Ovo je članak o svemirskoj letjelici, za članak o istoimenom svemirskom programu vidi Program Space Shuttle.
Space Shuttle, službeno nazvan Space Transportation System ili STS (svemirski transportni sustav), svemirska je letjelica koju je svemirska agencija NASA vlade Sjedinjenih Američkih Država upotrebljavala za svemirske letove s ljudskom posadom. Prvi letovi obavljeni su 1981. godine, a povučen je iz uporabe 2011. U tome je razdoblju ostvareno 135 misija. Pri polijetanju sastoji se od tamnocrvenog vanjskog spremnika (External tank, ET), dvije bijele pogonske rakete na čvrsto gorivo (Solid Rocket Booster, SRB) i orbitera, krilatog svemirskog zrakoplova, raketoplana, koji je Space Shuttle u najužem smislu termina.
Orbiter prevozi astronaute, najčešće njih pet do sedam, i korisni teret kao satelite ili komponente svemirske stanice, mase do 22 700 kg, u nižu orbitu, gornji dio atmosfere ili termosferu. Po završetku misije uključuju se potisnici orbitalnog manevarskog sitema (Orbital Maneuvering System OMS) radi deorbitiranja i povratka u nižu atmosferu. Za vrijeme poniranja orbiter usporava iz nadzvučnog leta služeći se otporom atmosfere (zračno kočenje ili aerobraking), te se pri fazi ateriranja ponaša kao jedrilica i slijeće u potpunosti bez pogona.
Opis Shuttle je prva orbitalna svemirska letjelica projektirana za djelomično višestruko korištenje. Prevozi korisni teret u nižu orbitu, omogućuje rotaciju posade na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS), i obavlja popravke satelita, svemirskih postaja i sličnih orbitalnih uređaja. Orbiter također može ukrcati satelite i druge terete iz orbite i vratiti ih na zemlju. Svaki pojedini Shuttle bio je dizajniran za planirani radni vijek od 100 letova kroz 10 godina korištenja. Glavni odgovorni dizajner STS-a bio je Maxime Faget, koji je također nadgledao projekte svemirskih letjelica Mercury, Gemini i Apollo. Ključni faktor pri određivanju veličine i oblika Shuttlea bila je potreba za ukrcajem najvećih predviđenih komercijalnih i vojnih satelita, i mogućnost korištenja krajnih strana nominalne putanje povratka radi potreba vojnih misija američkog zrakoplovstva, za mogućnost odustajanja nakon jedne orbite pri lansiranju u polarnu orbitu. Faktori koji su uvjetovali višekratnu upotrebu pogonskih raketa i potrošni vanjski tank bili su zahtjevi Pentagona za sredstvom visokog kapaciteta ukrcaja radi postavljanja satelita i nastojanje Nixonove administracije da smanji troškove svemirskog istraživanja razvojem svemirske letjelice s komponentama za višekratnu upotrebu.
Izrađeno je šest Space Shuttle orbitera; prvi, Enterprise, nije izrađen za svemirski let, te je korišten samo za testiranja. Preostalih pet; Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, i Endeavour, korišteni su za svemirske letove. Dvije letjelice izgubljene su u nesrećama: Challenger je eksplodirao nakon polijetanja 1986., dok se Columbia disintegrirala pri povratku u atmosferu 2003., u oba slučaja sa sedam poginulih astronauta. Endeavour je izgrađen kao zamjena za Challenger.
Svaki Space Shuttle je djelomično višekratno uporabivi sustav, sastavljen od tri glavna segmenta: Orbiter (Orbiter Vehicle OV) za višekratnu upotrebu, potrošni vanjski tank (external tank ET), i dvije djelomično višekratno upotrebive pogonske rakete (solid rocket boosters SRBs). Tank i rakete odbacuju se u toku penjanja; te samo orbiter ulazi u orbitu. Letjelica se lansira okomito kao konvencionalna raketa, dok orbiter jedri bez pogona motora u vodoravno slijetanje, nakon čega se ponovo oprema za daljnje letove.
Roger A. Pielke, Jr. je procijenio da je trošak programa Space Shuttle do 2008. iznosio 170 milijardi američkih dolara, prema tečaju iz 2008., što znači da je prosječni trošak pojedinog leta oko 1,5 milijardi američkih dolara.The Rise and Fall of the Space Shuttle, Book Review: FINAL COUNTDOWN: NASA and the End of the Space Shuttle Program by Pat Duggins, American Scientist, 2008, Vol. 96, No. 5, p. 32.
Ponekad se sam obiter naziva Space Shuttleom. Tehnički gledano, to je pogrešno pripisani naziv, jer je "Svemirski transportni sustav" (Space Transportation System) kombinacija orbitera, vanjskog tanka i djelomično ponovo uporabivih pogonskih raketa. Sva tri segmenta zajedno, nazivaju se "Stack" (eng. skupina elemenata, masa, mnoštvo).
Orbiter Orbiter podsjeća na zrakoplov s dvostrukim delta krilima, s kutom 81° na unutarnjem napadnom rubu i 45° na vanjskom napadnom rubu. Napadni rub okomitog stabilizatora nagnut je unatrag pod kutom od 50°. Četiri elevona, montirana na izlaznim rubovima krila, zračna kočnica na kormilu, montirana na izlaznom rubu stabilizatora, i zakrilce na trupu kontroliraju orbiter pri poniranju i slijetanju. Orbiter raspolaže s velikim prostorom za korisni teret, širine 4,6 m i dužine 18,3 m, koji zauzima veći dio trupa.
Tri glavna motora (Space Shuttle main engines SSMEs) montirani su u trokutni raspored na stažnjem kraju trupa. Motori se mogu okretati oko osi 10,5 stupnjeva gore i dolje i 8,5 stupnjeva lijevo i desno tijekom uspona radi promjene smjera potiska i kormilarenja. Struktura orbitera izrađena je većinom od legure aluminija, dok je struktura motora izrađena od titana (legura).
Pogonske rakete Svaka od dvije pogonske rakete (Solid rocket boosters SRBs) omogućava 12,5 milijuna njutna potiska pri lansiranju, što je 83% od ukupnog potiska potrebnog za lansiranje. Pogonske rakete odbacuju se dvije minute nakon lansiranja na visini od otprilike 45,7 km, te potom otvaraju padobrane i spuštaju se u ocean radi procedure povratka u svemirski centar Kennedy. Kućišta pogonskih raketa izrađena su od čelika debljine oko 1,3 cm.
Komande leta Na prvim letovima Shuttlea korišten je GRiD Compass, jedno od prvih prijenosnih računala. Radi cijene od najmanje 8000 američkih dolara, GRiD Compass nije bio komercijalno uspješan, ali radi svoje veličine i težine nudio je neusporedive performanse, te je NASA bila jedna od prvih korisnika.
Shuttle je bio jedno od prvih vozila koja su koristila kompjutorizirane fly-by-wire digitalne komande leta, što znači da nema mehaničkih ili hidrauličkih veza između upravljačke palice pilota i upravljačkih površina ili Reaction control system potisnika.
Pouzdanost je najveći problem s digitalnim fly-by-wire sustavima. Veliki dio razvoja odnosio se na Shuttleov računalni sustav. Shuttle koristi pet identičnih redundantnih računala opće namjene IBM 32-bit, model AP-101, što stvara vrstu ugrađenog sustav. Četiri računala koristi specijalizirani softver nazvan "Primarni avionički softverski sustav (Primary Avionics Software System, PASS). Peto rezervno računalo koristi odvojeni softver nazvan "Rezervne komande leta" (Backup Flight System, BFS). Zajedno se nazivaju "Sustav obrade podataka" (Data Processing System, DPS).
Razvojni cilj Sustava obrade podataka je sigurnost i pouzdanost u slučaju kvara. Nakon jednog kvara, Shuttle još uvijek može nastaviti misiju, dok nakon dva kvara može sigurno sletjeti.
Četiri računala opće namjene uglavnom djeluju tijesno povezani, međusobno se provjeravajući. Ako jedno od računala pretrpi kvar, tri preostala izbace ga iz sustava, što ga izolira iz kontrole letjelice. Ako drugo računalo zataji, dva računala u funkciji izbace ga iz sustava. U rijetkim slučajevima kada se dogodi istovremeni kvar na dva računala, jedna grupa izabrana je nasumce.
mini|lijevo|180px|Atlantis izvlači podvozje prije slijetanja na pistu kao obični zrakoplov.
"Rezervne komande leta" (BFS) posebno su razvijeni softver koji djeluje na petom računalu, korištenom jedino ako cijeli glavni sustav četiri računala pretrpi kvar. Premda su četiri glavna računala hardverski redundantna, svi djeluju na istom softveru, te ih opći softverski problem može svih onesposobiti. Avionički softver ugrađenog sustava razvijen je u potpuno drukčijim uvjetima u odnosu na javni komercijalni softver, te je broj kodnih linija vrlo mali u usporedbi s njime. Promjene se primjenjuju vrlo rijetko uz obilna testiranja, uz brojno programsko i pokusno osoblje koje radi na maloj količini računalnih kodova. U teoriji, još uvijek se može pokvariti, te BFS postoji za takve slučajeve. Do danas, za vrijeme niti jednog Shuttleovog svemirskog leta, nije bilo potrebe da BFS preuzme kontrolu primarnog sustava.
Softver za Shuttleova računala napisan je jezikom više razine nazvanim HAL/S, donekle sličnim na PL/I. Posebno je razvijen za okoliš ugrađenog sustava stvarnog vremena.
Računala IBM AP-101 izvorno su raspolagali s oko 424 kilobajta memorije magnetne jezgre pojedinačno. procesor je mogao obraditi oko 400 000 naredbi u sekundi. Nisu imali hard disk, već su softver učitavali s magnetnih traka.
Godine 1990. originalna računala zamijenjeni su nadograđenim modelom AP-101S, s 2,5 puta većim kapacitetom memorije (oko 1 megabajt) i tri puta većom brzinom procesora (oko 1,2 milijuna operacija u sekundi). Memorija je promijenjena s magnetnih jezgri na poluvodičke s baterijskim napajanjem.
mini|lijevo|180px|Simbol programa Space Shuttle.
Oznake i simboli Oblik pisma korišten na Space Shuttle orbiteru je Helvetica. Na boku Shuttlea između prozora cockpita i vratiju teretnog prostora istaknuto je ime orbitera. Ispod stražnjih teretnih vratiju nalazi se oznaka NASA-e, tekst "United States" i Zastava Sjedinjenih Američkih Država. Još jedna američka zastava istaknuta je na desnom krilu.
Nadogradnje mini|desno|180px|Za vrijeme misije STS-101, Atlantis je bio prvi shuttle s "Glass cockpit" pilotskom kabinom.
Unutrašnjost shuttlea ostaje uvelike slična originalnom dizajnu, s iznimkom unaprijeđenih avioničkih računala. Kao dodatak računalnim nadogradnjama, originalni jednobojni displeji vektorske grafike u pilotskoj kabini zamijenjeni su suvremenim ravnim diplejima u boji, nalik onima u suvremenim putničkim zrakoplovima kao Airbus A380 i Boeing 777, što se naziva glass cockpit. Također se ukrcavaju i računala s mogućnošću programiranja (izvorno, HP-41C). Uvođenjem Međunarodne svemirske postaje, unutrašnje zračne komore zamijenjene su vanjskim sustavom pristajanja radi mogućnosti većeg prostora za korisni teret na srednjoj palubi za vrijeme misija snabdijevanja orbitalne stanice.
Na Shuttleovim glavnim motorima (SSMEs) izvršeno je više poboljšanja radi veće snage i pouzdanosti, što objašnjava izraze kao "glavni motori na 104% snage". To ne znači da su motori forsirani preko sigurnosne granice, već je znamenka od 100% originalni određeni nivo snage. Za vrijeme dugotrajnog razvojnog programa, Rocketdyne je ustanovio da je motor sposoban za siguran i pouzdan rad na 104% izvorno određene snage. Iako je bio moguće preformulirati omjer izlazne snage, te sadašnjih 104% podijeliti na 100%, radi toga bila bi potrebna revizija brojne ranije dokumentacije i softvera, te je iznos 104% zadržan. Nadogradnje glavnih motora označene su "block brojevima", kao block I, block II, i block IIA. Nadogradnje su poboljšale pouzdanost, održavanje i performanse motora, te je krajnih 109% snage dosegnuto u hardveru leta s motorima Block II 2001 .
Standardna maksimalna snaga je 104%, dok se 106% ili 109% koristi za odustajanje od leta. Za prve dvije misije, STS-1 i STS-2, vanjski tank bio je bijele boje radi zaštite izolacije koja prekriva većinu tanka, ali poboljšanja i testiranja pokazala su da to nije potrebno. Težina koja se uštedi nefarbanjem tanka rezultira povećanom mogućnosti korisnog tereta pri lansiranju u orbitu. Dodatna težina ušteđena je uklanjanjem nekih od unutarnjih ramenjača u tanku za vodik, koje su se pokazale nepotrebnima. Takav "lagani vanjski tank" korišten je na većini Shuttleovih misija. Na letu STS-91 prvi je puta korišten "super laki vanjski tank", izrađen od legure aluminij-litij 2195, koji teži 3,4 tone manje u odnosu na prethodnu verziju laganih tankova. Kako Shuttle ne može letjeti bez posade, svako usavršavanje testira se na operativnim letovima.