Space Shuttle orbiter o velikosti letadla McDonnell Douglas DC-9 připomínal svou konstrukcí letadlo se standardně vypadajícím trupem a dvěma dvojitými delta křídly, která svírají úhel 81 stupňů na vnitřních náběžných hranách a 45 stupňů na vnějších náběžných hranách. Svislý stabilizátor orbiteru měl náběžnou hranu odkloněnou pod úhlem 45 stupňů. Na odtokových hranách delta křídel byly upevněny čtyři elevony a na odtokové hraně svislého stabilizátoru byla upevněna kombinace směrového kormidla a rychlobrzdy. Ty spolu s pohyblivou klapkou tělesa umístěnou pod hlavními motory ovládaly orbiter v pozdějších fázích návratu do atmosféry.
Systém řízení polohyEdit
Systém řízení reakce (RCS) se skládal ze 44 malých raketových trysek na kapalné palivo a jejich velmi sofistikovaného systému řízení letu fly-by-wire, který využíval výpočetně náročné digitální Kalmanovo filtrování. Tento řídicí systém prováděl obvyklé řízení polohy podél osy náklonu, náklonu a odklonu během všech fází letu – startu, oběhu a návratu do atmosféry. Tento systém také prováděl všechny potřebné orbitální manévry, včetně všech změn výšky oběžné dráhy, orbitální roviny a excentricity. To všechno byly operace, které vyžadovaly větší tah a impuls než pouhé řízení polohy.
Přední rakety systému řízení reakce, umístěné v blízkosti přídě orbiteru Space Shuttle, zahrnovaly 14 primárních a dvě vernierové rakety RCS. Zadní motory RCS byly umístěny ve dvou modulech OMS (Orbital Maneuvering System) v zadní části orbiteru a zahrnovaly 12 primárních (PRCS) a dva vernierovské (VRCS) motory v každém modulu. Systém PRCS zajišťoval směrové řízení orbiteru a VRCS sloužil k jemnému manévrování během manévrů setkání, dokování a odpoutání od Mezinárodní vesmírné stanice nebo dříve od ruské vesmírné stanice Mir. RCS také řídil polohu orbiteru během většiny jeho návratu do zemské atmosféry – dokud vzduch nezhoustl natolik, že začala být účinná kormidla, elevony a klapky tělesa.
Palivem pro OMS a RCS orbiteru je monometylhydrazin (CH3NHNH2) a okysličovadlem tetraoxid dinitrogenu (N2O4). Tato konkrétní kombinace pohonných hmot je extrémně reaktivní a při vzájemném kontaktu (hypergolickém) se samovolně vznítí. Tato chemická reakce (4CH3NHNH2 + 5N2O4 → 9N2 + 4CO2 + 12H2O) probíhá ve spalovací komoře motoru. Produkty reakce se pak ve zvonu motoru rozpínají a urychlují, aby poskytly tah. Díky svým hypergolickým vlastnostem se tyto dvě chemické látky snadno spouštějí a opětovně spouštějí bez zápalného zdroje, což je činí ideálními pro manévrovací systémy kosmických lodí.
V průběhu raného procesu návrhu orbiteru měly být přední RCS trysky ukryty pod zatahovacími dveřmi, které by se otevřely, jakmile by orbiter dosáhl vesmíru. Ty byly vypuštěny ve prospěch zapuštěných trysek z obavy, že by dveře RCS zůstaly zaseknuté a ohrozily by posádku a orbiter při návratu do atmosféry.
Přetlaková kabinaEdit
Původně měla pilotní kabina nebo kokpit orbiteru 2214 ovládacích prvků a displejů, tedy asi třikrát více než velitelský modul Apolla. Kabina posádky se skládala z letové paluby, střední paluby a technického prostoru. Nejvýše položenou z nich byla letová paluba, v níž seděl velitel a pilot raketoplánu a za nimi až dva specialisté mise. Ve střední palubě, která se nacházela pod letovou palubou, byla další tři sedadla pro ostatní členy posádky.
Kuchyňka, toaleta, místa na spaní, úložné skříňky a boční průlez pro vstup a výstup z orbiteru se rovněž nacházely ve střední palubě, stejně jako přechodová komora. V přechodové komoře byl další průlez do nákladového prostoru. Tato přechodová komora umožňovala dvěma nebo třem astronautům ve skafandrech EMU (Extravehicular Mobility Unit) snížit tlak před procházkou ve vesmíru (EVA) a také snížit tlak a znovu vstoupit do orbiteru po ukončení EVA.
Užitečný prostor se nacházel pod podlahou střední paluby a kromě systému čištění oxidu uhličitého obsahoval i nádrže na vzduch a vodu.
PohonEdit
Tři hlavní motory raketoplánu (SSME) byly namontovány na zádi trupu orbiteru ve tvaru rovnostranného trojúhelníku. Tyto tři motory na kapalné palivo bylo možné během výstupu orbiteru na raketový pohon otáčet o 10,5 stupně vertikálně a 8,5 stupně horizontálně, aby se změnil směr jejich tahu. Řídily tedy celý raketoplán a zároveň zajišťovaly tah rakety směrem k oběžné dráze. V zadní části trupu se nacházely také tři pomocné energetické jednotky (APU). Jednotky APU chemicky převáděly hydrazinové palivo z kapalného do plynného stavu a poháněly hydraulické čerpadlo, které dodávalo tlak pro celý hydraulický systém, včetně hydraulického subsystému, který pod počítačovým řízením letu směroval tři hlavní raketové motory na kapalné palivo. Vytvořený hydraulický tlak se používal také k ovládání všech letových řídicích ploch orbiteru (výškových kormidel, směrového kormidla, rychlobrzdy atd.), k vysunutí podvozku orbiteru a k zasunutí dvířek pro připojení pupečníkových hadic umístěných v blízkosti zadního podvozku, které zásobovaly motory SSME orbiteru kapalným vodíkem a kyslíkem z vnější nádrže.
Dva trysky orbitálního manévrovacího systému (OMS) byly namontovány ve dvou samostatných odnímatelných kapslích na zádi trupu orbiteru, umístěných mezi SSME a svislým stabilizátorem. Motory OMS poskytovaly značný tah pro průběh orbitálních manévrů, včetně navedení na oběžnou dráhu, kroužení, přenosu, setkání, vyvedení z oběžné dráhy, přerušení cesty na oběžnou dráhu a přerušení cesty po oběhu. Při startu byly použity dva raketové motory na tuhé pohonné hmoty (SRB), které vynesly vozidlo do výšky zhruba 140 000 stop.
Elektrická energieEdit
Elektrickou energii pro subsystémy orbiteru zajišťovala sada tří vodíko-kyslíkových palivových článků, které vyráběly 28voltový stejnosměrný proud a byly také přeměněny na 115voltový 400Hz střídavý třífázový elektrický proud (pro systémy, které používaly střídavý proud). Ty zajišťovaly napájení celého raketoplánu (včetně SRB a ET) od T minus 3 m30 s až do konce mise. Vodík a kyslík pro palivové články byly uchovávány ve dvojicích kryogenních nádrží ve střední části trupu pod obložením nákladového prostoru a v závislosti na požadavcích mise mohl být instalován různý počet těchto nádrží (až pět). Tři palivové články byly schopny nepřetržitě generovat 21 kilowattů energie (nebo 15minutovou špičku 36 kilowattů), přičemž orbitální modul spotřebovával v průměru asi 14 kilowattů této energie (pro užitečné zatížení zbývalo 7 kilowattů).
Palivové články navíc zajišťovaly pitnou vodu pro posádku během mise.
Počítačové systémyEdit
Počítačový systém orbiteru se skládal z pěti identických avionických počítačů IBM AP-101, které redundantně řídily palubní systémy vozidla. Pro systémy orbiteru se používal specializovaný programovací jazyk HAL/S.
Tepelná ochranaEdit
Orbitery byly chráněny materiály systému tepelné ochrany (TPS) (vyvinutého společností Rockwell Space Systems) uvnitř i vně, od vnějšího povrchu orbiteru až po nákladový prostor. TPS je chránil před chladem od -121 °C (-186 °F) ve vesmíru až po žár 1649 °C (3000 °F) při návratu do atmosféry.
KonstrukceEdit
Konstrukce orbiteru byla vyrobena především z hliníkové slitiny, ačkoli konstrukce tahu motoru byla vyrobena z titanové slitiny. Pozdější orbitery (Discovery, Atlantis a Endeavour) nahradily hliník v některých konstrukčních prvcích grafitovým epoxidem, aby se snížila hmotnost. Okna byla vyrobena z hlinitokřemičitého skla a taveného křemičitého skla a skládala se z vnitřního tlakového skla, optického skla o tloušťce 1,3 palce (33 mm) a vnějšího tepelného skla. Okna byla tónována stejným inkoustem, který se používá k výrobě amerických bankovek.
Přistávací podvozekRedakce
Přistávací podvozek raketoplánu Space Shuttle na oběžné dráze měl tři sady podvozku, které se vynořovaly dolů dvířky v tepelném štítu. V rámci úspory hmotnosti nebylo možné podvozek po rozvinutí zasunout. Protože jakékoliv předčasné vysunutí podvozku by s velkou pravděpodobností mělo katastrofální následky (protože se otevřel skrz vrstvy tepelného štítu), bylo možné podvozek spustit pouze ručním ovládáním, nikoliv pomocí nějakého automatického systému.
Podobně, protože raketoplán přistával vysokou rychlostí a nemohl přerušit pokus o přistání, musel se podvozek pokaždé spolehlivě vysunout na první pokus. Podvozek se odblokoval a rozvinul pomocí trojité redundantní hydrauliky, přičemž dveře podvozku byly ovládány mechanickými vazbami na vzpěru podvozku. Pokud se všem třem hydraulickým systémům nepodařilo uvolnit zámky podvozku do jedné sekundy od povelu k uvolnění, pyrotechnické nálože automaticky přerušily zajišťovací háky a sada pružin podvozek vysunula.
Při přistání bylo možné příďové kolo raketoplánu řídit pomocí pedálů směrovky v pilotní kabině. Během stavby raketoplánu Endeavour byl vyvinut zdokonalený systém řízení příďového kola, který umožňoval snadnější a lepší řízení příďového kola. Po vypuštění raketoplánu Endeavour byl tento systém instalován i na ostatní raketoplány při jejich generálních opravách na počátku 90. let 20. století.
Retoplán Space Shuttle orbiter nenesl protikolizní světla, navigační světla ani přistávací světla, protože orbiter vždy přistával v oblastech, které byly speciálně schváleny Federálním úřadem pro letectví i letectvem. Orbiter vždy přistával buď na Edwardsově letecké základně (Kalifornie), nebo na Kennedyho vesmírném středisku Shuttle Landing Facility (Florida), s výjimkou STS-3 na vesmírném přístavu White Sands v Novém Mexiku. Podobná zvláštní povolení (bezletové zóny) platila také na potenciálních místech nouzového přistání, například ve Španělsku a v západní Africe při všech startech.
Pokud se přistání orbiteru provádělo v noci, byla přistávací dráha vždy silně osvětlena světlem z reflektorů a reflektorů na zemi, takže přistávací světla na orbiteru byla zbytečná a představovala také zbytečnou zátěž pro kosmický let. Celkem 26 přistání se uskutečnilo v noci, první bylo STS-8 v září 1983.
Označení a insignieUpravit
Řez písma použitý na Space Shuttle Orbiter byl Helvetica.
Prototyp orbiteru Enterprise měl původně na horní ploše levého křídla vlajku Spojených států a na pravém křídle černá písmena „USA“. Název „Enterprise“ v černé barvě byl namalován na dveřích nákladového prostoru těsně nad nejpřednějším závěsem a za modulem posádky; na zadním konci dveří nákladového prostoru byl logotyp NASA „worm“ v šedé barvě. Pod zadní částí dveří nákladového prostoru na boku trupu těsně nad křídlem byl text „United States“ v černé barvě a před ním vlajka Spojených států.
První operační orbiter Columbia měl původně stejné označení jako Enterprise, i když písmena „USA“ na pravém křídle byla o něco větší a rozmístěná dále od sebe. Columbia měla také černé dlaždice, které Enterprise postrádala na předním modulu RCS, kolem oken pilotní kabiny a na vertikálním stabilizátoru. Columbia měla také výrazné černé lišty na přední části horních ploch křídla, které neměl žádný z ostatních orbiterů.
Challenger zavedl modifikované schéma značení flotily raketoplánů, kterému budou odpovídat Discovery, Atlantis a Endeavour. Na levém křídle byla zobrazena písmena „USA“ v černé barvě nad americkou vlajkou, na pravém křídle byl nad názvem orbiteru v černé barvě vycentrován logotyp NASA „worm“ v šedé barvě. Také název orbiteru nebyl napsán na dveřích nákladového prostoru, ale na přídi trupu těsně pod a za okny pilotní kabiny. Díky tomu by byl název viditelný, když by byl orbiter vyfotografován na oběžné dráze s otevřenými dveřmi. Challenger měl také černé dlaždice na špičce vertikálního stabilizátoru podobně jako Columbia, které ostatní orbitery postrádaly.
V roce 1983 bylo označení křídel Enterprise změněno tak, aby odpovídalo Challengeru, a logotyp NASA „worm“ na zadním konci dveří nákladového prostoru byl změněn z šedé na černou barvu. Na příď, okna pilotní kabiny a svislou ocasní plochu byly přidány některé černé znaky, aby se více podobaly letovým vozidlům, ale název „Enterprise“ zůstal na dveřích nákladového prostoru, protože je nikdy nebylo třeba otevírat. Po STS-61-C, během přestávky v letech 1986-88, kdy byla flotila raketoplánů po ztrátě Challengeru uzemněna, bylo jméno Columbie přesunuto na přední část trupu, aby odpovídalo ostatním letovým vozidlům, ale až do poslední generální opravy (po STS-93) si zachovala původní označení křídel a po zbytek své provozní životnosti unikátní černé podbradníky.
Počínaje rokem 1998 bylo označení letových prostředků upraveno tak, aby obsahovalo znak NASA „meatball“. Logotyp „worm“, který agentura postupně vyřadila, byl odstraněn ze dveří nákladového prostoru a znak „meatball“ byl přidán za text „United States“ na spodní část zadní části trupu. Znak „meatball“ se objevil také na levém křídle a na pravém křídle byla nad názvem orbiteru umístěna americká vlajka, zarovnaná vlevo, nikoliv uprostřed. Tři přeživší letová vozidla, Discovery, Atlantis a Endeavour, nesou tato označení dodnes jako muzejní exponáty. Enterprise se v roce 1985 stal majetkem Smithsonian Institution a v době těchto změn již nebyl pod kontrolou NASA, proto má prototyp orbiteru stále své označení z roku 1983 a na dveřích nákladového prostoru je stále uvedeno jeho jméno.
Odchod do důchoduEdit
S koncem programu raketoplánů byly vypracovány plány na trvalé vystavení tří zbývajících orbiterů Space Shuttle. Administrátor NASA Charles Bolden oznámil umístění orbiterů k likvidaci 12. dubna 2011, v den 50. výročí prvního letu člověka do vesmíru a 30. výročí prvního letu raketoplánu Columbia. Discovery putoval do Smithsonian’s Steven F. Udvar-Hazy Center, kde nahradil Enterprise, který byl přesunut do Intrepid Sea, Air & Space Museum v New Yorku. Endeavour putoval do California Science Center v Los Angeles, kam dorazil 14. října 2012. Atlantis odjel do návštěvnického komplexu Kennedyho vesmírného střediska 2. listopadu 2012. Stovky dalších artefaktů z raketoplánů budou vystaveny v různých dalších muzeích a vzdělávacích institucích po celých USA.
Jeden z letových trenažérů pro výcvik posádky a hardware pro výcvik ve střední palubě je vystaven v Národním muzeu amerického letectva, zatímco druhý je vystaven v JSC. Trenažér s celým trupem , který zahrnuje nákladový prostor a záďovou část, ale nemá křídla, je vystaven v Leteckém muzeu v Seattlu ve státě Washington. Simulátor mise a výcvikového zařízení Shuttle Mission Simulator Fixed Base Simulator původně putoval do Adlerova planetária v Chicagu ve státě Illinois, ale později byl převezen do Staffordova leteckého & vesmírného muzea ve Weatherfordu v Oklahomě. Simulátor pohybové základny byl převeden do Texas A&M Aerospace Engineering Department v College Station v Texasu a simulátor navádění a navigace putoval do leteckého muzea Wings of Dreams ve Starke na Floridě. NASA také poskytla přibližně 7 000 dlaždic TPS školám a univerzitám.
.