«Спейс Шаттл»Тридцять років реалізації програми «Спейс Шаттл» // Радіо «Свобода», 07.07.2011.Відмовившись від російських «Союзів», NASA зекономить по $12 млн на кожному астронавті // espresso.tv, 27.01.2015.Останній космічний політ 'Атлантіса' // BBC Ukrainian, 19.07.2011. (, або «Спейс Шатл»NASA оголосила про початок випробувань нового багаторазового корабля Orion // УНН, 12.10.2014.НАСА призупиняє співпрацю з Роскосмосом через Крим // BBC Ukrainian, 03.04.2014., також «Космі́чний чо́вник» або «Космі́чний чо́вен»https://conference.nau.edu.ua/index.php/SUO/Confs_14/paper/viewFile/2214/1448) — система частково багаторазових низькоорбітальних космічних кораблів, яку від 1981 до 2011 року експлуатувало Національне управління США з аеронавтики і дослідження космічного простору (НАСА) в рамках програми «Спейс Шаттл». Нині система виведена з експлуатації.
Космічні кораблі цього типу в українській мові називають спейс-шатл або просто шатлПрототип європейського шатлу готовий до старту // Перший національний, 10.02.2015.. Слід зауважити, що, згідно з Українським правописом 2019 року, у назві системи або програми «Спейс Шаттл» слово Шаттл, оскільки це власна назва, пишеться з великої літери і з подвоєною Тhttps://mon.gov.ua/storage/app/media/zagalna%20serednya/Pravopys.2019/ukr.pravopys-2019.pdf, § 128, п. 3., а в назві типу космічного корабля, оскільки це загальна назва, — з маленької і з однією Т: шатлhttps://mon.gov.ua/storage/app/media/zagalna%20serednya/Pravopys.2019/ukr.pravopys-2019.pdf, § 128, п. 1..
Офіційна назва системи — Space Transportation System (STS, «Космічна транспортна система»). Уперше вона згадується в плані 1969 року щодо розроблення системи багаторазових космічних кораблів, складеному під орудою віцепрезидента США Спіро Агню. Це був єдиний пункт, який передбачав фінансування розроблення, оскільки розроблення теж згадуваного в плані «ядерного шатла» було скасованеhttps://web.archive.org/web/20200531171908/https://history.nasa.gov/SP-4407/vol4/cover.pdf.
Перший із чотирьох орбітальних випробувальних польотів (STS-1) відбувся в 1981 році, а експлуатаційні польоти (STS-5) розпочалися в 1982 році. У період від 1981 до 2011 рік були побудовані п'ять повноцінних кораблів-носіїв «Спейс Шаттл», які разом здійснили 135 польотів. Вони стартували з Космічного центру імені Кеннеді у Флориді. Під час експлуатаційних місій шатли виводили на орбіту численні супутники, міжпланетні зонди, космічний телескоп «Габбл», обладнання для проведення наукових експериментів на орбіті, а також брали участь у програмі «» разом з Росією і в будуванні й обслуговуванні Міжнародної космічної станції (МКС). Загальна тривалість польотів шатлів склала 1323 дні.
«Спейс Шаттл» складався з орбітального апарата (Orbiter Vehicle, OV), обладнаного трьома головними двигунами RS-25 компанії Rocketdyne, пари твердопаливних ракетних прискорювачів (SRB) багаторазового використання і одноразового зовнішнього бака (ET), що містив рідкий водень і рідкий кисень. «Спейс Шаттл» запускався вертикально, як звичайна ракета, з двома прискорювачами по обох боках, які працювали одночасно з трьома основними двигунами орбітального корабля, що живилися від зовнішнього бака. Прискорювачі скидалися до того, як апарат досягав орбіти, і далі шатл продовжував політ на своїх головних двигунах. Зовнішній бак скидався пізніше, після відключення головних двигунів і безпосередньо перед , який здійснювався за допомогою двох двигунів (OMS) орбітального апарата. Після завершення місії орбітальний апарат вмикав двигуни OMS, сходив з орбіти і входив в атмосферу. На етапі прольоту скрізь атмосферу орбітальний апарат захищався від надмірної температури за допомогою керамічних плиток системи термозахисту. Він планерував як орбітальний літак і сідав на злітно-посадковій смузі — як правило, на у Космічному центрі імені Кеннеді у Флориді або на сухому озері Роджерс на авіабазі Едвардс у Каліфорнії. Якщо посадка відбувалася в Едвардсі, орбітальний корабель повертався до Космічного центру імені Кеннеді на «спині» літака Boeing 747, спеціально переобладнаного для перевезення шатлів.
Перший орбітальний корабель, «Ентерпрайз», був побудований у 1976 році. Його використовували для (ALT), але він не був призначений для виведення на орбіту. Спочатку було побудовано чотири повністю працездатних орбітальних кораблі: «Колумбія», «Челленджер», «Діскавері» та «Атлантіс». З них два були втрачені в результаті аварій під час польотів: у 1986 році сталася катастрофа шатла «Челленджер», а у 2003-му «Колумбія» загинула під час повернення з орбіти. Загалом загинуло 14 астронавтів. П'ятий діючий (і шостий загалом) орбітальний корабель «Індевор» був побудований у 1991 році на заміну «Челленджеру». Після STS-135, останнього польоту «Атлантіса», який відбувся 21 липня 2011 року в рамках програми «Спейс Шаттл», три вцілілі робочі кораблі були виведені з експлуатації, і аж до запуску місії Crew Dragon Demo-2 у травні 2020 року США були змушені доставляти своїх астронавтів на МКС, купуючи місця на російських космічних кораблях «Союз».
Проєктування й розробка
Історичні передумови Наприкінці 1930-х років німецький уряд розпочав проєкт — реалізацію ідеї Ойґена Зенґера та математикині Ірен Бредт, яка полягала у створенні крилатої ракети під назвою Silbervogel (нім. «срібний птах»)https://archive.org/details/riseofrocketgirl0000holt/page/237. У 1950-х роках Повітряні сили США запропонували використовувати для виконання військових операцій, як-от розвідка, супутникові атаки та ураження зброєю класу «повітря — земля», багаторазовий пілотований планер.
Наприкінці 1950-х років Повітряні сили США почали розробку частково багаторазового літака Boeing X-20 Dyna-Soar. Повітряні сили працювали над Dyna-Soar разом із з НАСА і в червні 1961 року розпочали підготовку шести пілотів. Через зростання вартості розробки і той факт, що пріоритетнішою вважалася програма «Джеміні», у грудні 1963 року програма розробки Dyna-Soar була скасована. На додаток до програми Dyna-Soar, у 1957 році Повітряні сили провели дослідження можливості багаторазового використання прискорювачів. Це стало основою для повітряно-космічного літака — повністю багаторазового космічного корабля, розробка якого який так і не просунулася далі початкової фази проєктування в 1962—1963 роках.
Починаючи з початку 1950-х років, НАСА і Повітряні сили США сумісно розробляли несні корпуси для випробування літаків, які створювали підіймальну силу фюзеляжем, а не крилами, і випробували літаки , , , , та Martin Marietta X-24B. У рамках програми було протестовано їхні аеродинамічні характеристики. Згодом ці наробітки втілилися в конструкції космічного корабля «Спейс Шаттл», зокрема приземлення без двигунів з великої висоти і з високою швидкістю.
Процес проєктування 24 вересня 1966 року, коли проєктувальні роботи в рамках космічної програми «Аполлон» наближалися до завершення, НАСА і Повітряні сили США опублікували спільне дослідження, у якому дійшли висновку, що для задоволення їхніх майбутніх потреб потрібен новий транспортний засіб і що найбільш економічно ефективним рішенням буде частково багаторазова система. 10 серпня 1968 року керівник Управління пілотованих космічних польотів НАСА Джордж Мюллер оприлюднив план створення корабля багаторазового використанняhttp://www.astronautix.com/data/8812shcf.pdf. 30 жовтня 1968 року НАСА опублікувало запит на пропозицію (RFP) щодо проєктування «об'єднаного апарата для запуску й посадки» (ILRV). Замість того щоб віддавати весь контракт одному переможцю на основі початкових пропозицій, НАСА оголосило про поетапний підхід до укладання контрактів і розробки «космічного човна»:
Фаза А — запит на дослідження, виконані конкуруючими аерокосмічними компаніями. Фаза В — змагання між двома підрядниками за конкретні контракти. Фаза С — проєктування деталей компонентів космічного човна. Фаза D — виробництво космічного човна. Щоб визначити оптимальну конструкцію багаторазового космічного корабля, у грудні 1968 року НАСА створило Робочу групу з розробки космічного човна (Space Shuttle Task Group) і уклало контракти на проведення досліджень із компаніями General Dynamics, Lockheed, McDonnell Douglas і North American Rockwell. У липні 1969 року Робоча група з розробки космічних човнів опублікувала звіт, у якому зазначалося, що «Шаттл» буде здатен здійснювати короткочасні пілотовані місії та підтримувати роботу космічної станції, а також матиме можливості із запуску, обслуговування й повернення супутників. У звіті також було визначено три класи майбутніх багаторазових шатлів:
Клас I — багаторазовий орбітальний корабель, встановлений на одноразових прискорювачах. Клас II мав використовувати кілька одноразових ракетних двигунів і один бак із паливом («півтора ступеня»). Клас III — багаторазовий орбітальний корабель із багаторазовим прискорювачем.
У вересні 1969 року Космічна цільова група під керівництвом віцепрезидента США Спіро Агню опублікувала звіт, у якому закликала розпочати розробку космічного човна для доставки людей і вантажів на низьку навколоземну орбіту (ННО), розгінного блока для переміщення між навколоземними й навколомісячними орбітами, а також багаторазового ядерного розгінного блоку для далеких космічних польотів.
Після оприлюднення звіту робочої групи з розробки багаторазових космічних кораблів чимало аерокосмічних інженерів віддали перевагу повністю багаторазовій конструкції (Класу III) з огляду передбачувану економію витрат на обладнання. , інженер НАСА, який працював над розробкою капсули для космічної програми «Меркурій», запатентував проєкт двоступеневої повністю відновлюваної системи з прямокрилим орбітальним апаратом, установлюваним на більшому прямокрилому прискорювачіhttps://patentimages.storage.googleapis.com/eb/f9/60/879c61bb6df70a/US3702688.pdf. Лабораторія динаміки польоту Повітряних сил (Air Force Flight Dynamics Laboratory) стверджувала, що прямокрила конструкція не витримає високих теплових та аеродинамічних навантажень під час входу в атмосферу і не забезпечить необхідної дальності польоту. Крім того, Повітряні сили вимагали більшої вантажопідйомності, ніж передбачала конструкція, запропонована Фаже. У січні 1971 року керівництво НАСА і Повітряні сили вирішили, що оптимальною конструкцією для «Спейс Шаттла» буде багаторазовий орбітальний корабель із дельтаподібним крилом, встановлений на одноразовий бак із паливомhttps://www.nasa.gov/history/history-publications-and-resources/nasa-history-series/exploring-the-unknown/.
Визначивши потребу в багаторазовому космічному кораблі великої вантажопідйомності, НАСА і Повітряні сили сформулювали вимоги до конструкції для своїх відповідних служб. Повітряні сили планували запускати за допомогою «Спейс Шаттла» важкі супутники і тому вимагали, щоб він був здатний виводити 29 000 кг на низьку навколоземну орбіту, якщо запуск здійснюється в східному напрямку, або 18 000 кг — на полярну орбіту. Проєкти супутників вимагали також, щоб шатл мав відсік для корисного вантажу розміром 4,6 на 18 м. НАСА оцінило двигуни F-1 і J-2 ракет «Сатурн» і визначило, що вони не відповідають вимогам програми «Спейс Шаттл». У липні 1971 року НАСА уклало з компанією Rocketdyne контракт на початок розробки двигуна RS-25.
НАСА розглянуло 29 потенційних конструкцій космічних човнів і вирішило, що слід зупинитися на конструкції з двома бічними прискорювачами, а самі прискорювачі повинні бути багаторазовими, щоб зменшити витрати. НАСА і Повітряні сили вирішили використовувати ракети-носії із твердопаливними ракетними двигунами, оскільки вони дешевші і їх легше переобладнати для повторного використання після приводнення в океані. У січні 1972 року президент Річард Ніксон схвалив проєкт «Спейс Шаттл», а в березні НАСА ухвалило рішення про його остаточну конструкцію.