A Space Shuttle

Az amerikai Space Shuttle űrrepülőgép-rendszer (STS) az első, többször felhasználható űrhajózási hordozóeszköz, de az egyszer használható hordozórakétákhoz hasonlóan függőlegesen indul.

A rendszer központi eleme maga az űrrepülőgép. Az orbiternek vagy orbitális fokozatnak is nevezett űreszköz szerkezeti kialakítását tekintve a légköri deltaszárnyú repülőgépekhez hasonlít.



Szárnya alsó elhelyezésű, kettős hátranyilazású szerkezet. Az űrrepülőgép sárkánya a légköri repülőgépek építésében megszokott önhordó héjszerkezet, alapvető szerkezeti anyagai az alumínium- és a titánötvözetek. A félszárnyak és a törzs alsó részeit a sűrű légkörbe való visszatérésekor felmelegedésnek kitett részekén különleges, hővédő anyagból készített csempék burkolják. A mintegy 34 000 hővédő lapka alatti borítás hőmérséklete nem lépi túl a 175 oC-ot.

A személyzet elhelyezésére a légkondicionált, hermetikus, kétszintes fülke szolgál, melynek felső része az utasszállító gép pilótafülkéjére emlékeztet. A pilótafülke mögött helyezkedik el a hasznos terhet befogadó, nem túlnyomásos rakodótér. A két nagyméretű hengerpalást ajtóval zárható térben a különféle műveletek elvégzésére 1-2 db, 15 m kinyúlású, a pilótafülkéből kezelhető manipulátorkar szolgál.



Az űrrepülőgép farokrészébe építették be a függőleges start pillanatától az égésvégi pontig működő, három, folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművet, amelyek oxigénből és hidrogénből álló, hajtóanyagkészlete hatalmas méretű (46,8 m hosszú), henger formájú tartályban helyezkedik el. Erre az óriási tartályra szerelik rá mind az űrrepülőgépet, mind pedig a pályára állást segítő két, nagy tolóerejű, szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétát.

A Space Shuttle indítása

Az összeszerelt és hajtóanyaggal feltöltött rendszer speciális indító asztalról, függőleges helyzetből indul.



Indításkor a két szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta és az űrrepülőgépen lévő három folyékony hajtóanyagú rakétahajtómű együtt üzemel. Az emelkedés során a szilárd rakéták kiégnek, és mintegy 40 km magasan leválnak. Az űrrepülőgép további emelkedése során 100-110 km magasan kifogy a hajtóanyag a külső tartályból. Ennek leválasztása után folytatódik az orbiter emelkedése, sebességét a két manőverhajtómű (OMS) növeli. A 300-350 km magasságú pályára állást követően megkezdődik a feladatok elvégzése, amelyek befejezése után az űrrepülőgép megkezdi a visszatérést.

A visszatérési manőver a repülés legbonyolultabb szakasza. A rakétás fékezést követően az űrrepülőgép a légkörbe süllyed, majd a hosszan tartó, igen enyhe szögű, vitorlázó repülés végén a 4,6 km hosszú, 90 m széles, különleges kialakítású leszállópályán kerekes futóművekkel, mintegy 340 km/h sebességgel ér földet. Repülőgép formájú kialakítása révén sikláskor a Space Shuttle mintegy 2000 km-es oldalirányú manővert is végrehajthat.



A repülés után karbantartási munkálatokat végeznek (ez 65-90 napig tart). Feltöltik a fedélzeti fogyóanyagkészletet, ellenőrzik a borítást, a hőszigetelő csempék állapotát. Mindezeket követően az űrrepülőgép kész a következő űrutazásra. Az orbitális fokozatot 100 űrrepülésre tervezték. A űrrepülőgépen kívül ismételten fel lehet használni a gyorsító fokozatként szolgáló, szilárd hajtóanyagú rakétákat is, mivel ezeket mentőrendszerrel látták el. A kiégést követő szétválás után ezek ballisztikus pályán repülnek tovább, majd a visszatérő ágban kinyílik az orr-részben elhelyezett 3 db fékernyő. A fékezett süllyedés révén a kiégett rakétafokozat sérülésmentesen éri el a tengerfelszínt.

A felkutatott s a vízből kiemelt rakétafokozatot megtisztítják, felújítják, majd újra töltik szilárd hajtóanyaggal, így teszik késszé az ismételt felhasználásra - mintegy 40 alkalommal. Ilyenformán a rendszer egyetlen egyszer felhasználható eleme a tüzelőanyag és oxidálóanyag tárolókból, csővezetékekből és szerelvényekből álló külső tartály.

Space Shuttle Orbiter

A XX. század legmodernebb űrhajója az amerikai Space Shuttle Orbiter űrrepülőgép, amelyet az STS szállít Föld körüli pályára. A szovjetek is kifejlesztettek egy űrrepülőgépet, a Buránt, de a gazdasági problémák miatt egy automatikus űrrepülésen kívül nem használták.

A Space Shuttle Orbiter három fő részből, a törzs elülső, középső és hátsó egységéből áll. Az elülső egységben van az űrkabin, az elülső helyzetszabályozók, az orrfutó és a repülési elektronika. Az 71,5 köbméteres űrkabin háromszintes: pilótafülkéből, lakó- és munkahelyiségből, valamint raktárrészből áll.



A pilótafülkében, amely az űrrepülőgép fő irányító helye, négy űrhajós: a parancsnok, a pilóta és két programfelelős indul a világűrbe. Itt 2020 monitor, ellenőrző műszer, kapcsoló található, kb. háromszor annyi, mint az Apollo űrkabinban. Föld körüli repülésen a pilótafülke igen fontos munkahely öt űrhajós számára, mert az oldalsó pultokon a hasznos teher irányító rendszerei, a hátulsó részéken pedig a tehermozgató robotkar szabályozói, valamint a dokkoláshoz szükséges irányítókarok és ellenőrző műszerek vannak. Az elöl lévő pultokról végzik az űrrepülőgép leszállítását. A pilótafülke elöl hat, felül és hátul két-két szilikonüveges ablakkal rendelkezik a vizuális ellenőrzéshez.

A lakó- és munkahelyiségben induláskor három rakományfelelős foglal helyet, illetve szükség esetén még további három űrhajósnak lehet elhelyezni székeket. Itt vannak a hálózsákos alvóhelyek, a repülési elektronika, a tároló szekrények, a mosdó- és WC-fülke, valamint a zsilipkamra és a bejárati ajtó. A lakó- és munkahelyiséget egy 0,66 x 0,71 m-es átjáró nyílás köti össze a pilótafülkével, amelybe a földön létrával lehet feljutni. Az 1,02 m átmérőjű bejárati ajtó a start előtti beszállást és a visszatérés utáni kiszállást biztosítja. A 2,1 m hosszú és 1,6 m átmérőjű hengeres zsilipkamra a szkafanderes űrhajósok kijáratául szolgál a raktérbe, ha űrsétára mennek, illetve biztosítja az űrkabinba való visszajutást. Ugyanitt van az űrséta-szkafanderek tárolója is.



A törzs középső részén van a különféle hasznos terhet (műholdak, Spacelab, platformok, egyedi kísérleti készülékek, szerelési anyagok stb.) szállító 18,3 m hosszú, 5,2 m széles és 4 m magas raktér. A nem hermetikus rakteret két hatalmas, 18,3 m hosszú és 4,6 m széles, összesen 1,48 t tömegű ajtó zárja. Az ajtók belső részén találhatók az űrrepülőgép hőszabályozó rendszerének kisugárzó radiátorai, amelyek a farrepülés közben nyitott ajtók mellett működnek.



A raktér felső szélén helyezkedik el a háromelemes, kanadai gyártmányú, 15 m hosszúságú robotkar. Általában egyet helyeznek el az űrrepülőgépen, de hely van egy második robotkarnak is. A robotkar végén lévő tv-kamera biztosítja, hogy az irányító űrhajós közelről is láthassa a kar végén lévő szerkezettel megfogandó tárgyat.

A Space Shuttle űrrepülőgépből összesen 6 db készült 1977-1992 között. Az Enterprise űrrepülőgéppel csak légköri leszállási kísérleteket végeztek. A Columbia űrrepülőgép indult először Föld körüli pályára, 2000 októberéig 26-szor repült. A Challenger 1983-86 között 10-szer indult, utolsó repülésének 72. másodpercében felrobbant.



A Discovery űrrepülőgép 1984-től 2000-ig 27-szer járt a világűrben, míg az Atlantis 1985-2000 között 22-szer repült. A megsemmisült Challengert helyettesítő Endeavour 1992-es kipróbálása óta 14-szer indult Föld körüli pályára. Az űrrepülőgépekről 1989-90-ben űrszondákat (Magellan, Galileo, Ulysses) is indítottak.

(Forrás: Almár - Both - Horváth - Szabó: SH Atlasz Űrtan; Springer Hungarica 1996 - a szerzők engedélyével.)

Ajánló:

Az emberes űrrepülések NASA-oldalai. Az eddigi Space Shuttle küldetések honlapjai a NASA archívumában. Az űrrepülőgép a 21. században.