La première navette spatiale. Ce que la navette spatiale peut faire et comment elle vole

J'ai été inspiré pour écrire cet article par de nombreuses discussions sur des forums et même des articles dans des magazines sérieux, dans lesquels je suis tombé sur la position suivante :

« Les États-Unis développent activement une défense antimissile (chasseurs de 5e génération, robots de combat, etc.). Garde! Ce ne sont pas des imbéciles, ils savent compter l’argent et ne feront pas de bêtises ???”

Les imbéciles ne sont pas des imbéciles, mais ils ont toujours eu beaucoup de fraude, de stupidité et de «boire la pâte» - il suffit de regarder de plus près les mégaprojets américains.

Ils essaient constamment de créer une arme miracle ou une technologie miracle qui fera honte à tous les ennemis/concurrents pendant longtemps et les fera trembler devant la puissance technologique inimaginable de l’Amérique. Ils font des présentations spectaculaires, diffusent des données étonnantes et créent une énorme vague dans les médias.

Tout se termine toujours de manière triviale - par une escroquerie réussie des contribuables représentés par le Congrès, une énorme ponction d'argent et un résultat désastreux.

Par exemple, voici l'historique du programme Navette spatiale - une des courses-poursuites typiques des chimères américaines.

Ici, à toutes les étapes, depuis l'énoncé du problème jusqu'à l'exploitation, la direction de la NASA a commis une série d'erreurs/fraudes grossières, qui ont finalement conduit à la création d'une navette incroyablement inefficace, à la fermeture anticipée du programme et à l'enterrement du développement de la station orbitale nationale. .

Comment tout a commencé :

À la fin des années 60, avant même l’alunissage, les États-Unis ont décidé de réduire (puis de fermer) le programme Apollo. La capacité de production a commencé à décliner rapidement et des centaines de milliers d’ouvriers et d’employés ont été licenciés. Les coûts énormes de la guerre du Vietnam et de la course spatiale et militaire avec l’URSS avaient miné le budget américain et l’un des pires ralentissements économiques de son histoire se profilait.

Le financement de la NASA était de plus en plus réduit chaque année et l’avenir de l’exploration spatiale habitée américaine était menacé. De plus en plus de voix se sont élevées au Congrès pour critiquer le fait que la NASA gaspillait de manière insensée l'argent des contribuables à un moment où les postes sociaux les plus importants du budget du pays étaient sous-financés. D’un autre côté, le monde libre tout entier observait avec impatience chaque geste des phares de la démocratie et attendait la défaite cosmique spectaculaire des barbares totalitaires russes.

Dans le même temps, il était clair que l’URSS n’allait pas abandonner la concurrence dans l’espace et que même un atterrissage réussi sur la Lune ne pouvait pas être une raison pour se reposer sur ses lauriers.

Il était urgent de décider quoi faire ensuite. Pour cela, sous les auspices de l'administration présidentielle, un groupe de travail spécial de scientifiques a été créé, qui a commencé à élaborer de nouveaux plans de développement de la technologie spatiale américaine.

Il était alors déjà évident que l'URSS suivait la voie du développement de la technologie des stations orbitales (OS), tandis que la participation à la course lunaire était activement niée par les autorités soviétiques.

Ainsi, en 1968, Soyouz-4 et Soyouz-5 ont été amarrés en orbite et une transition à travers l'espace ouvert a été effectuée d'un navire à l'autre. Pendant la transition, les astronautes se sont entraînés à effectuer des travaux d’installation dans l’espace, et l’ensemble du projet a été présenté comme « la première station orbitale expérimentale au monde ». La presse mondiale entière a été remplie de réponses admiratives. Certaines personnes ont évalué l’amarrage de Soyouz encore plus haut que le survol de la Lune par Apollo 8.

Une telle réponse a inspiré les dirigeants de l'URSS et, en 1969, un vol de trois avions Soyouz a été lancé en même temps. Deux d'entre eux devaient accoster et le troisième devait voler autour en faisant un rapport spectaculaire. Autrement dit, le jeu était clairement destiné à être joué au public. Mais le plan n'a pas fonctionné, l'automatisation a échoué et il n'a pas été possible d'accoster. Néanmoins, une expérience précieuse a été acquise dans les manœuvres mutuelles en orbite, une expérience unique de soudage/brasage sous vide a été réalisée et l'interaction des services au sol avec les navires en orbite a été élaborée. Ainsi, le vol de groupe a été déclaré globalement réussi, et après l'atterrissage des cosmonautes, lors d'un rassemblement, Brejnev a officiellement déclaré que "les stations orbitales sont la voie principale de l'astronautique".

À quoi l’Amérique pourrait-elle s’opposer ? En fait, le projet de créer son propre système d'exploitation a commencé aux États-Unis bien avant ces événements, mais il n'a pratiquement pas bougé, puisque toutes les ressources possibles visaient à assurer un atterrissage rapide sur la Lune. Immédiatement après que l'A11 ait finalement visité la Lune, la question de la construction d'un système d'exploitation s'est posée avec force à la NASA.

Ensuite, la NASA a décidé de créer le plus rapidement possible un système d'exploitation à partir des développements existants. Laboratoire Sky (en double exemplaire), a annulé deux des derniers alunissages, libérant ainsi les fusées Saturn 5 pour mettre ces stations en orbite. Dans quelle hâte ils ont construit Skylab et quelles absurdités cela s'est avéré être une autre histoire.

À tout le moins, ils ont temporairement comblé le « trou » dans cette compétition. Mais dans tous les cas, le programme Skylab était évidemment une impasse, puisque les lanceurs nécessaires à son développement étaient hors production depuis longtemps, et il fallait voler avec les restes.

Qu'ont-ils proposé ?

Ensuite, le « Space Activities Planning Group » a proposé dans les années à venir (après le vol Skylab) de créer une immense station orbitale, avec un équipage de dizaines de personnes et une navette spatiale réutilisable, transportant des marchandises et des personnes jusqu'à la station et retour. L'accent principal était mis sur le fait que la navette prévue serait si peu coûteuse à exploiter et si fiable que les vols spatiaux habités deviendraient presque aussi routiniers et sûrs que les vols d'avions de ligne civils.

(c’est à ce moment-là que les Russes mettront au repos leurs fusées jetables au kérosène)

Le projet initial de la NASA pour construire la navette était tout à fait rationnel :

Ils ont proposé de créer un système de transport spatial composé de deux ailes entièrement réutilisablesétapes : « Booster » (« Accélérateur ») et « Orbiter ».

Cela ressemblait à ceci : un grand « avion » en porte un autre, plus petit, sur son dos. La charge utile était limitée à 11 tonnes (c'est important !). L'objectif principal de la navette était de desservir la future station orbitale. Il s'agit d'un système d'exploitation de grande taille qui pourrait créer un flux de marchandises suffisamment important en orbite et, surtout, depuis celle-ci.

La taille du Booster était censée être comparable à celle d'un Boeing 747 (environ 80 mètres de long), et la taille de l'Orbiter était celle d'un Boeing 707 (environ 40 mètres). Les deux étages étaient censés être équipés des meilleurs moteurs oxygène-hydrogène. Après le décollage, le Booster, après avoir accéléré l'Orbiter, se séparerait à mi-chemin et retournerait/avion lui-même à la base.

Le coût du lancement d'une telle navette serait d'environ 10 millions de dollars (aux prix de ces années-là), sous réserve de vols assez fréquents, 40 à 60 fois par an. (à titre de comparaison, le coût du lancement de la mission lunaire Saturn 5 était alors de 200 millions de dollars)

Naturellement, l’idée de créer un transport orbital aussi bon marché et facile à utiliser a été appréciée par le Congrès/l’Administration. Laissons l’économie à ses limites, les noirs détruisent les villes, mais nous allons encore nous pousser, faire un super truc, et ensuite nous resterons coincés !

Tout cela est merveilleux, mais pour la seule création de la super navette, la NASA voulait un minimum de 9 milliards de dollars, et le gouvernement a accepté de n'en allouer que 5, et encore seulement à la condition d'une participation active au financement de l'armée. ils ont refusé du tout de donner de l'argent à une grande station, considérant raisonnablement qu'elle avait déjà reçu des milliards pour le programme de 2 stations Skylab (qui n'avaient pas encore volé) - tout à fait assez à cette époque.

Mais la NASA a mordu à l’hameçon et a finalement donné naissance à cette option :

Premièrement, une manœuvre latérale aussi longue nécessitait des ailes puissantes, ce qui augmentait le poids de la navette. De plus, la navette Orbiter ne disposait désormais plus de réservoirs de carburant internes pour transporter 30 tonnes de fret en orbite. Nous avons dû y attacher un énorme réservoir externe. Naturellement, ce réservoir a dû être rendu jetable (il est très difficile de faire descendre une structure aussi fragile et à paroi mince depuis l'orbite). De plus, le problème s'est posé de créer de puissants moteurs à hydrogène capables de soulever tout ce colosse. La NASA a évalué de manière réaliste les possibilités à cet égard et a abaissé les exigences de poussée maximale pour les moteurs principaux, en fixant deux énormes propulseurs à propergol solide (SFC) sur les côtés pour les aider. Il s'est avéré que le "Booster" à hydrogène a complètement disparu de la configuration, dégénérant en fusées de porte surdimensionnées du "Katyusha".

Ainsi, le projet Shuttle dans sa forme moderne a finalement vu le jour. Avec « l’aide » de l’armée et sous couvert de réduire les coûts et d’accélérer le développement, les Nasovites ont mutilé le projet original au point de le rendre méconnaissable. Cependant, il a été approuvé avec succès en 1972 et accepté pour sa mise en œuvre.

En regardant vers l'avenir, disons que même pour cette misère, ils ont encore dépensé loin des 5 milliards, comme ils l'avaient promis. Le développement de la navette en 1980 leur a coûté 10 milliards (aux prix de 1977) ou environ 7 milliards aux prix de 1971. A noter que l'idée de​​créer une station a été reportée pour une durée indéterminée et donc de nouvelles tâches ont été inventées pour le nouveau projet Shuttle.

À savoir, le but de la navette a été repensé en cours de route pour le lancement soi-disant ultra bon marché de satellites commerciaux et militaires - de tous les ordres, du léger au super-lourd, ainsi que le retour des satellites de l'orbite.

Il y avait vraiment un gros problème ici, à cette époque, ils ne fabriquaient tout simplement pas assez de satellites pour justifier les lancements fréquents d’une énorme fusée. Mais nos courageux scientifiques n’étaient pas en reste ! Ils ont embauché un entrepreneur privé, la société Mathematics, qui a prédit avec une grande clairvoyance des besoins tout simplement énormes en matière de lancements dans un avenir proche. Des centaines ! Des milliers de lancements ! (qui en douterait)

En principe, déjà à ce stade, au stade du projet approuvé en 1972, il était clair que la navette ne deviendrait jamais un moyen bon marché de mise en orbite, même si tout se déroulait comme sur des roulettes. Après tout, les miracles ne se produisent pas - vous ne pouvez pas mettre en orbite une charge trois fois plus lourde en dépensant les mêmes 10 à 15 millions de dollars calculés pour original un système beaucoup plus léger et plus avancé. Sans oublier que tous les calculs de coûts ont été donnés pour entièrement réutilisable un dispositif que la Navette ne pouvait plus réaliser par définition.

Et l’idée elle-même – mettre une navette de 100 tonnes avec des personnes en orbite à chaque fois, pour ensuite livrer au mieux une douzaine ou deux tonnes de charge utile dans l’espace – sent fortement l’absurdité.

Cependant, étonnamment, tous les chiffres et promesses qui étaient ceux d'origine pour le projet original ont été automatiquement déclarés pour la version castrée !

Même si la perte de presque tous les avantages des missiles relativement jetables était évidente. Par exemple, le coût du sauvetage de l'océan, de la restauration, du transport et de l'assemblage des propulseurs à combustible solide s'est avéré à lui seul n'être pas bien inférieur au coût de fabrication de nouveaux.

À propos, la société Thiokol Chemical a remporté un concours pour le développement d'accélérateurs à combustible solide, sous-estimant trois fois le coût réel des coûts de transport. Un autre petit exemple des tonnes de tricherie et de budget bu qui ont accompagné le développement Navette spatiale.

La sécurité promise s'est également révélée être un véritable gâchis : les propulseurs à combustible solide ne peuvent pas être arrêtés après avoir été allumés et ils ne peuvent pas non plus être abattus, tandis que l'équipage est privé de tout moyen de fuite au lancement. Mais qui s’en soucie ? La NASA tenait tellement à maîtriser le budget qu'elle a annoncé sans hésitation au Congrès que le TTU avait atteint une fiabilité à 100 %. Autrement dit, leur accident ne peut en principe jamais se produire.

Comment ils regardaient dans l'eau...

Que s'est-il passé à la fin

Mais des problèmes sont survenus : ouvrez les portes, tout s'est avéré encore plus amusant en ce qui concerne le développement et l'exploitation proprement dits.

Laissez-moi vous rappeler :

Selon les plans des développeurs, la navette devait devenir un système de transport réutilisable, ultra-fiable et sûr, avec un coût record de mise en orbite des marchandises et des personnes. La fréquence des vols devait être portée à 50 par an.

Mais c'était fluide sur le papier...

La plaque ci-dessous montre clairement à quel point la navette s'est avérée « réussie »

Tous les prix sont indiqués en dollars de 1971 :

Ainsi, ce qui s'est passé était exactement le contraire

Non réutilisable

Insuffisamment fiable et extrêmement dangereux en cas d'accident

Avec un coût record pour atteindre l’orbite.

Non réutilisable - car après le vol de la navette, le réservoir externe est perdu, de nombreux éléments critiques du système deviennent inutilisables ou nécessitent une restauration coûteuse. À savoir:

La restauration des propulseurs à propergol solide coûte près de la moitié du coût de fabrication de nouveaux propulseurs, plus le transport et l'entretien de l'infrastructure pour les attraper dans l'océan.

Après chaque atterrissage, les moteurs principaux subissent une révision majeure ; pire, leur durée de vie s'est avérée si courte qu'il a fallu fabriquer 50 moteurs principaux supplémentaires pour les 5 navettes !

Le châssis est entièrement remplaçable ;

Le revêtement de protection thermique de la cellule nécessite une longue récupération après chaque vol. (question : qu'est-ce qui est vraiment réutilisable dans le système alors ? Navette spatiale ? il ne reste que le corps de la navette)

Il s'est avéré qu'avant chaque lancement, l'Orbiter « réutilisable » a besoin d'une restauration longue et coûteuse qui dure des mois. De plus, les lancements eux-mêmes sont constamment et longtemps reportés en raison de nombreux problèmes. Parfois, il faut même retirer des composants d’une navette afin d’en lancer une autre le plus rapidement possible. Tout cela prive MTKS de la capacité de lancer fréquemment (ce qui pourrait en quelque sorte réduire le coût d'exploitation).

De plus, comme déjà mentionné, lors de son développement, la NASA a assuré au Congrès que la fiabilité du TTU pouvait être considérée sous condition comme 1. Par conséquent, aucun système de sauvetage n'a été fourni lors du lancement et ils ont économisé beaucoup à ce sujet. Pour lequel l'équipage du Challenger a payé.

La catastrophe elle-même s'est produite par la faute de la direction de la NASA, qui, d'une part, a tenté d'augmenter à tout prix la fréquence des lancements au maximum (afin de réduire les coûts et de faire bonne figure dans un mauvais jeu), et d'autre part, il a ignoré les exigences opérationnelles des spécifications techniques, qui n'autorisaient pas les lancements à des températures inférieures à zéro. Et ce lancement malheureux avait déjà été reporté à plusieurs reprises et une attente supplémentaire a perturbé tout le programme de vol. Par conséquent, ils ne se sont pas souciés des conditions de température, ils ont donné le feu vert pour le lancement et le joint d'intersection gelé dans le TTU, ayant perdu son élasticité, grillée, la torche échappée a brûlé à travers le réservoir extérieur et.... Claquer!

Après la catastrophe du Challenger, la structure a dû être renforcée et alourdie, c'est pourquoi la capacité de charge requise n'a jamais été atteinte. En conséquence, la navette met en orbite une charge utile à peine plus grande que notre Proton.

De plus, cette catastrophe, outre un retard de deux ans dans les vols, a finalement conduit à la perturbation du très attendu programme Freedom OS, pour le développement duquel, d'ailleurs, 10 milliards de dollars ont finalement été dépensés ! En raison de la capacité de charge réelle réduite, les développeurs de Freedom n'ont pas pu installer les modules de la station dans le compartiment à bagages.

Quant à la catastrophe de Columbia, les problèmes liés aux dommages causés au TZP au lancement étaient connus dès le début, mais ils ont également été ignorés. Même si le danger était évident ! Et cela persiste, puisque ce problème n’a pas encore reçu de solution fondamentale.

En conséquence, aujourd'hui, les navettes n'ont pas effectué même 30 % des vols prévus et le programme sera fermé d'ici 2010, sinon la probabilité d'une autre catastrophe est inacceptablement élevée !

Le 21 juillet 2011, à 9 h 57 UTC, la navette spatiale Atlantis a atterri sur la piste 15 du Kennedy Space Center. Il s'agissait du 33e vol d'Atlantis et de la 135e mission spatiale dans le cadre du projet Space Shuttle.

Ce vol était le dernier de l'histoire de l'un des programmes spatiaux les plus ambitieux. Le projet sur lequel les États-Unis ont parié sur l’exploration spatiale n’a pas du tout abouti comme l’avaient envisagé ses développeurs.

L’idée d’engins spatiaux réutilisables est apparue tant en URSS qu’aux États-Unis à l’aube de l’ère spatiale, dans les années 1960. Les États-Unis ont commencé sa mise en œuvre pratique en 1971, lorsque la société nord-américaine Rockwell a reçu une commande de la NASA pour développer et créer une flotte complète de navires réutilisables.

Selon le plan des auteurs du programme, les navires réutilisables devaient devenir un moyen efficace et fiable de transporter des astronautes et des marchandises de la Terre vers une orbite terrestre basse. Les appareils étaient censés parcourir la route « Terre - Espace - Terre », comme des navettes, c'est pourquoi le programme s'appelait « Space Shuttle » - « Space Shuttle ».

Initialement, les navettes n'étaient qu'une partie d'un projet plus vaste qui impliquait la création d'une grande station orbitale pour 50 personnes, d'une base sur la Lune et d'une petite station orbitale en orbite autour de la Terre. Compte tenu de la complexité du projet, la NASA était prête, dans un premier temps, à se limiter à une seule grande station orbitale.

Lorsque ces plans furent soumis à l'approbation de la Maison Blanche, Le président américain Richard Nixon Mes yeux se sont assombris à cause du nombre de zéros dans l’estimation estimée du projet. Les États-Unis ont dépensé énormément d’argent pour devancer l’URSS dans la « course à la Lune » habitée, mais il était impossible de continuer à financer des programmes spatiaux à des niveaux véritablement astronomiques.

Premier lancement le jour de la cosmonautique

Après que Nixon ait rejeté ces projets, la NASA a eu recours à une astuce. Après avoir caché les projets de création d'une grande station orbitale, le président s'est vu présenter un projet visant à créer un vaisseau spatial réutilisable en tant que système capable de générer des bénéfices et de récupérer les investissements en lançant des satellites en orbite sur une base commerciale.

Le nouveau projet a été envoyé pour examen à des économistes, qui sont arrivés à la conclusion que le programme serait rentable si au moins 30 lancements d'engins spatiaux réutilisables étaient effectués par an et que les lancements d'engins spatiaux jetables seraient complètement arrêtés.

La NASA était convaincue que ces paramètres étaient tout à fait réalisables et le projet de navette spatiale a reçu l'approbation du président et du Congrès américain.

En effet, au nom du projet Space Shuttle, les États-Unis ont abandonné les engins spatiaux jetables. De plus, au début des années 1980, il fut décidé de transférer le programme de lancement des véhicules militaires et de renseignement vers les navettes. Les développeurs ont assuré que leurs appareils miracles parfaits ouvriraient une nouvelle page dans l'exploration spatiale, les obligeraient à abandonner des coûts énormes et même à réaliser des bénéfices.

Le tout premier vaisseau réutilisable, appelé Enterprise à la demande générale des fans de la série Star Trek, n'a jamais été lancé dans l'espace - il n'a servi qu'à tester les méthodes d'atterrissage.

La construction du premier vaisseau spatial entièrement réutilisable a commencé en 1975 et s’est achevée en 1979. Il fut baptisé « Columbia » en hommage au voilier sur lequel Capitaine Robert Gray en mai 1792, il explora les eaux intérieures de la Colombie-Britannique.

12 avril 1981 "Columbia" avec un équipage de John Young et Robert Crippen lancé avec succès depuis le site de lancement de Cap Canaveral. Le lancement n'était pas prévu pour coïncider avec le 20e anniversaire du lancement Youri Gagarine, mais le destin en a décidé ainsi. Le lancement, initialement prévu le 17 mars, a été reporté à plusieurs reprises en raison de divers problèmes et a finalement été réalisé le 12 avril.

Début de la Colombie. Photo : wikipedia.org

Catastrophe au décollage

La flottille de navires réutilisables a été reconstituée avec le Challenger et le Discovery en 1982, et en 1985 avec l'Atlantis.

Le projet de navette spatiale est devenu la fierté et la carte de visite des États-Unis. Seuls les spécialistes connaissaient son revers. Les navettes, pour lesquelles le programme habité américain a été interrompu pendant six ans, étaient loin d'être aussi fiables que l'espéraient leurs créateurs. Presque chaque lancement était accompagné d'un dépannage avant le lancement et pendant le vol. De plus, il s'est avéré que les coûts d'exploitation des navettes sont en réalité plusieurs fois supérieurs à ceux envisagés par le projet.

La NASA a rassuré les critiques : oui, il y a des défauts, mais ils sont insignifiants. La ressource de chaque navire est conçue pour 100 vols, d'ici 1990 il y aura 24 lancements par an et les navettes ne dévoreront pas de fonds, mais feront des bénéfices.

Le 28 janvier 1986, le lancement de l'expédition 25 du programme de la navette spatiale était prévu depuis Cap Canaveral. Le vaisseau spatial Challenger se dirigeait vers l'espace, dont il s'agissait de la 10e mission. Outre les astronautes professionnels, l'équipage comprenait enseignante Christa McAuliffe, lauréat du concours « Teacher in Space », qui devait donner plusieurs cours depuis l'orbite à des écoliers américains.

Ce lancement a attiré l'attention de toute l'Amérique ; les parents et amis de Christa étaient présents au cosmodrome.

Mais à la 73e seconde de vol, devant les personnes présentes au cosmodrome et des millions de téléspectateurs, le Challenger explose. Sept astronautes à bord sont morts.

La mort du Challenger. Photo : Commons.wikimedia.org

"Peut-être" en américain

Jamais auparavant dans l’histoire de l’astronautique une catastrophe n’avait fait autant de morts à la fois. Le programme américain de vols habités a été interrompu pendant 32 mois.

L'enquête a montré que la cause de la catastrophe était l'endommagement du joint torique du propulseur à combustible solide droit lors du décollage. Les dommages causés à l'anneau ont provoqué la combustion d'un trou sur le côté de l'accélérateur, à partir duquel un jet s'est écoulé vers le réservoir de carburant externe.

Au cours de la clarification de toutes les circonstances, des détails très disgracieux sur la « cuisine » interne de la NASA ont été révélés. En particulier, les responsables de la NASA sont au courant des défauts des joints toriques depuis 1977, c'est-à-dire depuis la construction de Columbia. Cependant, ils ont renoncé à la menace potentielle, s’appuyant sur le « peut-être » américain. En fin de compte, tout s’est terminé par une monstrueuse tragédie.

Après la mort du Challenger, des mesures ont été prises et des conclusions ont été tirées. Le perfectionnement des navettes ne s'est pas arrêté au cours des années suivantes et, à la fin du projet, il s'agissait en fait de navires complètement différents.

Le Challenger perdu a été remplacé par l'Endeavour, mis en service en 1991.

Navette Endeavour. Photo : Domaine public

De Hubble à l'ISS

On ne peut pas parler uniquement des défauts des navettes. Grâce à eux, des travaux inédits ont été réalisés dans l'espace pour la première fois, par exemple la réparation d'engins spatiaux en panne et même leur retour d'orbite.

C’est la navette Discovery qui a mis en orbite le désormais célèbre télescope Hubble. Grâce aux navettes, le télescope a été réparé quatre fois en orbite, ce qui a permis d'étendre son fonctionnement.

Les navettes transportaient en orbite des équipages comptant jusqu'à 8 personnes, tandis que le Soyouz soviétique jetable ne pouvait pas transporter plus de 3 personnes dans l'espace et revenir sur Terre.

Dans les années 1990, après la clôture du projet du vaisseau spatial réutilisable soviétique Bourane, des navettes américaines ont commencé à voler vers la station orbitale Mir. Ces navires ont également joué un rôle majeur dans la construction de la Station spatiale internationale, en mettant en orbite des modules qui ne disposaient pas de leur propre système de propulsion. Les navettes ont également livré des équipages, de la nourriture et du matériel scientifique à l'ISS.

Cher et mortel

Mais malgré tous les avantages, il est devenu évident au fil des années que les navettes ne se débarrasseront jamais de leurs défauts. Littéralement à chaque vol, les astronautes ont dû effectuer des réparations, éliminant ainsi des problèmes plus ou moins graves.

Au milieu des années 1990, on ne parlait pas de 25 à 30 vols par an. 1985 reste une année record pour le programme avec neuf vols. En 1992 et 1997, il a été possible d'effectuer 8 vols. La NASA a longtemps préféré garder le silence sur le retour sur investissement et la rentabilité du projet.

Le 1er février 2003, la navette spatiale Columbia accomplissait la 28e mission de son histoire. Cette mission a été réalisée sans amarrage à l'ISS. Le vol de 16 jours impliquait un équipage de sept personnes, dont le premier Israélien l'astronaute Ilan Ramon. Lors du retour d'orbite de Columbia, la communication avec lui a été perdue. Bientôt, des caméras vidéo ont enregistré l'épave du navire se précipitant rapidement vers la Terre dans le ciel. Les sept astronautes à bord sont morts.

Au cours de l’enquête, il a été établi que lors du lancement de Columbia, un morceau d’isolation thermique du réservoir d’oxygène avait heurté le plan gauche de l’aile de la navette. Lors de la descente depuis l'orbite, cela a entraîné la pénétration de gaz présentant des températures de plusieurs milliers de degrés dans les structures de l'engin spatial. Cela a conduit à la destruction des structures des ailes et à la perte supplémentaire du navire.

Ainsi, deux catastrophes de navettes ont coûté la vie à 14 astronautes. La confiance dans le projet était complètement ébranlée.

Le dernier équipage de la navette spatiale Columbia. Photo : Domaine public

Expositions pour le musée

Les vols des navettes ont été interrompus pendant deux ans et demi et après leur reprise, une décision fondamentale a été prise selon laquelle le programme serait enfin achevé dans les années à venir.

Il ne s’agissait pas seulement de pertes humaines. Le projet de navette spatiale n’a jamais atteint les paramètres initialement prévus.

En 2005, le coût d'un vol de navette s'élevait à 450 millions de dollars, mais avec les coûts supplémentaires, ce montant atteignait 1,3 milliard de dollars.

En 2006, le coût total du projet de la navette spatiale s'élevait à 160 milliards de dollars.

Il est peu probable que quiconque aux États-Unis l’aurait cru en 1981, mais le vaisseau spatial soviétique Soyouz, modeste cheval de bataille du programme spatial habité national, a battu les navettes en termes de prix et de fiabilité.

Le 21 juillet 2011, l'odyssée spatiale des navettes s'est enfin terminée. En 30 ans, ils ont effectué 135 vols, effectuant un total de 21 152 orbites autour de la Terre et parcourant 872,7 millions de kilomètres, mettant en orbite 355 cosmonautes et astronautes et 1,6 mille tonnes de charge utile.

Toutes les « navettes » ont pris place dans les musées. L'Enterprise est exposé au Naval and Aerospace Museum de New York, le Discovery Museum est situé au Smithsonian Institution Museum de Washington, Endeavour a trouvé refuge au California Science Center de Los Angeles et Atlantis est amarré en permanence au Space Center. Kennedy en Floride.

Le navire "Atlantis" au centre. Kennedy. Photo : Commons.wikimedia.org

Après l'arrêt des vols de navette, les États-Unis ne sont plus en mesure de mettre en orbite des astronautes autrement qu'avec l'aide du vaisseau spatial Soyouz.

Les hommes politiques américains, considérant cette situation inacceptable pour les États-Unis, appellent à accélérer les travaux de création d'un nouveau navire.

On espère que, malgré la précipitation, les leçons tirées du programme de la navette spatiale seront retenues et qu'une répétition des tragédies du Challenger et de Columbia sera évitée.

Navette Discovery sur la rampe de lancement

« Navette spatiale » ou simplement « Navette » ( Navette spatiale- « navette spatiale ») est un vaisseau spatial de transport réutilisable américain. Les navettes ont été utilisées dans le cadre du programme Space Transportation System de la NASA ( Système de transport spatial, STS ). Il était entendu que les navettes « se précipiteraient comme des navettes » entre la Terre proche et la Terre, délivrant des charges utiles dans les deux sens.

Le programme de navette spatiale a été développé par North American Rockwell et un groupe d'entrepreneurs associés pour le compte de la NASA depuis 1971. Les travaux de développement et de développement ont été réalisés dans le cadre d'un programme conjoint entre la NASA et l'Air Force. Lors de la création du système, un certain nombre de solutions techniques pour les modules lunaires des années 1960 ont été utilisées : des expériences avec des accélérateurs à propergol solide, des systèmes pour leur séparation et la réception du carburant à partir d'un réservoir externe. Au total, cinq navettes ont été construites (dont deux sont mortes dans des catastrophes) et un prototype. Les vols dans l'espace ont été effectués du 12 avril 1981 au 21 juillet 2011.

En 1985, la NASA prévoyait que d'ici 1990, il y aurait 24 lancements par an et que chaque vaisseau spatial effectuerait jusqu'à 100 vols dans l'espace. Dans la pratique, ils ont été beaucoup moins utilisés : en 30 ans d'exploitation, 135 lancements ont été effectués (dont deux catastrophes). La navette spatiale a effectué le plus de vols (39).

Description générale du système

La navette est lancée dans l'espace à l'aide de deux propulseurs à poudre et de trois de ses propres moteurs de propulsion, qui reçoivent du carburant d'un énorme réservoir externe externe. Dans la partie initiale de la trajectoire, la poussée principale est créée par des propulseurs à poudre amovibles. . En orbite, la navette manœuvre à l'aide des moteurs du système de manœuvre orbitale, revenant sur Terre sous forme de planeur.

Ce système réutilisable se compose de trois composants principaux (étapes) :

1. Deux propulseurs de fusée à poudre, qui fonctionnent pendant environ deux minutes après le lancement, accélérant et guidant le navire, puis se séparent à une altitude d'environ 45 km, parachutent dans l'océan et, après réparation et ravitaillement, sont à nouveau utilisés ;
2. Grand réservoir de carburant externe avec hydrogène liquide et oxygène pour les moteurs principaux. Le réservoir sert également de cadre pour fixer les boosters au vaisseau spatial. Le réservoir est jeté au bout d'environ 8,5 minutes à une altitude de 113 km, la majeure partie brûle et les restes tombent dans l'océan.
3. Avion-fusée spatial habité - ( le véhicule Orbiteur ou juste l'Orbiteur) - la véritable «navette spatiale» (navette spatiale), qui se met en orbite terrestre basse, y sert de plate-forme de recherche et de logement pour l'équipage. Après avoir terminé le programme de vol, il revient sur Terre et atterrit comme un planeur sur la piste.

À la NASA, les navettes spatiales sont désignées OV-xxx ( Véhicule orbiteur - xxx)

Équipage

Le plus petit équipage de la navette est composé de deux astronautes - un commandant et un pilote (Columbia, lance STS-1, STS-2, STS-3, STS-4). Le plus grand équipage de la navette est composé de huit astronautes (Challenger, STS-61A, 1985). La deuxième fois que huit astronautes étaient à bord, c'était lors de l'atterrissage d'Atlantis STS-71 en 1995. Le plus souvent, l'équipage est composé de cinq à sept astronautes. Il n'y a pas eu de lancements sans pilote.

Orbites

Les navettes orbitaient à des altitudes allant d'environ 185 à 643 km (115 à 400 miles).

La charge utile de l'étage orbital (avion-fusée orbital) livrée dans l'espace dépend avant tout des paramètres de l'orbite cible sur laquelle la navette est lancée. La masse maximale de la charge utile pouvant être transportée dans l'espace lorsqu'elle est lancée sur une orbite terrestre basse avec une inclinaison d'environ 28° (latitude) est de 24,4 tonnes. Lorsqu'elles sont lancées sur des orbites avec une inclinaison supérieure à 28°, la masse de charge utile autorisée est réduite d'autant (par exemple, lors d'un lancement sur une orbite polaire, la charge utile estimée de la navette tombe à 12 tonnes ; en réalité, cependant, les navettes n'ont jamais été mises en orbite). lancé sur une orbite polaire).

La masse maximale d'un vaisseau spatial chargé en orbite est de 120 à 130 tonnes Depuis 1981, plus de 1 370 tonnes de charges utiles ont été mises en orbite à l'aide de navettes.

La masse maximale de marchandises renvoyées de l'orbite peut atteindre 14,4 tonnes.

Durée du vol

La navette est conçue pour un séjour de deux semaines en orbite. En règle générale, les vols en navette duraient de 5 à 16 jours.

Histoire de la création

L'histoire du projet Space Transportation System commence en 1967, alors qu'avant même le premier vol habité du programme Apollo (11 octobre 1968 - lancement d'Apollo 7), il restait plus d'un an pour examiner les perspectives des systèmes de transport spatial habités. astronautique après l'achèvement du programme lunaire de la NASA.

Le 30 octobre 1968, deux principaux centres de la NASA (le Manned Spacecraft Center - MSC - à Houston et le Marshall Space Center - MSFC - à Huntsville) ont contacté des entreprises spatiales américaines avec une proposition visant à explorer la possibilité de créer un système spatial réutilisable, qui était censé réduire les coûts de l'agence spatiale soumise à une utilisation intensive.

En septembre 1970, la Space Task Force, sous la direction du vice-président américain S. Agnew, spécialement créée pour déterminer les prochaines étapes de l'exploration spatiale, a publié deux projets détaillés de programmes probables.

Le grand projet comprenait :

• navettes spatiales;
• remorqueurs orbitaux ;
• grand en orbite terrestre (jusqu'à 50 membres d'équipage) ;
• petite station orbitale en orbite ;
• création d'une base habitable sur la Lune ;
• expéditions habitées vers ;
• faire atterrir des gens à la surface de Mars.

En tant que petit projet, il a été proposé de créer uniquement une grande station orbitale en orbite terrestre. Mais dans les deux projets, il a été déterminé que les vols orbitaux : l'approvisionnement de la station, la mise en orbite de marchandises pour des expéditions longue distance ou de blocs de navires pour les vols longue distance, le changement d'équipage et d'autres tâches en orbite terrestre devraient être effectués par un système réutilisable, qui s'appelait alors la navette spatiale.

Le commandement de l'US Air Force a signé des contrats de R&D et d'essais. L'ingénierie des systèmes et l'intégration des systèmes ont été confiées à Aerospace Corp., une société de recherche.

De plus, les structures commerciales suivantes ont été impliquées dans les travaux sur la navette : General Dynamics Corp., McDonnell-Douglas Aircraft Corp. étaient responsables du développement du deuxième étage, North American Rockwell Corp., TRW, Inc., charges utiles - McDonnell-Douglas Aircraft Corp., TRW, Inc., Aerospace Corp. Le projet a été supervisé par les agences gouvernementales du Centre spatial qui porte son nom. Kennedy.

• Les structures commerciales suivantes ont été impliquées dans la fabrication des composants et assemblages de la navette (Space Shuttle Orbiter) sur une base compétitive, après avoir réussi la sélection parmi de nombreux concurrents (les contrats ont été annoncés le 29 mars 1973) :
• Le vaisseau spatial dans son ensemble - North American Rockwell Corp., Space Division, Downey, Californie (avec 10 000 sous-traitants aux États-Unis) ;
• Fuselage - General Dynamics Corp., Convair Aerospace Division, San Diego, Californie ;
• Aile - Grumman Corp., Bethpage, Long Island ;
• Stabilisateur vertical - Fairchild Industries, Inc., Division Fairchild Republic, Farmingdale, Long Island ;
• Système de manœuvre orbitale - McDonnell Douglas Astronautics Co., Division Est, St. Louis, MO ;

Le volume estimé des travaux sur la navette a dépassé 750 000 années-homme de travail, qui ont créé 90 000 emplois pour la période de travaux de 1974 à 1980 directement impliqués dans la création de la navette avec la perspective de ramener le taux d'emploi à 126 mille en pointe, plus 75 mille emplois dans les domaines d'activité secondaires indirectement liés au projet de navette. Au total, au cours de cette période, plus de 200 000 emplois ont été créés et il était prévu de consacrer environ 7,5 milliards de dollars de fonds budgétaires à la rémunération des travailleurs salariés de toutes les spécialités.

Il était également prévu de créer une « navette nucléaire » - une navette propulsée par la propulsion nucléaire NERVA, développée et testée dans les années 1960. La navette nucléaire était censée voler entre l'orbite terrestre et les orbites de la Lune et de Mars. L'approvisionnement de la navette atomique en fluide de travail (hydrogène liquide) pour le moteur nucléaire a été confié aux navettes ordinaires :

Navette Nucléaire : Cette fusée réutilisable s'appuierait sur le moteur nucléaire NERVA. Il fonctionnerait entre l’orbite terrestre basse, l’orbite lunaire et l’orbite géosynchrone, avec ses performances exceptionnellement élevées lui permettant de transporter de lourdes charges utiles et d’effectuer des tâches importantes avec des réserves limitées de propulseur à hydrogène liquide. À son tour, la navette nucléaire recevrait ce propulseur de la navette spatiale.

SP-4221 La décision de la navette spatiale

Cependant, le président américain Richard Nixon a rejeté toutes les options, car même la moins chère nécessitait 5 milliards de dollars par an. La NASA était confrontée à un choix difficile : elle devait soit se lancer dans un nouveau développement majeur, soit annoncer la fin du programme habité.

Il a été décidé d'insister sur la création d'une navette, mais de la présenter non pas comme un navire de transport pour assembler et entretenir la station spatiale (en la gardant toutefois en réserve), mais comme un système capable de générer des bénéfices et de récupérer les investissements en lançant des satellites. en orbite sur une base commerciale. L'examen économique le confirme : théoriquement, à condition qu'il y ait au moins 30 vols par an et un refus total d'utiliser des transporteurs jetables, le système de transport spatial peut être rentable.

Le projet de navette a été adopté par le Congrès américain.

Dans le même temps, dans le cadre de l'abandon des navettes jetables, il a été déterminé que les navettes étaient chargées de lancer en orbite terrestre tous les appareils prometteurs du département américain de la Défense, de la CIA et de la NSA.

Les militaires ont présenté leurs revendications sur le système :

• Le système spatial devait être capable de lancer une charge utile allant jusqu'à 30 tonnes en orbite, de renvoyer une charge utile allant jusqu'à 14,5 tonnes sur Terre et d'avoir un compartiment de chargement d'au moins 18 m de long et 4,5 m de diamètre. Il s'agissait de la taille et du poids du système de reconnaissance optique KH-11 KENNAN alors conçu, dont la taille est comparable à celle du .
• Offrir la possibilité de manœuvre latérale pour un véhicule orbital jusqu'à 2000 km pour faciliter l'atterrissage sur un nombre limité d'aérodromes militaires.
• Pour se lancer sur des orbites circumpolaires (avec une inclinaison de 56-104°), l'Air Force a décidé de construire ses propres complexes techniques de lancement et d'atterrissage sur une base aérienne en Californie.

Ces exigences du département militaire pour le projet étaient limitées.

Il n’a jamais été prévu d’utiliser des navettes comme « bombardiers spatiaux ». Quoi qu’il en soit, aucun document public de la NASA, du Pentagone ou du Congrès américain n’indique de telles intentions. Les motivations des « bombardiers » ne sont mentionnées ni dans les mémoires ni dans la correspondance privée des participants à la création des navettes.

Le projet de bombardier spatial X-20 Dyna Soar a été officiellement lancé le 24 octobre 1957. Cependant, avec le développement d’ICBM basés sur des silos et d’une flotte de sous-marins nucléaires armés de missiles balistiques, la création de bombardiers orbitaux aux États-Unis a été jugée inappropriée. Après 1961, les références aux missions « bombardiers » disparaissent du projet « X-20 Dyna Soar », mais les missions de reconnaissance et « d'inspection » subsistent. Le 23 février 1962, le secrétaire à la Défense R. McNamara approuva la dernière restructuration du programme. À partir de ce moment, Dyna-Soar est officiellement appelé programme de recherche visant à explorer et à démontrer la faisabilité d'un planeur orbital habité manœuvrant lors de la rentrée et de l'atterrissage sur une piste à un endroit donné de la Terre avec la précision requise.

Au milieu de 1963, le ministère de la Défense avait de sérieux doutes quant à la nécessité du programme Dyna-Soar.

Lors de la prise de cette décision, il a été pris en compte que les engins spatiaux de cette classe ne peuvent pas « rester » en orbite pendant une période suffisamment longue pour être considérés comme des « plates-formes orbitales », et que le lancement de chaque engin spatial en orbite ne prend même pas des heures, mais des jours et nécessite le utilisation de lanceurs de classe lourde, ce qui ne permet pas de les utiliser ni pour une première frappe nucléaire, ni pour une frappe nucléaire de représailles.

De nombreux développements techniques et technologiques du programme Dyna-Soar ont ensuite été utilisés pour créer des navettes.

Initialement, en 1972, il était prévu que la navette devienne le principal moyen de transport dans l'espace, mais en 1984, l'US Air Force a prouvé qu'elle avait besoin de véhicules de transport supplémentaires et de secours. En 1986, après la catastrophe du Challenger, la politique des navettes est révisée : les navettes doivent être utilisées pour des missions nécessitant une interaction avec l'équipage ; Aussi, les véhicules commerciaux ne peuvent pas être lancés sur la navette, à l'exception des véhicules conçus pour être lancés par la navette ou nécessitant une interaction avec l'équipage, ou pour des raisons de politique étrangère.

Réaction de l'URSS

Les dirigeants soviétiques ont surveillé de près le développement du programme de système de transport spatial, mais, en supposant le pire, ils ont recherché une menace militaire cachée. Ainsi, deux hypothèses principales ont été formulées :

• Il est possible d’utiliser des navettes spatiales comme bombardiers orbitaux transportant des armes nucléaires ;
• Il est possible d'utiliser des navettes spatiales pour enlever des satellites soviétiques de l'orbite terrestre, ainsi que des DOS (stations habitées à long terme) Salyut et OPS (stations orbitales habitées) Almaz OKB-52 Chelomey. Pour se protéger, dans un premier temps, les OPS soviétiques étaient équipés d'un canon automatique NR-23 modifié conçu par Nudelman-Richter (système Shield-1), qui devait ensuite être remplacé par le système Shield-2, composé de deux systèmes spatiaux. missiles vers l'espace " L'hypothèse d'« enlèvements » reposait uniquement sur les dimensions de la soute et de la charge utile de retour, ouvertement déclarées par les développeurs de la navette américaine comme étant proches des dimensions et du poids de l'Almaz. Les dirigeants soviétiques ne disposaient d'aucune information sur les dimensions et le poids du satellite de reconnaissance optique KH-11 KENNAN, qui était en cours de développement au même moment.

En conséquence, l’industrie spatiale soviétique a été chargée de créer un système spatial réutilisable et polyvalent présentant des caractéristiques similaires à celles de la navette Bourane.

Conception

Données techniques

Booster à propergol solide

Réservoir de carburant externe

Navette Atlantis

Le réservoir contient du carburant (hydrogène) et du comburant (oxygène) pour les trois moteurs de fusée liquide SSME (RS-25) (LPRE) de l'orbiteur et n'est pas équipé de ses propres moteurs.

A l’intérieur, le réservoir de carburant est divisé en trois sections. Le tiers supérieur du réservoir est occupé par un conteneur conçu pour l'oxygène liquide refroidi à une température de −183 °C (−298 °F). Le volume de ce conteneur est de 650 mille litres (143 mille gallons). Les deux tiers inférieurs du réservoir sont conçus pour contenir de l'hydrogène liquide refroidi à -253 °C (-423 °F). Le volume de ce conteneur est de 1,752 million de litres (385 mille gallons). Entre les réservoirs d'oxygène et d'hydrogène se trouve un compartiment intermédiaire en forme d'anneau qui relie les sections de carburant, transporte l'équipement et auquel sont fixées les extrémités supérieures des propulseurs de fusée.

Depuis 1998, les réservoirs sont en alliage aluminium-lithium. La surface du réservoir de carburant est recouverte d'une coque de protection thermique en mousse de polyisocyanurate projetée de 2,5 cm d'épaisseur. Cette coque a pour but de protéger le carburant et le comburant de la surchauffe et d'éviter la formation de glace à la surface du réservoir. Des radiateurs supplémentaires sont installés à l'endroit où les propulseurs de fusée sont fixés pour empêcher la formation de glace. Pour protéger l’hydrogène et l’oxygène de la surchauffe, il y a également un système de climatisation à l’intérieur du réservoir. Un système électrique spécial est intégré au réservoir pour la protection contre la foudre. Un système de vannes est chargé de réguler la pression dans les réservoirs de carburant et de maintenir des conditions de sécurité dans le compartiment intermédiaire. Le réservoir contient de nombreux capteurs qui signalent l'état des systèmes. Le carburant et le comburant du réservoir sont fournis aux trois moteurs-fusées de propulsion de l'avion-fusée orbital (orbiteur) via des lignes électriques d'un diamètre de 43 cm chacune, qui se ramifient ensuite à l'intérieur de l'avion-fusée et alimentent en réactifs chaque moteur. Les chars ont été fabriqués par Lockheed Martin.

Orbiter (avion-fusée orbital)

Dimensions du navire orbital par rapport à Soyouz

L'avion-fusée orbital est équipé de trois de ses propres moteurs d'appoint RS-25 (SSME), qui ont commencé à fonctionner 6,6 secondes avant le lancement (décollage depuis la rampe de lancement) et se sont éteints peu de temps avant la séparation du carburant externe. réservoir. De plus, dans la phase de post-injection (en tant que moteurs de pré-accélération), ainsi que pour les manœuvres en orbite et la désorbite, deux moteurs du système de manœuvre orbitale ont été utilisés ( Système de manœuvre orbitale, OMS ), chacun avec une poussée de 27 kN. Combustible et comburant pour SGD ont été stockés sur la navette, utilisés pour les manœuvres orbitales et lors du freinage de la navette spatiale avant la désorbitation. En plus, SGD comprend la rangée arrière de moteurs du système de contrôle des jets ( Système de contrôle de réaction, RCS), destiné à orienter l'engin spatial en orbite, situé dans ses nacelles de moteur de queue. La première rangée de moteurs est située dans le nez de l’avion-fusée. R.C.S..

Lors de l'atterrissage, un parachute de freinage est utilisé pour amortir la vitesse horizontale et, en plus, un frein aérodynamique (gouvernail divisé).

À l’intérieur, l’avion-fusée est divisé en un compartiment d’équipage situé à l’avant du fuselage, un grand compartiment cargo et un compartiment moteur de queue. Le compartiment de l'équipage est à deux niveaux, normalement conçu pour 7 astronautes, bien que le STS-61A ait été lancé avec 8 astronautes, lors d'une opération de sauvetage, il peut en accueillir trois autres, portant l'équipage à 11 personnes. Son volume est de 65,8 m 3 et comporte 11 fenêtres et hublots. Contrairement au compartiment à bagages, le compartiment de l’équipage est maintenu à une pression constante. Le compartiment équipage est divisé en trois sous-compartiments : le poste de pilotage (cabine de contrôle), la cabine et le sas de transition. Le siège du commandant d'équipage est situé dans le cockpit à gauche, le siège du pilote est à droite, les commandes sont entièrement dupliquées, afin que le capitaine et le pilote puissent contrôler seuls. Au total, plus de deux mille relevés d'instruments sont affichés dans le cockpit. Les astronautes vivent dans la cabine, où se trouvent une table, des couchages, du matériel supplémentaire y est stocké et le poste de l'opérateur de l'expérience y est situé. Le sas contient des combinaisons spatiales pour deux astronautes et des outils pour travailler dans l'espace.

La soute contient des marchandises livrées en orbite. La partie la plus célèbre de la soute est le système de manipulation à distance. Système de manipulateur à distance, abbr. RMS) - un bras mécanique de 15,2 m de long, commandé depuis le cockpit d'un avion-fusée. Un bras mécanique est utilisé pour sécuriser et manipuler les charges dans le compartiment à bagages. Les portes du compartiment à bagages sont équipées de radiateurs intégrés et servent à évacuer la chaleur.

Profil de vol

Lancement et mise en orbite

Le système est lancé verticalement, à pleine poussée des moteurs de maintien de la navette (SSME) et de deux propulseurs à poudre, ces derniers fournissant environ 80 % de la poussée de lancement du système. L'allumage des trois moteurs principaux se produit 6,6 secondes avant l'heure de démarrage désignée (T), les moteurs sont allumés séquentiellement, avec un intervalle de 120 millisecondes. En trois secondes, les moteurs atteignent la puissance de démarrage (100 %) de la poussée. Exactement au moment du lancement (T=0), les accélérateurs latéraux sont simultanément allumés et huit pyrobolts explosent, fixant le système au complexe de lancement. La montée du système commence. Immédiatement après le départ du complexe de lancement, le système commence à tourner en tangage, en rotation et en lacet pour atteindre l'inclinaison orbitale azimutale. Lors d'une montée ultérieure avec une diminution progressive du pas (la trajectoire s'écarte de la verticale vers l'horizon, dans la configuration « back down »), plusieurs accélérations à court terme des moteurs principaux sont effectuées afin de réduire les charges dynamiques sur la structure. Ainsi, dans la section de résistance aérodynamique maximale (Max Q), la puissance des moteurs principaux est limitée à 72 %. Les surcharges au stade de la mise en orbite du système peuvent atteindre 3g.

Environ deux minutes (126 secondes) après la montée, à 45 km d'altitude, les boosters latéraux se séparent du système. La montée et l'accélération ultérieures du système sont effectuées par les moteurs de maintien de la navette (SSME), alimentés par un réservoir de carburant externe. Leur travail s'arrête lorsque le navire atteint une vitesse de 7,8 km/s à une altitude d'un peu plus de 105 km, avant même que le carburant ne soit complètement épuisé ; 30 secondes après l'arrêt des moteurs (environ 8,5 minutes après le lancement), à une altitude d'environ 113 km, le réservoir de carburant externe est séparé.

Il est significatif qu'à ce stade, la vitesse du véhicule orbital soit encore insuffisante pour entrer sur une orbite circulaire basse stable (en fait, la navette entre dans une trajectoire balistique) et qu'une impulsion d'accélération supplémentaire est nécessaire avant l'insertion en orbite. Cette impulsion est émise 90 secondes après la séparation du char - au moment où la navette, continuant de suivre la trajectoire balistique, atteint son apogée ; l'accélération supplémentaire nécessaire est effectuée en allumant brièvement les moteurs du système de manœuvre orbitale. Dans certains vols, à cet effet, deux activations successives des moteurs étaient utilisées pour l'accélération (une impulsion augmentait l'altitude de l'apogée, l'autre formait une orbite circulaire).

Cette solution de profil de vol permet d'éviter d'insérer le réservoir de carburant sur la même orbite que la navette ; Poursuivant sa descente selon une trajectoire balistique, le char tombe jusqu'à un point donné de l'océan Indien. Si l'impulsion post-injection ne peut être réalisée, la navette peut toujours effectuer un vol d'une orbite sur une orbite très basse et regagner le cosmodrome.

À tout stade de la mise en orbite, la possibilité d'interrompre le vol en urgence est prévue à l'aide de procédures appropriées.

Immédiatement après la formation d'une orbite de référence basse (une orbite circulaire avec une altitude d'environ 250 km, bien que la valeur des paramètres orbitaux dépende du vol spécifique), le carburant restant est évacué du système des moteurs principaux du SSME et de leurs conduites de carburant. sont évacués. Le navire reçoit l'orientation axiale nécessaire. Les portes de la soute s'ouvrent et servent également de radiateurs au système de régulation thermique du navire. Les systèmes du navire sont mis en configuration de vol orbital.

Atterrissage

La plantation comprend plusieurs étapes. Tout d'abord, une impulsion de freinage est émise pour se désorbiter - environ une demi-orbite avant le site d'atterrissage, tandis que la navette vole vers l'arrière en position inversée. La durée de fonctionnement des moteurs de manœuvre orbitale est d'environ 3 minutes ; la vitesse caractéristique soustraite de la vitesse orbitale de la navette est de 322 km/h ; un tel freinage est suffisant pour que le périgée orbital soit dans l'atmosphère. La navette effectue ensuite un virage en tangage, prenant l'orientation requise pour entrer dans l'atmosphère. Le vaisseau entre dans l’atmosphère avec un angle d’attaque élevé (environ 40°). En maintenant cet angle de tangage, le navire effectue plusieurs manœuvres en forme de S avec un roulis allant jusqu'à 70°, atténuant efficacement la vitesse dans la haute atmosphère (cela permet également de minimiser la portance de l'aile, ce qui n'est pas souhaitable à ce stade). La température des différentes sections de la protection thermique du navire dépasse à ce stade 1 500°. La surcharge maximale subie par les astronautes pendant la phase de freinage atmosphérique est d'environ 1,5 g.

Après avoir éteint la majeure partie de la vitesse orbitale, le navire continue de descendre comme un planeur lourd avec une faible qualité aérodynamique, réduisant progressivement le tangage. Une manœuvre d'approche vers la piste d'atterrissage est en cours. La vitesse verticale du navire pendant la phase de descente est très élevée – environ 50 m/s. L'angle de la trajectoire de descente à l'atterrissage est également grand - environ 17-19°. À une altitude d'environ 500 m et à une vitesse d'environ 430 km/h, le navire commence à se stabiliser et le train d'atterrissage est sorti. L'atterrissage sur la piste s'effectue à une vitesse d'environ 350 km/h, après quoi un parachute de freinage d'un diamètre de 12 m est largué ; après un freinage à une vitesse de 110 km/h, le parachute est largué. L'équipage quitte le navire 30 à 40 minutes après son arrêt.

Historique de la candidature

• "Entreprise" (OV-101) - utilisé pour les tests au sol et atmosphériques, ainsi que pour les travaux préparatoires sur les sites de lancement ; n'a jamais volé dans l'espace. Sa construction a commencé en 1974 et les essais ont commencé en 1977. Au tout début, il était prévu d'appeler ce navire orbital « Constitution » ( Constitution) en l'honneur du bicentenaire de la Constitution américaine, mais grâce aux nombreuses suggestions des téléspectateurs de la populaire série télévisée "Star Trek", le nom "Enterprise" a été choisi.
• Première navette spatiale- "Columbia" (OV-102) est devenu premier véhicule orbital réutilisable et opérationnel . Sa construction a commencé en mars 1975 et sa livraison a eu lieu en mars 1979. La navette doit son nom au voilier sur lequel le capitaine Robert Gray a exploré les eaux intérieures de la Colombie-Britannique (aujourd'hui les États américains de Washington et de l'Oregon) en mai 1792. Avant le premier lancement de cette navette en 1981, la NASA n'avait pas lancé d'astronautes en orbite depuis 6 ans.
  La navette Columbia est décédée le 1er février 2003 (vol STS-107) alors qu'elle entrait dans l'atmosphère terrestre avant d'atterrir. Il s'agissait du 28e voyage spatial de Columbia.
• Deuxième navette spatiale- Challenger (OV-099) - a été transféré à la NASA en juillet 1982. Il doit son nom à un navire de mer qui explorait l'océan dans les années 1870. Lors de son neuvième lancement, il transportait un équipage record de 8 personnes.
  Challenger est décédé lors de son dixième lancement le 28 janvier 1986 (vol STS-51L).
• Troisième navette- Discovery (OV-103) - a été transféré à la NASA en novembre 1982. Effectué 39 vols. Discovery doit son nom à l'un des deux navires sur lesquels le capitaine britannique James Cook a découvert les îles hawaïennes et exploré les côtes de l'Alaska et du nord-ouest du Canada dans les années 1770. L'un des navires d'Henry Hudson, qui explora la baie d'Hudson en 1610-1611, portait le même nom (« Discovery »). Deux autres Discovery ont été construits par la British Royal Geographical Society pour l'exploration du pôle Nord et de l'Antarctique en 1875 et 1901.
• Quatrième navette- Atlantis (OV-104) - entré en service en avril 1985. Il a effectué 33 vols, dont le 135e et dernier vol du programme Shuttle en 2011. Sur ce vol, l'équipage était réduit à quatre personnes en cas d'accident, puisque dans ce cas les Russes devraient évacuer l'équipage de l'ISS.
• Cinquième navette- Endeavour (OV-105) - a été construit pour remplacer le Challenger perdu et est entré en service en mai 1991. Effectué 25 vols. La navette Endeavour doit également son nom à l'un des navires de James Cook. Ce navire a également été utilisé pour des observations astronomiques, ce qui a permis de déterminer plus précisément la distance entre la Terre et la Terre.
• Pathfinder (OV-098) est une maquette de navette de grande taille conçue pour tester les procédures de transport et de maintenance, afin que ces tests n'occupent pas le prototype de vol, l'Enterprise. Construit en 1977, il a ensuite été repensé pour le rendre plus similaire aux modèles de vol et envoyé au Japon pour une exposition. Après son retour aux États-Unis, il a été exposé au Space and Rocket Center de Huntsville (Alabama) avec un réservoir de carburant externe et deux propulseurs de fusée à poudre.
• Explorer (OV-100) est une autre maquette grandeur nature de la navette. Il a été construit en 1993 comme exposition muséale pour le complexe de démonstration du Kennedy Space Center.

Désignations des numéros de vol

Chaque vol habité du programme Space Transportation System avait sa propre désignation, qui consistait en l'abréviation STS ( Système de transport spatial) et le numéro de série du vol de la navette. Par exemple, STS-4 signifie le quatrième vol du programme Space Transportation System. Des numéros de séquence ont été attribués au stade de la planification pour chaque vol. Mais lors des préparatifs, de nombreux vols ont été reportés ou reprogrammés. Il arrivait souvent qu'un vol prévu à une date ultérieure et ayant un numéro de séquence plus élevé soit prêt à décoller plus tôt qu'un autre vol prévu à une date antérieure. Étant donné que les numéros de série attribués n'ont pas changé, les vols portant un numéro de série plus élevé étaient souvent effectués plus tôt que les vols portant un numéro inférieur.

Depuis 1984, un nouveau système de notation a été introduit. L'abréviation STS est restée, mais le numéro de série a été remplacé par une combinaison de codes composée de deux chiffres et d'une lettre. Le premier chiffre de cette combinaison de codes correspondait au dernier chiffre de l'année en cours, non pas de l'année civile, mais de l'année budgétaire de la NASA, qui durait d'octobre à septembre. Par exemple, si le vol a lieu en 1984 avant octobre, alors le numéro 4 est pris, si en octobre et après - le numéro 5. Le deuxième chiffre de la combinaison de codes a toujours été 1. La désignation 1 a été adoptée pour les lancements de navettes de Cap Canaveral. Auparavant, les navettes devaient également être lancées depuis la base aérienne de Vandenberg en Californie ; le numéro 2 était prévu pour ces lancements mais la catastrophe du Challenger (STS-51L) interrompit ces plans. La lettre dans la combinaison de codes correspondait au numéro de série du vol de la navette de l'année en cours. Mais cet ordre n'a pas non plus été suivi ; par exemple, le vol du STS-51D a eu lieu plus tôt que le vol du STS-51B.

Exemple : vol STS-51A - a eu lieu en novembre 1984 (numéro 5), c'était le premier vol de la nouvelle année budgétaire (lettre A), la navette lancée depuis Cap Canaveral (numéro 1).

Après la catastrophe du Challenger en janvier 1986 et l'annulation des lancements depuis la base aérienne de Vandenberg, la NASA est revenue à l'ancien système de désignation.

Liste des vols dans le cadre du programme Space Shuttle

Catastrophes

La mort du Challenger

Pendant toute l'exploitation des navettes, il n'y a eu que deux accidents dans lesquels un total de 14 astronautes sont morts :

• 28 janvier 1986 - Catastrophe du Challenger lors de la mission STS-51L. La navette spatiale a été détruite au tout début de la mission à la suite de l'explosion du réservoir de carburant externe après 73 secondes de vol. La destruction de l'avion a été causée par l'endommagement du joint torique du propulseur à combustible solide droit lors du décollage. Contrairement à la croyance populaire, la navette n’a pas explosé, mais s’est effondrée suite à des surcharges aérodynamiques anormales. Les 7 membres d'équipage ont été tués. Après la catastrophe, le programme de navettes a été interrompu pendant 32 mois.

• 1er février 2003 – Catastrophe de la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-107. L'accident s'est produit lors du retour de la navette en raison de la destruction de la couche extérieure de protection thermique provoquée par la chute d'un morceau d'isolation thermique du réservoir d'oxygène lors du lancement du navire. Les 7 membres d'équipage ont été tués.

Tâches terminées

Les navettes ont été utilisées pour lancer des marchandises sur des orbites à une altitude de 200 à 500 km, mener des recherches scientifiques et entretenir des engins spatiaux orbitaux (travaux d'installation et de réparation).

La navette spatiale Discovery a mis en orbite le télescope Hubble en avril 1990 (vol STS-31). Les navettes spatiales Columbia, Discovery, Endeavour et Atlantis ont effectué quatre missions pour desservir le télescope Hubble. La dernière mission de la navette vers Hubble a eu lieu en mai 2009. Depuis l'arrêt des vols de navette en 2011, il s'agissait de la dernière expédition humaine vers le télescope, et pour le moment (août 2013), ce travail ne peut être effectué par aucun autre vaisseau spatial disponible.

Navette Endeavour avec soute ouverte

Dans les années 1990, les navettes ont participé au programme conjoint russo-américain Mir-Shuttle. Neuf amarrages ont été réalisés avec.

Au cours des trente années de service des navettes, elles ont été constamment développées et modifiées. Au cours de toute la période d'exploitation, plus d'un millier de modifications ont été apportées à la conception originale de la navette.

Les navettes ont joué un rôle important dans la mise en œuvre du projet de création (ISS). Par exemple, certains modules de l'ISS, dont le module russe Rassvet (livré par la navette Atlantis), ne disposent pas de leur propre système de propulsion (PS), contrairement aux modules russes Zarya, Zvezda et Pirs, « Poisk », qui étaient amarrés. dans le cadre du module cargo Progress M-CO1, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas manœuvrer indépendamment en orbite pour rechercher, rendez-vous et s’amarrer à la station. Par conséquent, ils ne peuvent pas simplement être « lancés » en orbite par un lanceur de type Proton. Il existe plusieurs façons d'assembler des stations à partir de tels modules - dans le cadre d'un cargo, livraison dans la soute d'une navette ou, hypothétiquement, à l'aide de « remorqueurs » orbitaux qui pourraient récupérer un module lancé en orbite par un lanceur, accostez-le et amenez-le à la station pour l'amarrage.

Prix

En 2006, le coût total s'élevait à 160 milliards de dollars, avec 115 lancements réalisés. Le coût moyen de chaque vol était de 1,3 milliard de dollars, mais l'essentiel des coûts (conception, modernisation, etc.) ne dépend pas du nombre de lancements.

Bien que le coût de chaque vol de navette soit d'environ 450 millions de dollars, la NASA a budgétisé environ 1,3 milliard de dollars de coûts directs pour soutenir 22 vols de navette entre mi-2005 et 2010.

Pour cet argent, la navette orbitale pourrait livrer 20 à 25 tonnes de fret en un seul vol vers l'ISS, y compris des modules de l'ISS, ainsi que 7 à 8 astronautes.

Achèvement du programme Système de transport spatial

Le programme Space Transportation System s’est achevé en 2011. Toutes les navettes opérationnelles ont été retirées après leur dernier vol.

Le vendredi 8 juillet 2011, le dernier lancement d'Atlantis a été réalisé avec un équipage réduit à quatre astronautes. Il s'agissait du dernier vol du programme Space Transportation System. Elle s'est terminée tôt le matin du 21 juillet 2011.

Derniers vols de navette

Résultats

En 30 ans d'exploitation, les cinq navettes ont effectué 135 vols. Au total, toutes les navettes ont effectué 21 152 orbites autour de la Terre et parcouru 872,7 millions de kilomètres (542 398 878 milles). Les navettes ont transporté 1 600 tonnes (3,5 millions de livres) de charge utile dans l'espace. 355 astronautes et cosmonautes ont effectué des vols ; un total de 852 membres d'équipage de la navette sur l'ensemble de l'opération.

Une fois leur opération terminée, toutes les navettes ont été envoyées aux musées : la navette Enterprise, qui n'avait jamais volé dans l'espace, se trouvait auparavant dans le musée de la Smithsonian Institution près de l'aéroport de Washington Dulles et a été transférée au Musée naval et aérospatial de New York. Sa place à la Smithsonian Institution a été prise par la navette spatiale Discovery. La navette Endeavour était amarrée en permanence au California Science Center à Los Angeles et la navette Atlantis était exposée au Kennedy Space Center en Floride.

• Le mot « navette » est traduit par « navette » et désigne la partie active de la machine à tisser, qui se déplace d'avant en arrière sur le tissu ; une autre signification couramment utilisée est un véhicule desservant un itinéraire de courte distance sans points intermédiaires (itinéraire navette, express).

• Le premier lancement de la navette a eu lieu à l'occasion du vingtième anniversaire du lancement de Gagarine, le 12 avril 1981. C'était le premier cas dans l'histoire de la cosmonautique mondiale d'un nouveau type d'engin spatial volant immédiatement avec un équipage, sans lancements préalables sans pilote. Le mythe veut que le premier lancement ait été programmé pour coïncider avec cet anniversaire. En fait, le premier lancement était prévu pour le 10 avril, mais vingt minutes avant le lancement, une perte de synchronisation a été découverte lors de l'échange de données entre les ordinateurs principaux et de secours de la navette (en raison d'une erreur logicielle). Le lancement a été annulé 16 minutes avant l'heure estimée et reporté de deux jours

• L'équipage de deux personnes du Columbia STS-1 a reçu la Médaille d'honneur de l'espace, mais le commandant John Young l'a reçue immédiatement après le vol et le copilote Robert Crippen l'a reçue à l'occasion du 25e anniversaire en 2006. Depuis août 2012, il s'agit de la dernière (28e) attribution de cette médaille.

• Le premier équipage de 5 personnes, dont le premier astronaute américain, a décollé dans l'espace à bord de la navette spatiale Challenger en 1983. Commandant - Robert Crippen.
• A bord de la navette Columbia en 1983, le premier équipage de 6 personnes décolle dans l'espace, dont le premier étranger à bord d'un navire américain. Commandant - John Young.
• A bord de la navette spatiale Challenger en 1984, le premier équipage de 7 personnes décolle dans l'espace, dont pour la première fois deux femmes. Lors de ce vol, l'astronaute américaine Katherine Sullivan s'est rendue pour la première fois dans l'espace. Commandant - Robert Crippen.
• En octobre 1985, la navette spatiale Challenger effectuait le premier vol de l'histoire de l'astronautique avec 8 membres d'équipage. Pour la première fois, il y avait trois étrangers dans l'équipage à la fois : deux Allemands et un Néerlandais. Il s'agissait également du premier vol de navette financé par un autre pays, l'Allemagne, et du dernier vol réussi du Challenger.
  • La deuxième fois, 8 personnes étaient à bord de la navette lors de l'atterrissage d'Atlantis en juin 1995 (STS-71).

• Le nombre maximum de lancements a été effectué un an avant la catastrophe de la navette Challenger en 1985, 9 vols. Pour l’année fatidique de 1986, 15 vols étaient prévus. En 1992 et 1997, 8 vols ont été effectués.

• Bien qu'il existe trois pistes pour les atterrissages de la navette, un seul atterrissage a été effectué à White Sands lors de la mission Columbia STS-3 ( Sables Blancs) au Nouveau-Mexique.

Navettes. Programme de la navette spatiale. Description et spécifications techniques

Un vaisseau spatial de transport réutilisable est un vaisseau spatial habité conçu pour être réutilisable et réutilisable après son retour de l'espace interplanétaire ou céleste.

Le développement du programme de navette a été entrepris par North American Rockwell, mandaté par la NASA, en 1971.

Aujourd'hui, seuls deux pays ont l'expérience dans la création et l'exploitation d'engins spatiaux de ce type : les États-Unis et la Russie. Les États-Unis sont fiers de la création de toute une série de navettes spatiales, ainsi que de projets plus petits dans le cadre du programme spatial X-20 Dyna Soar, NASP, VentureStar. En URSS et en Russie, le Bourane a été conçu, ainsi que les plus petits Spiral, LKS, Zarya, MAKS et Clipper.

L’exploitation du vaisseau spatial réutilisable « Bourane » en URSS/Russie a échoué en raison de conditions économiques extrêmement défavorables. Aux États-Unis, de 1981 à 2011, 135 vols ont été effectués, auxquels ont participé 6 navettes - Enterprise (n'a pas volé dans l'espace), Columbia, Discovery, Challenger, Atlantis et Endeavour." L'utilisation intensive des navettes a permis de mettre en orbite les stations non séparables Spacelab et Seishab, ainsi que de livrer du fret et des équipages de transport à l'ISS. Et ce malgré les désastres du Challenger en 1983 et du Columbia en 2003.

La navette spatiale comprend trois éléments :

Un vaisseau spatial, un avion-fusée orbital (orbiteur), adapté pour le lancement en orbite.

Réservoir de carburant externe avec réserve d'hydrogène liquide et d'oxygène pour les moteurs principaux.

Deux propulseurs de fusée à poudre, la durée de vie est de 126 secondes après le lancement.

Les propulseurs de fusée à poudre sont largués dans l'eau par parachute et sont ensuite prêts pour la prochaine utilisation.

Le Space Shuttle Side Booster (SRB) est un propulseur de fusée à solide, dont deux sont utilisés pour le lancement et le vol de la navette. Ils assurent 83 % de la poussée de lancement de la navette spatiale. Il s'agit du moteur de fusée à solide le plus grand et le plus puissant jamais utilisé, et de la plus grande fusée conçue et construite pour un usage répété. Les propulseurs latéraux fournissent la poussée principale pour soulever le système de la navette spatiale de la rampe de lancement et l'élever à une altitude de 46 km. De plus, ces deux moteurs supportent le poids du réservoir externe et de l’orbiteur, transférant les charges à travers leurs structures vers la plate-forme de lancement mobile. La longueur de l'accélérateur est de 45,5 m, le diamètre est de 3,7 m, le poids au lancement est de 580 000 kg, dont 499 000 kg de combustible solide, le reste étant représenté par la structure de l'accélérateur. La masse totale des boosters représente 60% de la structure entière (boosters latéraux, réservoir de carburant principal et navette)

La poussée de départ de chaque propulseur est d'environ 12,45 MN (soit 1,8 fois plus que la poussée du moteur F-1 utilisé dans la fusée Stourn 5 pour les vols vers la Lune), 20 secondes après le lancement, la poussée passe à 13,8 MN (1400 tf). Les arrêter après leur lancement est impossible, ils sont donc lancés après avoir confirmé le bon fonctionnement des trois moteurs principaux du navire lui-même. 75 secondes après la séparation du système à une altitude de 45 km, les propulseurs, poursuivant leur vol par inertie, atteignent leur altitude maximale de vol (environ 67 km), après quoi, à l'aide d'un système de parachute, ils atterrissent dans l'océan, à une altitude de 45 km. distance d'environ 226 km du site de lancement. L'amerrissage se produit en position verticale, avec une vitesse d'atterrissage de 23 m/s. Les navires de service technique récupèrent les boosters et les livrent à l’usine de fabrication pour récupération et réutilisation.

Conception d'accélérateurs latéraux.

Les boosters latéraux comprennent : le moteur (y compris le carter, le carburant, le système d'allumage et la tuyère), les éléments structurels, les systèmes de séparation, le système de guidage, le système avionique de sauvetage, les dispositifs pyrotechniques, le système de freinage, le système de contrôle du vecteur de poussée et le système d'autodestruction d'urgence.

Le cadre inférieur de chaque accélérateur est fixé au réservoir externe au moyen de deux supports pivotants latéraux et d'une fixation diagonale. En haut, chaque SRB est fixé au réservoir externe par l'extrémité avant du cône avant. Sur la rampe de lancement, chaque SRB est fixé à la rampe de lancement mobile via quatre pyrobolts incassables au lancement sur la jupe inférieure du booster.

La conception des accélérateurs se compose de quatre segments en acier fabriqués individuellement. Ces SRB sont assemblés par paires à l'usine de fabrication et transportés par chemin de fer jusqu'au Kennedy Space Center pour l'assemblage final. Les segments sont maintenus ensemble par un collier, une pince et des broches, et sont scellés avec trois joints toriques (seulement deux étaient utilisés avant la catastrophe du Challenger en 1986) et un enroulement résistant à la chaleur.

Le carburant est constitué d'un mélange de pechlorate d'ammonium (comburant, 69,9 % en poids), d'aluminium (carburant, 16 %), d'oxyde de fer (catalyseur, 0,4 %), d'un polymère (tel que en : PBAN ou en : HTPB, servant de un liant, stabilisant et combustible complémentaire, 12,04%) et un durcisseur époxy (1,96%). L'impulsion spécifique du mélange est de 242 secondes au niveau de la mer et de 268 secondes dans le vide.

La navette démarre verticalement, en utilisant toute la poussée des moteurs de propulsion de la navette et la puissance de deux propulseurs à poudre, qui créent environ 80 % de la poussée de lancement du système. 6,6 secondes avant l'heure de démarrage prévue (T), trois moteurs principaux sont allumés, les moteurs sont allumés séquentiellement avec un intervalle de 120 millisecondes. Après trois secondes, les moteurs atteignent leur pleine puissance de démarrage (100 %) de poussée. Exactement au moment du lancement (T=0), les accélérateurs latéraux produisent un allumage simultané et huit dispositifs pyrotechniques explosent, fixant le système au complexe de lancement. Le système commence à s'élever. Par la suite, le système tourne en tangage, rotation et lacet pour atteindre l'azimut de l'inclinaison orbitale cible. Le pas diminue progressivement (la trajectoire s'écarte de la verticale vers l'horizon, selon un schéma de « back down ») plusieurs gaz à court terme des moteurs principaux sont effectués pour réduire les charges dynamiques sur la structure ; Aux moments de pression aérodynamique maximale (Max Q), la puissance des moteurs principaux est limitée à 72 %. Les surcharges à ce stade de la récupération du système sont (max.) d'environ 3 G.

126 secondes après avoir atteint une altitude de 45 km, les boosters latéraux sont détachés du système. La poursuite de l'ascension est effectuée par les moteurs de propulsion de la navette, alimentés par un réservoir de carburant externe. Ils terminent leur travail lorsque le navire atteint une vitesse de 7,8 km/s à une altitude de plus de 105 km avant que le carburant ne soit complètement épuisé. 30 secondes après l'arrêt des moteurs, le réservoir de carburant externe est séparé.

90 s après la séparation du char, une impulsion accélératrice est donnée pour une nouvelle insertion en orbite au moment où le navire atteint l'apogée du mouvement le long de la trajectoire balistique. L'accélération supplémentaire requise est effectuée en allumant brièvement les moteurs du système de manœuvre orbitale. Dans des cas particuliers, pour accomplir cette tâche, deux activations successives des moteurs ont été utilisées pour l'accélération (la première impulsion augmentait la hauteur de l'apogée, la seconde formait une orbite circulaire). Ce profil de vol évite de larguer le char sur la même orbite que la navette elle-même. Le char tombe et suit une trajectoire balistique dans l'océan Indien. Dans le cas où l'impulsion de suivi ne peut pas être produite, le navire est capable d'effectuer une route sur une orbite le long d'une trajectoire très basse et de revenir à la base.

À tout moment du vol, une interruption d'urgence du vol est prévue selon des procédures appropriées.

Une fois que l'orbite de référence basse a déjà été formée (une orbite circulaire avec une altitude d'environ 250 km), le carburant restant est évacué des moteurs principaux et leurs conduites de carburant sont évacuées. Le navire acquiert son orientation axiale. Les portes de la soute s'ouvrent, régulant thermiquement le navire. Les systèmes du navire sont mis en configuration de vol orbital.

La plantation comprend plusieurs étapes. La première est l'émission d'une impulsion de freinage pour se désorbiter, environ une demi-orbite avant le site d'atterrissage, à ce moment-là, la navette avance dans une position inversée ; Les moteurs de manœuvre orbitale fonctionnent pendant environ 3 minutes pendant cette période. La vitesse caractéristique de la navette, soustraite de la vitesse orbitale de la navette, est de 322 km/h. Ce freinage est suffisant pour que le périgée orbital soit dans l'atmosphère. Ensuite, un virage en hauteur est effectué, en prenant l'orientation nécessaire pour entrer dans l'atmosphère. En entrant dans l’atmosphère, le navire y pénètre avec un angle d’attaque d’environ 40°. En maintenant cet angle de tangage, le navire effectue plusieurs manœuvres en forme de S avec un roulis de 70°, réduisant ainsi efficacement la vitesse dans la haute atmosphère (y compris la tâche de minimiser la portance des ailes, ce qui n'est pas souhaitable à ce stade). Les astronautes subissent une force g maximale de 1,5 g. Après avoir réduit la majeure partie de la vitesse orbitale, le navire continue de descendre comme un planeur lourd avec une faible qualité aérodynamique, réduisant progressivement le tangage. La vitesse verticale de la navette pendant la phase de descente est de 50 m/s. L'angle de la trajectoire de descente à l'atterrissage est également assez grand - environ 17 à 19°. A une altitude d'environ 500 m, le navire est mis à niveau et le train d'atterrissage est sorti. Au moment de toucher la piste, la vitesse est d'environ 350 km/h, après quoi les freins sont appliqués et le parachute de freinage est relâché.

La durée estimée du séjour du vaisseau spatial en orbite est de deux semaines. La navette Columbia a effectué son plus long voyage en novembre 1996 - 17 jours 15 heures 53 minutes. Le trajet le plus court a également été réalisé par la navette Columbia en novembre 1981 - 2 jours 6 heures 13 minutes. En règle générale, les vols de ces navires duraient de 5 à 16 jours.

Le plus petit équipage est composé de deux astronautes, d'un commandant et d'un pilote. Le plus grand équipage de la navette était composé de huit astronautes (Challenger, 1985). L'équipage du vaisseau spatial est généralement composé de cinq à sept astronautes. Il n'y a pas eu de lancements sans pilote.

L'orbite des navettes sur lesquelles ils se trouvaient variait approximativement de 185 km à 643 km.

La charge utile mise en orbite dépend des paramètres de l'orbite cible sur laquelle le navire est lancé. La masse maximale de la charge utile pouvant être transportée dans l'espace lorsqu'elle est lancée sur une orbite terrestre basse avec une inclinaison d'environ 28° (la latitude du centre spatial Canaveral) est de 24,4 tonnes. Lors d'un lancement sur des orbites avec une inclinaison supérieure à 28°, la masse de charge utile autorisée peut être réduite en conséquence (par exemple, lors d'un lancement sur une orbite polaire, la capacité de charge utile de la navette a été réduite de moitié à 12 tonnes).

Le poids maximum d’une navette spatiale chargée en orbite est de 120 à 130 tonnes. Depuis 1981, la navette a mis en orbite plus de 1 370 tonnes de charge utile.

La masse maximale de marchandises livrées depuis l'orbite peut atteindre 14 400 kg.

En conséquence, au 21 juillet 2011, les navettes avaient effectué 135 vols, dont : Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10.

Le projet de la navette spatiale remonte à 1967, alors que le programme Apollo n'était encore qu'à plus d'un an. Il s'agissait d'un examen des perspectives des vols spatiaux habités après la fin du programme lunaire de la NASA.

Le 30 octobre 1968, les deux centres phares de la NASA (Houston et le Marshall Space Center de Huntsville) offrent aux entreprises spatiales la possibilité de créer un système spatial réutilisable, censé réduire les coûts de l'agence spatiale dans des conditions d'utilisation intensive.

Septembre 1970 est la date d'enregistrement de deux projets détaillés de programmes probables par la Space Task Force sous la direction du vice-président américain S. Agnew, créée spécifiquement pour déterminer les prochaines étapes de l'exploration spatiale.

Le grand projet comprenait :

? navettes spatiales;

Remorqueurs orbitaux ;

Une grande station orbitale en orbite terrestre (jusqu'à 50 membres d'équipage) ;

Petite station orbitale en orbite de la Lune ;

Création d'une base habitable sur la Lune ;

Expéditions habitées vers Mars ;

Atterrir des gens à la surface de Mars.

Le petit projet impliquait la création d'une seule grande station orbitale en orbite terrestre. Mais dans les deux projets, il était clair que les vols orbitaux, tels que le ravitaillement des stations, la mise en orbite des marchandises pour les expéditions longue distance ou les blocs de navires pour les vols longue distance, les changements d'équipage et autres tâches en orbite terrestre, devaient être effectués par un système réutilisable, appelé Space Shuttle.

Il était prévu de créer une navette nucléaire, la navette nucléaire NERVA, développée et testée dans les années 1960. Il était prévu qu'une telle navette puisse effectuer des expéditions entre la Terre et la Lune et entre la Terre et Mars.

Cependant, le président américain Richard Nixon a rejeté toutes les propositions, car même la moins chère exigeait 5 milliards de dollars par an. La NASA se trouvait à la croisée des chemins : elle devait soit entreprendre un nouveau développement majeur, soit annoncer la fin du programme habité.

La proposition a été reformulée et axée sur un projet commercialement rentable consistant à lancer des satellites en orbite. Une étude menée par des économistes a confirmé qu'en lançant 30 vols par an et en refusant complètement d'utiliser des supports jetables, le système de la navette spatiale peut être rentable.

Le Congrès américain a adopté le projet de création du système Space Shuttle.

Dans le même temps, des conditions ont été fixées selon lesquelles les navettes étaient chargées de lancer sur orbite terrestre tous les appareils prometteurs du ministère américain de la Défense, de la CIA et de la NSA.

Exigences militaires

La machine volante devait lancer une charge utile allant jusqu'à 30 tonnes en orbite, ramener jusqu'à 14,5 tonnes sur Terre et avoir un compartiment cargo d'au moins 18 m de long et 4,5 m de diamètre. C'était la taille et le poids du satellite de reconnaissance optique KN-11 KENNAN, comparables au télescope Hubble.

Offrir la possibilité de manœuvre latérale à un véhicule orbital jusqu'à 2 000 km pour faciliter l'atterrissage sur un nombre limité d'aérodromes militaires.

L'Air Force a décidé de construire son propre complexe technique de lancement et d'atterrissage sur la base aérienne de Vanderberg en Californie pour le lancement sur des orbites circumpolaires (avec une inclinaison de 56-104°).

Le programme de la navette spatiale n’était pas destiné à être utilisé comme un « bombardier spatial ». En tout cas, cela n’a été confirmé ni par la NASA, ni par le Pentagone, ni par le Congrès américain. Il n’existe aucun document public indiquant de telles intentions. Dans la correspondance entre les participants au projet, ainsi que dans les mémoires, de tels motifs de « bombardement » ne sont pas mentionnés.

Le 24 octobre 1957, le projet de bombardier spatial X-20 Dyna-Soar est lancé. Cependant, avec le développement d’ICBM basés sur des silos et d’une flotte de sous-marins nucléaires armés de missiles balistiques nucléaires, la création de bombardiers orbitaux aux États-Unis a été considérée comme inappropriée. Après 1961, les missions de « bombardement » sont remplacées par des missions de reconnaissance et d'« inspection ». Le 23 février 1962, le secrétaire à la Défense McNamara approuva la restructuration finale du programme. À partir de ce moment-là, Dyna-Soar fut officiellement appelé un programme de recherche dont la mission était d'étudier et de démontrer la faisabilité d'un planeur orbital habité effectuant des manœuvres de rentrée atmosphérique et atterrissant sur une piste à un endroit donné de la Terre avec la précision requise. Au milieu de l’année 1963, le ministère de la Défense commença à hésiter quant à l’efficacité du programme Dyna-Soar. Et le 10 décembre 1963, le secrétaire à la Défense McNamara annula le projet Dyno-Soar.

Dyno-Soar n'avait pas de caractéristiques techniques suffisantes pour un long séjour en orbite ; son lancement n'a pas nécessité plusieurs heures, mais plus d'une journée et a nécessité l'utilisation de lanceurs lourds, ce qui ne permet pas l'utilisation de tels dispositifs. pour une première frappe nucléaire ou des représailles.

Malgré le fait que Dyno-Soar ait été annulé, de nombreux développements et expériences acquis ont ensuite été utilisés pour créer des véhicules orbitaux tels que la navette spatiale.

Les dirigeants soviétiques ont suivi de près le développement du programme de la navette spatiale, mais voyant une « menace militaire cachée » pour le pays, ils ont été amenés à formuler deux hypothèses principales :

Les navettes spatiales peuvent être utilisées comme transporteurs d'armes nucléaires (pour lancer des frappes depuis l'espace) ;

Ces navettes peuvent être utilisées pour enlever des satellites soviétiques de l'orbite terrestre, ainsi que des stations volantes à long terme Salyut et des stations orbitales habitées Almaz. Pour la défense, dans un premier temps, les OPS soviétiques étaient équipés d'un canon HP-23 modifié conçu par Nudelman-Richter (système Shield-1), qui devait ensuite être remplacé par Shield-2, composé de missiles espace-espace. Les dirigeants soviétiques semblaient justifiés dans les intentions américaines de voler des satellites soviétiques en raison des dimensions du compartiment à marchandises et de la charge utile consignée déclarée, qui était proche de la masse de l'Almaz. Les dirigeants soviétiques n'étaient pas informés des dimensions et du poids du satellite de reconnaissance optique KH-11 KENNAN, qui était en cours de conception au même moment.

En conséquence, les dirigeants soviétiques sont parvenus à la conclusion de construire leur propre système spatial polyvalent, dont les caractéristiques ne sont pas inférieures à celles du programme de la navette spatiale américaine.

Les navires de la série Space Shuttle ont été utilisés pour lancer des marchandises sur des orbites à des altitudes de 200 à 500 km, mener des expériences scientifiques et entretenir des engins spatiaux orbitaux (installation, réparation).

Dans les années 1990, neuf amarrages ont été réalisés avec la station Mir dans le cadre du programme Union Mir-Space Shuttle.

Au cours des 20 années d'exploitation des navettes, plus d'un millier de mises à niveau ont été apportées à ces engins spatiaux.

Les navettes ont joué un rôle majeur dans le projet de Station spatiale internationale. Certains modules de l'ISS ont été livrés par des navettes américaines (« Rassvet » a été mis en orbite par Atlantis), ceux qui ne disposent pas de leur propre système de propulsion (contrairement aux modules spatiaux « Zarya », « Zvezda » et les modules « Pirce », « Poisk " , ils ont accosté dans le cadre du Progress M-CO1), ce qui signifie qu'ils ne sont pas capables d'effectuer des manœuvres de recherche et de rendez-vous avec la station. Une option est possible lorsqu'un module lancé en orbite par un lanceur serait récupéré par un « remorqueur orbital » spécial et amené à la station pour y être amarré.

Cependant, l'utilisation de navettes avec leurs énormes compartiments de chargement devient peu pratique, surtout lorsqu'il n'y a pas de besoin urgent de livrer de nouveaux modules à l'ISS sans systèmes de propulsion.

Données techniques

Dimensions de la navette spatiale

Dimensions de la navette spatiale par rapport au Soyouz

Navette Endeavour avec soute ouverte.

Le programme de la navette spatiale a été désigné selon le système suivant : la première partie de la combinaison de codes était constituée de l'abréviation STS (anglais Space Transportation System - système de transport spatial) et du numéro de série du vol de la navette. Par exemple, STS-4 fait référence au quatrième vol du programme de la navette spatiale. Des numéros de séquence ont été attribués au stade de la planification de chaque vol. Mais lors d'une telle planification, il y avait souvent des cas où le lancement du navire était reporté ou reporté à une autre date. Il arrivait qu'un vol portant un numéro de série plus élevé soit prêt à décoller plus tôt qu'un autre vol prévu à une date ultérieure. Les numéros de séquence n'ont pas changé, de sorte que les vols avec un numéro de séquence plus grand étaient souvent effectués avant les vols avec un numéro de séquence plus petit.

1984 est l'année des changements dans le système de notation. La première partie du STS est restée, mais le numéro de série a été remplacé par un code composé de deux chiffres et d'une lettre. Le premier chiffre de ce code correspondait au dernier chiffre de l'année budgétaire de la NASA, qui s'étendait d'octobre à octobre. Par exemple, si le vol est effectué en 1984 avant octobre, alors le numéro 4 est pris, si en octobre et après, alors le numéro 5. Le deuxième numéro de cette combinaison a toujours été 1. Ce numéro a été utilisé pour les lancements depuis le Cap. Canaveral. Il était supposé que le numéro 2 serait utilisé pour les lancements depuis la base aérienne de Vanderberg en Californie. Mais il n’a jamais été question de lancer des navires depuis Vanderberg. La lettre du code de lancement correspondait au numéro de série du lancement de l'année en cours. Mais ce décompte ordinal n'a pas non plus été respecté ; par exemple, le vol du STS-51D a eu lieu avant le vol du STS-51B.

Exemple : le vol du STS-51A a eu lieu en novembre 1984 (numéro 5), premier vol de la nouvelle année budgétaire (lettre A), lancé depuis Cap Canaveral (numéro 1).

Après l'accident du Challenger en janvier 1986, la NASA est revenue à l'ancien système de désignation.

Les trois derniers vols de la navette ont été effectués avec les tâches suivantes :

1. Livraison des équipements et matériaux et retour.

2. Assemblage et fourniture SSI, livraison et installation sur l'ISS spectromètre alpha magnétique(Spectromètre magnétique alpha, AMS).

3. Assemblage et fourniture de l'ISS.

Les trois tâches ont été accomplies.

Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, Endeavour.

En 2006, le coût total de l'utilisation des navettes s'élevait à 16 milliards de dollars, avec 115 lancements cette année-là. Le coût moyen de chaque lancement était de 1,3 milliard de dollars, mais l'essentiel des coûts (conception, mises à niveau, etc.) ne dépend pas du nombre de lancements.

Le coût de chaque vol de navette était d'environ 450 millions de dollars ; la NASA a prévu un budget d'environ 1,3 milliard de dollars pour 22 vols entre mi-2005 et 2010. Coûts directs. Pour ces fonds, la navette orbiteuse pourrait livrer 20 à 25 tonnes de fret, y compris des modules de l'ISS, et un autre plus 7 à 8 astronautes en un seul vol vers l'ISS (à titre de comparaison, les coûts d'un lanceur jetable Proton-M avec un lanceur une charge de 22 tonnes par s'élève actuellement à 70-100 millions de dollars)

Le programme de navette a officiellement pris fin en 2011. Toutes les navettes actives seront retirées après leur dernier vol.

Vendredi 8 juillet 2011, le dernier lancement d'Atlantis s'est effectué avec un équipage réduit à quatre personnes. Ce vol s'est terminé le 21 juillet 2011.

Le programme de la navette spatiale a duré 30 ans. Pendant ce temps, 5 navires ont effectué 135 vols. Au total, il a effectué 21 152 orbites autour de la Terre et parcouru 872,7 millions de km. 1,6 mille tonnes ont été soulevées comme charge utile. 355 astronautes et cosmonautes étaient en orbite.

Une fois le programme de la navette spatiale terminé, les navires seront transférés dans des musées. L'Enterprise (qui n'a pas encore volé dans l'espace), déjà transférée au musée de la Smithsonian Institution, près de l'aéroport de Dulles à Washington, sera transférée au Naval and Aerospace Museum de New York. Sa place à la Smithsonian Institution sera prise par la navette Discovery. La navette Endeavour sera amarrée en permanence à Los Angeles et la navette Atlantis sera exposée au Kennedy Space Center en Floride.

Un remplaçant a été préparé pour le programme Space Shuttle - le vaisseau spatial Orion, qui est partiellement réutilisable, mais pour l'instant ce programme a été reporté.

De nombreux pays de l’Union européenne (Allemagne, Grande-Bretagne, France), ainsi que le Japon, l’Inde et la Chine mènent des recherches et testent leurs navires réutilisables. Parmi eux figurent Hermes, HOPE, Singer-2, HOTOL, ASSTS, RLV, Skylon, Shenlong, etc.

Les travaux sur la création de navettes ont commencé sous Ronald Reagan en 1972 (le 5 janvier), le jour où le nouveau programme de la NASA a été approuvé. Ronald Reagan, lors du programme Star Wars, a apporté un soutien puissant au programme spatial afin de maintenir son leadership dans la course aux armements avec l'URSS. Les économistes ont effectué des calculs selon lesquels l'utilisation de navettes contribuait à réduire les coûts de transport des marchandises et des équipages dans l'espace, permettait d'effectuer des réparations dans l'espace et de lancer des armes nucléaires en orbite.

En raison de la sous-estimation des coûts d'exploitation, le vaisseau spatial de transport réutilisable n'a pas apporté les bénéfices escomptés. Mais le perfectionnement des systèmes moteurs, des matériaux et des technologies fera du MTSC la solution principale et incontestable dans le domaine de l'exploration spatiale.

Les vaisseaux spatiaux réutilisables nécessitent des lanceurs pour fonctionner. Par exemple, en URSS, il s'agissait d'Energia (un lanceur d'une classe lourde spéciale). Son utilisation était dictée par l'emplacement du site de lancement à des latitudes plus élevées par rapport au système américain. Les employés de la NASA utilisent deux propulseurs de fusée à poudre et les moteurs de la navette elle-même pour lancer simultanément les navettes, dont le carburant cryogénique provient d'un réservoir externe. Après avoir épuisé la ressource en carburant, les propulseurs se sépareront et s'écraseront à l'aide de parachutes. Le réservoir externe est séparé dans les couches denses de l'atmosphère et y brûle. Les accélérateurs peuvent être utilisés à plusieurs reprises, mais leurs ressources sont limitées.

La fusée soviétique Energia avait une capacité de charge utile allant jusqu'à 100 tonnes et pouvait être utilisée pour transporter des marchandises particulièrement volumineuses, telles que des éléments de stations spatiales, des vaisseaux interplanétaires et quelques autres.

Les MTTC sont également conçus avec un lancement horizontal, associé à un avion porteur sonique ou subsonique, selon un schéma en deux étapes, capable d'amener le navire à un point donné. Les latitudes équatoriales étant plus favorables au lancement, le ravitaillement en vol est possible. Après avoir amené le navire à une certaine altitude, le MTTC se sépare et entre sur l'orbite de référence à l'aide de ses propres moteurs. L’avion spatial SpaceShipOne, par exemple, créé à l’aide d’un tel système, a déjà dépassé à trois reprises les 100 km d’altitude. C'est cette hauteur qui est reconnue par la FAI comme la limite de l'espace extra-atmosphérique.

Un système de lancement en une seule étape, dans lequel le navire utilise uniquement ses propres moteurs, sans utiliser de réservoirs de carburant supplémentaires, semble impossible à la plupart des experts, compte tenu du développement actuel de la science et de la technologie.

Les avantages d'un système à un étage en termes de fiabilité opérationnelle ne compensent pas encore les coûts de création de lanceurs hybrides et de matériaux ultra-légers nécessaires à la conception d'un tel navire.

Le développement d'un navire réutilisable à décollage et atterrissage verticaux alimentés par un moteur est en cours. Le Delta Clipper, créé aux USA et ayant déjà passé avec succès une série de tests, s'est avéré être le plus développé.

Les vaisseaux spatiaux Orion et Rus, partiellement réutilisables, sont en cours de développement aux États-Unis et en Russie.

Navette Découverte

Discovery, le troisième vaisseau spatial de transport réutilisable de la NASA, est entré en service à la NASA en novembre 1982. Dans les documents de la NASA, il est répertorié sous le nom d'OV-103 (Orbiter Vehicle). Date du premier vol : 30 août 1984, au départ de Cap Canaveral. Au moment de son dernier lancement, Discovery était la plus ancienne navette opérationnelle.

La navette Discovery doit son nom à l'un des deux navires sur lesquels le Britannique James Cook a exploré les côtes de l'Alaska et du nord-ouest du Canada et découvert les îles Hawaï dans les années 1770. Discovery était également le nom donné à l'un des deux navires sur lesquels Henry Hudson explora la baie d'Hudson en 1610-1611. Deux autres navires Discovery de la British Geographical Society ont exploré les pôles Nord et Sud en 1875 et 1901.

La navette Discovery a servi de transport au télescope spatial Hubble, l'a mis en orbite et a participé à deux expéditions pour le réparer. Endeavour, Columbia et Atlantis ont également participé à de telles missions de maintenance de Hubble. La dernière expédition a eu lieu en 2009.

La sonde Ulysses et trois satellites relais ont également été lancés depuis la navette Discovery. C'est cette navette qui a pris le relais après les tragédies du Challenger (STS-51L) et du Columbia (STS-107).

Le 29 octobre 1998 est la date de lancement de Discovery avec à son bord John Glenn, alors âgé de 77 ans (c'est son deuxième vol).

L'astronaute russe Sergei Krikalev a été le premier cosmonaute à voler à bord de la navette. Cette navette s'appelait Discovery.

Le 9 mars 2011, à 10 h 57 min 17 s, heure locale, la navette Discovery a effectué son atterrissage final au Kennedy Space Center en Floride, après avoir servi pendant 27 ans au total. La navette, une fois opérationnelle, sera transférée au National Air and Space Museum de la Smithsonian Institution à Washington.