Челнок космос что это

Космический челнок

Многора́зовый тра́нспортный косми́ческий кора́бль (МТКК) — пилотируемый космический корабль, конструкция которого предусматривает повторное использование всего корабля или его основных частей после возвращения из космического полёта. Иногда применяется название «Космический корабль многоразового использования».

В настоящее время только два государства обладают опытом создания и эксплуатации данного типа космических аппаратов: Россия и США. В США была построена целая серия больших космических кораблей многоразового использования «Спейс шаттл», в также проектировались меньшие X-20 Dyna Soar, NASP, VentureStar, в СССР и России — большой корабль «Буран» и проектировались меньшие «Спираль», «Заря», МАКС, «Клипер».

Космическая программа по использованию МТКК в России была свёрнута в связи с невозможностью дорогостоящей эксплуатацией данного типа аппаратов в сложившихся экономических условиях. В США шаттлы интенсивно используются, являясь одним из основных средств доставки крупногабаритных грузов и экипажей большой численности на МКС, хотя в связи с катастрофами шаттлов «Челленджер» (в 1986 году) и «Колумбия» (в 2003 году) их полёты приостановливались (на два года). Завершение эксплуатации шаттлов намечено на 2010 год.

Многие технологически развитые страны, в частности страны Евросоюза (в том числе ранее Франция, ФРГ, Великобритания), Япония, Китай, Индия проводили и проводят исследования направленные на создание собственных образцов космических систем многократного применения (Гермес, Хоуп, Зенгер-2, ХОТОЛ, ASSTS, RLV и т. д.).

Начало работ по созданию шаттлов было положено 5 января 1972 года, когда президент США Ричард Никсон утвердил эту программу НАСА. Но особую поддержку программе создания МТКК оказал Рональд Рейган, так как шаттлы были ключевым звеном программы «звёздных войн» — программы гонки вооружений в космосе. По расчётам экономистов, стоимость вывода в космос одной тонны груза при использовании шаттлов должна была быть низка, за счёт многократного использования дорогостоящего оборудования, с помощью шаттлов можно возвращать спутники с орбиты, осуществлять ремонт спутников в космосе, выводить в космос ядерное оружие.

На данный момент многими считается, что корабли многоразового использования не принесли планируемой выгоды, поскольку были недооценены эксплуатационные затраты. Однако подобные аппараты не являются тупиковым путём развития космонавтики и после создания более совершенных двигателей, материалов и технологий несомненно вытеснят одноразовые или частично спасаемые системы.

Отличительной особенностью космических кораблей многоразового использования в настоящее время является то, что для их запуска используются ракеты-носители — например в Советском Союзе это была «Энергия», которая по своей сути являлась ракетой-носителем особо тяжёлого класса, её использование для запуска орбитального корабля было вызвано расположением стартовой площадки в более высоких широтах по сравнению с американской системой. В США во время запуска «Шаттла» одновременно используются два твердотопливных ускорителя ( booster ) и двигатели самого орбитального корабля, криогенное топливо для которых черпается из внешнего бака. После выработки ресурса происходит отделение ускорителей, которые затем приводняются используя парашютную систему. Позднее отделяется внешний топливный бак и сгорает в плотных слоях атмосферы. Ускорители используются повторно, но имеют ограниченный ресурс. Советская ракета «Энергия» могла использоваться и для вывода на орбиту особо тяжёлых грузов (элементов космических станций, межпланетных кораблей и пр.) общим весом до 100 тонн.

Проектируются и МТКК с горизонтальным стартом, например по двухступенчатой схеме со сверхзвуковым или дозвуковым самолётом-носителем, который выводит космический аппарат на заданную точку (возможен длительный перелёт с дозаправкой в воздухе, к экваториальным областям земного шара, с более благоприятными условиями для запуска), поднимает его на определённую высоту, после чего происходит отделение МТКК и он выходит на опорную орбиту используя собственные двигатели. В частности по такой схеме создан суборбитальный космический самолёт ФАИ границей космического пространства. Одноступенчатая схема запуска, при которой воздушно-космический самолёт использует для запуска только собственные двигатели, без сбрасываемых ускорителей или внешних топливных баков (англ. SSTO — Single Stage To Orbit , одноступенчатый орбитальный корабль) большинством специалистов признается неосуществимой при современном уровне развития науки и техники. Преимущества такой схемы, в основном в эксплуатации, надёжности и времени подготовки к запуску, в настоящее время не перевешивают затрат на разработку гибридных ракетных двигателей, и сверхлёгких материалов, которые необходимы для создания такого аппарата.

Существуют также проекты многоразовых аппаратов с вертикальным взлётом и вертикальной посадкой на тяге двигателей. Наиболее разработанным (и прошедшим серию испытаний) из них является созданный в США аппарат «Delta Clipper».

Вновь разрабатываемые в США («Орион») и России (ППТС с ПТКНП («Русь»)) корабли планируются частично-многоразовыми.

Источник

Шаттл

Косми́ческая тра́нспортная систе́ма (англ. Space Transportation System ), более известная как Спе́йс ша́ттл (от англ. Space shuttle — косми́ческий челно́к) — американский многоразовый транспортный космический корабль. Шаттл запускается в космос с помощью ракет-носителей, осуществляет манёвры на орбите как космический корабль и возвращается на Землю как самолёт. Подразумевалось, что шаттлы будут сновать, как челноки, между околоземной орбитой и Землей, доставляя полезные грузы в обоих направлениях. При разработке предусматривалось, что каждый из шаттлов должен был до 100 раз стартовать в космос. На практике же они используются значительно меньше. На сегодняшний день (апрель 2009) больше всего полётов — 36 — совершил шаттл «Дискавери».

Содержание

История применения

Программа по созданию шаттлов разрабатывалась компанией North American Rockwell по поручению НАСА с 1971 года.

Шаттл «Колумбия» был первым действующим многоразовым орбитальным аппаратом. Его изготовили в 1979 году и передали Космическому центру НАСА имени Кеннеди. Шаттл «Колумбия» был назван по имени парусника, на котором капитан Роберт Грей в мае 1792 года исследовал внутренние воды Британской Колумбии (ныне штаты США Вашингтон и Орегон). В НАСА «Колумбия» имеет обозначение OV-102 (Orbiter Vehicle — 102). Шаттл «Колумбия» погиб 1 февраля 2003 года (полёт STS-107) при входе в атмосферу Земли перед посадкой. Это было 28-е космическое путешествие «Колумбии».

Второй космический челнок — «Челленджер» был передан НАСА в июле 1982 года. Он был назван по имени морского судна, исследовавшего океан в 1870-е годы. В НАСА «Челленджер» имеет обозначение — OV-099. «Челленджер» погиб при своём десятом запуске 28 января 1986 года.

Третий шаттл — «Дискавери» был передан НАСА в ноябре 1982 года.

Шаттл «Дискавери» был назван по имени одного из двух судов, на которых, в 1770-х годах, британский капитан Джеймс Кук (англ. James Cook ) открыл Гавайские острова и исследовал побережье Аляски и северо-западной Канады. Такое же имя («Дискавери») носило одно из судов Генри Хадсона, который в 1610—1611 годах исследовал Гудзонов залив. Ещё два «Дискавери» были построены Британским Королевским Географическим Обществом для исследования Северного полюса и Антарктики в 1875 и 1901 годах. В НАСА «Дискавери» имеет обозначение OV-103.

Четвёртый шаттл — «Атлантис» (Atlantis) вступил в строй в апреле 1985 года.

Пятый шаттл — «Индевор» (Endeavour) был построен взамен погибшего «Челленджера» и принят в эксплуатацию в мае 1991 года. Шаттл «Индевор» был назван также по имени одного из судов Джеймса Кука. Это судно использовалось в астрономических наблюдениях, которые позволили точно установить расстояние от Земли до Солнца. Этот корабль также участвовал в экспедициях по исследованию Новой Зеландии. В НАСА «Индевор» имеет обозначение OV-105.

До «Колумбии» был построен ещё один шаттл — «Энтерпрайз» (Enterprise), который в конце 1970-х годов использовался только как тестовый аппарат для отработки методов посадки и не летал в космос. В самом начале предполагалось назвать этот орбитальный корабль — «Конституция» (Constitution) в честь двухсотлетия американской Конституции. Позже, по многочисленным предложениям зрителей популярного телевизионного сериала «Звёздный путь» (Star Trek), было выбрано имя «Энтерпрайз». В НАСА «Энтерпрайз» имеет обозначение OV-101.

Конструкция

Шаттл состоит из трех основных компонентов: Орбитальный аппарат (Орбитер, Orbiter), который выводится на околоземную орбиту и который является, собственно, космическим кораблём; большой внешний топливный бак, для главных двигателей; и два твёрдотопливных ракетных ускорителя, которые работают в течение двух минут после старта. После выхода в космос орбитер самостоятельно возвращается на Землю и совершает посадку, как самолёт, на взлётно-посадочную полосу. Твёрдотопливные ускорители приводняются на парашютах и затем используются вновь. Внешний топливный бак сгорает в атмосфере.

Длительность полета

Шаттл рассчитан на двухнедельное пребывание на орбите. Самое длинное космическое путешествие совершил шаттл «Колумбия» в ноябре 1996 года (полёт STS-80) — 17 суток 15 часов 53 минуты. Самое короткое космическое путешествие совершил шаттл «Колумбия» в ноябре 1981 года (полёт STS-2) — 2 дня 6 часов 13 минут. Обычно полёты шаттлов продолжаются от 5 до 16 суток.

Экипаж

Наименьший экипаж шаттла состоит из двух астронавтов — командира и пилота. Наибольший экипаж шаттла — восемь астронавтов. Обычно в экипаж входят от пяти до семи астронавтов. Беспилотных запусков не было.

Орбиты

Орбита шаттлов располагается на высоте приблизительно в пределах от 185 километров (115 миль) до 643 километров (400 миль).

Полезная нагрузка

Доставляемая в космос полезная нагрузка орбитальной ступени (орбитального самолета) для низкой околоземной орбиты составляет 24,4 тонны. Максимальный вес загруженного космического корабля на орбите 120—130 тонн. С 1981 года с помощью шаттлов было доставлено на орбиту более чем 1360 тонн полезных грузов.

В общей сложности на апрель 2009 года шаттлы совершили 125 полётов, из них: «Дискавери» — 36, «Атлантис» — 29, «Колумбия» — 28, «Индевор» — 22, «Челленджер» — 10.

Задачи

Корабли Спейс шаттл предназначены для вывода грузов на орбиты высотой 200—500 км, проведения научных исследований, обслуживания орбитальных космических аппаратов (монтажные и ремонтные работы).

Шаттлом «Дискавери» в апреле 1990 года был доставлен на орбиту телескоп Хаббл (полёт STS-31). На шаттлах «Колумбия», «Дискавери», «Индевор» и «Атлантис» были осуществлены четыре экспедиции по обслуживанию телескопа Хаббл. Последняя экспедиция шаттла к Хабблу состоялась в мае 2009 года. Так как с 2010 года НАСА запланировала прекратить полеты шаттлов, это была последняя экспедиция человека к телескопу, ибо эти миссии невозможно выполнить какими-либо другими имеющимися космическими аппаратами.

В 1990-е годы шаттлы принимали участие в совместной российско-американской программе — Спейс шаттл — Мир. Было осуществлено девять стыковок со станцией «Мир».

В течение всех двадцати лет, когда шаттлы были в эксплуатации, они постоянно развивались и модифицировались. Было сделано более тысячи значительных и незначительных модификаций к изначальному проекту шаттла.

Шаттлы играют очень важную роль в осуществлении проекта по созданию Международной космической станции (МКС).

После катастрофы «Колумбии» в эксплуатации остаются три шаттла — «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор». Эти остающиеся шаттлы должны обеспечить достройку МКС до 2010 года. НАСА объявило об окончании эксплуатации шаттлов в 2010 году.

Программа Спейс шаттл, так же как и ответная программа «Энергия-Буран» изначально были ориентированы и для использования в военных целях. Оба космических челнока имеют конструктивные возможности для ядерной бомбардировки с земной орбиты. Внедрение таких систем позволило бы существенно сократить так называемое «подлётное время» для носителей ядерного оружия (до двух с половиной минут, вместо семи).

Технические данные

Твёрдотопливный ускоритель

Внешний топливный бак

Бак содержит топливо и окислитель для трех жидкостных двигателей «SSME» (или «RS-24») на орбитере и не снабжен собственными двигателями.

Орбитер

Кроме трех основных двигателей орбитера на старте иногда используются два двигателя системы орбитального маневрирования («OMS»), каждый тягой 27 кН. Топливо и окислитель системы OMS хранятся на челноке, используются на орбите и для возвращения на Землю.

Список полётов шаттлов

Каждый пилотируемый полёт по программе «Спейс шаттл» имеет своё обозначение, которое состоит из сокращения STS (англ. Space Transportation System — космическая транспортная система) и порядкового номера полёта шаттла. Например, STS-4 означает четвёртый полёт по программе «Спейс шаттл». Порядковые номера присваивались на стадии планирования для каждого полёта. Но в ходе подготовки многие полёты откладывались или переносились на другие сроки. Часто случалось так, что полёт, запланированный на более поздний срок и имеющий больший порядковый номер, оказывался готовым к полёту раньше, чем другой полёт, запланированный на более ранний срок. Раз присвоенные порядковые номера не изменялись, то и полёты с бо́льшим порядковым номером часто осуществлялись раньше, чем полёты с меньшим номером.

С 1984 года была введена новая система обозначений. Сокращение STS осталось, но порядковый номер был заменен кодовой комбинацией, которая состояла из двух цифр и одной буквы. Первая цифра в этой кодовой комбинации соответствовала последней цифре текущего года, но не календарного, а бюджетного года НАСА, который продолжался с октября по октябрь. Например, если полёт происходит в 1984 году до октября, то берётся цифра 4, если в октябре и позже — цифра 5. Второй цифрой в кодовой комбинации всегда была 1. Обозначение 1 было принято для запусков шаттлов с мыса Канаверал. Ранее планировалось, что шаттлы будут также стартовать с военно-воздушной базы Ванденберг в Калифорнии; для этих стартов планировалась цифра 2. Но до запусков шаттлов с базы Ванденберг дело так и не дошло. Буква в кодовой комбинации соответствовала порядковому номера полёта шаттла в текущем году. Но и этот порядок не соблюдался, так, например, полёт STS-51D состоялся раньше, чем полёт STS-51B.

Пример: полёт STS-51A — состоялся в ноябре 1984 года (цифра 5), это был первый полёт в новом бюджетном году (буква А), шаттл стартовал с мыса Канаверал (цифра 1).

После катастрофы «Челленджера» в январе 1986 года НАСА вернулось к старой системе обозначения.

1. 12 апреля1981«Колумбия» STS-1
2. 12 ноября1981«Колумбия» STS-2
3. 22 марта1982«Колумбия» STS-3
4. 27 июня1982«Колумбия» STS-4
5. 11 ноября1982«Колумбия» STS-5
6. 4 апреля1983«Челленджер» STS-6
7. 18 июня1983«Челленджер» STS-7
8. 30 августа1983«Челленджер» STS-8
9. 28 ноября1983«Колумбия» STS-9
10. 3 февраля1984 «Челленджер» STS-41B
11. 6 апреля1984«Челленджер» STS-41С
12. 30 августа1984«Дискавери» STS-41D
13. 5 октября1984«Челленджер» STS-41G
14. 8 ноября1984«Дискавери» STS-51A
15. 24 января1985«Дискавери» STS-51C
16. 12 апреля1985«Дискавери» STS-51D
17. 29 апреля1985«Челленджер» STS-51B
18. 17 июня1985«Дискавери» STS-51G
19. 29 июля1985«Челленджер» STS-51F
20. 27 августа1985 «Дискавери» STS-51I
21. 3 октября1985 «Атлантис» STS-51J
22. 30 октября1985«Челленджер» STS-61A
23. 26 ноября1985 «Атлантис» STS-61B
24. 12 января1986«Колумбия» STS-61C
25. 28 января1986 «Челленджер» STS-51L
26. 29 сентября1988«Дискавери» STS-26
27. 2 декабря1988 «Атлантис» STS-27
28. 13 марта1989 «Дискавери» STS-29
29. 4 мая1989 «Атлантис» STS-30
30. 8 августа1989«Колумбия» STS-28
31. 18 октября1989«Атлантис» STS-34
32. 22 ноября1989«Дискавери» STS-33
33. 9 января1990 «Колумбия» STS-32
34. 28 февраля1990 «Атлантис» STS-36
35. 24 апреля1990 «Дискавери» STS-31
36. 6 октября1990 «Дискавери» STS-41
37. 15 ноября1990 «Атлантис» STS-38
38. 2 декабря1990 «Колумбия» STS-35
39. 5 апреля1991 «Атлантис» STS-37
40. 28 апреля1991 «Дискавери» STS-39
41. 5 июня1991 «Колумбия» STS-40
42. 2 августа1991 «Атлантис» STS-43
43. 13 сентября1991 «Дискавери» STS-48
44. 24 ноября1991 «Атлантис» STS-44
45. 22 января1992 «Дискавери» STS-42
46. 24 марта1992 «Атлантис» STS-45
47. 7 мая1992 «Индевор» STS-49
48. 25 июня1992 «Колумбия» STS-50
49. 31 июля1992 «Атлантис» STS-46
50. 12 сентября1992 «Индевор» STS-47
51. 22 октября1992 «Колумбия» STS-52
52. 2 декабря1992 «Дискавери» STS-53
53. 13 января1993 «Индевор» STS-54
54. 8 апреля1993 «Дискавери» STS-56
55. 26 апреля1993 «Колумбия» STS-55
56. 21 июня1993 «Индевор» STS-57
57. 12 сентября1993 «Дискавери» STS-51
58. 18 октября1993«Колумбия» STS-58
59. 2 декабря1993«Индевор» STS-61
60. 3 февраля1994 «Дискавери» STS-60
61. 4 марта1994 «Колумбия» STS-62
62. 9 апреля1994«Индевор» STS-59
63. 8 июля1994«Колумбия» STS-65
64. 9 сентября1994 «Дискавери» STS-64
65. 30 сентября1994 «Индевор» STS-68
66. 3 ноября1994 «Атлантис» STS-66
67. 3 февраля1995 «Дискавери» STS-63
68. 2 марта1995«Индевор» STS-67
69. 27 июня1995«Атлантис» STS-71
70. 13 июля1995«Дискавери» STS-70
71. 7 сентября1995«Индевор» STS-69
72. 20 октября1995«Колумбия» STS-73
73. 12 ноября1995«Атлантис» STS-74
74. 11 января1996«Индевор» STS-72
75. 22 февраля1996 «Колумбия» STS-75
76. 22 марта1996 «Атлантис» STS-76
77. 19 мая1996 «Индевор» STS-77
78. 20 июня1996 «Колумбия» STS-78
79. 16 сентября1996 «Атлантис» STS-79
80. 19 ноября1996 «Колумбия» STS-80
81. 12 января1997 «Атлантис» STS-81
82. 11 февраля1997 «Дискавери» STS-82
83. 4 апреля1997 «Колумбия» STS-83
84. 15 мая1997 «Атлантис» STS-84
85. 1 июля1997 «Колумбия» STS-94
86. 7 августа1997 «Дискавери» STS-85
87. 25 сентября1997 «Атлантис» STS-86
88. 19 ноября1997 «Колумбия» STS-87
89. 22 января1998 «Индевор» STS-89
90. 17 апреля1998 «Колумбия» STS-90
91. 2 июня1998 «Дискавери» STS-91
92. 29 октября1998 «Дискавери» STS-95
93. 4 декабря1998«Индевор» STS-88
94. 27 мая1999«Дискавери» STS-96
95. 23 июля1999 «Колумбия» STS-93
96. 19 декабря1999 «Дискавери» STS-103
97. 11 февраля2000 «Индевор» STS-99
98. 19 мая2000«Атлантис» STS-101
99. 8 сентября2000«Атлантис» STS-106
100. 11 октября2000«Дискавери» STS-92
101. 30 ноября2000 «Индевор» STS-97
102. 7 февраля2001 «Атлантис» STS-98
103. 8 марта2001 «Дискавери» STS-102
104. 19 апреля2001 «Индевор» STS-100
105. 12 июля2001 «Атлантис» STS-104
106. 10 августа2001 «Дискавери» STS-105
107. 5 декабря2001 «Индевор» STS-108
108. 1 марта2002 «Колумбия» STS-109
109. 8 апреля2002 «Атлантис» STS-110
110. 5 июня2002 «Индевор» STS-111
111. 7 октября2002 «Атлантис» STS-112
112. 24 ноября2002«Индевор» STS-113
113. 16 января2003«Колумбия» STS-107
114. 26 июля2005«Дискавери» STS-114
115. 4 июля2006«Дискавери» STS-121
116. 9 сентября2006«Атлантис» STS-115
117. 10 декабря2006«Дискавери» STS-116
118. 8 июня2007«Атлантис» STS-117
119. 9 августа2007«Индевор» STS-118
120. 23 октября2007«Дискавери» STS-120
121. 7 февраля2008«Атлантис» STS-122
122. 13 марта2008«Индевор» STS-123
123. 31 мая2008«Дискавери» STS-124
124. 15 ноября2008«Индевор» STS-126
125. 15 марта2009«Дискавери» STS-119
126. 11 мая2009«Атлантис» STS-125

Стоимость

В 2006 году общие расходы составили $160 млрд, к этому времени было выполнено 115 запусков (см.Стоимость использования космического челнока). Средние расходы на каждый полёт составили $1,3 млрд, но основная часть расходов (проектирование, модернизация и др.) не зависит от числа запусков — поэтому по другим оценкам стоимость каждого полёта составляет $600 млн.

Стоимость запуска грузового аналога — Протон-М с выводимой нагрузкой в 22 т составляет $25 млн.

Источник