Здравствуйте мои уважаемые подписчики и просто читатели канала.
Продолжаю тему "Спейс Шаттлов" и различных вариантов их конфигураций, коих было очень много. Об этом на канале уже вышло несколько статей:
На протяжении всего процесса проектирования "Спейс Шаттла", агентство НАСА боролось за сохранение возможности его повторного использования. В 1969 году гражданское космическое агентство США разработало конструкцию полностью многоразовой системы, с пилотируемым ускорителем и пилотируемым орбитальным кораблем. Однако недостаточная финансовая поддержка со стороны Белого дома и Конгресса США, в бытность президента Никсона, в сочетании с требованием ВВС США, о том что орбитальный челнок должен был иметь отсек полезной нагрузки не менее 18 метров в длину и 4,5 метров в ширину, сделали этот проект несостоятельным.
НАСА и его подрядчики в 1970-1972 годах предприняли серьезные шаги по сокращению расходов. Процесс проектирования "Спейс Шаттла" в это время стал беспорядочным и почти неотслеживаемым. Разные концепции и проекты предлагались, отбрасывались и предлагались снова, в быстрой последовательности или даже одновременно разными подрядчиками и командами проектировщиков НАСА.
Размер пилотируемого ускорителя сначала уменьшился, после того как инженеры прикрепили к нему два многоразовых твердотопливных ракетных ускорителя. Затем он и вовсе перестал быть пилотируемым, и стал частью трехступенчатой ракеты. Прикрепленный к одноразовой второй ступени ракеты-носителя, пилотируемый орбитальный корабль, по сути, стал третьей ступенью многоразового использования. Корабль должен была завершить выход на околоземную орбиту путем зажигания своих двигателей которые использовали жидкий водород как топливо и жидкий кислород в качестве окислителя. Топливо хранилось в баках внутри самого орбитального корабля.
Частично для того, чтобы предотвратить чрезмерный рост массы орбитального корабля, по мере увеличения массы выводимой полезной нагрузки, НАСА переместило баки с жидким водородом из фюзеляжа самого орбитального челнока, в одноразовые подвесные баки. Этот шаг также прекратил споры по поводу безопасности экипажа, так как жидкий водород склонен к выкипанию и имеет свойство просачиваться из любой топливной системы.
К августу 1971 года в проект орбитального аппарата с треугольным крылом была включена система орбитального маневрирования. Топлива в баках этой системы было достаточно, чтобы шаттл мог маневрировать на орбите и сойти с нее, чтобы войти в атмосферу Земли. Сначала предполагалось, что двигатели системы орбитального маневрирования будут использовать жидкий водород и кислород, но затем НАСА заменило его гиперголическим топливом.
В тот же период существовало две конфигурации системы "Спейс Шаттл". Одна из таких конфигураций предполагала, что сам орбитальный корабль будет прикреплен к двухступенчатой ракете работающей на жидком водороде. Двигатели первой ступени устанавливались непосредственно под самой ступенью, как на обычной ракете. Двигатели второй ступени были встроены в хвостовую часть орбитального корабля. Они зажигались после отделения первой ступени.
Первая ступень должна была быть многоразовой. После ее отделения срабатывали парашюты, и ступень плавно приводнялась в море. Далее ее буксировали бы в порт для ремонта. Вторая ступень (а по сути просто топливный бак) достигала орбиты, будучи прикрепленной к орбитальному челноку, затем она отделялась, входила в атмосферу и частично сгорала, а ее остатки падали в океан.
Вторая конфигурация включала в себя многоразовый орбитальный челнок и два многоразовых ускорителя работающих на жидком водороде. Ускорители должны были быть установлены по бокам одного, большого, одноразового внешнего топливного бака. Когда два боковых ускорителя израсходовали бы свое топливо, они отделялись и приводнялись в океан. Топливо и окислитель из внешнего топливного бака подавалось в блок двигателей орбитального корабля на протяжении всего полета челнока на орбиту.
В качестве очередного шага по сокращению затрат, НАСА заменило многоразовые жидкостные ускорители на многоразовые твердотопливные ускорители.
Установка двигателей на многоразовый орбитальный корабль означало, что они могли быть возвращены на Землю для ремонта и повторного использования. Однако возникающая нецентральная тяга двигателей беспокоила многих инженеров. Сила тяги от двигателей будет передаваться через челнок на вторую ступень (в первой конфигурации) или на внешний топливный бак (при второй конфигурации). Это создавало дополнительную нагрузку на орбитальный корабль, его крепления со второй ступенью или внешним баком, а также на саму вторую ступень или топливный бак.
В ходе процесса проектирования "Спейс Шаттла" в 1970–1972 годах несколько инженеров предложили новый альтернативный вариант размещения маршевых двигателей. Блок двигателей должен был располагаться непосредственно под нижней частью одноразовой второй ступени или внешним топливным баком. После того как челнок достиг бы околоземной орбиты, блок маршевых двигателей отключался и отсоединялся от второй ступени или внешнего топливного бака, и с помощью системы тяг он должен был перемещатся в отсек хранения внутри кормовой части корабля.
Проектировщики «Спейс Шаттла» отказаться от такой конструкции. Они сделали это главным образом потому, что система тяг была очень сложной и, следовательно, была склонна к отказам и сбоям.
Тем не менее, в марте 1974 года инженеры НАСА Максим Фаже, Уильям Петиния ,и Уиллард Тауб подали патентную заявку на конструкцию поворотного блока маршевых двигателей шаттла. Патентное ведомство США выдало патент на эту разработку 30 декабря 1975 года.
Инженеры утверждали что их поворотная система блока маршевых двигателей, позволит челноку регулировать свой центр тяжести, после того как он выводил бы полезную нагрузку на орбиту, тем самым улучшались бы летные характеристики корабля при его входе в атмосферу и планировании к месту посадки.
Другие преимущества были связаны с конструкцией самого поворотного блока двигателей. Внешний топливный бак и блок двигателей можно было бы протестировать вместе без присоединения орбитального корабля. Все топливопроводные соединения между орбитальным челноком и баком будут отсутствовать. Разумеется, потребовались бы топливопроводные соединения между баком и блоком маршевых двигателей, однако по сравнению с громоздким челноком, блок двигателей будет небольшим, простым в обращении, легко монтируемым на самом баке и его можно будет легко проверить на работоспособность и предмет утечек.
Первая конструкция поворотного блока маршевых двигателей, представленная инженерами НАСА, предполагала наличие четырех двигателей на "Спейс Шаттле", одного вертикального стабилизатора и отсека в кормовой части фюзеляжа. Система тяг поворачивала блок двигателей к задней части фюзеляжа челнока таким образом, чтобы их сопла при это смотрели назад.
Вторая конструкция, предполагала наличие трех маршевых двигателей расположенных вертикально в ряд. Сам орбитальный челнок должен был иметь два вертикальных стабилизатора. Система тяг должна была поворачивать блок двигателей вверх и над кормовой частью фюзеляжа челнока, а затем опускать их в отсек между двумя стабилизаторами. При этом сопла двигателей смотрели вертикально вверх.
Был и третий вариант конструкции поворотного блока маршевых двигателей, разработанный инженерами НАСА. Этот вариант также предполагал что три двигателя будут расположены вертикально в ряд. Орбитальный челнок при этом мог быть с одним либо двумя вертикальными стабилизаторами. Система тяг наклоняла блок двигателей на 45° и перемещала его по направляющим в расположенный в хвостовой части фюзеляжа отсек. Как и во втором варианте, сопла двигателей при посадке были направленны вверх.
Концепция поворотного блока маршевых двигателей "Спейс Шаттла", конечно, стала всего лишь диковинкой, хотя на разработку и был выдан патент. В марте 1972 года была выбрана конфигурация шаттла, с внешним топливным баком и двумя твердотопливными ускорителями по бокам от него. 26 июля 1972 года НАСА заключило контракт с компанией Rockwell International на строительство орбитальных челноков. Всего компания построила пять "Спейс Шаттлов", каждый из которых имел три маршевых двигателя RS-25, которые были установлены в хвостовой части шаттлов.
Орбитальные челноки функционировали в принципе неплохо, хотя они нуждались в гораздо более дорогостоящем ремонте и обслуживании, чем предполагало НАСА, когда в 1969 году разрабатывало конструкцию многоразового космического корабля. Однако со "Спейс Шаттлами" произошли две катастрофы, в результате которых погибли 14 человек. Эра "Спейс Шаттлов" завершилась 21 июля 2011 посадкой шаттла "Атлантис" в Космической Центре им. Кеннеди.
Ну а на сегодня всё. Спасибо за внимание!
