ΗΤΑΝ ΚΑΠΟΤΕ ΕΝΑ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟ ΛΕΩΦΟΡΕΙΟ

ΗΤΑΝ ΚΑΠΟΤΕ ΕΝΑ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟ ΛΕΩΦΟΡΕΙΟ

Η δεκαετία του '60 ήταν η εποχή των μεγάλων επιτευγμάτων και των τολμηρών αστροναυτών. Το διαστημικό λεωφορείο υπήρξε ο πιο πολύπλοκος τεχνολογικός μηχανισμός και το ακριβότερο μεταφορικό μέσο που σχεδιάστηκε ποτέ

Περιέργεια. Είναι αρχέγονη η επιθυμία μας να ανακαλύψουμε τι βρίσκεται πέρα από τη Γη μας. Θεωρίες έχουν, ανά τους αιώνες, διατυπωθεί μυριάδες, περισσότερο ή λιγότερο επιστημονικές από τους κοσμογονικούς μύθους των Αιγυπτίων, των Βαβυλωνίων ή των Χετταίων και τον Πυθαγόρα, ο οποίος επέμενε ότι η Σελήνη κατοικείται από όντα θεϊκά, όμοια με τους ανθρώπους, μέχρι τον αστεροειδή Β612, όπου ζούσε ο Μικρός Πρίγκιπας του Αντουάν ντε Σεντ Εξιπερί...

Αναζήτηση. Τις πρώτες συστηματικές μελέτες για την κίνηση οχημάτων στο Διάστημα έκανε ο Ρώσος καθηγητής Κονσταντίν Τσιολκόφσκι - ο «πατέρας της αστροναυτικής», στις αρχές του 20ού αι.

Προσπάθεια. Ήταν 11 Οκτωβρίου 1958, όταν οι Αμερικανοί εκτόξευσαν την πρώτη διαστημική βολίδα τους: έναν θαλαμίσκο εφοδιασμένο με συσκευές ελέγχου, που θα πραγματοποιούσε επιστημονικές μετρήσεις στο Διάστημα. Η αποστολή στέφθηκε από απόλυτη... αποτυχία! Η βολίδα κατάφερε να διανύσει μόνο το 1/3 της απόστασης Γης - Σελήνης και καταστράφηκε. Όμως, ένα χρόνο πριν, η τότε Σοβιετική Ένωση είχε θέσει επιτυχώς σε τροχιά γύρω από τη Γη τον πρώτο τεχνητό δορυφόρο, τον Σπούτνικ. Οι ΗΠΑ έπρεπε να απαντήσουν.

Συνέχεια. Στα ψυχροπολεμικά χρόνια που ακολούθησαν, οι δύο υπερδυνάμεις άρχισαν να παραβγαίνουν στον αγώνα για την κατάκτηση του Διαστήματος. Ήταν η εποχή των μεγάλων επιτευγμάτων και των τολμηρών αστροναυτών: ο Γιούρι Γκαγκάριν, ο Αλεξέι Λεόνοφ και η Βαλεντίνο Τερέσκοβα από τη μία πλευρά· ο Τζον Γκλεν, ο Νιλ Αρμστρονγκ και ο Εντουιν Ολντριν από την άλλη.

Επιμονή. Στις 12 Απριλίου 1981, η NASA εκτόξευσε το πρώτο επανδρωμένο μερικώς επαναχρησιμοποιούμενο τροχιακό διαστημικό σκάφος της. Το διαστημικό λεωφορείο Columbia έσκισε τους αιθέρες της Φλόριντα, γεννώντας στους Αμερικανούς επιστήμονες την -φρούδα- ελπίδα ότι σύντομα αυτού του είδους οι αποστολές θα μετατρέπονταν σε ταξίδια ρουτίνας.

Φόβος. Και όμως, από το 1981 ως το 2010 πραγματοποιήθηκαν μόλις 132 αποστολές διαστημικών λεωφορείων. Από τα πέντε που κατασκευάστηκαν, μάλιστα, τα δύο καταστράφηκαν σε δυστυχήματα, στα οποία έχασαν τη ζωή τους συνολικά 14 αστροναύτες. Το ταξίδι στο Διάστημα δεν ήταν πια μόνο συναρπαστικό, αλλά και τρομακτικό. Και, επιπλέον, αβάσταχτα δαπανηρό.

Αμφιβολία. Τριάντα χρόνια μετά το πρώτο ταξίδι του Columbia, το μέλλον των διαστημικών λεωφορείων θεωρείται αβέβαιο. Η ανακοίνωση της απόσυρσης του Discover τον Φεβρουάριο του 2011 σήμανε το τέλος μιας ολόκληρης εποχής. Ή μήπως όχι;

Τόλμη. Πολλοί υποστηρίζουν ότι το νέο αμερικανικό δόγμα για την εξερεύνηση του Διαστήματος επικεντρώνεται στην κατασκευή διαστημοπλοίων που θα πραγματοποιούν αποστολές σε πολύ μακρινότερες αποστάσεις. Ακόμα κι αν τα «γερασμένα» διαστημικά λεωφορεία καταλήξουν σε κάποιο μουσείο, λοιπόν, το μεγάλο όνειρο της ανθρωπότητας θα είναι πάντα μια επανδρωμένη αποστολή στον Άρη. Ο... έξω κόσμος μάς περιμένει ακόμη. (Τ. Ε.)

ΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟ ΛΕΩΦΟΡΕΙΟ ΕΦΘΑΣΕ ΣΤΟ ΤΕΡΜΑ

Το 2011 υπήρξε το έτος παροπλισμού για το πιο εξελιγμένο, δαπανηρό και-στατιστικά- επικίνδυνο μεταφορικό μέσο που κατασκευάστηκε ποτέ.

Το πρωινό της 12ης Απριλίου 1981 οι αστροναύτες ΤζονΓιανγκ -ο ένατος άνθρωπος που πάτησε το πόδι του στο φεγγάρι ως επικεφαλής της αποστολής Apollo 16- και Ρόμπερτ Κρίπεν -πρώην πιλότος της αμερικανικής αεροπορίας- ανέβηκαν στον πύργο εκτόξευσης του Ακρωτηρίου Κανάβεραλ και προσδέθηκαν στις θέσεις τους. Θα οδηγούσαν στο Διάστημα το πρώτο επανδρωμένο μερικώς επαναχρησιμοποιούμενο τροχιακό διαστημικό σκάφος, που φιλοδοξούσε να μετατρέψει αυτού του είδους τις αποστολές σε ταξίδι ρουτίνας. Έξι χρόνια μετά την έναρξη των εργασιών κατασκευής του, το διαστημικό λεωφορείο (Columbia έσκιζε τους αιθέρες της Φλόριντα και έμπαινε σε τροχιά γύρω από τη Γη, γεννώντας την ελπίδα ότι το Διάστημα θα γινόταν στο εξής ένας προσιτός και «εύκολος» προορισμός. Τουλάχιστον σύμφωνα με τις τότε εκτιμήσεις της NASA.

Όμως, αυτό δεν συνέβη ποτέ. Από το 1981 ως το 2010 πραγματοποιήθηκαν μόλις 132 αποστολές (δηλαδή, κατά μέσον όρο 4,5 το χρόνο, αντί των 50 που «διαφημίζονταν» τις παραμονές της παρθενικής εκτόξευσης του Columbia). Πλην των άλλων, από τα 5 διαστημικά λεωφορεία που κατασκευάστηκαν, τα 2 καταστράφηκαν σε δυστυχήματα, στα οποία έχασαν τη ζωή τους όλα τα μέλη του πληρώματος, συνολικά 14, ανεβάζοντας το ποσοστό θνησιμότητας σε 2% ανά πτήση. Αναπόφευκτα, τα μέτρα ασφαλείας -μαζί και το κόστος- αυξήθηκαν δραματικά. Κάθε εκτόξευση έφτασε να επιβαρύνει τον προϋπολογισμό της NASA με σχεδόν 1 δισ. δολάρια, από 7 εκατ. αρχικά. Αποτελούμενο από 2,5 εκατ. εξαρτήματα, 370 χλμ. καλωδιώσεων και πάνω από 1.000 βαλβίδες, το διαστημικό λεωφορείο συνιστά τον πιο πολύπλοκο τεχνολογικά μηχανισμό, το ακριβότερο μεταφορικό μέσο που σχεδιάστηκε ποτέ. Όμως, παρά την επαναστατική κατασκευή και το θεαματικό ποιοτικό άλμα που επέφερε στην υπόθεση της εξερεύνησης του Διαστήματος, δεν υπήρξε και το πιο ασφαλές. Το 2004 η κυβέρνηση Μπους ανακοίνωνε τον παροπλισμό του στόλου λόγω της προχωρημένης ηλικίας του και των υψηλών λειτουργικών δαπανών, απόφαση την οποία θα ενστερνιζόταν και ο πρόεδρος Ομπάμα, ορίζοντας χρονικά την εφαρμογή της εντός του 2011. Η ανακοίνωση περί απόσυρσης του Columbia μετά την επόμενη αποστολή του (8.7.2011-21.7.2011) καθώς και η αναγγελία μετατροπής των Atlantis και Endeavour σε μουσειακά εκθέματα επιβεβαίωσε, το τέλοδ εποχής για το πολλά υποσχόμενο επιβατηγό διαστημικό όχημα. 

Δεν ήταν στο πρόγραμμα

Το ενδεχόμενο, πάντως, οι Αμερικανοί αστροναύτες να μετακινούνται από και προς τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό αγοράζοντας από τους Ρώσους... εισιτήριο για το δικό τους Soyuz έναντι 50 εκατ. δολαρίων έκαστο αποτελεί μάλλον ειρωνεία της Ιστορίας. Το επιχείρημα πίσω από αυτή την πιθανή τροπή των πραγμάτων είναι ότι έτσι η NASA θα μπορέσει να εξοικονομήσει πόρους προκειμένου να επικεντρωθεί σε πιο απαιτητικές αποστολές. Κατ’ άλλους, πρόκειται απλώς για το χρονικό ενός προαναγγελθέντος θανάτου. «Τα διαστημικά λεωφορεία δεν ήταν πλάνο της NASA, επιβλήθηκε από την κυβέρνηση Νίξον», δήλωσε στην El Pais ο Τσαρλς Βικ, αναλυτής, μηχανικός και πρώην σύμβουλος των Ρώσων σε θέματα διαστημικής τεχνολογίας.

Πράγματι στα τέλη της δεκαετίας του '60, μετά την άφιξη των Αμερικανών στο φεγγάρι και την επικράτηση τους έναντι των Σοβιετικών, η NASA ζήτησε από την κυβέρνηση Νίξον το πράσινο φως για τη χρήση του πυραύλου εκτόξευσης Saturn V (που έστειλε τον άνθρωπο στη Σελήνη) για την κατασκευή διαστημικού σταθμού. Στόχος ήταν να αποτελέσει την αφετηρία από την οποία θα αναχωρούσε αποστολή για τον Άρη τη δεκαετία του '80. Όμως, ο Νίξον και οι συνεργάτες του ήθελαν μια πιο «γρήγορη» λύση, που θα τους εξασφάλιζε τη νίκη στις επερχόμενες εκλογές. Προέκριναν ένα φιλόδοξο αεροδιαστημικό πρόγραμμα στο οποίο θα εμπλέκονταν οι «κρίσιμες» για το χρίσμα αμερικανικές πολιτείες, ζητώντας από τη NASA την κατασκευή ενός επαναχρησιμοποιούμενου διαστημικού σκάφους υπό σφιχτό προϋπολογισμό.

Λόγω περιορισμένων πόρων, το διαστημικό λεωφορείο θα «στερεωνόταν» σε τεράστιες δεξαμενές, που θα το τροφοδοτούσαν με καύσιμα και σε πυραύλους προώθησης που θα απορρίπτονταν στη θάλασσα κατά την ανάβαση. Αντί υγρών, θα κινούνταν με στερεά καύσιμα - μια σαφώς πιο οικονομική επιλογή. Οικονομικοί λόγοι επέβαλαν επίσης την απόρριψη της πρότασης για κατασκευή ενός συστήματος διαφυγής του πληρώματος σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης αλλά και μια αμφιλεγόμενη συνεργασία της NASA με το Πεντάγωνο: ο αμερικανικός στρατός θα ενίσχυε το πρόγραμμα με ένα γενναίο ποσό, με αντάλλαγμα τη χρήση του διαστημικού λεωφορείου για την τοποθέτηση στρατιωτικών δορυφόρων σε τροχιά. Σε αυτή την περίπτωση, το διαστημικό σκάφος θα έπρεπε να διαθέτει πιο ισχυρή θερμική μόνωση, γιατί θα ήταν υποχρεωμένο να ακολουθήσει πιο «δύσκολες» τροχιές -ένα συμβιβασμό στον οποίο υπέκυψε η NASA για να εξασφαλίσει τα χρήματα.

Τεράστια η συμβολή τους

Από το 1981, οπότε πραγματοποιήθηκε η παρθενική εκτόξευση, ως το 1986, τα επαναστατικά οχήματα μετέφεραν στο Διάστημα, εκτός από Αμερικανούς αστροναύτες, Γερμανούς, Μεξικάνους, Ολλανδούς, Καναδούς και Σαουδάραβες πολίτες, έθεσαν σε κίνηση 24 δορυφόρους, ανέκτησαν δύο σπασμένους και επιδιόρθωσαν άλλον ένα σε τροχιά. Στις 4 Απριλίου 1983, στις υπηρεσίες της NASA τέθηκε το δεύτερο διαστημικό λεωφορείο, το μοιραίο Challenger. Ακλούθησαν το Discovery το 1984, το Atlantis ένα χρόνο αργότερα και το Endeavour στις 7 Μάιου 1992. Ήταν τα πρώτα επανδρωμένα διαστημικά σκάφη με φτερά που πέτυχαν να εκτοξευθούν σε τροχιά και να προσγειωθούν, ενώ βοήθησαν σημαντικά στην κατασκευή του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, μεταφέροντας πλήρωμα και υλικά. Ούτε τα δύο τραγικά δυστυχήματα ούτε τα όποια μειονεκτήματα τους δεν ακυρώνουν την τεράστια συμβολή τους στην εξερεύνηση του Διαστήματος. Το τέλος εποχής δεν μπορεί να τα πάρει πίσω.

Από δημοσίευμα του «Κ» της Καθημερινής

Το Διαστημικό Λεωφορείο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Το Διαστημικό Λεωφορείο της NASA, που επίσημα λέγεται «Διαστημικό Σύστημα Μεταφορών» (Space Transportation System-STS), είναι ιστορικός φορέας εκτόξευσης πληρωμάτων και φορτίου των ΗΠΑ. Συνολικά, κατασκευάστηκαν επτά διαστημικά λεωφορεία, απ'τα οποία τρία αποσύρθηκαν (Ντισκάβερι, Ατλαντίς, Εντέβορ), δυο καταστράφηκαν σε ατυχήματα, το Challenger και το Columbia, το 1986 και 2003 αντίστοιχα, ενώ ένα χρησιμοποιήθηκε για δοκιμαστικές πτήσεις στη γήινη ατμόσφαιρα κι όχι για διαστημικές αποστολές, το Space Shuttle Enterprise (το πρώτο διαστημικό λεωφορείο της ΝΑΣΑ), και τέλος το Space Shuttle Pathfinder, το οποίο αποτελεί εξομοιωτή διαστημικού λεωφορείου.

Το διαστημικό λεωφορείο εκτοξευόταν κάθετα, φέρνοντας συνήθως πέντε έως επτά αστροναύτες (αν και έχουν μεταφερθεί και οκτώ) και μέχρι περίπου 22.700 κιλά (50.000 λίβρες) ωφέλιμου φορτίου σε χαμηλή γήινη τροχιά. Όταν η αποστολή του τελείωνε, επέστρεφε μέσα στην γήινη ατμόσφαιρα, πετούσε σαν ανεμοπλάνο και προσγειωνόταν οριζοντίως σε προκαθορισμένους διαδρόμους προσγείωσης.

Το διαστημικό λεωφορείο ήταν το πρώτο τροχιακό διαστημικό σκάφος που σχεδιάστηκε με μερική ικανότητα επαναχρησιμοποίησης. Ήταν επίσης το πρώτο επανδρωμένο διαστημικό σκάφος με φτερά που έχει επιτύχει να εκτοξευθεί σε τροχιά και να προσγειωθεί. Μετέφερε μεγάλα ωφέλιμα φορτία σε διάφορες τροχιές, χρησίμευσε σαν πορθμείο για την μεταφορά πληρωμάτων προς και από το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), και εκτέλεσε αποστολές συντήρησης και επισκευών.

Το όχημα μπορούσε επίσης να ανακτήσει δορυφόρους και άλλα ωφέλιμα φορτία από την τροχιά τους και να τα επιστρέψει στη γη, αλλά αυτή η ικανότητα δεν χρησιμοποιήθηκε συχνά. Εντούτοις, αυτή η ικανότητα χρησιμοποιήθηκε για να επιστρέψει μεγάλα φορτία στη γη από το διεθνή διαστημικό σταθμό, δεδομένου ότι το ρωσικό σκάφος Σογιούζ έχει περιορισμένη ικανότητα επιστροφής φορτίων. Κάθε διαστημικό λεωφορείο σχεδιάστηκε με προβλεπόμενη διάρκεια ζωής 100 εκτοξεύσεων ή 10 ετών λειτουργικής ζωής. Εν τέλει η μέση διάρκεια ζωής αποδείχτηκε πως ήταν 19 πτήσεις για τα Challenger και Columbia, 32 πτήσεις για τα αποσυρθέντα οχήματα Endeavour, Atlantis, και Discovery, και 5 πτήσεις για το δοκιμαστικό όχημα Enterprise.

Η NASA ανακοίνωσε το 2004 ότι το διαστημικό λεωφορείο θα αποσυρθεί το 2010 και θα αντικατασταθεί από το όχημα Orion και τον πυραυλικό φορέα Άρης Ι. Τελικά, η τελευταία αποστολή διαστημικού λεωφορείου πραγματοποιήθηκε τον Ιούλιο του 2011 (STS-135).

Το πρόγραμμα άρχισε προς το τέλος της δεκαετίας του '60 και έχει μονοπωλήσει το πρόγραμμα επανδρωμένων πτήσεων της NASA από τα τέλη της δεκαετίας του '70, οπότε και τερματίστηκε το Πρόγραμμα Απόλλο για την εξερεύνηση της Σελήνης. Η πρώτη εκτόξευση έγινε στις 12 Απριλίου 1981 με το Columbia. Σύμφωνα με το «όραμα για τη διαστημική εξερεύνηση», το νέο πρόγραμμα της NASA για την επιστροφή στη Σελήνη και την εξερεύνηση του Άρη, η χρήση του διαστημικού λεωφορείου στράφηκε στην ολοκλήρωση της συναρμολόγησης του ISS ως το 2011, οπότε και τερματίστηκε.

Περιγραφή

Το διαστημικό λεωφορείο είναι ένα μερικώς επαναχρησιμοποιούμενο σύστημα εκτόξευσης που αποτελείται από τρία κύρια συγκροτήματα: το επαναχρησιμοποιήσιμο τροχιακό όχημα (Orbiter Vehicle-OV), την εξωτερική δεξαμενή καυσίμων(External Tank-ET), το μόνο αναλώσιμο τμήμα του συστήματος, και δύο επαναχρησιμοποιήσιμους πυραύλους στερεών καυσίμων (Solid Rocket Boosters-SRBs). Η δεξαμενή και οι δυο πύραυλοι απορρίπτονται στη θάλασσα κατά τη διάρκεια της ανάβασης. Μόνο το όχημα μπαίνει σε τροχιά. Το όχημα εκτοξεύεται κάθετα όπως ένας συμβατικός πύραυλος, προσγειώνεται οριζόντια όπως ένα πολιτικό αεροπλάνο, και μετά ανανεώνεται και επισκευάζεται για την επαναχρησιμοποίηση.

Τροχιακό όχημα

Το τροχιακό όχημα μοιάζει με ένα αεροπλάνο με διπλή πτέρυγα δέλτα. Η καμπίνα του πληρώματος αποτελείται από τρία επίπεδα: το επίπεδο πτήσης, το μέσο επίπεδο, και το επίπεδο γενικής χρήσης. Στα υψηλότερα καθίσματα του επιπέδου πτήσης κάθεται ο διοικητής και πιλότος, και οι δύο ειδικοί της αποστολής πίσω τους. Το μέσο επίπεδο έχει τρία καθίσματα για τα υπόλοιπα μέλη του πληρώματος. Η αποθήκη, η τουαλέτα, οι θέσεις ύπνου, τα ντουλάπια αποθήκευσης, και η δευτερεύουσα πόρτα για την είσοδο/έξοδο από το όχημα βρίσκονται επίσης εκεί, όπως επίσης και ο θάλαμος αποσυμπίεσης. Ο θάλαμος αποσυμπίεσης έχει άλλη μια πόρτα που οδηγεί στην αποβάθρα ωφέλιμων φορτίων. Επιτρέπει σε δύο αστροναύτες, που φορούν τις στολές εξωοχηματικής δραστηριότητας να εξισορροπήσουν την πίεση πριν και μετά από έναν διαστημικό περίπατο.

Το τροχιακό όχημα έχει μεγάλη αποβάθρα ωφέλιμων φορτίων, που καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της ατράκτου (18*16 μέτρα). Οι πόρτες της αποβάθρας των ωφέλιμων φορτίων φέρουν απαγωγούς θερμότητας στις εσωτερικές επιφάνειές τους, και έτσι κρατιούνται ανοικτές ενώ το διαστημικό λεωφορείο είναι σε τροχιά, βοηθώντας στον έλεγχο της θερμότητας. Αυτός βοηθείται επίσης με τη ρύθμιση του προσανατολισμού του οχήματος σε σχέση με τη γη και τον ήλιο. Μέσα στην αποβάθρα ωφέλιμου φορτίου είναι ο ρομποτικός βραχίονας, γνωστός και ως Canadarm, που χρησιμοποιείται για την είσοδο και έξοδο φορτίων από την άτρακτο. Μέχρι την απώλεια του Κολούμπια, το Canadarm συμπεριλαμβανόταν στον εξοπλισμό του διαστημικού λεωφορείο μόνο στις αποστολές που επρόκειτο να απαιτηθεί η χρήση του. Δεδομένου ότι ο βραχίονας είναι ένα κρίσιμο μέρος των διαδικασιών επιθεώρησης του συστήματος θερμικής προστασίας που απαιτούνται τώρα για τις πτήσεις των διαστημικών λεωφορείων, θα περιληφθεί πιθανώς σε όλες τις μελλοντικές πτήσεις.

Οι κύριες μηχανές του διαστημικού λεωφορείου (Space Shuttle Main Engines-SSMEs) τοποθετούνται στο πίσω μέρος της ατράκτου σε τριγωνική διάταξη. Οι τρεις μηχανές μπορούν να γυρίσουν 10,5 μοίρες πάνω-κάτω και 8,5 μοίρες από τη μία πλευρά στην άλλη κατά τη διάρκεια της ανόδου για να αλλάξουν την κατεύθυνση της ώθησής τους και μαζί και την πορεία του διαστημικού λεωφορείου.

Το τροχιακό σύστημα ελιγμών (Orbital Maneuvering System-OMS) χρησιμοποιείται για τους ελιγμούς που κάνει το διαστημικό λεωφορείο όταν βρίσκεται σε τροχιά, συμπεριλαμβανομένης της εισαγωγής σε τροχιά, ομαλοποίησης της τροχιάς, μεταφοράς σε ψηλότερη ή χαμηλότερη τροχιά, ραντεβού σε τροχιά, και ακύρωσης-επανεισόδου.

Το σύστημα ελέγχου αντίδρασης (Reaction Control System-RCS) παρέχει τον έλεγχο του προσανατολισμού και τις στροφές κατά μήκος των αξόνων του σκάφους τόσο σε τροχιά όσο και κατά τη διάρκεια των φάσεων πτήσης, εισαγωγής σε τροχιά και επανεισόδου.

Το σύστημα θερμικής προστασίας (Thermal Protection System-TPS) καλύπτει το εξωτερικό του οχήματος, για προστασία του τόσο από το κρύο των -121 °C (-250 °F) του διαστήματος όσο και από την θερμότητα των 1649 °C(3000 °F) της επανεισόδου. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί κεραμικά πλακίδια και αεροπήκτωμα προκειμένου να εξασφαλίσει την απαιτούμενη θερμική προστασία του οχήματος.

Η κυρίως δομή του τροχιακού οχήματος αποτελείται κατά βάση από κράμα αλουμινίου, αν και η δομή του συγκροτήματος των μηχανών είναι από τιτάνιο.

Εξωτερική δεξαμενή

Το Columbia πριν την πρώτη εκτόξευση του στις 12 Απριλίου 1981

Η εξωτερική δεξαμενή (External Tank-ET) περιέχει 2.025 εκατομμύρια λίτρα (535.000 γαλόνια) υγρού υδρογόνου και υγρού οξυγόνου, τα οποία προωθούνται προς καύση στις κύριες μηχανές και αποτελούν τα καύσιμα του διαστημικού λεωφορείου. Απορρίπτεται 8,5 λεπτά μετά την εκτόξευση, σε ύψος 60 ναυτικών μιλίων (111 χλμ) και έπειτα καίγεται κατά την επανείσοδό της στην ατμόσφαιρα. Η δεξαμενή κατασκευάζεται συνήθως από κράμα αλουμινίου-λιθίου και τα τοιχώματά της είναι περίπου 1/8 της ίντσας παχιά.

Στις πρώτες δύο αποστολές των διαστημικών λεωφορείων η εξωτερική δεξαμενή ήταν βαμμένη λευκή για λόγους θερμικής προστασίας. Στις επόμενες αποστολές η λευκή βαφή καταργήθηκε και το χρώμα της είναι πλέον το φυσικό κεραμιδί του αφρού θερμικής προστασίας που την καλύπτει. Η κατάργηση της βαφής της δεξαμενής αύξησε επίσης την ικανότητα μεταφοράς ωφέλιμου φορτίου του διαστημικού λεωφορείου κατά περίπου 273 κιλά, όσο δηλαδή ήταν και το βάρος του χρώματος που χρησιμοποιούνταν στη δεξαμενή.

Η εξωτερική δεξαμενή υπέστη εκτενείς μετατροπές μετά το ατύχημα του Κολούμπια τον Φεβρουάριο του 2003, καθώς η αιτία για την καταστροφή ήταν ένα κομμάτι του μονωτικού αφρού που αποκολλήθηκε από τη δεξαμενή και χτύπησε το ευαίσθητο κάτω μέρος του οχήματος, καταστρέφοντας τη μόνωση που θα το προφύλασσε κατά την επανείσοδό του. Έτσι, μεταξύ άλλων, στην εξωτερική δεξαμενή τοποθετήθηκαν θερμαντικά στοιχεία, που δεν επιτρέπουν το σχηματισμό πάγου, και αφαιρέθηκε ένας εξωτερικός σωλήνας καλωδίωσης.

Πύραυλοι στερεών καυσίμων

Οι δύο πύραυλοι στερεών καυσίμων (Solid Rocket Boosters-SRBs) είναι οι μεγαλύτεροι και πιο ισχυροί πύραυλοι αυτού του τύπου που χρησιμοποιήθηκαν ποτέ σε πτήση, και ο κινητήρας τους ο πιο ισχυρός που έχει χρησιμοποιηθεί ποτέ. Παρέχουν περίπου το 83% της ώθησης του οχήματος στην εκτόξευση και κατά τη διάρκεια των πρώτων σταδίων της ανόδου. Απορρίπτονται δύο λεπτά μετά μετά την εκτόξευση σε ύψος περίπου 150.000 ποδών (45,7 χλμ), κατόπιν ανοίγουν τα αλεξίπτωτά τους και προσθαλασσώνονται στον ωκεανό. Καθώς έχουν την ικανότητα να επιπλέουν, ανακτώνται και ετοιμάζονται για την επόμενη χρήση τους. Το εξωτερικό τους περίβλημα αποτελείται από χάλυβα με πάχος περίπου 1/2 ίντσα (1,27 εκατοστά).

Στις εξωτερικές επιφάνειες του σκάφους αναπτύσσονται θερμοκρασίες έως και 1.500οC κατά τη διάρκεια της επανεισόδου

Προσγείωση

Το σκάφος ξεκινά την επανείσοδό του στην ατμόσφαιρα πυροδοτώντας τους κινητήρες OMS σε διεύθυνση αντίθετη με την τροχιακή του κίνηση για περίπου τρία λεπτά. Η επιβράδυνση από την πυροδότηση μεταφέρει το περίγειο της τροχιάς μέσα στην ατμόσφαιρα. Η πυροδότηση των κινητήρων γίνεται περίπου στην αντίθετη πλευρά του πλανήτη από την τοποθεσία προσγείωσης. Από αυτό το σημείο και μετά η όλη διαδικασία της επανεισόδου, εκτός από την έκταση του συστήματος προσγείωσης και την ανάπτυξη των αισθητήρων αέρα, ελέγχεται από τους υπολογιστές του σκάφους. Παρόλα αυτά ολόκληρη η διαδικασία μπορεί να εκτελεστεί (όπως και έχει γίνει για μια και μοναδική φορά) χειροκίνητα. Η τελική φάση της προσγείωσης μπορεί να γίνει με αυτόματο πιλότο, συνήθως όμως γίνεται χειροκίνητα.

 Το Εντέβορ στη φάση της προσγείωσης και ενώ έχει ανοίξει το αλεξίπτωτο

Το όχημα αρχίζει ουσιαστικά να μπαίνει στην ατμόσφαιρα σε ύψος περίπου 120 χιλιομέτρων, με ταχύτητα 25 Mach (8,2 km/s). Με τη χρήση του συστήματος RCS και των επιφανειών ελέγχου, το σκάφος πετά με το ρύγχος υψωμένο σε κλίση 40 μοιρών με την οριζόντιο, κάτι που εξασφαλίζει τη μέγιστη επιβράδυνση σε συνδυασμό με την ελάχιστη θέρμανση από την τριβή με την ατμόσφαιρα. Μετά από αυτή τη φάση, το σκάφος μειώνει κι άλλο την ταχύτητά του εκτελώντας ελιγμούς σχήματος S πριν την τελική προσέγγιση.

 

Στην κατώτερη ατμόσφαιρα το σκάφος πετά ουσιαστικά σαν ανεμόπτερο, εκτός του πολύ μεγαλύτερου ρυθμού καθόδου (3 χιλιόμετρα το λεπτό). Όταν πέσει η ταχύτητά του περίπου στα 3 Mach αναπτύσσονται δυο αισθητήρες του αέρα κάτω από το ρύγχος, που συλλέγουν στοιχεία για την κίνηση του σκάφους μέσα στην ατμόσφαιρα.

Το όχημα ξεκινά τη φάση προσέγγισης και προσγείωσης σε ύψος 10.000 ποδών (περίπου τριών χιλιομέτρων), σε απόσταση περίπου δώδεκα χιλιομέτρων από το διάδρομο προσγείωσης. Η ταχύτητα μειώνεται κι άλλο με τη χρήση αερόφρενων (δυο επιφανειών που καλύπτουν το πηδάλιο και αναπτύσσονται προς τα έξω), από 682 km/h σε περίπου 350 km/h την ώρα της προσγείωσης (η αντίστοιχη ταχύτητα για τα επιβατικά τζετ είναι 250 km/h). Το σύστημα προσγείωσης αναπτύσσεται όταν το σκάφος πετά με ταχύτητα 343 χλμ/ώρα. Για να μειωθεί κι άλλο η ταχύτητα, τη στιγμή που το ριναίο σκέλος του συστήματος προσγείωσης αγγίξει το διάδρομο, στην ουρά ανοίγει ένα αλεξίπτωτο 12 μέτρων, που απορρίπτεται όταν η ταχύτητα πέσει στα 111 km/h. Το αλεξίπτωτο προστέθηκε λόγω της συχνής καταστροφής των ελαστικών του οχήματος, που πριν προστεθεί το αλεξίπτωτο δέχονταν το μεγαλύτερο μέρος της δύναμης από την επιβράδυνση.

Μετά την προσγείωση το σκάφος παραμένει απομονωμένο στο διάδρομο για αρκετή ώρα, επειδή πρέπει να διαλυθούν οι επικίνδυνοι ατμοί υδραζίνης (που χρησιμοποιείται σαν προωθητικό στους κινητήρες ελέγχου προσανατολισμού) και η άτρακτος να κρυώσει πριν μπορέσει κανείς να το πλησιάσει.

Η προσγείωση του διαστημικού λεωφορείου είναι αρκετά ευαίσθητη διαδικασία, καθώς το σκάφος δεν χρησιμοποιεί κινητήρες κι έτσι έχει μόνο μια ευκαιρία για προσέγγιση/προσγείωση.

Το διαστημικό λεωφορείο κατά κανόνα προσγειώνεται στο Διαστημικό Κέντρο Κέννεντυ. Αν οι συνθήκες δεν επιτρέπουν προσγείωση εκεί, μπορεί να προσγειωθεί και στην Αεροπορική Βάση Έντουαρντς στην Καλιφόρνια. Σ' αυτή την περίπτωση, προκειμένου να επιστρέψει για συντήρηση και προετοιμασία στη Φλόριντα, το σκάφος τοποθετείται πάνω σε ένα ειδικά μετασκευασμένο Boeing 747. Αυτό το ταξίδι της επιστροφής κοστίζει στη NASA ένα εκατομμύριο δολάρια επιπλέον στον προϋπολογισμό της αποστολής.

Οι τραγωδίες

Δύο διαστημικά λεωφορεία καταστράφηκαν μέσα σε όλο το διάστημα υλοποίησης του προγράμματος, επί συνόλου 115 αποστολών, και τα δύο δυστυχώς με ολική απώλεια των πληρωμάτων.

• Το Τσάλλεντζερ που καταστράφηκε 73 δευτερόλεπτα μετά από την εκτόξευση, στις 28 Ιανουαρίου 1986 (7 νεκροί).
• Το Κολούμπια που διαλύθηκε κατά τη διάρκεια της επανεισόδου στις 1 Φεβρουαρίου 2003 (επίσης 7 νεκροί).

Οι δυο αυτές καταστροφές δίνουν ένα ποσοστό θνησιμότητας 2% ανά αστροναύτη ανά πτήση, και πιθανότητα αποτυχίας σχεδόν 1 σε κάθε 60 αποστολές. Το αρχικό ποσοστό αποτυχίας, που δεν αναφερόταν σε θανάσιμες ή μη θανάσιμες καταστροφές, ήταν 1 για κάθε 75 αποστολές. Μεταξύ της καταστροφής του Τσάλλεντζερ και αυτής του Κολούμπια μεσολάβησαν 87 επιτυχημένες αποστολές.

Αν και οι τεχνικές λεπτομέρειες των δυο ατυχημάτων είναι αρκετά διαφορετικές, τα οργανωτικά προβλήματα παρουσιάζουν αξιοπρόσεκτες ομοιότητες. Και στις δύο περιπτώσεις, οι μηχανικοί εξέφρασαν έντονες ανησυχίες για τα πιθανά προβλήματα αλλά αυτές οι ανησυχίες δεν κοινοποιήθηκαν κατάλληλα ή δεν έγιναν κατανοητές από τα ανώτερα στελέχη της NASA. Και στις δύο περιπτώσεις το όχημα είχε εκ των προτέρων εμφανίσει προειδοποιητικά σημάδια για τα προβλήματα. 

Challenger (28/1/1986 ) 

Εξερράγη στον αέρα, 73 δευτερόλεπτα μετά την εκτόξευση, στις 28 Ιανουαρίου 1986, προκαλώντας το θάνατο των 7 μελών του πληρώματος, μεταξύ των οποίων και της εθελόντριας δασκάλας Κρίστα Μακ Ολιφ. Το νεοσύστατο CNN μεταδίδει ζωντανό το γεγονός, καθώς τα υπόλοιπα αμερικανικά δίκτυα θεωρούν την εκτόξευση μια αδιάφορη τηλεοπτική διαδικασία. Νωρίτερα οι μηχανικοί είχαν μιλήσει για πιθανούς κινδύνους λόγω των εξαιρετικά χαμηλών θερμοκρασιών που είχαν προηγηθεί και που, όπως αποδείχτηκε, προκάλεσαν διαρροή καυσίμων στους πυραύλους προώθησης. Το ατύχημα αποδόθηκε σε σχεδιαστικό λάθος στους προωθητήρες. Αρκετά μέλη του δεν βρήκαν ακαριαίο θάνατο, αλλά, ελλείψει συστήματος διαφυγής, έζησαν τη συντριβή του. Το τελικό κόστος της συντριβής εκτιμήθηκε στα 12 δισ. δολάρια.

Columbia (1/2/2003)

  Το 1989 η Αμερικανική Υπηρεσία Αξιολόγησης Τεχνολογιών δίνει ένα ποσοστό 50-50 για τη συντριβή δεύτερου διαστημικού λεωφορείου «μέσα στις επόμενες 34 πτήσεις». Την 1η Φεβρουαρίου 2003, 15 λεπτά πριν από την προσγείωση του στο Διαστημικό Κέντρο Κένεντι, το Columbia εκρήγνυται στον αέρα. Τα 7 μέλη του πληρώματος χάνουν τη ζωή τους. Η συντριβή του δεν οφείλεται σε «γήρανση» των συστημάτων του, όπως ορισμένοι υποστηρίζουν, γιατί το Columbia του 2003 δεν μοιάζει σε τίποτα με το αντίστοιχο του 1981. Μόνο την τελευταία 15ετία είχε δεχθεί 1.540 αλλαγές συστημάτων. Τα αίτια αποδίδονται σε θραύσματα που αποκολλήθηκαν από τον αριστερό προωθητικό πύραυλο και κατέστρεψαν μέρος της θερμομόνωσης του.

Από δημοσίευμα του «Κ» της Καθημερινής και την Βικιπαίδεια

Η τελευταία πτήση

Το δημοσίευμα είναι της εφημερίδας

ΤΟ ΒΗΜΑ

24  Ιουλίου 2011

Το λεωφορείο έφθασε στο... τέρμα

Η αυλαία για τα διαστημικά λεωφορεία της NASA έπεσε την προηγούμενη εβδομάδα, με την τελευταία πτήση του «Ατλαντίς»

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  24/07/2011

Έπειτα από τριάντα σχεδόν έτη υπηρεσίας και 135 διαστημικές πτήσεις, οι οποίες σηματοδοτήθηκαν από μεγάλες επιτυχίες αλλά και από τραγικές αποτυχίες, το τελευταίο διαστημικό λεωφορείο «Ατλαντίς» της NASA αποσύρθηκε την περασμένη Πέμπτη από την υπηρεσία. Ετσι έκλεισε ένα μεγάλο κεφάλαιο στην ιστορία των διαστημικών αποστολών χαμηλού ύψους με επαναχρησιμοποιούμενα οχήματα. Η τελευταία σημαντική αποστολή των διαστημικών λεωφορείων, που ήταν η επικοινωνία με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, θα εξυπηρετείται στο μέλλον από διαστημικά οχήματα μιας χρήσης. Φαίνεται ότι αυτό που στην αρχή φαινόταν ως βασικό πλεονέκτημα του διαστημικού λεωφορείου, δηλαδή η δυνατότητα χρήσης του για περισσότερες από μία αποστολές, αποδείχθηκε τελικά το μεγαλύτερο μειονέκτημά του. Το κόστος κατασκευής και λειτουργίας του κατέληξε να είναι μεγαλύτερο από την «κλασική» λύση των διαστημικών οχημάτων μιας χρήσης.

Μια ιδέα 55 ετών

Η ιδέα ενός διαστημικού σκάφους που θα επιστρέφει στη Γη και θα προσγειώνεται σαν αεροπλάνο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στις ΗΠΑ το 1954 και υλοποιήθηκε με την κατασκευή του πειραματικού σκάφους Χ-15. Το σκάφος αυτό έφτανε σε ύψος μεγαλύτερο από 80 χιλιόμετρα και, επομένως, μπορούσε να χαρακτηριστεί διαστημόπλοιο. Τα χρόνια που ακολούθησαν η αρχική ιδέα εξελίχθηκε σε πλήρες σχέδιο και το 1969 ο πρόεδρος Νίξον αποφάσισε να εγκρίνει την κατασκευή ενός διαστημικού σκάφους αυτού του είδους, που έγινε στη συνέχεια γνωστό ως διαστημικό λεωφορείο (ΔΛ, space shuttle). Από εκείνη την εποχή ως σήμερα κατασκευάστηκαν έξι ΔΛ. Το πρώτο ήταν το «Εντερπράιζ» (Enterprise), που δεν είχε ούτε μηχανές ούτε θερμομόνωση. Χρησιμοποιήθηκε μόνο για δοκιμές της μεθόδου προσγείωσης, αφού πρώτα μεταφερόταν σε μεγάλο ύψος στερεωμένο πάνω σε ένα κατάλληλα διαμορφωμένο αεροπλάνο Μπόινγκ 747. Ακολούθησε η κατασκευή των «Κολούμπια» (Columbia), «Τσάλεντζερ» (Challenger), «Ντισκάβερι» (Discovery), «Ατλαντίς» (Atlantis) και τέλος του «Εντέβορ» (Endeavour), το οποίο αντικατέστησε το «Τσάλεντζερ», που καταστράφηκε λίγο μετά την εκτόξευσή του το 1986.

Η φιλοσοφία κατασκευής του ΔΛ έχει έναν υβριδικό χαρακτήρα: κατά την εκτόξευση θυμίζει πύραυλο και κατά την προσγείωση αεροπλάνο. Παρ' όλο το σχετικά χαμηλό ύψος στο οποίο φθάνουν τα ΔΛ (300-500 χιλιόμετρα από την επιφάνεια της Γης), οι επιδόσεις που απαιτούνται από τους κινητήρες τους είναι εξαιρετικά υψηλές, αφού πρέπει να τους δίνουν τελική ταχύτητα 28.000 χιλιόμετρα την ώρα. Για την επίτευξη αυτής της ταχύτητας, οι τρεις κύριοι κινητήρες του διαστημόπλοιου, που καίνε υγρά καύσιμα, υποβοηθούνται από δύο πυραύλους στερεών καυσίμων, που είναι προσαρμοσμένοι στις δύο πλευρές της δεξαμενής των υγρών καυσίμων. Οι δύο αυτοί πύραυλοι αποδείχθηκαν ένα από τα ασθενή σημεία του ΔΛ, αφού η φθορά των ελαστικών δακτυλίων, στα σημεία σύνδεσης των τεσσάρων στοιχείων από τα οποία αποτελείται κάθε πύραυλος, προκάλεσε την καταστροφή του «Τσάλεντζερ».

Εκτόξευση και επάνοδος

Το διαστημικό λεωφορείο «Ατλαντίς» έτοιμο για εκτόξευση. Στην «κοιλιά» του διαστημόπλοιου διακρίνεται η κίτρινη δεξαμενή των υγρών καυσίμων και στις δύο πλευρές της οι δύο βοηθητικοί πύραυλοι στερεών καυσίμων. Στο ρύγχος και στην πρόσθια πλευρά των πτερύγων του σκάφους διακρίνεται η γκριζόμαυρη θερμομόνωση

Κατά την εκτόξευση οι πύραυλοι στερεών καυσίμων λειτουργούν μόνο για δύο λεπτά και απορρίπτονται όταν το ΔΛ φθάσει σε ύψος 46 χιλιομέτρων. Οι τρεις κύριοι κινητήρες συνεχίζουν τη λειτουργία τους για άλλα έξι λεπτά, έως ότου το ΔΛ φθάσει στην τελική τροχιά του, οπότε και απορρίπτεται η δεξαμενή υγρού υδρογόνου-υγρού οξυγόνου που τους τροφοδοτεί. Για την επάνοδο του ΔΛ στη Γη ακολουθείται μια απλούστερη διαδικασία. Πυροδοτούνται οι δύο κινητήρες ελιγμών για να μειωθεί η ταχύτητα του ΔΛ και αυτό αρχίζει να «πέφτει» προς τη Γη. Το σημαντικότερο πρόβλημα σε αυτή τη φάση είναι η μείωση της ταχύτητας του σκάφους, από τα 28.000 χιλιόμετρα την ώρα που έχει στην τροχιά του, στα 350 χιλιόμετρα την ώρα που έχει τη στιγμή της προσγείωσης. Αυτή η μείωση επιτυγχάνεται βασικά με «αεροδυναμικό φρενάρισμα», όταν το ΔΛ εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης «με την κοιλιά». Στη φάση αυτή η κάτω επιφάνεια του ΔΛ, που φέρει εξαιρετικά ισχυρή θερμομόνωση από κεραμικές πλάκες, θερμαίνεται στους 1.500 βαθμούς Κελσίου. Η θερμομόνωση αυτή αποδείχθηκε ακόμα ένα από τα ασθενή σημεία του ΔΛ και η αστοχία της προκάλεσε την καταστροφή του ΔΛ «Κολούμπια».

Παρ' όλο που το ΔΛ κατασκευάστηκε με στόχο το «φθηνό» λειτουργικό κόστος, η χρήση του δεν ήταν ιδιαίτερα οικονομική, αφού κάθε εκτόξευση κόστιζε 450 εκατ. δολάρια. Το αποτέλεσμα ήταν ότι το πρόγραμμα των ΔΛ απορροφούσε ένα πολύ σημαντικό μέρος του προϋπολογισμού της NASA. Τώρα που αποσύρθηκε από την υπηρεσία και το τελευταίο ΔΛ, υπάρχει περιθώριο ενίσχυσης των άλλων δραστηριοτήτων του διαστημικού οργανισμού των ΗΠΑ. Το μεγαλύτερο μέρος των κονδυλίων που απελευθερώνονται θα διατεθεί στην έρευνα της κλιματικής αλλαγής (2,3 δισ. δολάρια), στην ανάπτυξη τεχνολογίας διαστημικής εξερεύνησης (2,1 δισ.) και στην πλανητολογία (1,7 δισ.).

ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ

Οπως είναι γνωστό και από τα αεροπορικά δυστυχήματα, οι ευαίσθητες φάσεις μιας πτητικής συσκευής είναι η απογείωση και η προσγείωση. Από τον κανόνα αυτόν δεν ξέφυγαν και τα ΔΛ, με μία καταστροφή σε κάθε μία από τις δύο αυτές φάσεις.

Στις 28 Ιανουαρίου του 1986 το ΔΛ «Τσάλεντζερ» καταστράφηκε 73 δευτερόλεπτα μετά την εκτόξευσή του, όταν διαλύθηκε ένας από τους ελαστικούς δακτυλίους που συνδέουν μεταξύ τους τα τμήματα του κάθε πυραύλου στερεών καυσίμων και οι φλόγες προκάλεσαν την έκρηξη της δεξαμενής του υγρού οξυγόνου και υγρού υδρογόνου. Από την έκρηξη σκοτώθηκαν οι επτά επιβάτες του ΔΛ. Μετά το δυστύχημα διεκόπησαν οι εκτοξεύσεις ΔΛ για δυόμισι χρόνια, έως ότου διορθωθεί το πρόβλημα της αστοχίας των ελαστικών δακτυλίων.

Την 1η Φεβρουαρίου του 2003 το ΔΛ «Κολούμπια» διαλύθηκε κατά την επάνοδό του στη Γη, με αποτέλεσμα τον θάνατο των επτά μελών του πληρώματος. Το δυστύχημα προκλήθηκε από την καταστροφή της θερμομόνωσης της αριστερής πτέρυγας, όταν ένα κομμάτι της θερμομόνωσης της δεξαμενής υγρών καυσίμων αποσπάστηκε κατά την εκτόξευση και χτύπησε την πτέρυγα. Ετσι η πτέρυγα δεν άντεξε στην υψηλή θερμοκρασία που αναπτύχθηκε κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα και καταστράφηκε, με αποτέλεσμα το «Κολούμπια» να μείνει ακυβέρνητο και να εκτεθεί στην υψηλή θερμοκρασία το επάνω τμήμα του, που δεν είχε θερμομόνωση. Μετά το δυστύχημα διεκόπησαν οι πτήσεις των ΔΛ για άλλα δυόμισι χρόνια, έως ότου αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της αστοχίας της θερμομόνωσης.

Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.

http://www.tovima.gr/science/article/?aid=412209