструктори меншою мірою обмежені розмірами і вагою корисного вантажу.
Коли система «Спейс шаттл» створювалася, всі були сповнені оптимізму, що це лише проміжна ланка, яка за кілька десятків років зміниться новим поколінням повністю багаторазових кораблів. У результаті навіть сама програма була реалізована у урізаному вигляді, а проектування та виготовлення повністю багаторазових кораблів навіть не було розпочато.
Дві катастрофи показали, що система надто складна для регулярних польотів з високою частотою, недостатньо надійна і слабко передбачала аварійний порятунок на відміну від одноразових космічних ракет, де порятунок забезпечується практично на будь-яких етапах запуску.
«Буран» - український шатл
Нагальної потреби у створенні «українського шатлу» не було — в ідеї виникнення «Бурану» явно проглядається мотив конкуренції. Однак у процесі розробки радянські конструктори знайшли розумніше рішення деякихпроблем і частково нівелювали недоліки багаторазової системи шатлу.
Істотна відмінність полягала в тому, що двигуни другого маршового ступеня були розташовані на паливному баку, а не на самому «шатлі».
Це робило ракету «Енергія» універсальною – замість «літака» на неї можна було поставити будь-який корисний вантаж, що й було випробувано в реальному польоті: перший запуск було здійснено з вантажем під обтічником, а друге з «Бураном». Ті, хто дивляться на картинку Бурана і вважають, що це копія шатла, глибоко помиляються: технічно це зовсім різні конструкції.
«Буран», зокрема, був значно безпечнішим.
«Конструкція «Бурану» дозволяла команді врятуватися у разі нештатної ситуації на будь-якій стадії польоту.
Крісла катапультування були передбачені для всіх посадкових місць», - каже космонавт Олег Котов в інтерв'ю New Scientist.
«Буран» було розпочато з великим відставанням: рішення про розробку було прийнято у 1975 році, перший політ здійснено у 1988 році, а закрита програма була після розпаду СРСР з економічних причин: космічна галузь мала серйозні проблеми з фінансуванням.
Нині з кораблів, що пілотуються, польоти виконують лише «Союзи», які повністю обслуговують МКС.
«Ми не можемо сказати, що виграли космічну гонку. Ми просто досягли кінця одного з її етапів», — сказавPhysOrgзаступник голови Роскосмосу Віталій Давидов.
США роблять ставку на приватну ініціативу в ракетобудуванні, і незалежні компанії борються за контракти від NASA, яке, незважаючи на період «затягування поясів» у бюджетній політиці США, має фінансування $18,5 млрд на рік. Бюджет Роскосмосу всього $3 млрд на рік, і тепер він пов'язаний контрактами щодо доставки людей на МКС: заодне місце для американського астронавта NASA платитиме $51 млн.
Але вважати це великим досягненням сучасної вітчизняної космонавтики годі було: це лише модернізація створеної 54 роки тому ракети Сергія Павловича Корольова Р-7.
Це, з одного боку, говорить про величезний потенціал, закладений батьками-засновниками вітчизняної космонавтики, а з іншого – про кризу у світовій пілотованій космонавтиці по всьому світу. Крім китайського космічного корабля, єдиним засобом виведення людини на орбіту Землі виявилася ракета, створена понад півстоліття тому.