A Space Shuttle orbiter nagyjából egy McDonnell Douglas DC-9-es méretével egy repülőgépre hasonlított, kialakítását tekintve egy szabványosnak tűnő törzzsel és két dupla deltaszárnnyal, mindkét szárny belső elülső élén 81 fokos, külső elülső élén 45 fokos szöget zár be. Az orbiter függőleges stabilizátora 45 fokos szögben hátracsapott belépőéllel rendelkezett. A deltaszárnyak hátulsó élére négy elevont szereltek, a függőleges stabilizátor hátulsó élére pedig a kormánylapát és a sebességfék kombinációja volt rögzítve. Ezek, valamint a főhajtóművek alatt elhelyezett mozgatható testszárnyak irányították az orbitert a visszatérés későbbi szakaszaiban.
- Magasságvezérlő rendszerSzerkesztés
- Nyomás alatti kabinSzerkesztés
- HajtóműSzerkesztés
- Elektromos energiaSzerkesztés
- Számítógépes rendszerekSzerkesztés
- HővédelemSzerkesztés
- SzerkezetSzerkezetSzerkesztés
- LeszállóegységekSzerkesztés
- Navigációs fények hiányaSzerkesztés
- Jelzések és jelzésekSzerkesztés
- Nyugdíjba vonulásSzerkesztés
Magasságvezérlő rendszerSzerkesztés
A reakcióvezérlő rendszer (RCS) 44 kis, folyékony üzemanyaggal működő rakétahajtóműből és azok nagyon kifinomult fly-by-wire repülésirányító rendszeréből állt, amely számításigényes digitális Kalman-szűrést használt. Ez a vezérlőrendszer végezte a szokásos helyzetszabályozást a dőlés-, gördülés- és görbületi tengelyek mentén a kilövés, a pályára állás és a visszatérés valamennyi repülési fázisa során. Ez a rendszer hajtotta végre a szükséges pályamanővereket is, beleértve a pálya magasságának, pályasíkjának és excentricitásának minden változását. Ezek mind olyan műveletek voltak, amelyek a puszta helyzetszabályozásnál nagyobb tolóerőt és impulzust igényeltek.
A Space Shuttle orbititer orrának orrához közel elhelyezkedő Reakcióvezérlő Rendszer elülső rakétái 14 elsődleges és két vernier RCS rakétát tartalmaztak. A hátsó RCS hajtóművek az orbitális manőverező rendszer (Orbital Maneuvering System, OMS) két gubójában helyezkedtek el az orbiter hátsó részén, és ezek 12 elsődleges (PRCS) és két vernier (VRCS) hajtóművet tartalmaztak mindkét gubóban. A PRCS rendszer biztosította az Orbiter irányvezérlését, a VRCS pedig a Nemzetközi Űrállomással, illetve korábban az orosz Mir űrállomással való randevú, dokkolás és lecsatlakozás manőverek során a finom manőverezésre szolgált. Az RCS irányította az Orbiter helyzetét a Föld légkörébe való visszatérés nagy részében is – amíg a levegő elég sűrű nem lett ahhoz, hogy a kormánylapát, a magassági kormánylapátok és a testszárnyak működésbe lépjenek.
Az Orbiter OMS és RCS üzemanyaga monometil-hidrazin (CH3NHNH2), az oxidálószer pedig dinitrogén-tetroxid (N2O4). Ez a különleges hajtóanyagkombináció rendkívül reaktív, és egymással érintkezve spontán meggyullad (hipergol). Ez a kémiai reakció (4CH3NHNH2 + 5N2O4 → 9N2 + 4CO2 + 12H2O) a motor égéstermében játszódik le. A reakciótermékek ezután a motor harangjában kitágulnak és felgyorsulnak, hogy tolóerőt biztosítsanak. Hipergolikus tulajdonságaik miatt ez a két vegyület könnyen beindítható és újraindítható gyújtóforrás nélkül, ami ideálissá teszi őket űrhajó manőverező rendszerekhez.
Az orbiter korai tervezési folyamatában az elülső RCS hajtóműveket visszahúzható ajtók alá rejtették volna, amelyek kinyíltak volna, amint az orbiter elérte az űrbe. Ezeket a süllyesztett hajtóművek helyett kihagyták, mert attól tartottak, hogy az RCS-ajtók nyitva maradnak, és veszélyeztetik a legénységet és az orbitert a visszatérés során.
Nyomás alatti kabinSzerkesztés
Az orbiter fedélzetén vagy pilótafülkéjében eredetileg 2214 kezelőszerv és kijelző volt, körülbelül háromszor annyi, mint az Apollo parancsnoki moduljában. A legénységi kabin a pilótafülkéből, a középső fedélzetből és a segédtérből állt. Ezek közül a legfelső volt a pilótafülke, amelyben a Space Shuttle parancsnoka és pilótája ült, mögöttük pedig legfeljebb két missziós szakember. A középső fedélzeten, amely a repülőfedélzet alatt volt, további három ülés volt a személyzet többi tagja számára.
A középső fedélzeten helyezkedett el a konyha, a mosdó, az alvóhelyek, a tárolószekrények és az orbiterbe való be- és kilépésre szolgáló oldalnyílás, valamint a légzsilip is. A zsilipnek volt egy további lejárója a hasznos teherűrbe. Ez a zsilip lehetővé tette két vagy három űrhajós számára, hogy az Extravehicular Mobility Unit (EMU) űrruhát viselő űrhajósok az űrben járás (EVA) előtt nyomáscsökkentést hajtsanak végre, valamint az EVA befejezésekor újra nyomáscsökkentést hajtsanak végre és újra belépjenek az orbiterbe.
A középső fedélzet padlója alatt helyezkedett el a mellékhelyiség, ahol a szén-dioxid mosóberendezésen kívül levegő- és víztartályok is voltak.
HajtóműSzerkesztés
Az űrsikló három főhajtóművét (SSME) az orbiter hátsó törzsére szerelték fel egyenlő oldalú háromszög alakban. Ez a három folyékony üzemanyaggal működő hajtómű 10,5 fokkal függőlegesen és 8,5 fokkal vízszintesen elfordítható volt az orbiter rakétahajtású felemelkedése során, hogy tolóerejük irányát megváltoztassák. Így irányították az egész Space Shuttle-t, valamint a rakéta tolóerejét a pályára állításhoz. A hátsó törzsben három segédhajtómű (APU) is helyet kapott. Az APU-k kémiai úton alakították át a hidrazin üzemanyagot folyékony állapotból gáz halmazállapotúvá, és ezzel egy hidraulikus szivattyút hajtottak meg, amely az egész hidraulikus rendszer számára biztosított nyomást, beleértve a három fő folyékony üzemanyaggal működő rakétahajtóművet irányító hidraulikus alrendszert is, számítógépes repülésirányítás mellett. A létrehozott hidraulikus nyomást használták továbbá az orbiter összes repülésvezérlő felületének (magassági kormány, kormánylapát, sebességfék stb.) vezérlésére, az orbiter futóműveinek kinyitásához, valamint a hátsó futómű közelében található köldökzsinór-csatlakozó ajtók behúzásához, amelyek az orbiter SSME-it a külső tartályból folyékony hidrogénnel és oxigénnel látták el.
Az orbitális manőverező rendszer (OMS) két hajtóművét az orbiter hátsó törzsén, az SSME-k és a függőleges stabilizátor között elhelyezett két különálló, eltávolítható tokban szerelték fel. Az OMS hajtóművek jelentős tolóerőt biztosítottak a pálya körüli manőverekhez, beleértve a pályára állást, a körkörösítést, az áthelyezést, a randevút, a pályaelhagyást, a pályára állást és az egyszeri pályaelhagyást. A felszálláskor két szilárd rakétahajtóművet (SRB) használtak, hogy a járművet nagyjából 140 000 láb magasságba emeljék.
Elektromos energiaSzerkesztés
A keringőegység alrendszereinek elektromos energiáját három hidrogén-oxigén üzemanyagcella biztosította, amelyek 28 voltos egyenáramot termeltek, és 115 voltos, 400 Hz-es, háromfázisú váltóáramú elektromos energiává is átalakították (a váltóáramot használó rendszerek esetében). Ezek biztosították a teljes Shuttle-csomag (beleértve az SRB-ket és az ET-t) áramellátását T-mínusz 3m30 másodperctől a küldetés végéig. Az üzemanyagcellákhoz szükséges hidrogént és oxigént a törzs közepén, a hasznos teherűr bélése alatt elhelyezett kriogén tároló tartálypárokban tartották, és a küldetés követelményeitől függően változó számú (akár öt) ilyen tartály is elhelyezhető volt. A három üzemanyagcella folyamatosan 21 kilowatt teljesítmény előállítására volt képes (vagy 15 perces csúcsidőben 36 kilowatt), amelyből az orbiter átlagosan körülbelül 14 kilowattot fogyasztott (így 7 kilowatt maradt a hasznos teher számára).
Az üzemanyagcellák emellett ivóvizet is biztosítottak a legénység számára a küldetés alatt.
Számítógépes rendszerekSzerkesztés
Az orbiter számítógépes rendszere öt egyforma IBM AP-101 avionikai számítógépből állt, amelyek redundánsan vezérelték a jármű fedélzeti rendszereit. Az orbiteri rendszerekhez a speciális HAL/S programozási nyelvet használták.
HővédelemSzerkesztés
A keringőegységeket kívül-belül (a Rockwell Space Systems által kifejlesztett) TPS (Thermal Protection System) anyagok védték, a keringőegység külső felületétől a hasznos tehertérig. A TPS megvédte az űrben a -121 °C-os (-186 °F) hidegtől a visszatérés 1649 °C-os (3000 °F) hőjéig.
SzerkezetSzerkezetSzerkesztés
Az orbiter szerkezete elsősorban alumíniumötvözetből készült, bár a hajtóművek tolószerkezete titánötvözetből készült. A későbbi orbiterek (Discovery, Atlantis és Endeavour) a súlycsökkentés érdekében egyes szerkezeti elemeknél az alumíniumot grafit-epoxival helyettesítették. Az ablakok alumínium-szilikátüvegből és olvasztott szilícium-dioxid üvegből készültek, és egy belső nyomóüvegből, egy 1,3 hüvelyk (33 mm) vastagságú optikai üvegből és egy külső hőszigetelő üvegből álltak. Az ablakokat ugyanazzal a tintával színezték, mint amivel az amerikai bankjegyeket festették.
LeszállóegységekSzerkesztés
A Space Shuttle orbiter három készlettel rendelkezett, amelyek a hőpajzsban lévő ajtókon keresztül léptek ki lefelé. Súlycsökkentő intézkedésként a futóműveket nem lehetett behúzni, miután kihajtották őket. Mivel a futómű bármilyen idő előtti kihúzása nagy valószínűséggel katasztrofális következményekkel járt volna (mivel a hővédőpajzs rétegein keresztül nyílt ki), a futóművet csak kézi vezérléssel lehetett leengedni, semmilyen automata rendszerrel nem.
Hasonlóképpen, mivel a Shuttle nagy sebességgel szállt le, és nem tudta megszakítani a leszállási kísérletet, a futóműnek minden alkalommal megbízhatóan ki kellett nyílnia az első próbálkozásnál. A futóművet háromszoros redundáns hidraulika nyitotta és nyitotta ki, a futómű ajtajait pedig mechanikus összeköttetésekkel működtették a futómű merevítőrúddal. Ha mindhárom hidraulikus rendszer a kioldási parancsot követő egy másodpercen belül nem oldotta ki a futóművek felhúzását, pirotechnikai töltetek automatikusan elvágták a reteszelőhorgokat, és egy rugósorozat kinyitotta a futóművet.
A leszállás során a Shuttle orrkerekét a pilótafülkében lévő kormánypedálokkal lehetett irányítani. Az Endeavour űrrepülőgép építése során egy továbbfejlesztett orrkerék-kormányzási rendszert fejlesztettek ki, amely egyszerűbb és jobb orrkerék-kormányzást tett lehetővé. Az Endeavour kigurulása után a rendszert a többi űrsiklóra is felszerelték az 1990-es évek elején végzett nagyjavításuk során.
A Space Shuttle orbiter nem hordozott ütközésgátló, navigációs vagy leszállófényeket, mivel az orbiter mindig olyan területeken szállt le, amelyeket a Szövetségi Légügyi Hivatal és a légierő külön engedélyezett. Az Orbiter mindig vagy az Edwards légibázison (Kalifornia) vagy a Kennedy Űrközpont űrsikló leszállóhelyén (Florida) szállt le, kivéve az STS-3-at az új-mexikói White Sands űrkikötőben. Hasonló különleges engedélyek (repüléstilalmi zónák) voltak érvényben a potenciális vészleszállási helyszíneken is, például Spanyolországban és Nyugat-Afrikában minden indítás során.
Amikor az Orbiter leszállását éjszaka hajtották végre, a kifutópályát mindig erősen megvilágították a földi reflektorok és reflektorok fényével, ami szükségtelenné tette az Orbiter leszállófényeit, és egyben szükségtelen űrrepülési súlyterhet is. Összesen 26 leszállásra került sor éjszaka, az első az STS-8 volt 1983 szeptemberében.
Jelzések és jelzésekSzerkesztés
A Space Shuttle Orbiteren használt betűtípus a Helvetica volt.
Az Enterprise orbiter prototípusán eredetileg a bal szárny felső felületén az Egyesült Államok zászlaja, a jobb szárnyon pedig az “USA” felirat volt fekete színben. Az “Enterprise” név fekete színnel volt felfestve a hasznos tehertér ajtóira, közvetlenül a legelső zsanér felett és a legénységi modul mögött; a hasznos tehertér ajtóinak hátsó végén a NASA “féreg” logója volt szürke színnel. A hasznos tehertér ajtóinak hátsó része alatt, a törzs oldalán, közvetlenül a szárny fölött az “Egyesült Államok” felirat volt fekete színben, előtte az Egyesült Államok zászlajával.
Az első üzemképes orbiter, a Columbia eredetileg ugyanazokat a jelöléseket viselte, mint az Enterprise, bár a jobb szárnyon az “USA” betűk valamivel nagyobbak és távolabb voltak egymástól. A Columbián fekete csempék is voltak, amelyek az Enterprise-on hiányoztak az elülső RCS modulon, a pilótafülke ablakai körül és a függőleges stabilizátoron. A Columbia felső szárnyfelületeinek elülső részén is jellegzetes fekete csíkokkal rendelkezett, ami a többi orbiteren nem volt meg.
A Challenger egy módosított jelölési sémát hozott létre az űrsiklóflotta számára, amelyet a Discovery, az Atlantis és az Endeavour is követett. A bal szárnyon az amerikai zászló fölött fekete színű “USA” betűk szerepeltek, a jobb szárnyon pedig a NASA “féreg” logója szürke színben, középen az orbiter fekete színű neve fölött. Emellett az orbiter neve nem a hasznos tehertér ajtajain, hanem az elülső törzsön, közvetlenül a pilótafülke ablakai alatt és mögött volt felírva. Így a név láthatóvá vált, amikor az orbitert nyitott ajtókkal pályára állítva fotózták. A Challenger függőleges stabilizátorának csúcsán is fekete csempék voltak, hasonlóan a Columbiához, ami a többi űrhajóról hiányzott.
1983-ban az Enterprise szárnyainak jelölését a Challengerével megegyezőre változtatták, és a NASA “féreg” logóját a hasznos tehertér ajtóinak hátsó végén szürkéről feketére változtatták. Az orr, a pilótafülke ablakai és a függőleges farok néhány fekete jelölést kapott, hogy jobban hasonlítson a repülő járművekre, de az “Enterprise” név megmaradt a hasznos tehertér ajtóin, mivel soha nem volt szükség arra, hogy kinyissák őket. A Columbia nevét az STS-61-C után, az 1986-88-as szünet alatt, amikor a Challenger elvesztését követően az űrrepülőgép-flottát leállították, az elülső törzsre helyezték át, hogy az illeszkedjen a többi űrhajóhoz, de az utolsó nagyjavításig (az STS-93 után) megtartotta eredeti szárnyjelöléseit, és az üzemidő hátralévő részében megtartotta egyedi fekete orr-részeit.
1998-tól kezdődően a repülőgépek jelöléseit úgy módosították, hogy azok a NASA “húsgolyó” jelvényét tartalmazzák. A “féreg” logót, amelyet az ügynökség fokozatosan kivezetett, eltávolították a hasznos tehertér ajtóiról, és a “húsgolyó” jelvényt az “Egyesült Államok” szöveg mögött, a törzs alsó hátsó részén helyezték el. A “húsgolyó” jelvényt a bal szárnyon is megjelenítették, a jobb szárnyon pedig az amerikai zászlót az orbiter neve fölött, balra igazítva, nem pedig középre állítva. A három fennmaradt űrhajó, a Discovery, az Atlantis és az Endeavour múzeumként ma is viseli ezeket a jeleket. Az Enterprise 1985-ben a Smithsonian Intézet tulajdonába került, és már nem állt a NASA ellenőrzése alatt, amikor ezeket a változtatásokat elvégezték, ezért az orbititer prototípusa még mindig az 1983-as jelzéseket viseli, és még mindig rajta van a neve a hasznos tehertér ajtaján.
Nyugdíjba vonulásSzerkesztés
A Shuttle-program végével tervbe vették, hogy a három megmaradt Space Shuttle orbitert állandó kiállításra helyezik. Charles Bolden NASA-adminisztrátor 2011. április 12-én, az első emberes űrrepülés 50. és a Columbia első repülésének 30. évfordulóján jelentette be a pályatestek elhelyezési helyét. A Discovery a Smithsonian Steven F. Udvar-Hazy Centerbe került, az Enterprise helyére, amely a New York-i Intrepid Sea, Air & Space Museumba került. Az Endeavour a Los Angeles-i California Science Centerbe került, ahová 2012. október 14-én érkezett meg. Az Atlantis 2012. november 2-án a Kennedy Űrközpont látogatói komplexumába ment. További több száz űrsikló-leletet állítanak ki különböző más múzeumokban és oktatási intézményekben szerte az Egyesült Államokban.
A Crew Compartment Trainer Flight és a középső fedélzeti kiképző hardverek közül az egyik a U.S. Air Force National Museum of the U.S. Air Force-ban, míg a másik a JSC-ben látható. A Full Fuselage Trainer , amely magában foglalja a hasznos teherteret és a hátsó részt, de szárnyak nélkül, a Museum of Flightban van kiállítva Seattle-ben, Washingtonban. A Mission Simulation and Training Facility Shuttle Mission Simulator Fixed Base Simulator eredetileg az Adler Planetariumba került Chicagóba, Illinois államba, de később átkerült a Stafford Air & Space Museumba Weatherfordba, Oklahoma államba. A Mozgóbázis-szimulátor a Texas A&M Aerospace Engineering Departmenthez került a texasi College Stationbe, a Guidance and Navigation Simulator pedig a floridai Starke-ba, a Wings of Dreams Aviation Museumba. A NASA továbbá mintegy 7000 TPS lapkát bocsátott iskolák és egyetemek rendelkezésére.