Шаттл (по-английски space shuttle - космический челнок) – это пилотируемый, частично многоразовый космический корабль, предназначенный для доставки людей и грузов на низкие околоземные орбиты и обратно.
Американский флот "челноков" создан и эксплуатируется Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и ее основными и вспомогательными подрядчиками.
Шаттл является частью более общей космической транспортной системы (КТС), состоящей из экспериментальных установок и разгонных блоков для вывода спутников на более высокие орбиты и использующей стартовые и посадочные комплексы в Космическом центре им. Кеннеди на острове Мерритт во Флориде и Центр управления и космической подготовки им. Джонсона в Хьюстоне (штат Техас).
Корабль всегда летает с экипажем, в составе которого обычно командир, пилот, и от двух до пяти специалистов (научных сотрудников – специалистов по операциям) и два или три специалиста по полезному грузу (научные сотрудники – специалисты по конкретным исследованиям).
Первый полет состоялся в апреле 1981 года. Всего было построено пять шаттлов: Discovery, Challenger (потерпел катастрофу 28.1.1986), Columbia (взорвался при заходе на посадку 1.02.2003), Atlantis и Endeavor.
История программы
Проектирование транспортной космической системы шаттл началось в конце 1960-х годов, когда программа "Аполлон" доставки человека на Луну была близка к завершению, и руководство НАСА начало планировать свою деятельность на следующее десятилетие.
Оно было озабочено дороговизной космических полетов и стремилось снизить стоимость наиболее дорогого первого шага – выведения аппарата на низкую околоземную орбиту.
Оригинальный проект, из которого впоследствии возник шаттл, представлял собой полностью многоразовый двухступенчатый летательный аппарат; каждая ступень его была похожа на гигантский реактивный самолет.
Первая ступень – ускоритель – должна была с экипажем из двух космонавтов возвращаться на место старта после выведения на большую высоту второй ступени – орбитального корабля, собственные двигатели которого далее выводят его на конечную орбиту. Орбитальный корабль после выполнения программы входит в атмосферу и возвращается для посадки вблизи места старта.
Считая, что орбитальный корабль может быть снова готов к повторному полету через две недели, специалисты НАСА предусматривали эксплуатацию шаттлов в самолетном режиме с запусками каждую неделю, стоимостью менее 10 млн долл. за каждый запуск. Однако при этом требовались очень большие затраты на разработку (по оценкам, от 10 до 12 млрд долл.).
Администрация Никсона поручила НАСА изучить альтернативные проекты, в которых затраты на разработку были бы меньше, даже ценой увеличения расходов на предполетную подготовку и снижения функциональных возможностей.
Основным экспертом выступало министерство обороны. Группа его специалистов сформулировала следующие требования к запускаемой полезной нагрузке: диаметр – 5 м, длина – 18 м, масса – 29 000 кг.
После одобрения проекта в январе 1972 года министерство финансов выделило НАСА на него 5,15 млрд долл. К этому времени НАСА снизило стоимость шаттла за счет отказа от пилотируемого ускорителя в пользу беспилотных и уменьшения размеров пилотируемого орбитального корабля за счет размещения топлива для основных двигателей в сбрасываемом топливном блоке.
В середине 1972 года инженеры НАСА выбрали конструктивную схему, в которой ускорители и основные двигатели при подъеме работают вместе. Были выбраны твердотопливные ускорители из-за меньшего риска при проектировании и более легкой их модификации на поздних этапах в случае невозможности достичь нужных параметров основного двигателя.
НАСА так и не достигло своей первоначальной цели – быстрой оборачиваемости кораблей и уменьшения стоимости выведения с помощью системы шаттл. Критики заявляют, что каждый полет шаттла обходится в 1 млрд долл., если учитывать стоимость наземного обеспечения полетов, и что автоматические системы могут выполнить большинство ее задач.
Сторонники заявляют, что только присутствие человека привлекает общественное внимание к космической деятельности, позволяет проводить широкую программу научных экспериментов и ремонт спутников и что полученный опыт является бесценным для проведения экспериментов.
Устройство корабля
Шаттл способен летать в атмосфере Земли с гиперзвуковыми скоростями. Крылья аппарата имеют многолонжеронный каркас; усиленный корпус кабины экипажа, как и крылья, изготовлен из алюминиевого сплава. Двери грузового отсека выполнены из графито-эпоксидного композиционного материала. Теплозащиту аппарата обеспечивают несколько тысяч легких керамических плиток, которыми покрывают части поверхности, подверженные воздействию больших тепловых потоков.
Корабль состоит из трех основных элементов: воздушно-космического самолета Orbiter, многоразовых ракетных ускорителей и сбрасываемого топливного блока.
Отсек экипажа внутри Orbiter'а имеет три уровня. Самый верхний уровень – летная палуба, с которой происходит управление полетом. Во время взлета и приземления на ней находятся командир, пилот и два специалиста по операциям. Летная палуба имеет десять иллюминаторов: шесть передних (по три на командира и пилота), два верхних (для наблюдений) и два задних (для обзора грузового отсека).
На средней палубе находятся шкафы, кухня, система переработки отходов, спальное помещение (спальные места или спальные мешки) и основание шлюзовой камеры, через которую космонавты выходят из корабля при проведении работ в открытом космосе.
Во время взлета и спуска на средней палубе могут находиться до пяти человек. Боковой люк средней палубы служит для входа и выхода экипажа, когда корабль находится на Земле.
Под средней палубой размещаются часть агрегатов системы жизнеобеспечения и кладовая.
Отличительной особенностью Orbiter'а является отсек полезного груза, в котором могут располагаться космический аппарат или лабораторные модули до 5 м в диаметре и 18 м длиной. Вес полезной нагрузки зависит от высоты и наклонения выбранной орбиты полета корабля. Корабли могут выводить на околоземную орбиту до 25 000 кг; до 15 000 кг может быть возвращено на Землю.