РС-24 (англ. Rocket System 24, RS-24, Ракетная система 24) - жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) компании Рокетдайн (Rocketdyne), США.
На 2009 год применяется на планере космической транспортной системы «Спейс шаттл», на каждом из которых установлено три таких двигателя. Возможно более распространеннное название двигателя SSME (англ. Space Shuttle main engine, Главный двигатель космического челнока) используется именно из-за его текущего применения. Основными компонентами топлива двигателя являются жидкий кислород и водород. RS-24 использует схему закрытого цикла с дожиганием топливного генераторного газа.«RS-24» в своем нынешнем применении на космическом челноке сжигает жидкие кислород и водород, которые поступают из центрального бака транспортной системы. МТКК «Спейс шаттл» использует три таких двигателя при старте в космос в дополнение к тяге, обеспечиваемой твердотопливными ускорителями. Иногда при старте также используется система орбитального маневрирования «OMS» (англ. Orbital Maneuvering System). Каждый двигатель может обеспечить 181.4 тс (1.8 мН) тяги при старте. Удельный импульс «RS-24» составляет 453 с в вакууме и 363 с на уровне моря (4 440 м/с и 3 560 м/с, соответственно). Масса двигателя составляет 3.2 т. Двигатели снимаются после каждого полета и перемещаются в центр проверки «SSME» (англ. SSME Processing Facility, SSMEPF) для осмотра и замены всех необходимых компонентов.
ЖРД «RS-24» работают при экстремальных температурах. Используемый в качестве топлива жидкий водород хранится при -253oC, в то время как температура в камере сгорания достигает 3 300°C, что выше температуры кипения железа. Во время работы «RS-24» потребляют 3 917 литров топлива в секунду. Если бы в этот двигатель закачивалась вода, а не жидкий кислород и водород, то можно было бы выкачать среднего размера бассейн за 25 секунд.
Помимо трех главных двигателей, челнок имеет 44 ме́ньших ЖРД вокруг своей поверхности, которые входят в состав системы орбитального маневрирования «OMS» и реактивной системы управления «RCS», обеспечивая возможность маневрирования на орбите.
Завершение работы двигателя происходит следующим образом: топливо и окислитель, нагнетаемое по трубопроводам из центрального бака, перестает поступать из-за перекрытия доступа остатков топлива в систему; топливная система, включая разветвление к трем «SSME», остается открытой для выработки остатков топлива из трубопроводов.
Основные компоненты двигателя.
Центробежный насос низкого давления для окислителя (англ. Low Pressure Oxidizer Turbopump, «LPOTP») является шестиступенчатым осевым насосом, который приводится в действие кислородом и повышает давление жидкого кислорода от 0.7 до 2.9 MPa (от 7.1 до 29.6 ат). Скорость вращения турбины «LPOTP» составляет примерно 85.8 об/сек. Поток из «LPOTP» поставляется в насос высокого давления для окислителя (англ. High-Pressure Oxidizer Turbopump, «HPOTP»). Во время работы двигателя, повышение давления позволяет турбине насоса «HPOTP» работать на высоких скоростях без кавитации. «HPOTP» состоит из двух одноступенчатых центробежных насосов - основного насоса и насоса камеры предварительного сгорания - которые установлены на одном валу и приводятся в действие двухступенчатой турбиной, которая, в свою очередь, приводится в действие генераторным газом. «HPOTP» поднимает давление окислителя от 2.9 до 30 MPa (от 29.6 до 306 ат) и вращается со скоростью 468.7 об/сек. Основная часть окислителя направляется через главный окислительный клапан в главную камеру сгорания. Поток из насоса высокого давления частично используется для приведения в действие «LPOTP», также небольшая часть используется в окислительном теплообменнике. Жидкий кислород в последнем случае проходит через клапан, который закрывает или регулирует доступ окислителя в зависимости от текущей температуры двигателя, которая используется для превращения окислителя из жидкости в газобразный кислород. Этот газ затем частично отсылается в коллектор, который отводит его обратно в топливный бак для поддержания давления в баке окислителя, а частично отводится во вторую ступень турбины «HPOTP» камеры предварительного сгорания, которая поднимает давление кислорода 30 до 51 MPa (от 306 до 520 ат). В камеру предварительного сгорания кислород попадает через соответствующий клапан. Так как турбина и насос «HPOTP» установлены на общий вал, в данной области создается опасное соседство горячего топливного генераторного газа в турбине и жидкого кислорода в главном насосе. По этой причине эти две секции отделены друг от друга полостью за уплотнителями, в которую при работе двигателя подается гелий по давлением. Снижение давления гелия приводит к автоматическому отключению двигателя.
Основная силовая установка челнока.
Топливо поступает в челнок по топливной линии жидкого водорода, начиная от рассоединительного клапана, затем впадает в коллектор, где распределяется по трем топливным трубопроводам двигателей. В каждом ответвлении для жидкого водорода расположен предварительный клапан, который регулирует поступление топлива в турбонасос низкого давления.
Топливный насос низкого давления (англ. Low Pressure Fuel Turbopump, «LPFTP») является осевым насосом, приводимым в действие газообразным водородом, который поднимает давление топлива от 0.2 до 1.9 MPa (от 2.0 до 19.4 ат) и направляет его к насосу высокого давления (англ. High-Pressure Fuel Turbopump, «HPFTP»). Турбина «LPFTP» вращается со скоростью 269.8 об/сек, «HPFTP» вращается со скоростью 589.3 об/сек. «HPFTP» является трехступенчатым центробежным насосом, приводимым в действие двухступенчатой основной турбиной и поднимает давление жидкого водорода от 1.9 до 45 MPa (от 19.4 до 458.9 ат). Полученный поток водорода направляется через главный клапан по трем направлениям. Одна часть направляется в рубашку главной камеры сгорания, где водород используется для охлаждения стен камеры и затем направляется к «LPFTP» для приведения в действие его турбины. Малая часть потока от «LPFTP» затем направляется к общему коллектору от всех трех двигателей к топливному баку для поддержания его давления. Оставшаяся часть проходит между внутренней и внешней стенками коллектора генераторного газа для его охлаждения и направляется в главную камеру сгорания. Вторая часть потока водорода из «HPFTP» направляется в рубашку охлаждения сопла и затем соединяется с потоком от охлаждения камеры сгорания. Объединенный поток направляется в камеру предварительного сгорания.
Камеры предварительного сгорания («КПС») для окислителя и топлива приварены к коллекторам генераторного газа. Топливо с окислителем поступают в эти камеры и смешиваются таким образом, который обеспечивает эффективное сгорание. Воспламенитель с усиленной электрической дугой является небольшой комбинационной камерой, расположенной в центре инжектора каждой камеры предварительного сгорания. Пара избыточных двойных искровых воспламенителей, которые активизируются контроллером двигателя, используются в ходе стартовой последовательности двигателя для начала горения в каждой из «КПС». Они отключаются примерно через три секунды, так как процесс горения становится самодостаточным. «КПС» производят обогащенный топливом горячий газ, который проходит через турбины для обеспечения работы насосов выского давления. Выход «КПС» окислителя управляет работой турбины, соединенной с «HPOTP» и насосом «КПС» окислителя. Выход топливной «КПС» управляет турбиной, которая соединнена «HPFTP». Скорость турбин «HPOTP» и «HPFTP» зависит от положения соответствующих клапанов окислительной и топливной «КПС». Эти клапаны устанавливаются контроллером двигателя, которые используются для дросселирования потока жидкого кислорода к «КПС» и таким образом управляют тягой двигателя. Клапаны «КПС» также функционируют вместе с целью поддержания массового соотношения компонентов топлива равным 6:1.
Клапан управления охлаждением установлен на внешнем контуре охлаждения камеры сгорания («КС»). Контроллер двигателя управляет количеством газообразного водорода, который направляется в обход рубашки охлаждения сопла, таким образом управляя его температурой. Клапан охлаждения «КС» открыт на 100% перед запуском двигателя. Далее его положение изменяется в зависимости от степени требуемого охлаждения.
Основная камера сгорания («ОКС») получает обогащенный топливом горячий газ из коллектора рубашки охлаждения. Газообразный водород и жидкий кислород поступают в «ОКС» через инжектор, смешивающий компоненты топлива. Небольшая форсажная камера электровоспламенителя расположена в центре инжектора. Воспламенитель с двойным резервированием используется в ходе операций запуска двигателя для инициирования процесса горения. Главный инжектор и конус «ОКС» приварены к коллектору горячего газа. Кроме этого «ОКС» соединена с коллектором горячего газа при помощи болтовых соединений.
Внутренняя поверхность «ОКС» и сопла охлаждается жидким водородом, который течет по сварным внутристенным каналам из нержавеющей стали. Сопло является колоколообразным расширением «ОКС», которое соединено с ним болтами. Длина составляет 2.9 м, внешний диаметр у основания равняется 2,4 м. Поддерживающее кольцо, которое приварено к переднему концу сопла, является точкой крепления внешнего теплового щита орбитера. Тепловая защита необходима для частей сопла, подвергаемых внешнему разогреву в ходе старта, подъема на орбиту, во время орбитального полёта и при возвращении с орбиты. Изоляция состоит из четырех слоев металлической ватины, покрытой металлической фольгой.
Коэффициент расширения сопла в ЖРД «RS-24» равный 77, является слишком большим для работы двигателя на уровне моря при давлении 192.7 ат в «ОКС». В сопле таких размеров будет происходить срыв потока реактивной струи, который может вызвать проблемы с управлением и даже механические повреждения корабля. Для предотвращения подобного развития событий инженеры Рокетдайна изменили угол расширения сопла, уменьшив его около выхода, что увеличило давление около внешнего кольца до 0.3-0.4 ат и предотвратило срыв потока.[1]
Пять топливных клапанов на «RS-24» приводятся в действие гидравлически и управляются электрическими сигналами контроллера. Они могут быть полностью закрыты, используя систему подачи гелия в качестве запасной системы приведения в действие клапанов.
Главный клапан окислителя и клапан контроля давления топлива используются после отключения. Они остаются открытыми для того, чтобы сбросить остатки топлива и окислителя в топливной системе за борт челнока. После завершения сброса клапаны закрываются и остаются закрытыми до конца полета.
Несущий шарнирный подшипник присоединен болтами к сборке главного инжектора и обеспечивает связь между двигателем и челноком. Насосы низкого давления установлены под углом 180o от задней части фюзеляжа челнока, которая предназначена для приема нагрузки от двигателей при старте. Линии трубопроводов от низконапорных насосов к высоконапорным предоставляют возможность и пространство для движения двигателя в целях управления вектором тяги. Топливный трубопровод для жидкого водорода от «LPFTP» до «HPFTP» изолирован для того, чтобы избежать сжижения воздуха на его поверхности.
Дросселирование тяги «SSME» может производиться в диапазоне от 67% до 109% проектной мощности. В ходе осуществляемых запусков используется уровень 104.5%, а уровни 106-109% - допустимо использовать в аварийных ситуациях. Тяга может быть специфицирована для уровня моря и вакуума, в котором, как правило, ЖРД имеют лу́чшие показатели по причине отсутствия эффектов от атмосферы:
Спецификация уровней тяги свыше 100% означает работу двигателя выше нормального уровня, установленного разработчиками. Исследования показывают, что вероятность выхода из строя «SSME» возрастает при использовании тяги выше 104.5%, что объясняет, почему дросселирование выше указанного уровня оставлено на случай аварийных ситуаций в полете МТКК «Спейс шаттл».[2]
Первоначально двигатель предполагалось использовать в качестве основных двигателей на грузовой РН Арес V и в качестве двигателя второй ступени пилотируемой РН Арес I. Несмотря на то, что использование «RS-24» в данном случае выглядело как развитие технологий МТКК после его предполагаемого ухода в 2010 году, имелись некоторые недостатки такого решения:
После того, как были сделаны некоторые изменения в конструкции «Арес I» и «Арес V», было принято решение использовать модификацию ЖРД J-2X на второй ступени «Арес I» и шесть модифицированных ЖРД RS-68B на первой ступени «Арес V». Таким образом, по состоянию на 2009 год, ЖРД «RS-24» или «SSME» станет историей вместе с флотом космических челноков МТКК «Спейс шаттл».
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
До недавнего времени космическая экспозиция музея науки в Лос-Анджелесе (California science center) была очень маленькой и оставляла впечатление некоего запустения. Но всё кардинально поменялось с тех пор, как сюда на вечную стоянку прибыл один из трёх космических челноков, шаттлов – Эндевор. Это событие и «устремило» меня («Эндевор» переводится с английского как «стремление») в калифорнийский музей науки.
Вместо предисловияВсе мы знаем историю космической программы «Буран». Логично рассказывать о шаттле, сравнивая его с Бураном, как это обычно и делается, поскольку две эти программы ставили примерно одинаковые цели. Но чтобы грамотно написать и о Шаттле, и о Буране, грамотно их сравнить, и аргументировано сделать правильный вывод, что наш Буран, конечно же, был лучше, надо проделать большую работу. За один раз нам в SpaceGiraffe.ru это было сделать сложно, поэтому текст, который вы читаете, посвящён только Шаттлу. Мы будем очень благодарны человеку, который сможет написать подобный опус о нашем Буране, несмотря на то, что уже немало написано на эту тему книг и снято фильмов.
Шаттл стоит в ангаре, специально выстроенном для этого огромного космического корабля. Первое, что мы встречаем на пути в этот ангар, – это огромные колёса с толстыми шинами на них. Именно эти покрышки стояли на шаттле во время его последний миссии, и пришлось им несладко.
В процессе посадки температура шин меняется более чем на 90 градусов, а внешнее давление резко поднимается от нуля до нормальной величины в течение часа. Обычные автомобильные шины могли бы лопнуть или начать выпускать воздух. Покрышки для этого космического корабля специально рассчитывались на такие нагрузки. На этой фотографии видно, как дымились шины при посадке шаттла. Теперь они стоят в музее.
Как и в большинстве самолётов, шины шаттлов заполняются азотом. Для этого есть несколько причин. Азот лучше переносит изменения давления и температуры, чем кислород, содержащийся в воздухе. Кроме того азот, в отличие от атмосферного кислорода, не горит. В дополнение к этому молекулы азота по размеру больше молекул кислорода. Это означает, что азот будет просачиваться через резину покрышек гораздо медленнее, чем обычный воздух. В условиях космического вакуума это свойство очень важно.
Следующим экспонатом на нашем пути будет космический туалет. Рядом с ним установлен телеэкран, на котором показывают, как этим туалетом надо пользоваться мужчинам и женщинам и какие ошибки совершают неопытные космонавты. Довольно познавательно, но мы двинемся дальше.
Войдя в дверь ангара, где покоится космический корабль, испытываешь лёгкий шок. Какой же он огромный! Фотографии, к сожалению, не могут этого передать, но, поверьте мне, глядя на шаттл понимаешь: именно такого размера и никак не меньше были все космические корабли в фантастических фильмах.
Обходишь вокруг него, и становится ясно, что вот на таких-то кораблях вполне могли бы путешествовать герои звёздных войн, Алиса Кира Булычёва, герои повестей Лема и Стругацких.
Факты:
Жара и холод
Во время полёта шаттл всегда открывает грузовой отсек, как показано на фото ниже. Внутри на створках закреплены радиаторы кондиционеров внутренней системы охлаждения, которые надо стараться держать в тени. Поэтому на орбите шаттл болтается вверх ногами, поворачиваясь к Солнцу брюхом, закрывая от него радиаторы.
При входе в атмосферу некоторые части корабля нагреваются до 1700 градусов Цельсия – достаточно для плавления стали, не говоря уж об алюминии. На орбите же рабочая температура обшивки нередко падает ниже -160 градусов. Разные типы теплоизоляции защищают корабль и экипаж от экстремальных температур. Теплоизоляционный слой вокруг корпуса шаттла состоит из специальных белых и чёрных плиток. Чёрные выдерживают температуры до 1200 градусов, белые – до 700. Режущая кромка крыла и нос нагреваются больше всего, поэтому они покрыты специальной защитой, выглядящей как гладкий чёрный пластик. Она выдерживает температуры до 1800 градусов.
Взгляните на эту фотографию. Каждая из более чем 30 000 теплоизоляционных плиток имеет свои размеры и форму, чтобы точно повторять форму корабля в строго определённом месте. На каждой плитке нарисован свой шифр, указывающий в каком месте обшивки она должна быть закреплена. Эти плитки обладают очень низкой теплопроводностью. На видео видно, как кусок материала теплоизоляции, нагретый до 1700 градусов, достают из печи. Уже через пару секунд края кубика остывают так, что его можно брать руками, хотя в центре материал ещё раскалён до жёлтого свечения – температура плавления стали.
Факты:
Летающий лапоть
Несмотря на то, что шаттл был первым космическим кораблём, умевшим садится на аэродромы, почти как обыкновенный самолёт, его посадка проходит совсем не так, как садятся самолёты. Основные двигатели не работают во время путешествия вниз с орбиты сквозь атмосферу. При приближении к взлётной полосе шаттл летит в 20 раз быстрее пассажирского самолёта, а его траектория в 7 раз круче той, что используют самолёты. Космонавты и инженеры называют шаттл летающим кирпичом, потому что его «полёт» гораздо больше похож на простое падение с орбиты.
Для того чтобы начать посадку, шаттл разворачивается двигателями по направлению его движения и включает их. Это замедляет его движение по орбите, и шаттл начинает в буквальном смысле падать из космоса вниз под действием силы тяжести. После того, как шаттл начинает двигаться к поверхности планеты, он опять поворачивается к ней носом.
В космосе и в верхних слоях атмосферы шаттл маневрирует при помощи вспомогательных двигателей на носу и боках корабля. В плотных слоях атмосферы экипаж уже может задействовать закрылки, что делает шаттл немного похожим на самолёт. Но всё равно основное управление осуществляется за счёт боковых двигателей. Посадочная скорость шаттла составляет 370 км/ч. http://www.youtube.com/watch?v=YOxZsbyjSb8
Толстые туристы
На этой фотографии видна причина, по которой никогда ни в один из шаттлов не будут пускать туристов. Это белый входной люк, отмеченный жёлтой стрелкой. Как мне пояснил экскурсовод, половина населения Америки, к сожалению, не сможет пролезть внутрь из-за своих размеров. Поэтому туристов внутрь решено не пускать. А жаль! Там внутри так много интересного.
Ядовитые огнедышащие ноздри
На этой же фотографии видны пять передних дюз шаттла. Они использовались для маневрирования, пока шаттл был на орбите. Вы видите, что отверстия расположены под разными углами: каждый двигатель предназначался для разных типов маневрирования. С другой стороны расположена точно такая же пятёрка дюз. На самом деле, на носу у шаттла не 10 дюз, а больше. Дополнительные 6 расположены на носу сверху, как видно на фото ниже.
Поскольку топливо, использовавшееся для работы этих двигателей, ужасно токсичное, топливные баки, располагавшиеся внутри шаттла, убрали, а часть дюз герметично закрыли, чтобы посетители музея не могли случайно отравиться.
Двигатели
При взлёте три основных двигателя включались вместе с боковыми ракетными ступенями. Топливом для них служил водород и кислород, выкачиваемый из центрального топливного бака.
После посадки на Землю, двигатели всегда снимались с корабля для проверки и ремонта. Все двигатели были взаимозаменяемыми и могли быть установлены на любой из четырёх шаттлов.
Это было очень удобно. Специалисты всегда имели наготове 9 двигателей: три для взлёта шаттла, три для второго шаттла на случай необходимости эвакуации с орбиты и ещё три на всякий случай. Всего был изготовлен 51 «движок», из них 35 летали на Эндеворе.
Тестирование ракетного двигателя
Стартовая система
Стартовая система шаттла состоит из трёх частей: маршевые двигатели шаттла, две боковые ракетные ступени и огромный топливный бак (оранжевый на фото). Во время старта включаются двигатели шаттла и двигатели боковых ракет. Отработав своё, ракеты отделяются и падают вниз. Шаттл продолжает лететь, используя свои двигатели и черпая топливо из оранжевого топливного бака. Важно понимать, что никаких двигателей у оранжевого топливного бака нет: это просто большая канистра с топливом, которую шаттлу приходится брать с собой, чтобы добраться до орбиты.
Главная проблема этой стартовой системы – она не может быть использована ни для чего другого, кроме вывода шаттла на орбиту. Плюс – это то, что боковые ракетные ступени падают в океан и потом используются повторно.
Дорогие друзья! Если вам понравился этот рассказ, и вы хотите быть в курсе новых публикаций о космонавтике и астрономии для детей, то подписывайтесь на новости наших сообществ
в контакте,
Фейсбуке,
или живом журнале.
Специально для вас в этих группах мы будем выкладывать последние записи в нашем блоге.
www.spacegiraffe.ru
«Шаттл» и «Буран»
Когда смотришь фотографии крылатых космических кораблей «Бурана» и «Шаттла» , то может сложиться впечатление, что они вполне идентичны. По крайней мере принципиальных различий будто бы и не должно быть. Несмотря на внешнюю схожесть, эти две космические системы всё же отличаются в корне.
«Шаттл»
«Шаттл» — многоразовый транспортный космический корабль (МТКК). Корабль имеет три жидкостных ракетных двигателя (ЖРД), работающих на водороде. Окислитель- жидкий кислород. Для совершения выхода на околоземную орбиту требуется огромное количество топлива и окислителя. Поэтому топливный бак является самым большим элементом системы «Спейс Шаттл». Космический корабль располагается на этом огромном баке и соединен с ним системой трубопроводов по которым подаётся топливо и окислитель на двигатели «Шаттла».
И всё равно, трех мощных двигателей крылатого корабля не хватает для выхода в космос. К центральному баку системы крепятся два твердотопливных ускорителя — самых мощных ракет в истории человечества на сегодняшний день. Наибольшая мощность необходима именно при старте, чтобы сдвинуть многотонный корабль и поднять его на первые четыре с половиной десятка километров. Твердотопливные ракетные ускорители берут на себя 83% нагрузки.
Взлетает очередной «Шаттл»
На высоте 45 км твердотопливные ускорители выработав все топливо отделяются от корабля и на парашютах приводняются в океане. Дальше, до высоты 113 км, «шаттл» поднимается с помощью трех ЖРД. После отделения бака, корабль летит еще 90 секунд по инерции и затем, на короткое время, включаются два двигателя орбитального маневрирования, работающие на самовоспламеняющемся топливе. И «шаттл» выходит на рабочую орбиту. А бак входит в атмосферу, где и сгорает. Отдельные его части падают в океан.
Отделение твердотопливных ускорителей
Двигатели орбитального маневрирования предназначены, как можно понять из их названия, для различных маневров в космосе: для изменения параметров орбиты, для причаливания к МКС или к другим космическим аппаратам находящихся на околоземной орбите. Так «шаттлы» несколько раз наведывались к орбитальному телескопу «Хаббл» для проведения сервисного обслуживания.
И, наконец, эти двигатели служат для создания тормозного импульса при возвращении на Землю.
Орбитальная ступень выполнена по аэродинамической схеме моноплана-бесхвостки с низкорасположенным дельтавидным крылом с двойной стреловидностью передней кромки и с вертикальным оперением обычной схемы. Для управления в атмосфере используются двухсекционный руль направления на киле (здесь же воздушный тормоз), элевоны на задней кромке крыла и балансировочный щиток под хвостовой частью фюзеляжа. Шасси убирающееся, трёхстоечное, с носовым колесом.
Длина 37,24 м, размах крыла 23,79 м, высота 17,27 м. «Сухой» вес аппарата около 68 т, взлётный – от 85 до 114 т (в зависимости от задачи и полезной нагрузки), посадочный с возвращаемым грузом на борту – 84,26 т.
Важнейшей особенностью конструкции планера является его теплозащита.
В самых теплонапряженных местах (расчётная температура до 1430º С) применен многослойный углерод-углеродный композит. Таких мест немного, это в основном носок фюзеляжа и передняя кромка крыла. Нижняя поверхность всего аппарата (разогрев от 650 до 1260º С) покрыта плитками из материала на основе кварцевого волокна. Верхняя и боковые поверхности частично защищаются плитками низкотемпературной изоляции – там, где температура составляет 315–650º С; в остальных местах, где температура не превышает 370º С, используется войлочный материал, покрытый силиконовой резиной.
Общий вес теплозащиты всех четырёх типов составляет 7164 кг.
Орбитальная ступень имеет двухпалубную кабину для семи астронавтов.
Верхняя палуба кабины шаттла
В случае расширенной программы полёта или при выполнении спасательных операций на борту шатла может находиться до десяти человек. В кабине – органы управления полётом, рабочие и спальные места, кухня, кладовая, санитарный отсек, шлюзовая камера, посты управления операциями и полезной нагрузкой, другое оборудование. Общий герметизированный объём кабины – 75 куб. м, система жизнеобеспечения поддерживает в нем давление 760 мм рт. ст. и температуру в диапазоне 18,3 – 26,6º С.
Эта система выполнена в открытом варианте, то есть без использования регенерации воздуха и воды. Такой выбор обусловлен тем, что продолжительность полётов шаттла была задана в семь суток, с возможностью её доведения до 30 суток при использовании дополнительных средств. При такой незначительной автономности установка аппаратуры регенерации означала бы неоправданное увеличение веса, потребляемой мощности и сложности бортового оборудования.
Запаса сжатых газов хватает на восстановления нормальной атмосферы в кабине в случае одной полной разгерметизации или на поддержание в ней давления 42,5 мм рт. ст. в течение 165 минут при образовании небольшого отверстия в корпусе вскоре после старта.
Грузовой отсек размерами 18,3 х 4,6 м и объемом 339,8 куб. м снабжен «трёхколенным» манипулятором длиной 15,3 м. При открытии створок отсека вместе с ними поворачиваются в рабочее положение радиаторы системы охлаждения. Отражательная способность панелей радиаторов такова, что они остаются холодными, даже когда на них светит Солнце.
Что может «Спейс шаттл» и как он летает
Если представить себе систему в собранном виде, летящую горизонтально, мы увидим внешний топливный бак в качестве её центрального элемента; к нему сверху пристыкован орбитер, а по бокам – ускорители. Полная длина системы равна 56,1 м, а высота – 23,34 м. Габаритная ширина определяется размахом крыла орбитальной ступени, то есть составляет 23,79 м. Максимальная стартовая масса – около 2 041 000 кг.
О величине полезного груза столь однозначно говорить нельзя, так как она зависит от параметров целевой орбиты и от точки старта корабля. Приведем три варианта. Система «Спейс шаттл» способна выводить:
– 29 500 кг при пуске на восток с мыса Канаверал (Флорида, восточное побережье) на орбиту высотой 185 км и наклонением 28º;
– 11 300 кг при пуске из Центра космических полётов им. Кеннеди на орбиту высотой 500 км и наклонением 55º;
– 14 500 кг при пуске с базы ВВС «Ванденберг» (Калифорния, западное побережье) на приполярную орбиту высотой 185 км.
Для шаттлов были оборудованы две посадочные полосы. Если шаттл садился вдали от космодрома, домой возвращался верхом на Боинге-747
Боинг-747 везет шаттл на космодром
Всего было построено пять шаттлов (два из них погибли в катастрофах) и один прототип.
При разработке предусматривалось, что шаттлы будут совершать по 24 старта в год, и каждый из них совершит до 100 полётов в космос. На практике же они использовались значительно меньше — к закрытию программы летом 2011 года было произведено 135 пусков, из них «Дискавери» — 39, «Атлантис» — 33, «Колумбия» — 28, «Индевор» — 25, «Челленджер» — 10.
Экипаж шаттла состоит из двух астронавтов — командира и пилота. Наибольший экипаж шаттла — восемь астронавтов («Challenger», 1985 год).
Советская реакция на создание «Шаттла»
На руководителей СССР разработка «шаттла» произвела большое впечатление. Посчитали, что американцы разрабатывают орбитальный бомбардировщик вооруженный ракетами «космос — земля». Огромные размеры «шаттла» и его возможность возвращать на Землю груз до 14,5 тонн были истолкованы как явная угроза похищения советских спутников и даже советских военных космических станций типа «Алмаз», которые летали в космосе под названием «Салют». Эти оценки были ошибочными, так как США еще в 1962 году отказались от идеи космического бомбардировщика в связи с успешным развитием атомного подводного флота и баллистических ракет наземного базирования.
«Союз» мог легко поместиться в грузовом отсеке «Шаттла»
Советские эксперты не могли понять зачем нужны 60 запусков «шаттлов» в год — один запуск в неделю! Откуда должны были взяться множество космических спутников и станций для которых необходим будет «Шаттл»? Советские люди, живущие в рамках другой экономической системы, не могли даже себе представить, что руководством НАСА, усиленно проталкивающим новую космическую программу в правительстве и конгрессе, руководил страх остаться без работы. Лунная программа близилась к завершению и тысячи высококвалифицированных специалистов оказывались не у дел. И, самое главное, перед уважаемыми и очень хорошо оплачиваемыми руководителям НАСА возникала неутешительная перспектива расставания с обжитыми кабинетами.
Поэтому было подготовлено экономическое обоснование о большой финансовой выгоде многоразовых транспортных космических кораблей в случае отказа от одноразовых ракет. Но для советских людей было абсолютно непонятно, что президент и конгресс могут тратить общенациональные средства только с большой оглядкой на мнение своих избирателей. В связи с чем в СССР воцарилось мнение, что американцы создают новый КК под какие-то будущие непонятные задачи, скорее всего военные.
Многоразовый космический корабль «Буран»
В Советском Союзе первоначально планировалось создать усовершенствованную копию «Шаттла» — орбитальный самолет ОС-120, весом в 120 тонн.(Американский челнок весил 110 тонн при полной загрузке) .В отличие от «Шаттла» предполагалось снабдить «Буран» катапультируемой кабиной для двух пилотов и турбореактивными двигателями для посадки на аэродроме.
На почти полном копировании «шаттла» настаивало руководство вооруженных сил СССР. Советская разведка сумела к этому времени добыть много информации по американскому КК. Но оказалось не все так просто. Отечественные водородно-кислородные ЖРД оказались большими по размеру и более тяжелыми, чем американские. К тому же по мощности они уступали заокеанским. Поэтому вместо трех ЖРД надо было устанавливать четыре. Но на орбитальном самолете для четырех маршевых двигателей места просто не было.
У «шаттла» 83 % нагрузки на старте несли два твердотопливных ускорителя. В Советском Союзе таких мощных твердотопливных ракет разработать не удалось. Ракеты подобного типа использовались в качестве баллистических носителей ядерных зарядов морского и наземного базирования. Но они не дотягивали до нужной мощности очень и очень много. Поэтому у советских конструкторов была единственная возможность — использовать в качестве ускорителей жидкостные ракеты. По программе «Энергия-Буран» были созданы очень удачные керосино-кислородные РД-170, которые и послужили альтернативой твердотопливным ускорителям.
Само расположение космодрома Байконур вынуждало конструкторов увеличивать мощность своих ракет-носителей. Известно, что чем ближе стартовая площадка к экватору, тем больший груз одна и та же ракета может вывести на орбиту. У американского космодрома на мысе Канаверал преимущество перед Байконуром составляет 15%! То есть, если ракета стартующая с Байконура может поднять 100 тонн, то она же при запуске с мыса Канаверал выведет на орбиту 115 тонн!
Географические условия, отличия в технологии, характеристики созданных двигателей и разный конструкторский подход — оказали своё влияние на облик «Бурана». Исходя из всех этих реалий была разработана новая концепция и новый орбитальный корабль ОК-92, весом 92 тонны. Четыре кислородно-водородных двигателя перенесли на центральный топливный бак и получилась вторая ступень ракеты-носителя «Энергия». Вместо двух твердотопливных ускорителей было решено применить четыре ракеты на жидком топливе керосин-кислород с четырехкамерными двигателями РД-170. Четырехкамерный — это значит с четырьмя соплами.Сопло большого диаметра изготовить крайне сложно. Поэтому конструкторы идут на усложнение и утяжеление двигателя проектируя его с несколькими соплами меньшего размера. Сколько сопел, столько и камер сгорания с кучей трубопроводов подачи топлива и окислителя и со всеми «причандалами» . Эта связка выполнена по традиционной, «королёвской» ,схеме, аналогичной «союзам» и «востокам», стала первой ступенью «Энергии».
«Буран» в полете
Сам крылатый корабль «Буран» стал третьей ступенью ракеты-носителя, подобно тем же «Союзам». Разница лишь в том, что «Буран» располагался на боку второй ступени, а «Союзы» на самой верхушке ракеты-носителя. Таким образом получилась классическая схема трехступенчатой одноразовой космической системы, с тем лишь отличием, что орбитальный корабль был многоразовым.
Многоразовость была еще одной проблемой системы «Энергия — Буран». У американцев, «шаттлы» были рассчитаны на 100 полетов. Например, двигатели орбитального маневрирования могли выдержать до 1000 включений. Все элементы (кроме топливного бака) после профилактики были пригодны для запуска в космос.
Твердотопливный ускоритель подобран специальным судном
Твердотопливные ускорители опускались на парашютах в океан, подбирались специальными судами НАСА и доставлялись на завод изготовитель, где проходили профилактику и начинялись топливом. Сам «Шаттл» тоже проходил тщательную проверку, профилактику и ремонт.
Министр обороны Устинов в ультимативной форме требовал, чтобы система «Энергия — Буран» была максимально пригодной к повторному использованию. Поэтому конструкторы вынуждены были заняться этой проблемой. Формально боковые ускорители числились многоразовыми, пригодными для десяти пусков. Но фактически до этого дело не дошло по многим причинам. Взять хотя бы то, что американские ускорители шлепались в океан, а советские падали в казахстанской степи, где условия приземления были не такие щадящие как теплые океанские воды. Да и жидкостная ракета- создание более нежное. чем твердотопливная.»Буран» тоже был рассчитан на 10 полетов.
В общем многоразовой системы не получилось, хотя достижения были очевидными. Советский орбитальный корабль, освобожденный от больших маршевых двигателей, получил более мощные двигатели для маневрирования на орбите. Что, в случае его использования в качестве космического «истребителя-бомбардировщика», давало ему большие преимущества. И плюс ещё турбореактивные двигатели для полета и посадки в атмосфере. Кроме этого была создана мощная ракета с первой ступенью на керосиновом топливе, а вторая на водородном. Именно такой ракеты не хватало СССР чтобы выиграть лунную гонку. «Энергия» по своим характеристикам была практически равноценна американской ракете «Сатурн-5″ отправившей на Луну «Аполлон-11″.
«Бурaн» имeет бoльшoе внeшнeе cхoдcтвo c aмeрикaнcким «Шaттлoм». Кoрaбль пocтрoен пo cхeмe cамoлeтa типa «бecхвocткa» c трeугoльным крылoм пeрeмeннoй cтрeлoвиднocти, имeет aэрoдинaмичecкиe oргaны упрaвлeния, рaбoтaющиe при пocадкe пocлe вoзврaщeния в плoтныe cлoи aтмocфeры – руль нaпрaвлeния и элeвoны. Oн был cпocобeн cовeршaть упрaвляeмый cпуcк в aтмocфeрe c бoкoвым мaнeврoм дo 2000 килoмeтрoв.
Длинa «Бурaнa» – 36,4 мeтрa, рaзмaх крылa – oкoлo 24 мeтрa, выcотa кoрaбля нa шacси – бoлeе 16 мeтрoв. Cтaртoвaя мacсa кoрaбля – бoлeе 100 тoнн, из кoтoрых 14 тoнн прихoдитcя нa тoпливo. В нocовoй oтcек вcтaвлeнa гeрмeтичнaя цeльнocвaрнaя кaбинa для экипaжa и бoльшeй чacти aппaрaтуры для oбecпeчeния пoлeтa в cоcтaвe рaкeтнo-кocмичecкoгo кoмплeкcа, aвтoнoмнoгo пoлeтa нa oрбитe, cпуcкa и пocадки. Oбъeм кaбины – бoлeе 70 кубичecких мeтрoв.
При вoзврaщeнии в плoтныe cлoи aтмocфeры нaибoлeе тeплoнaпряжeнныe учacтки пoвeрхнocти кoрaбля рacкaляютcя дo 1600 грaдуcов, тeплo жe, дoхoдящeе нeпocрeдcтвeннo дo мeтaлличecкoй кoнcтрукции кoрaбля, нe дoлжнo прeвышaть 150 грaдуcов. Пoэтoму «Бурaн» oтличaлa мoщнaя тeплoвaя зaщитa, oбecпeчивaющaя нoрмaльныe тeмпeрaтурныe уcлoвия для кoнcтрукции кoрaбля при прoхoждeнии плoтных cлoев aтмocфeры вo врeмя пocадки.
Тeплoзaщитнoе пoкрытиe из бoлeе 38 тыcяч плитoк изгoтoвлeнo из cпeциaльных мaтeриaлoв: квaрцeвoе вoлoкнo, выcокoтeмпeрaтурныe oргaничecкиe вoлoкнa, чacтичнo мaтeриaл нa ocнoвe углeрoдa. Кeрaмичecкaя брoня oблaдaeт cпocобнocтью aккумулирoвaть тeплo, нe прoпуcкaя eгo к кoрпуcу кoрaбля. Oбщaя мacсa этoй брoни cоcтaвилa oкoлo 9 тoнн.
Длинa грузoвoгo oтcекa «Бурaнa» – oкoлo 18 мeтрoв. В eгo oбширнoм грузoвoм oтcекe мoг рaзмecтитьcя пoлeзный груз мacсoй дo 30 тoнн. Тудa мoжнo былo пoмecтить крупнoгaбaритныe кocмичecкиe aппaрaты – бoльшиe cпутники, блoки oрбитaльных cтaнций. Пocадoчнaя мacсa кoрaбля – 82 тoнны.
«Бурaн» ocнacтили вcеми нeoбхoдимыми cиcтeмaми и oбoрудoвaниeм кaк для aвтoмaтичecкoгo, тaк и для пилoтируeмoгo пoлeтa. Этo и cрeдcтвa нaвигaции и упрaвлeния, и рaдиoтeхничecкиe и тeлeвизиoнныe cиcтeмы, и aвтoмaтичecкиe уcтрoйcтвa рeгулирoвaния тeплoвoгo рeжимa, и cиcтeмa жизнeoбecпeчeния экипaжa, и мнoгoе-мнoгoе другoе.
Кабина Бурана
Ocнoвнaя двигaтeльнaя уcтaнoвкa, двe группы двигaтeлeй для мaнeврирoвaния рacпoлoжeны в кoнцe хвocтoвoгo oтcекa и в пeрeднeй чacти кoрпуcа.
18 ноября 1988 года «Буран» отправился в свой полет в космос. Он был запущен с помощью ракеты-носителя «Энергия».
После выхода на околоземную орбиту «Буран» сделал 2 витка вокруг Земли (за 205 минут), затем начал снижение на Байконур. Посадка была произведена на специальном аэродроме Юбилейный.
Полет прошел в автоматическом режиме, экипажа на борту не было. Полет по орбите и посадка произведены с помощью бортового компьютера и специального программного обеспечения. Автоматический режим полета явился главным отличием от Спейс Шаттла, в котором посадку производят в ручном режиме астронавты. Полет Бурана вошел в книгу рекордов Гиннеса как уникальный (ранее никто не сажал космические аппараты в полностью автоматическом режиме).
Вот что пишет В.Мейлицев в своем блоге:
Автоматическая посадка 100-тонной громадины – очень сложная штука. Мы не делали никакого «железа», только программное обеспечение режима посадки – от момента достижения (при снижении) высоты 4 км до остановки на посадочной полосе. Я попробую очень коротко рассказать, как делалась эта алгоритмия.
Сначала теоретик пишет алгоритм на языке высокого уровня и проверяет его работу на контрольных примерах. Этот алгоритм, который пишет один человек, «отвечает» за одну какую-нибудь, сравнительно небольшую, операцию. Затем происходит объединение в подсистему, и её тащат на моделирующий стенд. В стенде «вокруг» рабочего, бортового алгоритма размещены
masterok.livejournal.com
Что такое шаттл? Это летательная конструкция американских производителей. Само слово «шаттл» означает «челнок». Такой корабль создан для неоднократного запуска, и изначально предполагалось, что шаттлы будут летать туда-сюда между Землей и ее орбитой, осуществляя доставку грузов.
Статья будет посвящена шаттлам – космическим аппаратам, а также всем другим шаттлам, существующим в наши дни.
Прежде чем ответить на вопрос, что такое шаттл, рассмотрим историю его создания. Она начинается в конце 60-х годов XX века в США, когда был поставлен вопрос о проектировании многоразового космического механизма. Это объяснялось экономической выгодой. Интенсивная эксплуатация космических шаттлов должна была понизить высокие расходы на космос.
В рамках концепции предусматривалось формирование орбитального пункта на Луне, а также экспедиции на Марс. Задания на земной орбите должны были выполняться многократно используемыми суднами, получившими наименование «Спейс Шаттл».
В 1972 году были подписаны документы, определившие облик будущего шаттла.
Программа проектирования готовилась фирмой North American Rockwell по заданию НАСА с 1971 года. Во время разработки программы применялись технологические идеи системы «Аполлон». Были спроектированы пять челноков, два из них не сохранились после крушений. Полеты проводились с 1981 по 2011 год.
По планам НАСА ежегодно должны были осуществляться 24 старта, и каждый борт должен был выполнить до 100 полетов. Но в процессе работы были выполнены всего 135 пусков. Самым большим количеством полетов отличился шаттл «Дискавери».
Рассмотрим, что такое шаттл с точки зрения его устройства. Его запуск происходит посредством пары ракетных ускорителей и трех двигателей, снабжаемых топливом из наружного бака внушительных размеров.
Лавирования на орбите выполняются с помощью двигателей специальной системы, предназначенной для осуществления орбитальных маневров. Эта система включает в себя такие ступени:
Внешне шаттл похож на самолет, но, по сути, он - тяжелый планер. У шаттла нет топливных запасов для двигателей. Двигатели работают, пока шаттл соединен с заправочным баком. Находясь в космосе, а также во время посадки корабль задействует не слишком мощные малые двигатели. Планировалось оснастить шаттл реактивными двигателями, но от идеи отказались из-за высокой стоимости.
Сила подъема корабля невысока, посадка происходит благодаря кинетической энергии. Корабль идет с орбиты на космодром. То есть у него только один шанс осуществить посадку. Возможности развернуться и сделать второй круг, к сожалению, нет. По этой причине НАСА соорудила несколько резервных участков для посадки летательных аппаратов.
Боковые ускорители – это большие и супермощные твердотопливные устройства, производящие тягу для отрыва шаттла от стартовой области и полета на высоту 46 км. Габариты ускорителя:
Остановить ускорители после запуска не представляется возможным, поэтому их включение происходит после исправных стартов трех других двигателей. Спустя 75 секунд после запуска ускорители отделяются от системы, летят по инерции, достигают максимальной высоты, затем садятся в океане на парашютах на расстоянии примерно 226 км от старта. При этом скорость посадки равняется 23 м/с. Специалисты технической службы собирают ускорители и отправляют их на завод-изготовитель, где их восстанавливают для повторного применения. Ремонт и реконструкция шаттлов объясняются также экономическими соображениями, ведь создать новый корабль значительно дороже.
Согласно требованию военных, летательный аппарат должен был заниматься доставкой грузов до 30 тонн, доставлять на Землю грузы до 14,5 тонн. Для этого грузовой отсек должен был иметь габариты 18 метров в длину и 4,5 м в диаметре.
Космическая программа не ставила своей целью «бомбардировочные» действия. Ни НАСА, ни Пентагон, ни Конгресс США подобную информацию не подтверждают. Для бомбардировочных целей был разработан проект Dyna-Soar. Однако со временем в рамках проекта занимались разведывательной деятельностью. Постепенно Dyna-Soar стал исследовательским проектом, а в 1963 году и вовсе был отменен. Многие результаты Dyna-Soar перешли в проект по созданию шаттлов.
Шаттлы доставляли грузы на высоту 200-500 км, они проводили многие научные разработки, обслуживали космические аппараты на орбитальных пунктах, занимались сборочными и восстановительными работами. Шаттлы выполняли рейсы по починке телескопической техники.
В 90-е годы шаттлы участвовали в программе «Мир-Шаттл», проводимой совместно Россией и США. Проведены девять состыковок со станцией «Мир».
Конструкция шаттлов неустанно совершенствовалась. За все время использования кораблей были разработаны тысячи аппаратов.
Шаттлы помогали в реализации проекта по формированию МКС (международной космической станции). Многие модули на МКС доставлялись с помощью шаттлов. Некоторые такие модули не оснащены двигателями, поэтому не способны автономно передвигаться и маневрировать. Чтобы их доставить на станцию, нужен грузовой корабль или шаттл. Роль шаттлов в этом направлении нельзя переоценить.
Средний срок пребывания космического корабля в космосе – две недели. Самый короткий полет выполнил шаттл «Колумбия», он длился чуть дольше двух дней. Самое продолжительное путешествие корабля «Колумбия» равнялось 17 суткам.
Состав экипажа – от двух до восьми астронавтов, вместе с ними пилот и командир. Орбиты шаттлов находились в интервалах от 185 643 км.
Программа «Спейс Шаттл» была свернута в 2011 году. Она существовала 30 лет. За все время ее выполнения было сделано 135 полетов. Шаттлы прошли 872 млн км и подняли грузов общей массой 1,6 тысячи тонн. Орбиту посетили 355 астронавтов. Стоимость одного полета равнялась примерно 450 млн долларов. Общая стоимость всей программы составила 160 млрд долларов.
Последним стартом стал запуск «Атлантиса». В нем экипаж был уменьшен до четырех человек.
По итогам проекта все шаттлы были аннулированы и направлены в музейное хранилище.
Космические челноки за всю историю существования претерпели всего две катастрофы.
В 1986 году взорвался «Челленджер» спустя 73 секунды после запуска. Причиной послужила авария в твердотопливном ускорителе. Погиб весь экипаж - семь человек. Обломки челнока сгорели в атмосфере. После крушения программа была приостановлена на 32 месяца.
В 2003 году сгорел шаттл «Колумбия». Причиной стало разрушение теплозащитной оболочки корабля. Погиб весь экипаж – семь человек.
Советское руководство пристально следило за процессом осуществления программы по созданию и внедрению американских космических шаттлов. Данный проект был воспринят как угроза со стороны США. Были высказаны предположения о том, что:
В итоге советское правительство приняло решение строить собственный космический механизм, по параметрам не уступающий американскому.
Кроме Советского Союза, многие страны вслед за США принялись конструировать свои многократные космические аппараты. Это ФРГ, Франция, Япония, Китай.
Вслед за американским кораблем в Советском Союзе был создан шаттл «Буран». Он предназначался для выполнения военных и мирных задач.
Сначала корабль задумывался как точная копия американского изобретения. Но в процессе разработки возникли некоторые трудности, поэтому советским конструкторам пришлось искать собственные решения. Одним из препятствий стало отсутствие двигателей подобных американским. Точнее, в СССР двигатели имели совсем другие технические параметры.
Полет «Бурана» состоялся в 1988 году. Это произошло под управлением бортового компьютера. Посадка шаттла определила успех полета, в который не верили многие высокопоставленные лица. Принципиальная разница «Бурана» и американских шаттлов состояла в том, что советский аналог смог сесть самостоятельно. Такой возможности у американских кораблей не было.
«Буран» обладал внушительными размерами, как и его заокеанские собратья. В кабине помещались десять человек.
Важной особенностью конструкции была теплозащитная оболочка, вес которой был выше 7 тонн.
В просторном грузовом отсеке могли поместиться грузы больших размеров, в том числе космические спутники.
Запуск корабля был двухступенчатым. Сначала от корабля отделялись четыре ракеты и двигатели. Вторая ступень – двигатели с кислородом и водородом.
При создании «Бурана» одним из главных требований была его многоразовость. Одноразовым был только топливный бак. Американские ускорители имели возможность приводниться в океане. Советские ускорители садились в степях неподалеку от Байконура, так что вторичное их использование не представлялось возможным.
Второй особенностью «Бурана» было то, что двигатели располагались на топливном баке и поэтому сгорали в воздухе. Перед конструкторами стояла задача сделать двигатели многоразовыми, что могло бы удешевить программу по освоению космоса.
Если посмотреть на шаттл (фото его демонстрирует) и его советский аналог, складывается впечатление об идентичности этих кораблей. Но это лишь внешняя схожесть с принципиальными внутренними различиями двух систем.
Итак, мы рассмотрели, что такое шаттл. Но в наши дни этим словом называются не только корабли для внеземных полетов. Идея шаттла нашла свое воплощение во многих изобретениях науки и техники.
Компания Honda выпустила автомобиль под названием «Шаттл». Изначально его произвели для США и дали название Odyssey. Этот свободный автомобиль пользовался успехом в Новом Свете благодаря своим превосходным техническим параметрам.
«Хонду Шаттл» выпустили непосредственно для Европы. Сначала так именовали универсал Honda Civic, напоминающий микровэн. Но в 1991 году его убрали из ряда выпускаемых модификаций. Название «Шаттл» оставалось невостребованным. И только в 1994 году японские машиностроители выпустили новый минивэн с таким названием. Почему производители решили остановиться на подобном наименовании модели, остается только догадываться. Возможно, идея стремительного космического челнока поразила создателей автомашин, и им захотелось создать уникальный быстрый автомобиль.
«Шаттл» представляет собой 5-дверный универсал, обладающий высокой проходимостью. У кузова округлены углы, большая часть поверхности остеклена. Салон отличается возможностью трансформации. Сиденья располагаются в три ряда, последний убирается в нишу. В салоне есть кондиционер, удобные кресла с большим запасом пространства.
Автомобиль чрезвычайно комфортабелен во время езды благодаря энергоемким передней и задней подвеске. «Шаттл» успешно справляется с поставленными на дороге задачами. Однако с 2000 года поставок этой модели в Европу более не наблюдалось, ее место заняла Honda Stream.
Развивая минивэны, Honda в 2011 году начинает выпуск линейки Fit Shuttle. Линия создана на основе хэтчбека «Хонда Фит».
Машина обладает агрегатом 1,5 л и гибридом 1,3 л. Производятся как передне-, так и заднеприводные автомобили.
"Хонда Фит Шаттл" характеризуется как экономичная, вместимая, эргономичная и комфортная на дороге машина. Автомобиль отлично ездит по улицам мегаполисов. Он подойдет для семейного отдыха и для бизнеса.
"Хонда Фит Шаттл" укомплектована по самым высоким требованиям безопасности. В ней присутствуют подушки безопасности, ABS, ESP.
"Фит Шаттл" по сей день пользуется большой популярностью в среде автовладельцев и имеет самые высокие рейтинги.
Совершить полет на звездном шаттле можно вместе с ребенком, включив изображение и приобретя игрушку компании Lego. Первый набор космической тематики был выпущен компанией еще в 1973 году. Это была игра в виде конструктора. С тех пор производится несколько серий «космических» наборов, относящихся к разным ценовым уровням.
В популярный набор с артикулом 60078 входят:
На упаковке изображен космический корабль, космонавты, планета Земля и ее спутник – Луна. В «Лего» шаттл - основной элемент набора. Он изготовлен из деталей белого цвета с темными вставками и ярко-красными полосками. В его кабине можно поместить две фигуры космонавтов. В наборе их два – мужчина и женщина. В корабле они сидят друг за другом. Чтобы попасть в кабину, нужно снять ее верхнюю часть.
Набор «Лего Шаттл» стал желанным воплощением мечты всех, кто грезит идеями космических войн. Его основной составляющей является не вымышленный корабль, а вполне реалистичный. Космический шаттл отзывы о себе собирает положительные, он сильно напоминает подлинные американские корабли, бороздившие просторы космоса. Вместе с этим уникальным набором можно окунуться в мир космических странствий и перелетов на пару с ребенком. Причем играть можно не только с мальчиками, но и с девочками, ведь в набор не зря входит женская фигура космонавта.
Компанией «Лего» создан также шаттл «Тайдириум», напоминающий нам о многочисленных эпизодах "Звездных войн". Всего компания выпустила шесть таких кораблей, начиная с 2001 года. Все они отличаются размерами.
Имперский шаттл был украден повстанцами, и теперь предстоит его вернуть. Увлекательные приключения вместе с героями звездных путешествий ждут маленьких игроков.
В набор входят минифигурки: принцесса Лея, Хан Соло, Чубакка, повстанцы – 2 шт. Сам шаттл изготовлен в белом цвете с серыми вставками. В кабине умещаются две фигуры, открывается она через верхнюю часть носа. За кабиной имеется отсек для груза. Производители говорят, что процесс сборки шаттла может занять от 2 до 6 часов. С помощью минифигурок появляется возможность разыграть множество увлекательных сцен.
Компания Bethesda, вдохновленная идеей освоения космических просторов, выпустила игру Prey для приставок и компьютеров с интересным сюжетом. В его основе несуществующая реальность, в которой американский президент Джон Кеннеди остался живым после покушения и стал интенсивно развивать проекты освоения космоса.
Пришельцы из космоса атакуют планету Земля. Их называют тифонами. США и СССР объединяют свои усилия в борьбе против вражеских сил. Но СССР подвергается распаду, и ликвидировать тифонов предстоит только США. Ученые могут контролировать мозг пришельцев, а также получать их способности.
Одной из миссий игры является попасть на шаттл. Для многих это является настоящей проблемой.
Опытные игроки покорили в Prey шаттл и дают советы новичкам. Для того чтобы забраться на корабль, нужно спуститься в одну из нижних комнат и там найти ключ-карту. Ключ помогает открыть дверь и разыскать лифт. На лифте нужно ехать наверх, там найти терминал, который активируют, после чего появляется мостик. С помощью моста и попадают на шаттл.
В наши дни шаттлами называются не только космические корабли в реальности и в играх, но и автобусный транспорт. Как правило, это быстрые автобусы, доставляющие пассажиров от аэропорта к отелю, к станции метро или наоборот. Это может быть также корпоративный транспорт, осуществляющий перевозку пассажиров к местам различных мероприятий. Заранее составляется расписание шаттлов. Как правило, они курсируют довольно часто, что является чрезвычайно удобным.
Итак, мы разобрали многозначное слово «шаттл», рассмотрели все сферы, в которых оно используется, а также привели увлекательные истории, связанные с космическими челноками.
fb.ru
|
Поиск Лекций
Во время полета 51-L все три основные двигателя шаттла работали идеально, даже начиная останавливаться в последние мгновения, когда началось прекращение подачи топлива. Однако возникает вопрос, обнаружили ли бы мы — в случае отказа двигателей и столь же детального расследования причины этого отказа нами, какое мы провели для твердотопливных ракета-носителей, — подобное отсутствие внимания к недостаткам и снижение критериев безопасности. Другими словами, ограничивались ли те слабые места организации, которые внесли свой вклад в катастрофу, только сектором твердотопливных ракета-носителей или их можно было назвать общей характеристикой НАСА? В этой связи были исследованы основные двигатели космического шаттла и авиационная электроника. Однако подобного исследования орбитальной ступени или внешнего топливного резервуара проведено не было. Двигатель представляет собой гораздо более сложную структуру, чем твердотопливный ракета-носитель, так что он требует гораздо более детальных инженерных разработок. В общем, эти разработки производят впечатление высококачественных, и, судя по всему, значительное внимание уделяется недостаткам и нарушениям, обнаруженным в работе двигателя. Обыкновенно такие двигатели создаются (для военной или гражданской авиации) в виде так называемой составной системы, или по методу проектирования «снизу вверх». Прежде всего, необходимо полностью понять свойства и ограничения материалов, которые будут использоваться (например, для лопаток турбины), для чего на экспериментальных установках проводят специальные испытания. По получении необходимой информации начинают проектировать и по отдельности проверять более крупные детали (такие как подшипники). По мере обнаружения недостатков и ошибок проектирования их исправляют и проверяют на следующем этапе испытаний. Поскольку испытывают только детали, то испытания и модификации обходятся не слишком дорого. Наконец, дело доходит до окончательной конструкции всего двигателя согласно заданным техническим условиям. К этому времени уже высока вероятность того, что двигатель будет работать нормально или что любые отказы можно будет с легкостью устранить и проанализировать, потому что виды отказа, ограничения материалов и тому подобное абсолютно ясны. Существует очень высокая вероятность того, что модификации, которые будут сделаны, чтобы устранить сложности, присутствующие в окончательной конструкции двигателя, окажутся не слишком трудоемкими, так как большая часть серьезных проблем уже была обнаружена и решена ранее, на более дешевых этапах процесса. Основной двигатель космического шаттла был спроектирован иначе — «сверху вниз», так сказать. Все детали двигателя проектировались и составлялись в одно целое одновременно при относительно небольшом детальном предварительном изучении материалов и составляющих. Но сейчас, когда обнаруживаются неполадки в подшипниках, лопатках турбины, трубах для подачи охлаждающей жидкости и т.п., обнаружить причины всего этого и внести какие-то изменения гораздо сложнее и дороже. Например, на лопатках турбины кислородного турбонасоса высокого давления были обнаружены трещины. Вызваны ли они дефектами материала, влиянием кислородной атмосферы на свойства материала, температурными напряжениями, появляющимися при запуске или остановке, вибрациями и напряжением, создающимися в процессе нормальной работы, или, главным образом, неким резонансом, возникающим при определенных скоростях или чем-то еще? Сколько времени может работать насос от появления трещины до отказа по причине ее появления, и как это зависит от уровня мощности? Использовать весь двигатель в качестве испытательного стенда для разрешения подобных вопросов чрезвычайно дорого. Никто не желает терять целые двигатели, чтобы узнать, где и каким образом возникает проблема. Тем не менее, точное знание этого факта необходимо для появления уверенности в надежности двигателя при его использовании. Без полного понимания о такой уверенности не может быть и речи. Следующий недостаток метода проектирования «сверху вниз» состоит в том, что, если достигнуто понимание неисправности, простое ее устранение — например, новая форма корпуса турбины — может оказаться невозможным без изменения конструкции всего двигателя. Основной двигатель космического шаттла — совершенно замечательный механизм. Отношение силы тяги, создаваемой им, к его весу больше, чем у какого-либо предыдущего двигателя. Он создан на грани — за которую, в некоторых отношениях, даже выходит — предыдущего инженерного опыта. А потому, как и можно было ожидать, в нем присутствует много разнообразных недостатков и сложностей. И, поскольку, к несчастью, он был спроектирован по варианту «сверху вниз», эти недостатки сложно обнаружить и исправить. Цель создания двигателя со сроком службы, достаточным для выполнения 55 заданий (27 000 секунд работы либо в каждом задании длительностью по 500 секунд, либо на испытательном стенде), достигнута не была. Сейчас двигатель требует очень частого ремонта и замены важных деталей, таких как: турбонасосы, подшипники, корпуса из листового металла и т.п. Топливный турбонасос высокого давления нужно заменять через каждые три или четыре испытания, эквивалентные заданию (хотя эту проблему можно устранить), а кислородный турбонасос высокого давления — через каждые пять или шесть. Все это составляет максимум 10 процентов технических условий исходной конструкции. На самая главная наша забота — это определение надежности. За 250 000 секунд работы основные двигатели отказывали, вероятно, раз 16. Инженеры уделяют особое внимание этим отказам и стараются исправить их максимально быстро с помощью изучения испытаний на специальных установках, спроектированных специально для рассматриваемого недостатка, а также тщательной проверки двигателя для обнаружения ключей, способных дать ответ (например, трещин), и их серьезного изучения и анализа. Таким образом, несмотря на сложности конструкции, спроектированной «сверху вниз», благодаря тяжелой работе, множество проблем, судя по всему, были решены.
Список некоторых проблем (и их состояния):
Трещины лопаток турбины в топливных турбонасосах высокого давления (ТТНВД). (Возможно, решена.) Трещины лопаток турбины в кислородных турбонасосах высокого давления (КТНВД). (Не решена.) Пробой линии форсажного искрового воспламенителя (ФИВ). (Возможно, решена.) Отказ контрольного вентиля для выпуска газов. (Вероятно, решена.) Эрозия корпуса ФИВ. (Вероятно, решена.) Растрескивание листового металла корпуса турбины ТТНВД. (Вероятно, решена.) Повреждение футеровки труб для охлаждения ТТНВД. (Вероятно, решена.) Отказ выходного коленчатого патрубка основной камеры сгорания. (Вероятно, решена.) Смещение сварного шва входного коленчатого патрубка основной камеры сгорания. (Вероятно, решена.) Субсинхронный вихрь КТНВД. (Вероятно, решена.) Система аварийного отключения ускорения полета (частичный отказ системы с резервированием). (Вероятно, решена.) Растрескивание подшипников. (Частично решена.) Вибрация с частотой 4 000 герц, которая приводит некоторые двигатели в нерабочее состояние. (Не решена.)
Многие из этих, на первый взгляд, решенных проблем были видны уже на ранних стадиях использования новой конструкции: 13 из них появились в первые 125 000 секунд эксплуатации двигателя и только 3 — во вторые 125 000 секунд. Естественно, никогда нельзя быть уверенным, что все недостатки устранены; однако, возможно, в отношении некоторых недостатков стремились устранить не ту причину. Вполне разумно предположить, что в следующие 250000 секунд может произойти, по крайней мере, один сюрприз: вероятность равна 1/500 на двигатель на задание. На одном задании присутствуют три двигателя, но возможно, что некоторые неполадки будут автономными и повлияют только на двигатель. (Шаттл может прервать выполнение задания всего с двумя двигателями.) Поэтому скажем, что неизвестные сюрпризы, сами по себе, не позволяют нам предположить, что вероятность невыполнения задания из-за отказа основных двигателей шаттла менее, чем 1/500. К этому мы должны добавить вероятность отказа, вызванного известными, но еще нерешенными проблемами. Эти проблемы мы рассмотрим ниже. (Инженеры в Рокетдайне, где производятся двигатели, оценивают полную вероятность как 1/10 000. Инженеры в Маршалле оценивают ее как 1/300, тогда как руководство НАСА, которому эти инженеры отправляют свои отчеты, утверждает, что вероятность равна 1/100 000. Независимый инженер, дающий НАСА консультации, счел разумной оценкой 1 или 2 к 100.) История принципов аттестации этих двигателей весьма запутана, поэтому ее сложно объяснить. Исходным правилом, судя по всему, было то, что два образца двигателя должны проработать безотказно в течение времени, в два раза превышающего аттестационное, после определения аттестационного времени работы двигателя (правило 2x ). По крайней мере, такова практика ФУГА, и, судя по всему, первоначально она была принята и НАСА, которая ожидала, что аттестационное время будет равно 10 заданиям (соответственно, 20 заданиям на каждый образец). Очевидно, что лучшими двигателями, которые можно использовать для сравнения, были бы те, которые показали бы самое большое полное время работы (полет плюс испытания), так называемые лидеры воздушного флота. Но что если третий образец двигателя и несколько других выйдут из строя за короткое время? Естественно, мы не можем ожидать безопасности, потому что два предыдущих проработали необычно долго. Короткое время может оказаться более обычной характеристикой реальных возможностей, и в духе коэффициента безопасности, равного 2, мы должны рассчитывать только на половину того короткого времени, в течение которого работали последние образцы. Медленный сдвиг в направлении снижения коэффициента безопасности можно увидеть во множестве примеров. Возьмем, например, лопатки турбины ТТНВД. Прежде всего, мысль о проверке всего двигателя была оставлена. Каждый двигатель состоит из множества важных деталей (как сами турбонасосы), которые заменяют через определенные промежутки времени, так что правило 2x нужно сдвигать от двигателей к их составляющим. Таким образом, мы принимаем ТТНВД для данного аттестационного времени, если два образца успешно проработали в течение времени, в два раза его превышающего (и, конечно же, на практике мы не настаиваем на том, чтобы это время равнялось 10 заданиям). Но что значит «успешно»? ФУГА называет трещину лопатки турбины отказом, чтобы на практике действительно обеспечить коэффициент безопасности, превышающий 2. Существует некоторый промежуток времени, в течение которого двигатель может работать, между временем зарождения трещины и ее увеличением до образования разлома. (ФУГА разрабатывает новые правила, которые учитывают это дополнительное время, обеспечивающее безопасность, но примет их только в том случае, если это время будет тщательно проанализировано с помощью известных моделей в пределах известного опыта и для основательно испытанных материалов. Ни одно из этих условий не относится к главным двигателям шаттла.) Трещины были обнаружены на лопатках турбины многих ТТНВД второй ступени. В одном случае их обнаружили после 1 900 секунд работы, а в другом — только через 4 200 секунд, хотя обычно такие, более длительные периоды работы выказывали трещины гораздо раньше. Чтобы и дальше понимать, о чем идет речь, мы должны осознать, что напряжение очень сильно зависит от уровня мощности. Полет «Челленджера» , как и предыдущие полеты, находился на уровне, названном как 104 процента от номинальной мощности, в течение большей части времени работы двигателей. Судя по некоторым данным документов, предполагается, что при 104 процентах номинальной мощности трещина образуется примерно в два раза позднее, чем при 109 процентах, или уровне полной мощности (УПЛ). Будущие полеты должны были выполняться при 109 процентах из-за более тяжелых полезных нагрузок, и очень многие испытания проводились именно при таком уровне мощности. Следовательно, при делении времени при 104 процентах номинальной мощности на 2 мы получаем единицы, которые называются эквивалентным уровнем полной мощности (ЭУПЛ). (Очевидно, что это вводит некоторую неопределенность, которая не была изучена.) Самые первые трещины, упомянутые выше, произошли в 1 375 секунд ЭУПЛ. Правило аттестации гласит «ограничить все лопатки турбин второй ступени максимальным временем 1 375 секунд ЭУПЛ». Если кто-то возразит, что при этом теряется коэффициент безопасности, равный 2, то ему скажут, что одна турбина проработала в течение 3 800 секунд ЭУПЛ без трещин, половину же этого числа составляет 1 900, так что мы даже чрезмерно снижаем это время. Мы одурачили себя в трех отношениях. Во-первых, у нас есть только один образец, причем он не является лидером воздушного флота: у двух других образцов, проработавших 3 800 секунд ЭУПЛ или больше, были обнаружены 17 треснувших лопаток. (В каждом двигателе 59 лопаток.) Затем мы отказались от правила 2x и подставили равное время (1 375). И, наконец, время 1 375 — это время появления трещины. Мы можем сказать, что до наступления этого времени трещин обнаружено не было, но, когда мы смотрели в прошлый раз и не обнаружили трещин, это произошло при 1100 ЭУПЛ. Мы не знаем, в какое время между этими двумя моментами образовалась трещина. Например, трещины могли образоваться при 1 150 секундах ЭУПЛ. (Примерно две трети наборов лопаток, проверенных при времени, превышающем 1 375 секунд ЭУПЛ, имели трещины. Некоторые недавно проведенные эксперименты, действительно, показали трещины уже при 1 150 секундах.) Было важно не снижать это число, так как шаттл должен был использовать свои двигатели очень близко к их пределу ко времени окончания полета. Наконец, несмотря на отказ от условия, принятого ФУГА, о том, что трещин быть не должно, утверждается, что от критериев никто не отказывался и что система является безопасной, причем отказом считается только полностью сломанная лопатка. С таким определением еще ни один двигатель не вышел из строя. Идея состоит в том, что, поскольку для превращения трещины в разлом нужно какое-то время, мы можем гарантировать безопасность, если проверим все лопатки на наличие трещин. При обнаружении последних нужно заменить лопатки; а если трещин обнаружено не было, то времени для безопасного выполнения задания у нас вполне достаточно. Таким образом, утверждается, что проблема трещин относится не к проблемам безопасности полета, а скорее к проблемам ремонта. Быть может, это действительно так. Но насколько хорошо нам известно, что трещины всегда прогрессируют достаточно медленно, так что во время выполнения задания не произойдет разлома? Три двигателя проработали в течение длительных периодов времени с несколькими треснутыми лопатками (около 3 000 секунд ЭУПЛ), но ни одна из них не сломалась. Решение этой проблемы найти можно. При изменении формы лопатки, упрочнении ее поверхности с помощью дробеструйной операции и покрытии ее изоляцией в целях исключения термоудара новые лопатки трескались не так сильно. Похожая ситуация просматривается и в истории аттестации КТНВД, но ее детали мы приводить не будем. В итоге, очевидно, что смотры готовности полета и правила аттестации выказывают снижение критериев в отношении некоторых проблем основных двигателей космического шаттла, очень похожее на снижение, наблюдавшееся в отношении критериев для твердотопливных ракета-носителей.
Авиационная электроника
Под «авиационной электроникой» подразумевается как компьютерная система орбитальной ступени, так и ее входные сенсоры и выходные исполнительные органы. Сначала мы ограничимся исключительно компьютерами и не станем затрагивать надежность входной информации, поступающей от сенсоров температуры, давления и т.п., а также тот факт, точно ли исполнительные органы запуска ракет, механического управления, дисплеев астронавтов и т.п. следуют командам компьютера. Вычислительный комплекс очень сложен и содержит более 250000 строк программы. Помимо всего прочего, он отвечает за полный автоматический подъем шаттла на орбиту и за его возвращение в атмосферу до момента выбора кнопки, которая определяет желаемое место посадки. Автоматизировать можно было бы всю посадку. (Сигнал, по которому опускаются шасси, был намеренно выведен из-под контроля компьютера, его должен подавать пилот, явно по причинам безопасности.) Во время орбитального полета вычислительная система используется для контроля полезной нагрузки, выведения нужной информации на дисплеи астронавтов и обмена информацией с Землей. Совершенно очевидно, что безопасность полета требует гарантированной точности этой сложной системы программного и аппаратного обеспечения компьютеров. Короче говоря, надежность аппаратного обеспечения гарантируется наличием четырех, в сущности, независимых идентичных компьютерных систем. Везде, где это возможно, каждый сенсор также имеет несколько копий — обычно четыре, — и каждая копия передает информацию во все четыре серии компьютеров. Если входные сигналы сенсоров не согласуются между собой, то в качестве действующего входного сигнала используется либо определенная средняя величина, либо отбор по принципу большинства, в зависимости от обстоятельств. Поскольку каждый компьютер видит все копии сенсоров, все входные данные и все алгоритмы, согласно которым работает каждый из четырех компьютеров, одинаковы, то результаты, которые получает каждый компьютер, должны быть идентичны на каждом этапе его работы. Время от времени их сравнивают, но, поскольку компьютеры работают с несколько разными скоростями, подключается система остановок и ожиданий в течение определенного времени, после чего и проводится сравнение. Если один из компьютеров выдает не согласующиеся с остальными данные или вообще запаздывает с выдачей ответа, ответ трех других компьютеров, в случае их согласия, считается правильным, и компьютер, который ошибся, изолируется от остальной системы. Теперь, если из строя выйдет другой компьютер, по суждению двух оставшихся, то и он исключается из системы, а полет прекращается: осуществляется возвращение на место приземления, которое происходит под управлением двух оставшихся компьютеров. Совершенно ясно, что это система с резервированием, так как выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на выполнение задания. И наконец, в качестве дополнительной гарантии безопасности, существует пятый независимый компьютер, в памяти которого хранятся только программы подъема и спуска и который способен управлять спуском, даже если из строя выйдут более, чем два основных компьютера. В памяти основных компьютеров не хватает места для всех программ подъема, спуска и полезной нагрузки на весь полет, поэтому астронавты четыре раза загружают память с кассет. Из-за огромных усилий, необходимых для замены программного обеспечения для такой сложной системы и проверки новой системы, аппаратное обеспечение не менялось с момента создания системы транспортировки шаттла, что произошло 15 лет назад. Существующее аппаратное обеспечение устарело — например, память старого типа на ферритовых сердечниках. Становится все сложнее и сложнее найти производителей, которые могли бы поставить такие старые компьютеры, которые были бы одновременно надежными и достаточно высококачественными. Современные компьютеры более надежны и работают гораздо быстрее. Это упрощает схемы и позволяет выполнить во много раз больший объем работы. Современные компьютеры не потребовали бы столь многочисленной загрузки с кассет, так как обладают гораздо большим объемом памяти. Программное обеспечение проверяется очень тщательно по принципу «снизу вверх». Прежде всего, проверяется каждая вновь созданная строка программы; затем проверяются разделы программы (модули), выполняющие специальные функции. Масштаб мало-помалу увеличивается, пока все новые изменения не будут включены в полную систему и проверены. Этот полный выход считается окончательным, только что созданным продуктом. Но абсолютно независимо работает группа проверки, которая дает советы группе по разработке программного обеспечения и испытывает программы так, как это делал бы покупатель, которому поставили данный продукт. Существует дополнительная проверка при использовании новых программ в имитаторах полета и т.п. Ошибка на этой стадии проверки испытаний считается очень серьезной и ее происхождение изучается очень тщательно, чтобы избежать подобных ошибок в будущем. Подобные ошибки, совершенные по неопытности, были обнаружены лишь шесть раз за все время программирования и изменения программ (для новых или измененных нагрузок). Они следовали такому принципу: вся эта проверка не имеет никакого отношения к программе безопасности; это лишь испытание этой самой безопасности при проверке, которая происходит для предотвращения катастрофы. О безопасности полета можно судить исключительно по тому, насколько хорошо программы ведут себя во время испытаний. Если здесь произойдет отказ, то он вызовет серьезную озабоченность. В итоге хотелось бы заметить, что система проверки программного обеспечения компьютеров действительно показывает себя как высококачественная. Судя по всему, там нет места постепенному самообману путем снижения норм, что весьма характерно для систем безопасности твердотопливных ракета-носителей и основных двигателей шаттла. Для вящей убедительности добавлю, что руководство недавно предлагало прекратить такие сложные и дорогие испытания за их ненадобностью в последнее время истории запусков шаттла. Подобным предложениям нужно сопротивляться, потому что люди, их выдвигающие, не представляют взаимные незаметные влияния и источники ошибок, которые могут появиться даже из-за незначительных изменений программы в той или иной ее части. Постоянно возникают просьбы об изменении программы по мере предложения пользователями новых полезных нагрузок и появления новых требований. Любые изменения обходятся дорого, так как они требуют полной проверки. Надлежащий способ экономии денег — это сокращение количества требуемых изменений, а не качества испытаний каждого из них. Можно также добавить, что эту сложную систему испытаний можно было бы весьма усовершенствовать, оснастив современным аппаратным обеспечением и методиками написания программ. Если бы у НАСА появился любой конкурент вовне, то у него были бы все преимущества, если бы он начал с оснащения новым оборудованием. Сейчас НАСА сто ит серьезно подумать над вопросом, не является ли современное аппаратное обеспечение разумной идеей. И наконец, возвращаясь к сенсорам и исполнительным органам системы авиационной электроники, мы обнаруживаем, что отношение к системному отказу и надежности далеко не так хорошо, как в случае с компьютерными системами. Например, была обнаружена проблема, связанная с тем, что из строя порой выходят температурные сенсоры. Однако восемнадцать месяцев спустя в системе по-прежнему использовались те же сенсоры, они все так же иногда выходили из строя, и это происходило до тех пор, пока запуск шаттла не отменили по причине одновременного выхода из строя двух сенсоров. И даже в следующем полете этот ненадежный сенсор был использован снова. Кроме того, возникают сомнения в надежности систем управления реакцией, реактивными струями ракет, которые используются для переориентации и управления в полете. Присутствует значительное излишество, но существует и длинная история отказов, ни один из которых не был достаточно серьезным, чтобы оказать значительное влияние на полет. Действие реактивных струй находится под контролем сенсоров: если струя не выстрелит, то компьютеры выберут для этой цели другую струю. Но они созданы не для того, чтобы не срабатывать, поэтому данную проблему нужно решать.
Выводы
Если мы хотим придерживаться разумного графика запуска шаттлов, то очень часто возникает ситуация, когда техническую подготовку шаттла не удается провести достаточно быстро, чтобы удовлетворить требованиям изначально консервативных критериев аттестации, которые ставят своей целью гарантировать очень надежный летательный аппарат. В подобных ситуациях критерии безопасности несколько изменяются — причем часто выдвигаются на первый взгляд логичные аргументы, — так, чтобы полеты по-прежнему можно было аттестовать вовремя. Таким образом, шаттл летает в относительно небезопасном состоянии, и вероятность его отказа имеет порядок, равный одному проценту. (Более точную цифру назвать сложно.) Официальное руководство, с другой стороны, утверждает, что, по их мнению, вероятность отказа в тысячу раз меньше. Одной из причин такой уверенности может быть попытка убедить правительство в совершенстве и успешности НАСА, чтобы гарантировать финансовые вложения. Другая причина, быть может, состоит в том, что они искренне верят в истинность этого, демонстрируя почти невероятное отсутствие передачи информации между менеджерами и работающими у них инженерами. Как бы то ни было, все это имело весьма неблагоприятные последствия, самое серьезное из которых состоит в поощрении обыкновенных граждан к полету в столь опасной машине, утверждая, что она обладает той же степенью безопасности, что и обыкновенный авиалайнер. Астронавты, как и летчики-испытатели, должны осознавать свой риск, и мы уважаем их мужество. Кто может сомневаться, что МакОлифф[43]была невероятно мужественным человеком, который гораздо в большей степени осознавал риск, на который идет, чем НАСА показывало это нам? Так давайте же дадим рекомендации, чтобы гарантировать, что официальное руководство НАСА жило бы в реальном мире, понимая технологические слабости и несовершенства достаточно хорошо, чтобы активно пытаться устранить их. Они должны жить в реальном мире и в отношении того, что касается сопоставления затрат и полезности шаттла по сравнению с другими методами покорения космического пространства. Кроме того, они должны реалистично подходить к составлению контрактов и оценке стоимости и сложностей каждого проекта. Следует предлагать только реалистичные расписания выполнения полетов — расписания, имеющие разумную вероятность выполнения. Если при таком раскладе вещей правительство не поддержит НАСА, значит так тому и быть. НАСА обязана быть откровенной, прямой и честной по отношению к гражданам, у которых она просит поддержки, чтобы эти самые граждане могли принимать самые мудрые решения относительно использования своих ограниченных ресурсов. Чтобы создать успешную технологию, реальность следует ставить превыше общественных отношений, ибо Природу не обманешь.
Часть 3 Эпилог
Предисловие
Когда я был моложе, я считал, что наука принесет пользу всем. Для меня была совершенно очевидна ее польза; наука была хорошей. Во время войны я работал над атомной бомбой. Этот результат науки очевидно являл собой очень серьезное дело: он означал уничтожение людей. После войны я очень переживал из-за бомбы. Я не знал, каким будет будущее, и уж точно даже близко не был уверен, что мы протянем так долго. А потому возникал такой вопрос: несет ли наука зло? Если сказать иначе, когда я увидел, какой ужас способна породить наука, то задал себе вопрос: какова ценность науки, которой я посвятил себя, — вещи, которую любил? Это был вопрос, ответ на который должен был дать я. «Ценность науки» — это своего рода отчет, если хотите, содержащий многие мысли, которые приходили ко мне, когда я пытался на этот вопрос ответить.
Ричард Фейнман
Ценность науки[44]
Время от времени люди говорят мне, что ученые должны уделять больше внимания социальным проблемам, — а особенно, что они должны брать на себя бо льшую ответственность при рассмотрении того влияния, которое наука оказывает на общество. Судя по всему, многие считают, что если бы только ученые повнимательнее посмотрели на все эти сложные социальные проблемы, а не тратили столько времени на забавы с гораздо менее жизненно важными научными проблемами, то это пошло бы всем только на пользу. Мне же кажется, что время от времени мы думаем над этими проблемами, просто мы не тратим все свое время на их решение, потому что нам прекрасно известно, что мы не обладаем волшебной формулой решения социальных проблем, что социальные проблемы гораздо сложнее научных и что когда мы о них думаем, то обычно ни к чему не приходим. Я считаю, что ученый, рассматривающий ненаучные проблемы, понимает в них столько же, сколько и обычный человек, — и когда он говорит о том, что не связано с наукой, он рассуждает столь же наивно, сколь и любой другой, не подготовленный к такому вопросу. Поскольку вопрос о ценности науки к самой науке отношения не имеет, то вся эта речь посвящается доказательству моей точки зрения — на примере. Первая вещь, в отношении которой науку можно считать ценной, знакома каждому: научное знание дает нам возможность заниматься всевозможными делами и создавать всевозможные вещи. Конечно, когда мы создаем что-то хорошее , то это заслуга не только науки; это также заслуга и морального выбора, который привел нас к хорошей работе. Научное знание — это способность делать либо хорошее, либо плохое, но оно не содержит инструкции по своему использованию. Ценность такой способности очевидна, даже несмотря на то, что она может быть сведена на нет тем, что человек с ней делает. Я научился способу выражения этой общей человеческой проблемы во время поездки в Гонолулу. Там, в буддистском храме, человек, проводивший экскурсию, немного рассказал туристам о буддизме и закончил свой рассказ, сказав, что откроет им кое-что, что они никогда не забудут — я действительно помню это до сих пор. Это была буддистская притча:
Каждому человеку дан ключ, открывающий врата рая; этот же самый ключ открывает и врата ада.
Так какова же тогда ценность ключа от врат рая? Истинная правда то, что когда нам недостает ясных инструкций, которые дают нам возможность отличить врата рая от врат ада, то этот ключ может оказаться опасным предметом. Но при этом ценность ключа очевидна: как сможем мы войти в рай, не имея его? Инструкции не имели бы никакой ценности, не будь у нас ключа. Таким образом, очевидно, что, несмотря на то, что наука может породить величайший ужас в мире, она имеет ценность, потому что может создать что-то. Другой аспект ценности науки — эта забава, называемая интеллектуальным удовольствием, которое некоторые люди получают от чтения научных книг, изучения науки и размышления о ней и которое другие люди получают от работы в ней. Это очень важный момент, и его обыкновенно упускают те люди, которые говорят нам, что мы несем ответственность перед обществом и должны размышлять над влиянием, которое наука оказывает на общество. Имеет ли это простое личное удовольствие ценность для всего общества в целом? Нет! Но тогда мы должны рассмотреть и цель самого общества. Состоит ли она в том, чтобы устроить все так, чтобы люди могли получать удовольствие от того, чем они занимаются? Если это так, значит и удовольствие, получаемое от науки, так же важно, как и все прочее. Но мне бы хотелось по достоинству оценить значение мировоззрения, созданного усилиями науки. Мы пришли к тому, что сумели представить различные вещи бесконечно более удивительными, чем это удавалось поэтам и мечтателям в прошлом. Это показывает, что изобретательность природы больше, гораздо больше изобретательности человека. Например, насколько более замечательно для всех нас держаться — причем половина держится вниз головой — посредством таинственного притяжения, на вращающемся шаре, который висел в космическом пространстве в течение миллиардов лет, чем знать, что ты сидишь на спине слона, который стоит на черепахе, плавающей в бездонном море. Я размышлял обо всем этом столько раз, что надеюсь, что вы извините меня, если я повторюсь, высказав такую мысль, которая несомненно не раз возникала и у вас и которая не могла возникнуть ни у кого в прошлом, потому что тогда люди не имели о мире той информации, которую мы имеем сейчас. Например, я стою один на берегу моря и начинаю думать.
На берег набегает множество волн, бесчисленное количество молекул, каждая из которых бездумно занята своим делом; и таких молекул триллионы, они отделены друг от друга, но при этом, двигаясь в унисон, они образуют белые барашки волн.
Из века в век, когда еще не было глаз, которые могли это увидеть, из года в год эти волны бились о берег так же, как и сейчас. Для кого? Для чего? На мертвой планете, где не было жизни.
Никогда не отдыхая, измученное энергией, которую непомерно растрачивает солнце, проливая ее в космическое пространство. Нечто совсем крошечное вынуждает море реветь.
Глубоко в море все молекулы повторяют узоры друг друга, пока не появятся новые и более сложные молекулы. Они создают другие молекулы, подобные себе, и начинается новый танец.
Увеличиваясь в размере и сложности, живые существа, массы атомов, ДНК, белок танцуют еще более сложный танец.
И вот из колыбели, на сухую землю ступают атомы, обладающие сознанием; материя, наделенная любопытством.
Стою на берегу, удивляясь удивительному: я, вселенная атомов, атом во вселенной.
Тот же трепет, то же благоговение и таинство снисходит на нас снова и снова, когда мы достаточно глубоко заглядываем в любой вопрос. Когда мы обретаем более глубокое знание, вместе с ним приходят более глубокие и более удивительные тайны, которые искушают человека, заманивая его еще глубже. Нас никогда не заботит то, что ответ может разочаровать, с удовольствием и уверенностью мы переворачиваем каждый новый камень, чтобы найти невообразимую странность, ведущую к еще более удивительным вопросам и загадкам — и конечно к великому приключению! Истинная правда и то, что некоторые люди, не имеющие отношения к науке, переживают религиозные ощущения подобного типа. Наши поэты об этом не пишут; наши художники не пытаются запечатлеть эту удивительную вещь. Я не знаю, почему это происходит. Разве никого не вдохновляет наша современная картина вселенной? Эта ценность науки остается не воспетой певцами: вам придется ограничиться тем, что все это вы не услышите ни в песне, ни в стихотворении, а только в вечерней лекции. Век науки еще не настал. Быть может, одна из причин такого молчания состоит в том, что нужно уметь читать ноты. Например, в научной статье может быть написано: «Содержание радиоактивного фосфора в головном мозге крысы уменьшается наполовину за две недели». Что же это значит? Это значит, что фосфор, присутствующий в мозге крысы — а также в моем и в вашем — это не тот же фосфор, который содержался там около двух недель назад. Это означает, что атомы мозга претерпели изменения: те, что были раньше, бесследно исчезли. А что же представляет собой наш мозг: что это за атомы, обладающие сознанием? Картофель, который мы съели на прошлой неделе! Теперь они могут помнить , что происходило год назад в моем разуме — в разуме, который уже давно претерпел изменения. Заметить, что то, что я называю своей индивидуальностью, — это лишь узор или танец, вот что значит понять, через какое время атомы мозга заменяются другими атомами. Атомы появляются в моем мозге, танцуют свой танец, а затем исчезают — атомы в мозге всегда новые, но при этом они танцуют один и тот же танец, не забывая, какой танец они танцевали вчера. |
|
poisk-ru.ru
"Шаттл" и "Буран""Шаттл"
"Шаттл" - многоразовый транспортный космический корабль (МТКК). Корабль имеет три жидкостных ракетных двигателя (ЖРД), работающих на водороде. Окислитель- жидкий кислород. Для совершения выхода на околоземную орбиту требуется огромное количество топлива и окислителя. Поэтому топливный бак является самым большим элементом системы "Спейс Шаттл". Космический корабль располагается на этом огромном баке и соединен с ним системой трубопроводов по которым подаётся топливо и окислитель на двигатели "Шаттла".
И всё равно, трех мощных двигателей крылатого корабля не хватает для выхода в космос. К центральному баку системы крепятся два твердотопливных ускорителя - самых мощных ракет в истории человечества на сегодняшний день. Наибольшая мощность необходима именно при старте, чтобы сдвинуть многотонный корабль и поднять его на первые четыре с половиной десятка километров. Твердотопливные ракетные ускорители берут на себя 83% нагрузки.
Взлетает очередной "Шаттл"На высоте 45 км твердотопливные ускорители выработав все топливо отделяются от корабля и на парашютах приводняются в океане. Дальше, до высоты 113 км, "шаттл" поднимается с помощью трех ЖРД. После отделения бака, корабль летит еще 90 секунд по инерции и затем, на короткое время, включаются два двигателя орбитального маневрирования, работающие на самовоспламеняющемся топливе. И "шаттл" выходит на рабочую орбиту. А бак входит в атмосферу, где и сгорает. Отдельные его части падают в океан.
Отделение твердотопливных ускорителейДвигатели орбитального маневрирования предназначены, как можно понять из их названия, для различных маневров в космосе: для изменения параметров орбиты, для причаливания к МКС или к другим космическим аппаратам находящихся на околоземной орбите. Так "шаттлы" несколько раз наведывались к орбитальному телескопу "Хаббл" для проведения сервисного обслуживания.
И, наконец, эти двигатели служат для создания тормозного импульса при возвращении на Землю.
Орбитальная ступень выполнена по аэродинамической схеме моноплана-бесхвостки с низкорасположенным дельтавидным крылом с двойной стреловидностью передней кромки и с вертикальным оперением обычной схемы. Для управления в атмосфере используются двухсекционный руль направления на киле (здесь же воздушный тормоз), элевоны на задней кромке крыла и балансировочный щиток под хвостовой частью фюзеляжа. Шасси убирающееся, трёхстоечное, с носовым колесом.
Длина 37,24 м, размах крыла 23,79 м, высота 17,27 м. «Сухой» вес аппарата около 68 т, взлётный – от 85 до 114 т (в зависимости от задачи и полезной нагрузки), посадочный с возвращаемым грузом на борту – 84,26 т.
Важнейшей особенностью конструкции планера является его теплозащита.
В самых теплонапряженных местах (расчётная температура до 1430º С) применен многослойный углерод-углеродный композит. Таких мест немного, это в основном носок фюзеляжа и передняя кромка крыла. Нижняя поверхность всего аппарата (разогрев от 650 до 1260º С) покрыта плитками из материала на основе кварцевого волокна. Верхняя и боковые поверхности частично защищаются плитками низкотемпературной изоляции – там, где температура составляет 315–650º С; в остальных местах, где температура не превышает 370º С, используется войлочный материал, покрытый силиконовой резиной.
Общий вес теплозащиты всех четырёх типов составляет 7164 кг.
Орбитальная ступень имеет двухпалубную кабину для семи астронавтов.
Верхняя палуба кабины шаттлаВ случае расширенной программы полёта или при выполнении спасательных операций на борту шатла может находиться до десяти человек. В кабине – органы управления полётом, рабочие и спальные места, кухня, кладовая, санитарный отсек, шлюзовая камера, посты управления операциями и полезной нагрузкой, другое оборудование. Общий герметизированный объём кабины – 75 куб. м, система жизнеобеспечения поддерживает в нем давление 760 мм рт. ст. и температуру в диапазоне 18,3 – 26,6º С.
Эта система выполнена в открытом варианте, то есть без использования регенерации воздуха и воды. Такой выбор обусловлен тем, что продолжительность полётов шаттла была задана в семь суток, с возможностью её доведения до 30 суток при использовании дополнительных средств. При такой незначительной автономности установка аппаратуры регенерации означала бы неоправданное увеличение веса, потребляемой мощности и сложности бортового оборудования.
Запаса сжатых газов хватает на восстановления нормальной атмосферы в кабине в случае одной полной разгерметизации или на поддержание в ней давления 42,5 мм рт. ст. в течение 165 минут при образовании небольшого отверстия в корпусе вскоре после старта.
Грузовой отсек размерами 18,3 х 4,6 м и объемом 339,8 куб. м снабжен «трёхколенным» манипулятором длиной 15,3 м. При открытии створок отсека вместе с ними поворачиваются в рабочее положение радиаторы системы охлаждения. Отражательная способность панелей радиаторов такова, что они остаются холодными, даже когда на них светит Солнце.
Что может «Спейс шаттл» и как он летает
Если представить себе систему в собранном виде, летящую горизонтально, мы увидим внешний топливный бак в качестве её центрального элемента; к нему сверху пристыкован орбитер, а по бокам – ускорители. Полная длина системы равна 56,1 м, а высота – 23,34 м. Габаритная ширина определяется размахом крыла орбитальной ступени, то есть составляет 23,79 м. Максимальная стартовая масса – около 2 041 000 кг.
О величине полезного груза столь однозначно говорить нельзя, так как она зависит от параметров целевой орбиты и от точки старта корабля. Приведем три варианта. Система «Спейс шаттл» способна выводить:– 29 500 кг при пуске на восток с мыса Канаверал (Флорида, восточное побережье) на орбиту высотой 185 км и наклонением 28º;– 11 300 кг при пуске из Центра космических полётов им. Кеннеди на орбиту высотой 500 км и наклонением 55º;– 14 500 кг при пуске с базы ВВС «Ванденберг» (Калифорния, западное побережье) на приполярную орбиту высотой 185 км.
Для шаттлов были оборудованы две посадочные полосы. Если шаттл садился вдали от космодрома, домой возвращался верхом на Боинге-747
Боинг-747 везет шаттл на космодромВсего было построено пять шаттлов (два из них погибли в катастрофах) и один прототип.
При разработке предусматривалось, что шаттлы будут совершать по 24 старта в год, и каждый из них совершит до 100 полётов в космос. На практике же они использовались значительно меньше — к закрытию программы летом 2011 года было произведено 135 пусков, из них «Дискавери» — 39, «Атлантис» — 33, «Колумбия» — 28, «Индевор» — 25, «Челленджер» — 10.
Экипаж шаттла состоит из двух астронавтов — командира и пилота. Наибольший экипаж шаттла — восемь астронавтов («Challenger», 1985 год).
Советская реакция на создание "Шаттла"
На руководителей СССР разработка "шаттла" произвела большое впечатление. Посчитали, что американцы разрабатывают орбитальный бомбардировщик вооруженный ракетами "космос - земля". Огромные размеры "шаттла" и его возможность возвращать на Землю груз до 14,5 тонн были истолкованы как явная угроза похищения советских спутников и даже советских военных космических станций типа "Алмаз", которые летали в космосе под названием "Салют". Эти оценки были ошибочными, так как США еще в 1962 году отказались от идеи космического бомбардировщика в связи с успешным развитием атомного подводного флота и баллистических ракет наземного базирования.
"Союз" мог легко поместиться в грузовом отсеке "Шаттла"Советские эксперты не могли понять зачем нужны 60 запусков "шаттлов" в год - один запуск в неделю! Откуда должны были взяться множество космических спутников и станций для которых необходим будет "Шаттл"? Советские люди, живущие в рамках другой экономической системы, не могли даже себе представить, что руководством НАСА, усиленно проталкивающим новую космическую программу в правительстве и конгрессе, руководил страх остаться без работы. Лунная программа близилась к завершению и тысячи высококвалифицированных специалистов оказывались не у дел. И, самое главное, перед уважаемыми и очень хорошо оплачиваемыми руководителям НАСА возникала неутешительная перспектива расставания с обжитыми кабинетами.
Поэтому было подготовлено экономическое обоснование о большой финансовой выгоде многоразовых транспортных космических кораблей в случае отказа от одноразовых ракет. Но для советских людей было абсолютно непонятно, что президент и конгресс могут тратить общенациональные средства только с большой оглядкой на мнение своих избирателей. В связи с чем в СССР воцарилось мнение, что американцы создают новый КК под какие-то будущие непонятные задачи, скорее всего военные.
Многоразовый космический корабль "Буран"
В Советском Союзе первоначально планировалось создать усовершенствованную копию "Шаттла" - орбитальный самолет ОС-120, весом в 120 тонн.(Американский челнок весил 110 тонн при полной загрузке) .В отличие от "Шаттла" предполагалось снабдить "Буран" катапультируемой кабиной для двух пилотов и турбореактивными двигателями для посадки на аэродроме.
На почти полном копировании "шаттла" настаивало руководство вооруженных сил СССР. Советская разведка сумела к этому времени добыть много информации по американскому КК. Но оказалось не все так просто. Отечественные водородно-кислородные ЖРД оказались большими по размеру и более тяжелыми, чем американские. К тому же по мощности они уступали заокеанским. Поэтому вместо трех ЖРД надо было устанавливать четыре. Но на орбитальном самолете для четырех маршевых двигателей места просто не было.
У "шаттла" 83 % нагрузки на старте несли два твердотопливных ускорителя. В Советском Союзе таких мощных твердотопливных ракет разработать не удалось. Ракеты подобного типа использовались в качестве баллистических носителей ядерных зарядов морского и наземного базирования. Но они не дотягивали до нужной мощности очень и очень много. Поэтому у советских конструкторов была единственная возможность - использовать в качестве ускорителей жидкостные ракеты. По программе "Энергия-Буран" были созданы очень удачные керосино-кислородные РД-170, которые и послужили альтернативой твердотопливным ускорителям.
Само расположение космодрома Байконур вынуждало конструкторов увеличивать мощность своих ракет-носителей. Известно, что чем ближе стартовая площадка к экватору, тем больший груз одна и та же ракета может вывести на орбиту. У американского космодрома на мысе Канаверал преимущество перед Байконуром составляет 15%! То есть, если ракета стартующая с Байконура может поднять 100 тонн, то она же при запуске с мыса Канаверал выведет на орбиту 115 тонн!
Географические условия, отличия в технологии, характеристики созданных двигателей и разный конструкторский подход - оказали своё влияние на облик "Бурана". Исходя из всех этих реалий была разработана новая концепция и новый орбитальный корабль ОК-92, весом 92 тонны. Четыре кислородно-водородных двигателя перенесли на центральный топливный бак и получилась вторая ступень ракеты-носителя "Энергия". Вместо двух твердотопливных ускорителей было решено применить четыре ракеты на жидком топливе керосин-кислород с четырехкамерными двигателями РД-170. Четырехкамерный - это значит с четырьмя соплами.Сопло большого диаметра изготовить крайне сложно. Поэтому конструкторы идут на усложнение и утяжеление двигателя проектируя его с несколькими соплами меньшего размера. Сколько сопел, столько и камер сгорания с кучей трубопроводов подачи топлива и окислителя и со всеми "причандалами" . Эта связка выполнена по традиционной, "королёвской" ,схеме, аналогичной "союзам" и "востокам", стала первой ступенью "Энергии".
"Буран" в полетеСам крылатый корабль "Буран" стал третьей ступенью ракеты-носителя, подобно тем же "Союзам". Разница лишь в том, что "Буран" располагался на боку второй ступени, а "Союзы" на самой верхушке ракеты-носителя. Таким образом получилась классическая схема трехступенчатой одноразовой космической системы, с тем лишь отличием, что орбитальный корабль был многоразовым.
Многоразовость была еще одной проблемой системы "Энергия - Буран". У американцев, "шаттлы" были рассчитаны на 100 полетов. Например, двигатели орбитального маневрирования могли выдержать до 1000 включений. Все элементы (кроме топливного бака) после профилактики были пригодны для запуска в космос.
Твердотопливный ускоритель подобран специальным судномТвердотопливные ускорители опускались на парашютах в океан, подбирались специальными судами НАСА и доставлялись на завод изготовитель, где проходили профилактику и начинялись топливом. Сам "Шаттл" тоже проходил тщательную проверку, профилактику и ремонт.
Министр обороны Устинов в ультимативной форме требовал, чтобы система "Энергия - Буран" была максимально пригодной к повторному использованию. Поэтому конструкторы вынуждены были заняться этой проблемой. Формально боковые ускорители числились многоразовыми, пригодными для десяти пусков. Но фактически до этого дело не дошло по многим причинам. Взять хотя бы то, что американские ускорители шлепались в океан, а советские падали в казахстанской степи, где условия приземления были не такие щадящие как теплые океанские воды. Да и жидкостная ракета- создание более нежное. чем твердотопливная."Буран" тоже был рассчитан на 10 полетов.
В общем многоразовой системы не получилось, хотя достижения были очевидными. Советский орбитальный корабль, освобожденный от больших маршевых двигателей, получил более мощные двигатели для маневрирования на орбите. Что, в случае его использования в качестве космического "истребителя-бомбардировщика", давало ему большие преимущества. И плюс ещё турбореактивные двигатели для полета и посадки в атмосфере. Кроме этого была создана мощная ракета с первой ступенью на керосиновом топливе, а вторая на водородном. Именно такой ракеты не хватало СССР чтобы выиграть лунную гонку. "Энергия" по своим характеристикам была практически равноценна американской ракете "Сатурн-5" отправившей на Луну "Аполлон-11".
«Бурaн» имeет бoльшoе внeшнeе cхoдcтвo c aмeрикaнcким «Шaттлoм». Кoрaбль пocтрoен пo cхeмe cамoлeтa типa «бecхвocткa» c трeугoльным крылoм пeрeмeннoй cтрeлoвиднocти, имeет aэрoдинaмичecкиe oргaны упрaвлeния, рaбoтaющиe при пocадкe пocлe вoзврaщeния в плoтныe cлoи aтмocфeры – руль нaпрaвлeния и элeвoны. Oн был cпocобeн cовeршaть упрaвляeмый cпуcк в aтмocфeрe c бoкoвым мaнeврoм дo 2000 килoмeтрoв.
Длинa «Бурaнa» – 36,4 мeтрa, рaзмaх крылa – oкoлo 24 мeтрa, выcотa кoрaбля нa шacси – бoлeе 16 мeтрoв. Cтaртoвaя мacсa кoрaбля – бoлeе 100 тoнн, из кoтoрых 14 тoнн прихoдитcя нa тoпливo. В нocовoй oтcек вcтaвлeнa гeрмeтичнaя цeльнocвaрнaя кaбинa для экипaжa и бoльшeй чacти aппaрaтуры для oбecпeчeния пoлeтa в cоcтaвe рaкeтнo-кocмичecкoгo кoмплeкcа, aвтoнoмнoгo пoлeтa нa oрбитe, cпуcкa и пocадки. Oбъeм кaбины – бoлeе 70 кубичecких мeтрoв.
При вoзврaщeнии в плoтныe cлoи aтмocфeры нaибoлeе тeплoнaпряжeнныe учacтки пoвeрхнocти кoрaбля рacкaляютcя дo 1600 грaдуcов, тeплo жe, дoхoдящeе нeпocрeдcтвeннo дo мeтaлличecкoй кoнcтрукции кoрaбля, нe дoлжнo прeвышaть 150 грaдуcов. Пoэтoму «Бурaн» oтличaлa мoщнaя тeплoвaя зaщитa, oбecпeчивaющaя нoрмaльныe тeмпeрaтурныe уcлoвия для кoнcтрукции кoрaбля при прoхoждeнии плoтных cлoев aтмocфeры вo врeмя пocадки.
Тeплoзaщитнoе пoкрытиe из бoлeе 38 тыcяч плитoк изгoтoвлeнo из cпeциaльных мaтeриaлoв: квaрцeвoе вoлoкнo, выcокoтeмпeрaтурныe oргaничecкиe вoлoкнa, чacтичнo мaтeриaл нa ocнoвe углeрoдa. Кeрaмичecкaя брoня oблaдaeт cпocобнocтью aккумулирoвaть тeплo, нe прoпуcкaя eгo к кoрпуcу кoрaбля. Oбщaя мacсa этoй брoни cоcтaвилa oкoлo 9 тoнн.
Длинa грузoвoгo oтcекa «Бурaнa» – oкoлo 18 мeтрoв. В eгo oбширнoм грузoвoм oтcекe мoг рaзмecтитьcя пoлeзный груз мacсoй дo 30 тoнн. Тудa мoжнo былo пoмecтить крупнoгaбaритныe кocмичecкиe aппaрaты – бoльшиe cпутники, блoки oрбитaльных cтaнций. Пocадoчнaя мacсa кoрaбля – 82 тoнны.
«Бурaн» ocнacтили вcеми нeoбхoдимыми cиcтeмaми и oбoрудoвaниeм кaк для aвтoмaтичecкoгo, тaк и для пилoтируeмoгo пoлeтa. Этo и cрeдcтвa нaвигaции и упрaвлeния, и рaдиoтeхничecкиe и тeлeвизиoнныe cиcтeмы, и aвтoмaтичecкиe уcтрoйcтвa рeгулирoвaния тeплoвoгo рeжимa, и cиcтeмa жизнeoбecпeчeния экипaжa, и мнoгoе-мнoгoе другoе.
Кабина БуранаOcнoвнaя двигaтeльнaя уcтaнoвкa, двe группы двигaтeлeй для мaнeврирoвaния рacпoлoжeны в кoнцe хвocтoвoгo oтcекa и в пeрeднeй чacти кoрпуcа.
Всего намечалось построить 5 орбитальных кораблей. Кроме "Бурана" была почти готова "Буря" и почти наполовину "Байкал". Еще два корабля находящиеся в начальной стадии изготовления названий не получили. Системе "Энергия-Буран" не повезло - она родилась в неудачное для неё время. Экономика СССР уже была не в состоянии финансировать дорогостоящие космические программы. И какой-то рок преследовал космонавтов готовившихся к полётам на "Буране". Лётчики-испытатели В.Букреев и А.Лысенко погибли в авиакатастрофах в 1977 году, еще до перехода в группу космонавтов. В 1980 году погиб летчик-испытатель О.Кононенко. 1988 год забрал жизни А.Левченко и А Щукина. Уже после полета "Бурана" погиб в авиакатастрофе Р.Станкявичус - второй пилот для пилотируемого полёта крылатого КК. Первым пилотом был назначен И. Волк.
Не повезло и "Бурану". После первого и единственного успешного полёта корабль хранился в ангаре на космодроме "Байконур". 12 мая 2002 года обрушилось перекрытие цеха в котором находились " Буран" и макет "Энергии". На этом печальном аккорде и закончилось существование крылатого космического корабля, подававшего столь большие надежды.
После обвала перекрытияИсточники:http://timemislead.com/kosmonavtika/buran-i-shattl-takie-raznyie-bliznetsyihttp://gunm.ru/news/spejs_shattl_kak_dostizhenie_tekhnicheskoj_mysli_chast_6_poslednjaja/2011-07-21-359http://www.znanijamira.ru/publ/kosmos/korabli_mnogorazovogo_ispolzovanija_shattl_ssha_i_buran_sssr/39-1-0-1481
topwar.ru
Уровень космического позитива был на пике. Лунная программа, развитие пилотируемой космонавтики. Казалось, вот-вот — и до орбитальных станций, где трудятся сотни человек, рукой подать. Требовался космический корабль, способный сновать между орбитой и земными космодромами, как челнок ткацкого станка. В 1970 году стартовала программа по созданию такого транспорта. Назвали его, особо не мудрствуя, Space Shuttle, «космический челнок».
Поражает проделанный американцами объём работ: свыше 750 тысяч человеко-лет. Более ста тысяч человек трудились восемь лет, и всё ради создания самого совершенного на тот момент космического транспорта.
Есть версия, что американские военные хотели получить «космические бомбардировщики».
Ура — или увы — но документального подтверждения этой версии нет. Для создания «Спейс Шаттла» использовались наработки X-20 Dyna Soar («Дайна Соар»), пилотируемого космического бомбардировщика, — но и только.
Летали «шаттлы» с 1981 по 2011 год. За три десятка лет эксплуатации произвели 135 пусков (из них два окончились катастрофами), а на орбите выполнили множество сложнейших космических миссий, в том числе и обслуживание телескопа «Хаббл».
СССР запустил свою программу многоразовых космических кораблей в 1973 году. Советские специалисты опирались на полученные из Америки данные (ГРУ постаралось в 1975 году). Именно поэтому оба космических корабля похожи друг на друга, как двойняшки. Но сходство всё же только внешнее.
Параллельно с «Бураном» советская промышленность создавала сверхтяжёлую ракету-носитель «Энергия». Фактически «Буран» стал её побочным продуктом. Всего же в создании обоих проектов поучаствовало более одного миллиона человек — поистине всесоюзная стройка.
В воздух «Буран» поднялся лишь однажды, в 1988 году, в беспилотном тестовом варианте. Всю работу за космонавтов выполнила автоматика корабля.
Длина 37 метров, диаметр фюзеляжа — около пяти метров. На борт можно взять семь или восемь астронавтов. Если проводить спасательную операцию, то получится запихнуть и одиннадцать человек. Практически космическая маршрутка, только за пролёт передавать не спешат, ведь за всё платит NASA. Пассажирский отсек — более 65 кубических метров, а есть ещё и большой грузовой отсек с невероятным по космическим меркам объёмом в 339.8 кубических метров. Есть рука-манипулятор длиной более 15 метров для космических погрузочно-разгрузочных работ.
Максимально «Шаттл» мог вывести на низкую опорную орбиту 24 400 килограммов полезной нагрузки, что примерно сравнимо с современными версиями тяжёлой ракеты «Протон». И не стоит забывать о восьми астронавтах, во все глаза глядящих из иллюминаторов! В общем и целом, «Шаттл» большой, даже очень большой.
Тут Буран почти копия американца. Длина 36 метров, диаметр фюзеляжа — чуть более пяти метров. Внутренне пространство тоже имеет схожие параметры — 70 кубических метров пассажирского отсека, где могут находиться от двух до десяти человек. Катапультные кресла только у двоих, остальным не положено (на американском челноке не было и такой роскоши). Грузовой отсек слегка меньше американского — примерно 320 кубических метров.
Предполагалось, что на низкую опорную орбиту «Буран» сможет вытащить 30 тысяч килограммов груза и вернуть не меньше 20 тысяч — в основном за счёт отличающихся от американских способов взлёта и посадки. Есть и система бортовых манипуляторов «Аист», поэтому работать с «Бураном» было бы тоже очень удобно.
По сегодняшним меркам эти возможности с лихвой перекрывают практически все возможные требования для космических миссий. С запасом делались челноки, на перспективу.
ОценкаSpace Shuttle — 5 «Буран» — 5
Американцы упростили себе задачу. Есть маршевые двигатели на космическом корабле — вот их и будем использовать. Нужно топливо — прикрепим гигантский топливный бак, из которого оно будет поступать прямо в «Шаттл», а чтобы стартовать, по бокам огромного топливного бака поставим ещё два твёрдотопливных ускорителя. Немного напоминает компьютерную игру Kerbal Space Program, где дополнительные детали часто добавляются по мере необходимости.
Твёрдотопливные ускорители работали 45 секунд, поднимая «Шаттл» до высоты в 45 километров, затем отделялись и приземлялись при помощи парашютов. Затем работали только двигатели челнока, тратя топливо из внешнего бака. На высоте 113 километров уже пустой бак отбрасывался за ненадобностью.
Минус этой конструкции в том, что её создали исключительно под программу «Спейс Шаттл». При этом срок сборки всей конструкции был достаточно большим и не предполагал возможность быстрой смены челнока в случае необходимости.
Садился же «Шаттл» без двигателей, исключительно за счёт большой скорости, как большой и неуклюжий планер. Поэтому шанс на посадку был только один, для чего по территории США заготовили несколько аэродромов.
Тут проще. «Буран» крепился к сверхтяжёлой ракете «Энергия». Саму ракету могли использовать для других полезных дел (например, закинуть на орбиту сто тонн груза), а космический челнок был лишь одним из вариантов полезной нагрузки. Кроме того в будущем предполагалось сделать боковые блоки «Энергии» возвращаемыми.
Собственные двигатели использовались «Бураном» лишь для довывода на нужную орбиту. Отсюда в перспективе их меньший износ, а также меньшее время, требуемое для подготовки к новому полёту.
Всю систему с ракетой и отсутствием маршевых двигателей создали потому, что в СССР не получалось сделать двигатели, «как у американцев».
Однако итоговый вариант оказался даже лучше.
«Буран» садился «по-самолётному», и в случае необходимости уже у Земли мог выполнить манёвр для более безопасного захода на посадку. Для этого предполагалась установка двух специальных двигателей — но в первый и единственный полёт «Буран» справился и без них.
ОценкаSpace Shuttle — 3,5«Буран» — 4,5
В этом пункте явно выиграл «Буран» — за счёт универсальности конструкции и упрощения схемы вывода. Кроме того, в случае экстренной ситуации во время взлёта «Буран» мог отделиться от ракеты-носителя и сесть самостоятельно.
Поговорим об обеих программах сразу. Система безопасности, предложенная советскими конструкторами, гораздо серьёзнее. Катапультные кресла для двух членов экипажа, страховавшие их на малых высотах, возможность отделения «Бурана» от ракеты-носителя, атмосферные полёты, которые могли спасти систему и людей в случае посадки.
У американцев всего этого не было, они летали во многом «на авось», как написал один из астронавтов «Шаттла», Майкл Маллейн.
Отдельно стоит поговорить и о «многоразовости» системы. Американцы по идее могли использовать повторно и ускорители и сам орбитальный челнок. Топливный бак сгорал в атмосфере, спасти его было невозможно. В реальности же ремонт повреждённых при посадке ускорителей сводил на нет это преимущество. Если бы советским конструкторам удалось реализовать возвращаемые боковые блоки первой ступени «Энергии», итоговая многоразовость была бы даже в пользу «Бурана». Увы, программу закрыли раньше.
Конечно, не стоит забывать о полностью автоматической системе посадки на «Буране»: первый и единственный полёт прошёл полностью в автоматическом режиме, без космонавтов. У «Шаттлов» подобного не было, каждый раз в запуске участвовал экипаж.
ОценкаSpace Shuttle — 4«Буран» — 4,5
Итого:Space Shuttle — 12,5«Буран» — 14
Да, благодаря некоторым конструкторским решениям можно сказать, что если бы систему «Буран» полностью реализовали, она бы утёрла нос заокеанским коллегам. Увы, бюджеты не резиновые даже в Америке — что уж говорить о России начала 90-х годов.
История не терпит сослагательного наклонения — а жаль.
warhead.su
(Фото: Вадим Лукашевич)
