Była to maszyna, która nie chciała wybierać między rakietą a samolotem. Wahadłowiec kosmiczny, oficjalnie znany jako Orbitalny System Transportu (STS), był ambitną próbą NASA stworzenia pojazdu transportowego częściowo nadającego się do ponownego użycia, zdolnego wejść na orbitę Ziemi. On nie tylko zaczął; lądował. Stanowiło to radykalną różnicę w porównaniu z kapsułami, które rozpryskiwały się w oceanach. Prom mógłby wjechać na pas startowy, wylądować na kołach i taksować do hangaru.
Program rozpoczął się 12 kwietnia 1981 roku. Wtedy z platformy startowej wystartował pierwszy orbiter Columbia. Przez trzydzieści lat system ten determinował amerykański dostęp do przestrzeni kosmicznej. Leciała 135 misji. Ostatni lot zakończył się w 2011 roku. Projekt był skomplikowany, ponieważ musiał spełniać dwa sprzeczne wymagania. Musiała wytrzymać brutalny chaos początku. Musiała przetrwać w kruchej ciszy orbity. I musiała wrócić jak cegła.
Główne komponenty
Prom nie był pojedynczym pojazdem. Była to konstrukcja prefabrykowana. System składał się z trzech głównych części.
- Orbitery: To były skrzydlate statki kosmiczne. Niosli załogę i ładunek. Tylko oni weszli na orbitę.
- Zewnętrzny zbiornik paliwa (ET): To był ogromny pomarańczowy zbiornik paliwa. Zawierał ciekły wodór i ciekły tlen. Dostarczał energii na pierwsze dwie minuty lotu. Po zniszczeniu oddzielił się i spłonął w atmosferze. Nie nadawał się do ponownego użycia.
- Dopalacze rakiet na paliwo stałe (SRB): Dwie białe rakiety przymocowane po bokach. Zapewniały początkową przyczepność. Gdy skończyło się paliwo, wpadli do oceanu. NASA odebrała je, wyczyściła i zatankowała do następnego startu.
Głównymi bohaterami programu były orbitery. Zbudowano pięć z nich: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis i Endeavour. Challenger zaginął w 1986 r., Kolumbia zaginęła w 2003 r. Pozostałe trzy ukończyły ostatnie misje programu.
Dlaczego to miało znaczenie
Prom zmienił sposób, w jaki myślimy o lotach kosmicznych. Przed nim kosmos był podróżą głównie w jedną stronę. Szłaś w górę. Wracałeś. Wpadłeś do oceanu. To był koniec. Transfer zapewniał regularne połączenia. Obiecano, że będzie to kosmiczna ciężarówka.
„Wahadłowiec kosmiczny był pierwszym statkiem kosmicznym zaprojektowanym do wielokrotnego użytku, co zrewolucjonizowało koncepcję podróży kosmicznych, umożliwiając realizację wielu misji przy użyciu tego samego podstawowego pojazdu”.
Możliwość ponownego użycia pozwoliła obniżyć koszty. Przynajmniej w teorii. W praktyce przygotowanie orbiterów do powtarzalnych lotów było niezwykle kosztowne. Płytki osłony termicznej były delikatne. Wymagały ręcznej weryfikacji. Każda misja kosztuje setki milionów dolarów. Jednak możliwość zwrócenia ciężkiego ładunku na Ziemię była wyjątkowa. Prom mógłby wystrzelić satelity na orbitę. Mógłby je naprawić. Potrafił budować konstrukcje w kosmosie.
Dziedzictwo Hubble’a
Jednym z najtrwalszych osiągnięć promu był System Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Wystrzelony w 1990 roku Hubble wymagał renowacji. Sam nie byłby w stanie tego zrobić. Prom wykonał pięć misji serwisowych. Astronauci udali się w przestrzeń kosmiczną. Instalowali nowe kamery. Naprawiali lustra. Zastąpili żyroskopy.
Nie chodziło tylko o wsparcie techniczne.
Anatomia dwumilionowego olbrzyma
Zapomnij o bajkach o podróżach kosmicznych. Amerykański prom kosmiczny nie był gładką srebrną kulą. Była to niezdarna, przerażająco głośna hybryda samolotu, rakiety i jednorazowego zbiornika paliwa.
Wyniesienie go w powietrze wymagało skoordynowanej pracy trzech różnych komponentów. Najpierw był orbiter. Był to skrzydlaty statek, który przewoził załogę i ładunek. Nie potrafił jednak samodzielnie latać. Potrzebował mocy. Mianowicie zewnętrzny zbiornik wypełniony ciekłym wodorem i ciekłym tlenem. Zbiornik ten zasilał trzy główne silniki rakietowe orbitera. A gdyby tego było mało, przymocowano do niego dwa masywne dopalacze rakiet na paliwo stałe.
Skalę trudno zrozumieć, dopóki jej nie zmierzysz.
W momencie startu cały system ważył 2 miliony kilogramów. To 4,4 miliona funtów metalu i paliwa. Miała 56 metrów wysokości. 184 stopy. Aby poruszyć tę konstrukcję, wymagany był ciąg 31 000 kiloniutonów. Lub, jeśli wolisz bardziej intuicyjne jednostki imperialne, 7 milionów funtów siły.
Procedura startu była brutalna. Dopalacze i silniki główne orbitera zostały uruchomione jednocześnie. Przez około dwie minuty siedziałeś w kontrolowanej eksplozji. Wtedy nastąpił pierwszy podział. Boostery zostały zresetowane. Nie tylko odpadły. Otworzyli spadochrony. Wrócili na Ziemię nietknięci. Wielokrotnego użytku. To była główna zaleta. Sen o szybowcu kosmicznym.
Ale zbiornik zewnętrzny? To było jednorazowe.
Gdy orbiter osiągnął 99% swojej prędkości orbitalnej, zbiornik opróżnił się. Zapas paliwa był na wyczerpaniu. Orbiter został od niego odłączony. Buck nie wrócił. Został zniszczony po ponownym wejściu w atmosferę. Kula ognia na niebie.
A jednak.
Oto dziwna część. Prom wystartował pionowo. Rakieta jak każda inna. Ale gdy tylko wszedł na orbitę, zejście zmieniło wszystko. To nie było lądowanie rakiety. To był niekontrolowany lot szybowcowy.
Jak wahadłowiec wylądował bez silników
Ludzie myślą o podróżach kosmicznych jako o serii eksplozji. W górę. W dół. Wysięgnik. Ale powrót wahadłowca był cichy.
Po wypaleniu zewnętrznego zbiornika orbiter stał się w zasadzie cegłą ze skrzydłami. Nie miał silników, które mogłyby sprowadzić go z powrotem na Ziemię. Nie było spadochronów, które mogłyby go spowolnić w tradycyjnym tego słowa znaczeniu. Musiał planować.
To zmieniło wszystko w naszym rozumieniu portów kosmicznych. Nie można było po prostu wystrzelić z wyrzutni i wylądować na polu. Orbiter potrzebował pasa startowego. Długi, betonowy, wzmocniony, aby wytrzymać ciepło i uderzenie 200-tonowego samolotu lądującego z prędkością 200 mil na godzinę.
Dlaczego zbudowali to w ten sposób? Ponieważ chcieli obniżyć koszty każdego startu. Ponowne użycie było świętym Graalem. Dopalacze wracały. Orbiter wracał. Utracono jedynie zbiornik zewnętrzny. W teorii oznaczało to, że tego samego sprzętu można było używać dziesiątki razy.
W rzeczywistości?
Konserwacja była koszmarem. Ale fizyka pozostała ta sama. Orbiter wylądował jak szybowiec.
Rzeczywistość prędkości orbitalnej
Najtrudniej jest osiągnąć 99% prędkości orbitalnej. Zewnętrzne
Prom kosmiczny był czymś więcej niż tylko rakietą. Była to ciężarówka, dźwig i laboratorium połączone w jednym urządzeniu. Jego prawdziwa siła tkwiła w ładowni, ogromnej przestrzeni zaprojektowanej tak, aby pomieścić satelity. Na orbicie orbiter wypuścił je. Mógłby także dokować do innego statku kosmicznego. Nie zrobiono tego tylko na pokaz. Astronauci używali tych doków do naprawy uszkodzonych maszyn. Uzupełniali zapasy na stacjach. Zwracali sprzęt na Ziemię w celu naprawy.
Niektóre misje trwały dwa tygodnie. Ten czas wystarczył, aby zamienić orbiter w wyspecjalizowaną platformę naukową. Członkowie załogi obserwowali Ziemię. Śledzili obiekty kosmiczne. Oni nie tylko patrzyli. Zapisali dane.
Eksperymenty w laboratorium kosmicznym
Nie wszystkie misje wymagały wyposażenia. Niektórzy zajmowali się biologią. Fizyka. Prom przewoził moduł ciśnieniowy zbudowany przez firmę Europa. Nazywało się Spacelab. Wewnątrz utrzymywano kontrolowane środowisko. Ciśnienie było równe standardom ziemskim.
Ale waga? Zniknął.
Astronauci pracowali w warunkach mikrograwitacji. Przeprowadzali eksperymenty, których nie dałoby się przeprowadzić na Ziemi. Dlaczego to jest ważne? Ponieważ dane te ukształtowały nasze rozumienie zdrowia ludzkiego w kosmosie. Wywarli wpływ na naukę o materiałach. Zmienili podejście do projektowania przyszłych laboratoriów.
Ten pomysł był kuszący. Amerykański wahadłowiec kosmiczny został zaprojektowany jako niezawodny koń pociągowy, który może wykonać do 100 lotów. Wczesne prognozy obiecywały radykalną zmianę. Loty na niską orbitę okołoziemską nie byłyby już zbyt drogie. Stałyby się rutyną. Rutyna. To właśnie zostało obiecane.
Ale interweniowała rzeczywistość.
Po uruchomieniu systemu matematyka nie była już zbieżna. Koszty operacyjne wzrosły drastycznie. Czas potrzebny na przygotowanie się do kolejnego lotu ciągnął się znacznie dłużej, niż oczekiwali inżynierowie. Prom nie stał się tanim sposobem na dotarcie w kosmos. Konserwacja stała się koszmarem.
Weźmy jako przykład flotę wahadłowców. W latach 1981–1985 do służby weszły cztery orbitery: Columbia, Challenger, Discovery i Atlantis. Columbia stała się pierwszym statkiem, który poleciał w kosmos. Jednak pod koniec tego okresu początkowy optymizm uleciał pod ciężarem rdzy, koniecznością wymiany płytek termoizolacyjnych i skomplikowaną logistyką.
Dlaczego niskobudżetowy model poniósł tak katastrofalną porażkę? Bo ludzie to nie rakiety. Nie można po prostu wymienić kilku śrub i wysłać ludzi w kosmos w ciągu trzech tygodni. Transfer wymagał intensywnej pracy fizycznej. Przeglądy Prace naprawcze. Opóźnienie
Oczekiwania dotyczące niskich kosztów lotów na niską orbitę okołoziemską po prostu nie odpowiadały realiom wymagań bezpieczeństwa lotów załogowych i konieczności przywrócenia urządzenia zdatności do lotu. Prom pozostawał w służbie przez dziesięciolecia, ale jego obciążenie finansowe i logistyczne stało się cechą definiującą program, a nie jego możliwość ponownego użycia.
Zimna prawda o katastrofie
Stało się to 28 stycznia 1986 roku. Siedmiu astronautów na pokładzie Challengera zmarło kilka minut po starcie. Wśród nich była Christa McAuliffe, prywatna obywatelka i nauczycielka. Obraz eksplozji na zawsze utkwił w pamięci publicznej. Przyczyną była jednak usterka mechaniczna.
Katastrofę zbadała specjalna komisja prezydencka. Ustaliła, że w jednym ze wzmacniaczy rakietowych na paliwo stałe uszkodził się pierścień uszczelniający. To nie był tylko pech. To była wada konstrukcyjna. Wyjątkowo chłodny poranek pogorszył sytuację. Na zimno uszczelka straciła swoją elastyczność. Gorące gazy przeleciały obok niego. Skończyło się na zapaleniu paliwa w zewnętrznym zbiorniku wahadłowca. Po awarii pieczęci eksplozja stała się nieunikniona.
Wypadek nie był anomalią. Było to ryzyko znane, ignorowane ze względu na presję terminów i warunki pogodowe.
NASA natychmiast wycofała całą flotę wahadłowców. Następny lot odbył się dopiero we wrześniu 1988 roku. Przerwa ta pozwoliła inżynierom wyeliminować wady konstrukcyjne. Doprowadziło to również do zmian administracyjnych w programie wahadłowców. Kultura organizacji była równie ważna jak fizyka.
Wymiana utraconego orbitera zajęła lata. Endeavour odbył swój pierwszy lot w 1992 roku. Został zbudowany w celu zastąpienia Challengera. Flota nadal działała, lecz cień styczniowego poranka nigdy w pełni nie zniknął.
To nie był tylko dyplomatyczny uścisk dłoni. Misje wahadłowców na rosyjską stację kosmiczną Mir w latach 1995–1998 stanowiły trudny i ryzykowny poligon. NASA musiała nauczyć się, jak utrzymać statek kosmiczny na orbicie, aby nie powodował eksplozji ani braku powietrza.
„Przejęliśmy doświadczenie stacji, które w istocie spajała taśma klejąca i nadzieja.”
Cel był prosty: przygotować się na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Rzeczywistość okazała się myląca.
„Świat” był stary. Był Rosjaninem. Wyciekało. Ale to zadziałało. A praca była głównym celem.
Nauka na własnej skórze
Wyobraź sobie, że prowadzisz gospodarstwo domowe w stanie nieważkości, a instalacja wodno-kanalizacyjna od czasu do czasu rozpyla czynnik chłodniczy na wyłącznik automatyczny. Właśnie taka atmosfera panowała w Mirze.
NASA wysłała tam załogi wahadłowców, aby przećwiczyły procedury. Ćwiczyli dokowanie. Ćwiczyliśmy spacery kosmiczne (EVS). Ćwiczyli działania w sytuacjach awaryjnych, na które nie było instrukcji, bo Rosjanie ich nie spisali.
Jedna misja. Włączył się alarm pożarowy. Luźny drut. Panika.
To nie były symulacje. To był prawdziwy zegar w kosmosie. Prawdziwe problemy. Prawdziwe konsekwencje.
Okres przejściowy
Do 1998 roku wszystko się zmieniło. Utrzymanie „Miru” stawało się zbyt kosztowne. Stacja była już za stara. Zbyt zmęczony.
Uwaga została przesunięta. Promy zaczęły wystrzeliwać na orbitę duże moduły. Sekcje gospodarstw. Panele słoneczne. Moduły mieszkalne.
Czółenko stało się uniwersalnym narzędziem budowlanym. Dostarczał astronautów. Przyniósł jedzenie. Przywiózł eksperymenty. Budował ISS stopniowo, moduł po module.
Ale umiejętności? Zostali. Pamięć mięśniowa skumulowana podczas lotu do Miru? To było nadal aktualne.
Dlaczego ten etap istniał
Po co spędzać trzy lata pracując w zagranicznej stacji, skoro można zbudować własną?
Bo budowa własnej stacji wymaga umiejętności naprawiania tego, co się psuje. Nie da się symulować każdej awarii. Nie da się przewidzieć każdego wycieku. Musisz tam iść. Trzeba to zobaczyć na własne oczy. Musisz przetrwać w tej sytuacji.
„Świat” zapewnił chaos. ISS udostępniła skalę.
Dziedzictwo tamtej epoki
Dziś ISS jest cudem współpracy międzynarodowej. To jest laboratorium. To jest dom. To świadectwo tego, co się dzieje, gdy kraje przestają się kłócić na tyle długo, aby zbudować coś w kosmosie.
Ale ta współpraca nie wzięła się znikąd. Powstał w cieniu „Świata”. W hangarach wahadłowców. Ogólnie panika z powodu wadliwego systemu.
Patrzymy na błyszczące moduły ISS i widzimy postęp. Nie zawsze widzimy lata prób i błędów, które to poprzedziły. Chaotycznie w połowie. Niezręczne fazy przejściowe.
To tam wydarzyła się prawdziwa praca.
I nie było to zbyt ładne. Ale to zadziałało.
Zniszczenie nastąpiło z szybkością błyskawicy. Zaledwie minutę temu prom kosmiczny Columbia przeleciał po niebie nad środkowym Teksasem. W następnej chwili zamienił się w gruz. 1 lutego 2003 roku orbiter zawalił się na wysokości około 60 kilometrów. To około 40 mil. Zginęło wszystkich siedmiu członków załogi. Wśród nich był Ilan Ramon, pierwszy izraelski astronauta w kosmosie. Duma ze swojego kraju. Tragedia dla wszystkich.
Flota wahadłowców natychmiast została uziemiona. Loty zostały wstrzymane. Wyrzutnie ustały. Kraj wstrzymał oddech. Śledczy musieli poznać przyczynę. Odpowiedź nie leży w powrocie, ale w wystrzeleniu.
Pianka uderzeniowa
Problem zaczął się na platformie startowej. Podczas startu od zewnętrznego zbiornika paliwa oderwał się kawałek pianki izolacyjnej. To nie był mały fragment. Był na tyle duży, że spowodował poważne szkody. Fragment ten uderzył w lewe skrzydło orbitera. Można by pomyśleć, że takie uderzenie w locie doprowadziłoby do katastrofy. Jednak nie jest to prawdą. Uderzenie piany nastąpiło podczas fazy wynurzania. Konstrukcja przetrwała. To na razie wystarczyło.
Ale ochrona termiczna skrzydła została naruszona. Pianka uszkodziła panele kompozytowe węglowo-węglowe. Panele te stanowiły pierwszą linię obrony wahadłowca przed gorącem. Kiedy później Columbia ponownie weszła w atmosferę, coś poszło nie tak. Supergorące powietrze znalazło słaby punkt. Dostał się do skrzydła. Upał był nie tylko intensywny. Wystarczyło zniszczyć konstrukcję. Skrzydło jest niesprawne. Urządzenie upadło w powietrzu.
Komisja śledcza jasno przedstawiła swoje ustalenia. To nie był tylko pech. Było to połączenie awarii mechanicznej i ślepoty organizacyjnej. Nadal istniały te same problemy, które zabiły Challengera. Nie zostali wyeliminowani.
Dlaczego promy musiały odjechać
Katastrofa w Kolumbii zmieniła podejście NASA do ryzyka. Nie chodziło tylko o naprawę paneli skrzydeł. Chodziło o naprawienie kultury ignorowania ostrzeżeń. Inżynierowie zaobserwowali wcześniej uderzenia piany. Wiedzieli o niebezpieczeństwie. Ostrzegali o tym. Zarząd zignorował te sygnały. A przynajmniej nie podjął działań z wymaganą pilnością.
Ten schemat ignorowania znanych problemów został odnotowany w raporcie firmy Challenger kilka lat temu. To była awaria komunikacji. Brak priorytetów. Bezpieczeństwo zeszło na drugi plan w harmonogramie pracy. To nie tylko błąd techniczny. To jest czynnik ludzki.
Zanim loty wahadłowe mogły zostać wznowione, NASA musiała rozwiązać te problemy logistyczne. Przeprojektowali zewnętrzny zbiornik paliwa. Wprowadzono nowe procedury kontroli. Zmieniliśmy podejście do komunikacji ryzyka. Jednak podstawowy problem pozostał: wahadłowiec był zbyt skomplikowany, zbyt drogi i zbyt niebezpieczny, aby można go było regularnie używać.
Program wahadłowców rozpoczął się w latach 70. Obiecywała tani i częsty dostęp do przestrzeni kosmicznej. Zamiast tego zaproponowała coś innego. Wysokie koszty. Wysokie ryzyko. I ostatecznie brak zrównoważonego modelu biznesowego. Utrata Kolumbii była ostatecznym ciosem. Udowodniła, że ryzyko przewyższa korzyści. Zwłaszcza, gdy korzyści polegały głównie na eksperymentach naukowych i naprawach satelitów.
Dziedzictwo wyciągniętych wniosków
Katastrofa w Kolumbii nie tylko zakończyła misję. Położyła kres całej epoce. Flota wahadłowców została wycofana do 2005 roku. Kiedy wznowiono loty, atmosfera się zmieniła. Ostrożność zastąpiła pewność siebie. Ale napis jest na ścianie
Cisza, która zapadła po ryku, była ogłuszająca. Przez prawie trzydzieści lat szum głównych silników wahadłowca wyznaczał erę amerykańskich lotów kosmicznych. Ale ta era nie zakończyła się z hukiem. Zmarła w upalny lipcowy dzień.
8 lipca 2011 r. Atlantyda wystartowała w swój 135. i ostatni lot. To nie był rekordowy start. Nie pobito żadnych rekordów czasu trwania ani zasięgu. To był po prostu koniec kolejki. Praktyczne, ciche zakończenie programu, który zmienił sposób, w jaki myślimy o niskiej orbicie okołoziemskiej.
Aby zrozumieć, dlaczego promy zostały wycofane, należy spojrzeć na oś czasu. Program prawie umarł, zanim tak naprawdę się zaczął. Po tragicznej śmierci Challengera w 1986 r. i Kolumbii w 2003 r. budżet NASA znalazł się pod ostrzałem. Zaufanie publiczne zostało zniszczone. Pomysł „codziennego autobusu w kosmos” upadł pod ciężarem obaw o bezpieczeństwo i rosnących kosztów.
Kiedy 26 lipca 2005 r. wraz ze startem Discovery w końcu wznowiono loty, nastrój w Houston był ponury. Prom powrócił, ale optymizm z lat 80. znikł. Potem odbyło się sześć kolejnych misji. Każde uruchomienie było poddawane dokładnej analizie. Każde lądowanie było ulgą. Zanim Atlantyda wylądowała na Florydzie w lipcu 2011 roku, znaki były oczywiste od lat.
Dokąd poszły statki orbitalne?
Likwidacja floty stworzyła zagadkę logistyczną. Co zrobić z pięcioma ogromnymi, skomplikowanymi urządzeniami? NASA ich nie pozbyła się. Byłoby to marnotrawstwem. Zamiast tego przekazano je muzeom w całych Stanach Zjednoczonych, zamieniając kosztowne sukcesy i porażki inżynieryjne w trwałe narzędzia edukacyjne.
Teraz możesz wejść do nich. Można usiąść w kokpicie.
- Atlantis znajduje się w kompleksie turystycznym Kennedy Space Center na Florydzie. Jest wyświetlany w tej samej formie, w jakiej opuścił orbitę: z otwartymi drzwiami ładowni i schowanym manipulatorem.
- Odkrycie zostało wysłane do Centrum Stevena F. Udvara-Hazy’ego w Wirginii, będącego częścią Narodowego Muzeum Lotnictwa i Przestrzeni Kosmicznej Smithsonian Institution.
- Endeavor znalazł swój dom w California Science Center w Los Angeles.
- Enterprise nigdy nie poleciał w kosmos. Był to prototyp użyty do testów podejścia i lądowania w 1977 roku. Dziś można go oglądać w Intrepid Sea, Air and Space Museum w Nowym Jorku.
To nie tylko zakurzone relikty. To przypomnienie śmiałego, niedoskonałego i ambitnego eksperymentu.
Rzeczywistość po promach
Kiedy promy zostały wycofane ze służby, na niebie pozostała pustka. Stany Zjednoczone posiadały załogowy statek kosmiczny, ale nie miały możliwości wyniesienia astronautów w przestrzeń kosmiczną. Transfer był naszym jedynym mostem.
NASA zapobiegła spaleniu tego mostu. Zwrócili się ku innym rozwiązaniom.
Przez kilka następnych lat amerykańscy astronauci korzystali z rosyjskiego statku kosmicznego Sojuz, który przewoził ich na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Była to decyzja pragmatyczna, choć politycznie niezręczna. Zapłaciliśmy Rosjanom za transport naszych ludzi. Nie było to idealne rozwiązanie, ale dzięki temu stacja orbitalna działała.
Ale prawdziwa historia jest taka, co wydarzyło się później. Likwidacja
