Space Shuttle

Allikas: Vikipeedia
(Ümber suunatud leheküljelt Kosmosesüstik)
"Kosmosesüstik" suunab siia. Teiste tähenduste kohta vaata Kosmosesüstik (täpsustus).
Space Shuttle´i programmi embleem
Kosmosesüstik Atlantis stardiplatvormil
Kosmosesüstiku juhtpaneel

Space Shuttle oli osaliselt taaskasutatav kosmoselennuk, mida kasutas Space Shuttle'i programmi raames NASA. Progammi ametlik nimi oli Space Transportation System (STS). Esimese katselennu tegi kosmosesüstik 1981. aastal ja plaanipärased lennud algasid 1982. aastal. Kosmosesüstikute pardal sooritati teaduslikke katseid, varustati ISS-i ja nad viisid orbiidile mitmed satelliidid, kosmosesondid ning Hubble'i kosmoseteleskoobi.

Kosmosesüstikud startisid vertikaalselt, nagu tavalised raketid. Stardi ajal oli kosmosesüstik kinnitatud väliskütusepaagi ja kahe tahkekütusekiirendi külge. Tahkekütusekiirendid eraldusid enne kosmosesse jõudmist ja väliskütusepaak eraldus enne orbiidile jõudmist. Maandumisel aeglustas süstik kiiruse peamootoritega maha ning maandus nagu tavaline lennuk. Süstikud startisid Kennedy Kosmosekeskusest Floridas. NASA eelistas süstikute maandumispaigana samuti Kennedy Kosmosekeskust. Halva ilma korral kasutati maandumiseks aga ka Edwardsi õhujõudude baasi Californias ning ühe Columbia missiooni (STS-3) korral oli maandumispaigaks White Sandsi kosmosesadam (White Sands Space Harbor) New Mexicos. Samuti oli olemas mitukümmend varulennuvälja veel teistes riikides. Edwardsisse ja White Sandsi maandumisel viidi süstik ümberehitatud Boeing 747-ga tagasi Kennedy Kosmosekeskusesse.

Kosmosesüstikuid ehitati algselt viis. Esimene kosmosesüstik, Enterprise, oli mõeldud katselendudeks ja polnud võimeline kosmosesse minema. Järgmised neli süstikut: Columbia, Challenger, Discovery ja Atlantis ehitati kosmosemissioonideks. Neljast süstikust kaks, Challenger ja Columbia, hävisid 1986 ja 2003 katastroofides ja 14 astronauti said õnnetustes surma. 1991. aastal ehitati Challengeri asenduseks kuues kosmosesüstik Endeavour. Space Shuttle eemaldati kasutusest aastal 2011, ning selle viimaseks lennuks jäi kosmosesüstik Atlantise lend STS-135, mis toimus 8. juulist 21. juulini 2011.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Kosmosesüstiku ehitamise kavanditele hakati mõtlema varsti pärast Apollo programmi lõppu. Kuna tolleaegne tehnika polnud veel piisavalt võimas, et taolist sõidukit konstrueerida, hakkasid teadlased kannatamatult looma tuhandeid kavandeid kosmosesüstiku loomiseks. Seejuures tekkis hiljem segadus, millise kavandi järgi üldse ehitama hakata. Palju oli välja pakutud Wernher von Brauni loodud kuuraketi Saturn V esimesel astmel baseeruvat kosmosesõidukit. See oli aga tolle aja kohta liiga kallis ega tasunud ennast ära. Mõni aasta hiljem tuli ühel teadlasel idee kavandada midagi lennukitaolist, mille kõhu all asub kanderakett. Pärast pikki aastaid ja teooriatöid saadigi 1977. aastal valmis esimene kosmosesüstik nimega Enterprise. Enterprise oli aga kosmoselennuks kõlbmatu ja seda sai kasutada ainult atmosfäärisisestel lauglennu- ja maandumiskatsetel.

  • 26. juulil 1972 valis NSA projekteerijaks ja arendajaks Rockwelli kosmosetranspordisüsteemide osakonna Downeys, Californias.
  • 17. september 1976 väljus Enterprise (OV-101) tehasest.
  • 29. jaanuar 1979 sõlmis NASA lepingud Rockwelliga kahe süstiku ehitamiseks: OV-103(Discovery) ja OV-104(Atlantis)
  • 8. märts 1979 viidi Columbia (OV-102) Palmdale'ist Drydenisse

1981. aastal teenindas Columbia süstikuseeria esimese missiooni STS-1. Kaheksakümnendate alguses ehitati Columbiale lisaks veel kolm kosmosesüstikut. Need olid Challenger, Discovery ja Atlantis, mis hakkasid kohe pärast valmimist peaaegu rutiinseid lende tegema. Challengeri kümnes lend lõppes 1986. aasta jaanuaris katastroofiga, mille põhjustas ühe stardikiirendi lekkimine. Challengeri kaotamine oli NASAle suureks tagasilöögiks ja kõik süstikud said lennukeelu. Lende taasalustati 1988. NASA ehitas 1992. aastal Challengeri asendamiseks Endeavouri.

17 aastat peale Challenger katastroofi, kaotas NASA Columbia, mis purunes 1. veebruaril 2003 Maa atmosfääri sisenemisel, kui pöördus tagasi oma 28. lennult. Õnnetuse uurimisel selgus, et stardi ajal oli välise kütusepaagi küljest eraldunud tükk löönud kuumuskilpi augu. See põhjustas atmosfääri sisenemisel vigastatud koha ülekuumenemise kuni laev kaotas juhitavuse ja purunes.

Kirjeldus[muuda | muuda lähteteksti]

Kosmosesüstik koosnes kolmest osast: süstiklaevast, välispaagist ja kahest tahkekütusel töötanud stardikiirendist. Kogu kompleksi pikkus oli 56,14 m ja suurim laius 23,79 m. Stardivalmis süstik kaalus umbes 2050 tonni ja võis orbiidile kanda 22 700 kg lasti. Last paiknes süstiklaeva lastiruumis, mis oli 18,3 m pikk ja 4,6 m lai. Orbiidile jõudnult aitas lasti välja tõsta spetsiaalne robotkäsi, mis asus kokkupanduna lastiruumis.

Laeva osad[muuda | muuda lähteteksti]

Välispaak[muuda | muuda lähteteksti]

Kosmosesüstiku välispaak teel koostehalli.

Välispaak oli kõige suurem komponent terves kompleksis. Paak oli 47 m pikk ja 8,38 meetrit lai ning kaalus 747 tonni. Välispaak sisaldas 617 tonni vedelat hapnikku ja 103 tonni vedelat vesinikku. Paagi suurusest hoolimata oli tema tühikaal kõigest 27-tonni sest neid valmistati kergmetallide alumiiniumi ja liitiumi sulamist. Isolatsioonimaterjalina kasutati välispaagis vahtplasti. Isolatsioon oli vajalik, et ülikülm (−252 °C) vedel vesinik paagi õhukest metallkesta rabedaks ei muudaks ega lõhki ei paisutaks. Välispaak oli süstiku ainuke komponent, mida ei saanud taaskasutada.

Tahkekütusekiirendid[muuda | muuda lähteteksti]

Tahkekütusekiirendid on esimesed tahkekütuseraketid, mida sai taaskasutada. Kiirendite täismass oli 590 tonni ja need arendasid 1497-tonnist veojõudu. Kiirendite puuduseks oli nende kõrge maksumus ja ohtlikkus. Kiirendite kütuseks oli alumiiniumipulbril põhinev, ammooniumperkloraat-oksüdandiga raketikütus, mis oli võimeline põlema igas keskkonnnas, sõltumata õhu olemasolust. Ohtlikud olid nad seetõttu, et tahkekütuserakette pole tekkiva probleemi korral võimalik enne kütuse lõppemist välja lülitada. Seepärast oli kiirendiga tekkiv probleem meeskonnale eluohtlik.

Süstiklaev[muuda | muuda lähteteksti]

Discovery lähenemas ISSile

Süstiklaevu ehitas NASA kuus, millest üks ei läinud kunagi kosmosesse. Ehitusjärjekorras olid need:

Süstiklaev oli 37,24 meetri pikkune ja 117-tonnise massiga kosmoselaev, mille tiiva siruulatus oli 23,79 m. Kosmosesüstik oli kaetud kuumuskindlate kvartsplaatidega, mis kaitsevad süstiklaeva tagasilennul atmosfääri sisenemisel. Pärast Columbia katastroofi oli astronautidel kuumuskilbi kontrollimine kohustuslik.

Lisalast koos meeskonna hädavajalike tarvetega asus lennuteki all vahetekil. Seal said astronaudid orbiidil olles tegeleda katsetega ja elada ning seal ka magada. Süstikust said astronaudid orbiidil olles väljuda õhuluku kaudu, mis avanes vahesektsiooni kaudu kosmosesse. Süstiku lastiruumis asus peale lasti ka robotkäsi, mis kujutas endast umbes 400 kg raskust kraananokka. Sellega sai lastiruumis oleva kraami välja tõsta ja orbiidile paigutada või ka orbiidil oleva objekti kinni püüda ja süstikusse paigutada.

Lend[muuda | muuda lähteteksti]

Enne starti[muuda | muuda lähteteksti]

Stardiplatvormil kosmosesüstiku pealtvaade

Kosmosesüstikud startisid Kennedy kosmosekeskusest, stardiplatvormilt 39A või 39B. Süstik monteeriti kokku suures koostehallis ja toimetati püstises asendis, liikuva stardialusega 4,83 km kaugusele stardipaigale. Enne lõpliku stardiloa andmist kontrolliti ilmateateid, sest stardi ajal pidi ilm hea olema ja 10 meremiili läheduses ei tohtinud olla äikest. Lisaks pidi ilm olema hea vähemalt ühel varulennuväljal, kuhu süstik sai hädamaandumisel pöörduda. Loa saamisel järgnes välispaagi täitmine kütusega ja astronautide stardivalmis seadmine.

Start[muuda | muuda lähteteksti]

Atlantis startimas oma eelviimasele missioonile

16 sekundit enne starti lülitati sisse stardiplatvormi helisummutussüsteem (SPS), mis kaitses süstikut akustilise energia ja leekide eest. 6 sekundit enne starti käivitusid süstiku kolm põhimootorit, mis moodustasid stardiveojõust 71%. Peamootorid pidid saavutama 90% oma võimsusest kõigest kolme sekundiga, sest vastasel korral oleks arvuti stardi automaatselt katkestanud ja tahkekütusekiirendid poleks käivitunud. Plaanipärase stardi ajal käivitusid kolm sekundit peale starti kiirendid ja süstik alustas tõusu kosmosesse. Varsti peale starti alustas süstik kombineeritud keeramis- ja kaldumismanöövrit, et liikuda korrektsele orbiidile.

Mootorid drosseldati 30-50 sekundit pärast starti 72-protsendise võimsuse peale, et vähendada maksimaalse aerodünaamilise rõhu (tuntud kui max Q) ajal tekkivaid pingeid. Kui seda poleks tehtud, oleks süstik max Q ajal purunenud. Kui lennujuhid said telemeetria kaudu kinnituse, et aerodünaamiline rõhk jääb lubatu piiresse, lülitati mootorid uuesti täisvõimsusele. Stardikiirendite tööiga oli kaks minutit ja need eraldusid umbes 44 km kõrgusel. Inertsist sööstsid kiirendid kuni 64–65 km kõrgusele, enne kui tagasi langesid. Kiirendid langesid umbes viie minuti jooksul kolme langevarju abil Atlandi ookeani, kust nad üles korjati. Välispaak jäi süstiku külge kaheksaks minutiks. Umbes 90 km kõrgusel eraldus see pärast põhimootorite töö lõppu ja ta põles Maa atmosfääris ära. Peale seda alustasid tööd süstiku kõrvalmootorid, mis viisid laeva esimese kosmilise kiiruseni.

Maandumine[muuda | muuda lähteteksti]

Kosmosesüstik Atlantise viimane atmosfääri sisenemine nähtuna ISSist

Pärast missiooni lõppu hakati süstikut maandumiseks ette valmistama. Laskumist alustati umbes 122 km kõrguselt ja maandumiskohast 8000 km kauguselt. Süstiku laskumist kontrollis arvuti, aga hädaolukorras said piloot ja komandör juhtimise üle võtta. Enne atmosfääri sisenemist, käivitati kolmeks minutiks peamootorid, et süstiku kiirus maha aeglustada. Atmosfääri sisenedes tõusis sõiduki väliskatte temperatuur suure kiiruse ja õhuhõõrdumise tõttu väga kõrgele, mistõttu oli kuumuskaitsekilpi korrasolek tähtis. Auk kuumuskaitsekilbis tähendas süstikule kindlat hävimist. Umbes 50 km kõrgusel langes kiirus nii väikeseks, et hõõrdumisest tingitud hõõgumine lõppes ja astronaudid said võtta juhtimise üle. Peale seda toimub ka süstiku suunamanööver ja nina seati otseks. Umbes kilomeetri kaugusel maandumisrajast alustati kolm sekundit kestva rakettpidurdusega, millest järgmine etapp oli teliku väljalaskmine. Süstik maandus nagu purilennuk, mootoreid kasutamata. Maandumisrajal aitas süstikut pidurdada spetsiaalne pidurdusvari, mis avanes pärast teliku ninaratta rajapuudutust. Pärast seismajäämist oodati paar minutit, et lasta kerel jahtuda ja otsida märke võimalikust kütuselekkest. Seejärel alustati meeskonna väljalaskmisega.

Põhiandmed[muuda | muuda lähteteksti]

Kosmosesüstik võrreldes Vene Sojuz-TMiga

Süstiklaev[muuda | muuda lähteteksti]

  • Pikkus: 37,24 m
  • Tiiva siruulatus: 23,79 m
  • Mass koos lastiga: 117 tonni
  • Lasti maksimaalne mass: 22 700 kg
  • Meeskonnaliikmete arv: 7
  • Lastiruumi mõõtmed: 4,6 x 18,3 m
  • Kiirus: 7,91 km/s

Välispaak[muuda | muuda lähteteksti]

  • Pikkus: 46,9 m
  • Läbimõõt: 8,4 m
  • Ruumala: 2 030 000 liitrit
  • Tühimass: 27 tonni
  • Täismass: 747 tonni

Stardikiirendid[muuda | muuda lähteteksti]

  • Pikkus: 45,6 m
  • Läbimõõt: 3,71 m
  • Tühimass: 63,27 tonni
  • Täismass: 590 tonni
  • Veojõud: (merepinna tasemel) kuni 1497 tonni

Orbitaallennud[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Space Shuttle'i missioonide loend

Space Shuttle'i programmi raames toimus aastatel 1981-2011 135 missiooni. Missioonidel osales 355 inimest 16 riigist. Programmi ajal hävisid õnnetustes kaks süstikut ja hukkus 14 astronauti.

Seoses süstikute vanuse ja suurte vahejuhtumite arvuga lennu ajal oli NASA-l plaan süstikud juba 2010. aastaks pensionile saata. 9. märtsil 2011 maandus oma viimaselt lennult tagasi pöördunud Discovery. 1. juunil 2011 maandus viimaselt lennult saabunud Endeavour. Süstik Atlantis tegi oma viimase lennu juulis 2011. 21. juulil 2011 maandus Atlantis Kennedy kosmosekeskuses, märkides Space Shuttle´i programmi lõppu.

Tulevikuvisioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Algselt plaaniti kosmosesüstikud asendada süstikute II põlvkonnaga. Samuti plaaniti kosmosesüstikute missioonidel kasutada erarahastust, ent neist plaanidest ei tulnud midagi välja. Samuti ei õnnestunud ka Constellationi programm, mis tühistati 2010.

2011. aastal teatas NASA, et kosmosesüstikute mantlipärijaks saab Space Launch System ja mehitatud lennud hakkavad toimuma Orioniga.

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Välislingid[muuda | muuda lähteteksti]