Эпоха шаттлов
Дата: 05/10/2011
Тема: Интеллектуальная собственность


Д.И.Мант, Санкт-Петербург

Проект «Спейс шаттл» (англ. Space Shuttle - космический челнок) - создание пилотируемого транспортного космического корабля многоразового использования (МТКК) - положил начало новому этапу космических полетов. В отличие от дорогостоящего космического комплекса «Аполлон» - «Сатурн», разработка которого во многом определялась соображениями престижного характера, «Спейс Шаттл» создавался с учетом требований экономичности проведения космических операций.



Общая продолжительность программы составила 39 лет, и сейчас шаттлы считаются основным достижением американской пилотируемой космонавтики. В NASA говорят, что основными заслугами космических челноков стали их безопасность, пригодность к частым полетам и сравнительно невысокая стоимость.   Но со временем понятие невысокой стоимости шаттлов претерпело значительные изменения. Если первый челнок полетел всего за $20 млн (в ценах начала 1980-х гг.), то сейчас стоимость одного полета в среднем составляет $1,6 млрд  По данным NASA общие расходы на программу в сегодняшних деньгах составили $209 млрд. (без учета последнего полета шаттла «Атлантис»).

В середине ХХ в. С.П. Королев и Вернер фон Браун заложили инженерные решения, позволившие проложить дорогу в Космос. Благодаря запуску первого спутника Земли, лунной программе С.П. Королева, полету Юрия Гагарина, экспедиции «Аполлона» к  Луне, работам орбитальных станций «Мир» и «МКС»  собирается эмпирический материал для познания физических процессов за пределами  Земли. Проект «Спейс шаттл» явился очередным этапом в освоении человеком космического пространства.

Ретроспективный анализ 30-летнего американского проекта «Спейс шаттл» подтверждает его стратегический характер. Главной стратегической целью проекта являлась отработка технологии  создания в космическом пространстве Солнечной системы сложных  конструкций - долговременных космических станций. Руководителем  американской лунной программы являлся  Вернер фон Браун, обладавший  стратегическим мышлением в областях космонавтики и ракетной техники. В программе  «Спейс шаттл» использовано немало его идей и проектов. 

Американцы внимательно присматривались к советским орбитальным станциям «Салют». После  запуска станции «МИР» в 1986 г. были проведены первые эксперименты. За период функционирования станции «МИР», состоявшей из 6 модулей,  шаттлы стыковались 9 раз (почти каждый третий полет). К 1986 г. стартовал 61 шаттл.  К началу сборки МКС (20 ноября 1998 г.) стартовало уже 87 шаттлов.  Всего до окончания своих полетов  шаттлы стыковались с МКС 37 раз. К моменту окончания полетов шаттлов (июль 2011 г.) МКС состояла из 26 модулей, из которых 16-18 были американскими или созданными с их участием.


В основном это  модули конструкции ферм и гермоводы различных типов. К этому необходимо добавить канадские манипуляторы. Если в период функционирования станции «МИР» только один из трех стартовавших  шаттлов стыковался с орбитальной станцией, то в период функционирования МКС с ней стыковался почти каждый стартовавший шаттл. По-видимому, по своим техническим данным станция «МИР» не совсем подходила американцам для осуществления своего проекта, и поэтому, используя экономические трудности России, они настойчиво добивались уничтожения станции «МИР» и строительства  новой МКС.

Проводить серьезные исследования физики космоса Солнечной системы и Вселенной на МКС американцы не планировали. Физику Солнечной системы они изучают в рамках программы «Дискавери» с помощью АМС, физику Вселенной - с помощь орбитальных астрономических обсерваторий («Хаббл», «Vise» и др.) Научный модуль «Дестини», установленный на американском сегменте МКС в 2001 г.,  был создан ещё в 1974 г. для орбитальной станции (ОС) «Скайлэб». А с окончанием программы  «Спейс шаттл» в июле 2011 г. этот  вопрос был закрыт.     

20 ноября 1998 г. Россия запустила базовый блок МКС «Заря», а уже 4 декабря 1998 г.  стартует шаттл «Эндевоур». Повторюсь, что стратегической целью проекта «Спейс-шаттл» была отработка на МКС технологии создания в космосе сложных конструкций  для подготовки к созданию на околопланетных орбитах (Луна, Марс и т.д.) долговременных космических станций, которые можно было бы использовать для промежуточных остановок космических кораблей перед посадкой на планету. Переложив на Россию основные организационные, финансовые,  кадровые, научно-технические и транспортные проблемы обеспечения функционирования МКС, свой научно-технический потенциал  американцы направили на реализацию программы «Дискавери»:



Версию автора о том, что после окончания полетов шаттлов МКС не будет нужна ни NASA, ни Роскосмосу, подтверждает острая дискуссия, развернувшаяся после аварии ракеты-носителя «Союз-У» 24 августа 2011 г.  с ГКК «Прогресс». К МКС остались пристыкованными два КК «Союз» («Союз ТМА-21» и «Союз ТМА -02М»), угрозы жизни космонавтов нет, но над самой МКС нависла угроза её существованию:   «Роскосмос не исключает возможности отказа от постоянно обитаемых космических станций в пользу долговременных посещаемых станций», заявил замглавы агентства Виталий Давыдов [Новости космонавтики 31.08.2011 г.].   «Может быть, в будущем не потребуется непрерывного присутствия космонавтов на околоземной орбите. Мы не исключаем возможности возвращения к идеологии ДОСов, которые у нас были до орбитальных станций, которые сейчас обеспечивают непрерывное присутствие человека. Может быть, к ДОСам (долговременным орбитальным станциям), посещаемым станциям, необходимо будет вернуться».   

 Подобное развитие событий подтверждают и комментарии Б.Е.Чертока: «Монополия России в сфере пилотируемых космических полетов будет длиться не более пяти-шести лет, до того момента, когда США создадут новый корабль «Орион», а Китай обзаведется надежными ракетами и кораблями» [РИА Новости]. В сфере научных беспилотных космических проектов, касающихся исследований Солнечной системы, Земли, в космических астрофизических проектах США остаются неоспоримым лидером.

Рис.1 Шаттл «Атлантис» [www.WalkInSpace.ru]


Рис.2 Шаттл «Атлантис» на стартовой позиции  [www.WalkInSpace.ru]

На лунную программу США было затрачено около $25 млрд долл., но потребительская выгода от использования новых технологий, созданных  в ходе этого космического проекта, превысила затраты в несколько раз. Такова экономическая сторона развития космонавтики. Это, вероятно, объясняется еще и тем, что в США около 80% продукции ракетно-космического комплекса создается частным сектором. НАСА выдает ТЗ и жестко контролирует качество выполнения заказов. Созданные фирмами ноу-хау используются ими же в гражданском производстве. За 35 лет работы над проектом «Спейс шаттл» проект давно себя окупил.

Всего было изготовлено  6 шаттлов. «Enterprise» не летал и фактически представлял собой технологический макет. «Challenger» потерпел катастрофу при старте 28 января 1985 г. «Columbia» потерпел катастрофу при посадке 2 февраля 2003 г. «Discoverу» совершил последний полет 24 февраля 2011 г., «Endeavour» - 16 мая 2011 г.,  «Atlantis» -  8 июля 2011 г.




Всего за 50 лет  (с момента полета Юрия Гагарина до 8 июля 2011 г.) был совершен 281 старт пилотируемых КК. В СССР/России - 122 («Восток», «Восход», «Союз»). В США – 155 («Меркурий», «Джемени», «Аполлон» (без учета лунных экспедиций), шаттл ). В Китае – 4 («Ченьжоу»). 


Рис.3 Последний 33-й полет «Атлантиса» , 135-й последний полет  шаттла  [www.WalkInSpace.ru]


Рис. 4 Экипаж КК «Atlantis» (33-й полет): С. Х.Магну, К. Дж. Фергюсон, Р. Дж. Уолхейм, Д. Дж. Хёрли [www.WalkInSpace.ru]

Полеты шаттла  «Атлантис»





10 июля 2011 г.  «Атлантис»  благополучно состыковался с МКС.



12 июля  2011 г. астронавты  М.Фоссум и Р.Гаран  перенесли модуль RRM из грузового отсека шаттла  «Атлантис» на временную платформу робота «Декстр». «Роботизированный модуль заправки   RRM  продемонстрирует робота обслуживания техники и заложит основу для будущих миссий» - NASA, 6  августа 2011 г.



Рис. 6 Установка модуля RRM на временную платформу [NASA]                                             

В июле 2011 г. шаттл «Атлантис» доставил на МКС грузовой модуль «Рафаэлло» (с 4,3 т различных грузов, в том числе, 1,2 т продуктов), который был пристыкован к станции с помощью манипулятора «Канадарм-2».  Многоцелевой модуль материально-технического снабжения (Multi-Purpose Logistics Module - MPLM) предназначен для транспортировки грузов на МКС и возвращения на Землю отработанных материалов.

«Рафаэлло» - один из трех модулей, изготовленных итальянской по заказу NASA итальянским космическим агентством (ИКА). После разгрузки модуля и загрузки его отходами модуль «Рафаэлло» был помещен в грузовой отсек шаттла для возвращения его обратно на Землю.      

С.Волков и А.Борисенко, используя научную аппаратуру «Бар», обследовали труднодоступные места в обшивке станции.   Научная аппаратура «Бар» позволяет космонавтам получать информацию о режиме в любом уголке МКС. Признаки истечения воздуха из модулей МКС выявляются по аномалии параметров (температуры, влажности, давления и пр.) при сравнении результатов измерений в зонах возможной утечки с зарегистрированными ранее данными.


Рис. 7 Работа в открытом  космосе  [www.WalkInSpace.ru]


Рис.8 Космонавты «Атлантис» за техобслуживание МКС [www.WalkInSpace.ru]


Рис.9 Отстыковка шаттла «Атлантис» от МКС

Для экспериментов с солнечными батареями из грузового отсека шаттла «Атлантис» был выпущен на орбиту спутник «PicoSat».  Основной целью работы спутника является сбор данных о новых технологиях использования солнечных батарей в космосе. Космический аппарат весит 3,6 кг, его размер - 12 на 12 на 25 см.  21 июля 2011 г. шаттл «Atlantis» вернулся на Землю.

Одной из основных задач проекта «Спейс шаттл» являлось выведение, обслуживание  и снятие с околоземной орбиты (300-400 км) космических аппаратов с целью значительного снижения затрат на эти операции. И хотя ожидаемого экономического эффекта достигнуто не было, технология работ с КА была отработана квалифицированно. Примером тому является запуск и обслуживание телескопа «Хаббл». Орбитальная астрономическая обсерватория «Хаббл» была выведена на орбиту 24 апреля 1990 г. с шаттла «Дискавери» Почти все шаттлы участвовали в обслуживании и ремонтах  телескопа «Хаббл». Всего были осуществлено пять экспедиций по обслуживанию телескопа «Хаббл».

Миссия шаттла «Индевор» STS-61 в декабре 1993 г. заключалась в установке корректирующей оптики для компенсации дефекта зеркала телескопа. Работы продолжались в течение десяти дней. В течение этой экспедиции было осуществлено пять длительных выходов в открытый космос. Последнее техобслуживание «Хаббла» было произведено в мае 2009 г. в рамках миссии «Атлантис» STS-125. Были заменены все гироскопы, один датчик точного наведения, установлены новые аккумуляторы, блок форматирования данных, произведена починка теплоизоляции, восстановлена работоспособность обзорной камеры и регистрирующего спектрографа, установлены новые приборы.

Во время последних полетов шаттлов и, особенно, в период «большого сбора  на орбите» (февраль 2011 г.) были осуществлены все технологические операции (подлет, стыковка, работа с манипуляторами, разгрузка и установка  модулей, запуск ИСЗ и т.д.), запланированные при разработке проекта.

Решение о прекращении работ, вероятно, было связано с выполнением поставленных задач и необходимостью перехода к новым проектам.  Для осуществления пилотируемых стартов в будущем прорабатываются возможности  использования ракеты-носителя «Atlas 5».

Итоги программы «Space Shuttle»                  

Статистические итоги программы «Space Shuttle», завершившейся 21 июля 2011 г., были  опубликованы на  ленте «Новостей космонавтики» 22 июля 2011 г. Вот некоторые из них:

Флот шаттлов насчитывал пять орбитальных ступеней: OV-099 (Orbiter Vehicle — 099) «Challenger», OV-102 «Columbia», OV-103 «Discovery», OV-104 «Atlantis» и OV-105 «Endeavour». Кроме них были изготовлены еще два «челнока»: OV-098 «Pathfinder» - для наземных тренировок астронавтов и OV-101 «Enterprise» - для полетов в атмосфере.   

За 30 лет эксплуатации корабли многоразового использования отправлялись в космос 135 раз. Все запуски были осуществлены из Космического центра им. Дж. Кеннеди на мысе Канаверал со стартовых комплексов LC-39A и LC-39B.
Чаще всего использовался «Discovery» – 39 полетов. На втором месте «Atlantis» – 33 полета, на третьем «Columbia» - 28 полетов, на четвертом «Endeavour» - 25 полетов. «Challenger» совершил 10 полетов.
Общий налет орбитальных ступеней составил 1330 дней 16 час 17 минут 45 секунд, в том числе:      OV-103 «Discovery» – 364 дня 22 часа 26 минут 42 секунды;

OV-104 «Atlantis2– 306 дня 12 часов 56 минут 33 секунд;

OV-102 «Columbia» (включая длительность аварийного полета) – 300 дней 17 часов 40 минут 20 секунд; 

OV-105 «Endeavour» – 296 дней 3 часа 17 минут 53 секунды;

OV-099 «Challenger» (включая длительность аварийного полета) – 62 дня 7 часов 56 минут 17 секунд.

Самой продолжительной экспедицией на орбиту стал 21-й полет «Columbia» (STS-80) в 1996 г. – 17 суток 15 часов 53 минуты 19 секунд, а самой «короткой» – 2-й испытательный рейс той же орбитальной ступени (STS-2) в 1981 г. – 2 суток 6 часов 13 минут 11 секунд.
За годы эксплуатации шаттлов на околоземную орбиту были доставлены 180 объектов, включая спутники и компоненты Международной космической станции. На Землю с орбиты были возвращены 53 объекта. Общая масса грузов, доставленных шаттлами на околоземную орбиту, превышает 1600 т.  Помимо автономных полетов шаттлы девять раз стыковались с российским орбитальным комплексом «Мир» и 37 раз – с Международной космической станцией.  

Из космоса на Землю шаттлы возвращались 133 раза. Два полета были аварийными:

- 28 января 1986 г. шаттл «Challenger2 взорвался на 74 секунде полета;

- 1 февраля 2003 г. шаттл «Columbia» развалился на куски в земной атмосфере при заходе на посадку.
Эти две катастрофы унесли жизни 14 астронавтов.

78 раз шаттлы садились на мысе Канаверал; 54 раза – на Базе ВВС США «Эдвардс» (шт. Калифорния); один раз – на полигоне «Уайт-Сэндс» (шт. Нью-Мексико). 

На кораблях многоразового использования совершили полеты 355 человек из 16 стран. Чаще других на шаттлах летали американцы Джерри Росс и Франклин Чанг-Диас – по семь раз. Девятнадцать человек совершили по пять полетов, 49 – по четыре полета, 62 – по три полета, 98 – по два полета, 117 – по одному полету. Для 329 человек полеты на кораблях многоразового использования стали первыми в их космической карьере.  

По гражданству статистика полетов на шаттлах следующая: США – 293 человека (755 человеко-полетов; Россия – 20 (32); Франция – 7 (10); ФРГ – 7 (10); Япония – 7 (13);  Канада – 7 (13); Италия – 5 (6); Швейцария – 1 (4); Испания – 1 (1), Швеция – 1 (2); Нидерланды – 1 (1); Бельгия – 1 (1); Саудовская Аравия – 1 (1); Украина – 1 (1); Израиль – 1 (1); Мексика – 1 (1).
 Из 355 космонавтов, летавших на шаттлах, 308 мужчин, 47 – женщин. Больше всего в космосе побывало американок – 42. Полеты также совершили две канадки, две японки и одна россиянка (Елена Кондакова).
Общая стоимость программы «Space Shuttle» составила более  $210 млрд долл. (в ценах 2010 г.).



Рис.10 «Атлантис» и «Дискавери» [NASA]

 

 Заключение

Основной целью проекта «Спейс шаттл» являлась отработка космической транспортной системы, обеспечивающей создание на орбитах планет Солнечной системы долговременных космических станций. Первые спутники летали вокруг Земли. Через 50 лет почти все планеты Солнечной системы имеют спутники, созданные человеком.

Материализация идеи создания ракетного самолета, способного летать в атмосфере и за её пределами, началась в 1930-х гг. Это и ракетоплан РП-318 С.П. Королева, и ракетный перехватчик «Мессершмит 263» в  Германии (1944 г.). В ноябре 1944 г. фирма Bell (США) получила контракт на строительство двух экспериментальных ракетопланов XS-1 (Experimental Supersonic-1), одного для NACA, другого для ВВС по проекту «Х-1», который постепенно эволюционировал в  проект «Спейс шаттл».

С 1981 г. начался период теснейшего сотрудничества  космических индустрий СССР/России и США.  За прошедшие 30 лет были решены сложнейшие инженерные задачи  по проектированию, строительству, эксплуатации и модернизации космических комплексов КК «Союз» - «Мир» и МКС – «Спейс шаттл». К  решению сложнейших инженерных проблем подключился целый ряд развитых стран.

Для скептиков, считающих затраты на развитие космических программ делом ненужным и бесперспективным, хочу напомнить слова академика М.В. Келдыша: «Непосредственное проникнове­ние в космос оказывает огромное влияние на мировоззрение и психологию современного человека, на общественную жизнь. Человек перестал чувствовать себя ограниченным пределами нашей планеты. Выйдя в космическое пространство, он полу­чил возможность взглянуть на Землю как бы со стороны. Прин­ципиальная возможность достижения других планет, иных миров расширила сферу нашего мышления, внесла в него зна­чительные изменения. Основываясь на историческом опыте, можно утверждать, что, подобно другим крупнейшим сверше­ниям человечества, последствия выхода в космос многократно превзойдут в отдаленной перспективе сегодняшний непосред­ственный эффект и окажут глубочайшее воздействие на весь последующий ход эволюции нашей цивилизации».

Космос консолидировал Человечество на пути во Вселенную. Те, кто вместе работает в космосе, вряд ли будут конфликтовать на Земле.







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3318