De un tamaño similar al de un McDonnell Douglas DC-9, el transbordador espacial se asemejaba a un avión en su diseño, con un fuselaje de aspecto estándar y dos alas delta dobles, ambas barridas en un ángulo de 81 grados en sus bordes de ataque interiores y de 45 grados en sus bordes de ataque exteriores. El estabilizador vertical del orbitador tenía un borde de ataque barrido en un ángulo de 45 grados. Había cuatro elevadores montados en los bordes de salida de las alas delta, y la combinación de timón y freno de velocidad estaba fijada en el borde de salida del estabilizador vertical. Éstos, junto con un flap de cuerpo móvil situado debajo de los motores principales, controlaban el orbitador durante las últimas etapas de la reentrada.
Sistema de control de actitudEditar
El sistema de control de reacción (RCS) estaba compuesto por 44 pequeños propulsores de cohetes alimentados por líquido y su muy sofisticado sistema de control de vuelo fly-by-wire, que utilizaba el filtrado digital Kalman de cálculo intensivo. Este sistema de control realizaba el control de actitud habitual en los ejes de cabeceo, balanceo y guiñada durante todas las fases de vuelo de lanzamiento, puesta en órbita y reentrada. Este sistema también ejecutaba cualquier maniobra orbital necesaria, incluyendo todos los cambios en la altitud de la órbita, el plano orbital y la excentricidad. Todas estas operaciones requerían más empuje e impulso que el mero control de actitud.
Los cohetes de proa del Sistema de Control de Reacción, situados cerca del morro del orbitador del Transbordador Espacial, incluían 14 cohetes RCS primarios y dos vernier. Los motores RCS de popa se encontraban en las dos cápsulas del Sistema de Maniobra Orbital (OMS) en la parte trasera del orbitador, e incluían 12 motores primarios (PRCS) y dos vernier (VRCS) en cada cápsula. El sistema PRCS proporcionaba el control de apuntamiento del Orbiter, y el VRCS se utilizaba para realizar maniobras finas durante las maniobras de encuentro, acoplamiento y desacoplamiento con la Estación Espacial Internacional, o anteriormente con la estación espacial rusa Mir. El RCS también controló la actitud del orbitador durante la mayor parte de su reentrada en la atmósfera terrestre, hasta que el aire se volvió lo suficientemente denso como para que el timón, los elevadores y el flap del cuerpo fueran efectivos.
El combustible del OMS y del RCS del orbitador es monometilhidracina (CH3NHNH2), y el oxidante es tetróxido de dinitrógeno (N2O4). Esta particular combinación de propulsores es extremadamente reactiva y se enciende espontáneamente al contacto (hipergólico) entre ellos. Esta reacción química (4CH3NHNH2 + 5N2O4 → 9N2 + 4CO2 + 12H2O) se produce dentro de la cámara de combustión del motor. Los productos de la reacción se expanden y aceleran en la campana del motor para proporcionar empuje. Debido a sus características hipergólicas, estos dos productos químicos se ponen en marcha y se vuelven a poner en marcha fácilmente sin necesidad de una fuente de ignición, lo que los hace ideales para los sistemas de maniobra de las naves espaciales.
Durante el proceso de diseño inicial del orbitador, los propulsores RCS delanteros iban a estar ocultos bajo puertas retráctiles, que se abrirían una vez que el orbitador llegara al espacio. Se omitieron en favor de los propulsores montados a ras por temor a que las puertas RCS se quedaran atascadas y pusieran en peligro a la tripulación y al orbitador durante la reentrada.
Cabina presurizadaEditar
La cubierta de vuelo o cabina del orbitador tenía originalmente 2.214 controles y pantallas, unas tres veces más que el módulo de mando del Apolo. La cabina de la tripulación estaba formada por la cubierta de vuelo, la cubierta intermedia y la zona de servicios. La más alta era la cubierta de vuelo, en la que se sentaban el comandante y el piloto del transbordador espacial, con hasta dos especialistas de misión sentados detrás de ellos. La cubierta intermedia, que estaba debajo de la cubierta de vuelo, tenía tres asientos más para el resto de los miembros de la tripulación.
La cocina, el aseo, los lugares para dormir, los armarios de almacenamiento y la escotilla lateral para entrar y salir del orbitador también estaban situados en la cubierta intermedia, así como la esclusa. La esclusa contaba con una escotilla adicional para acceder a la bahía de carga útil. Esta esclusa permitía que dos o tres astronautas, con sus trajes espaciales de la Unidad de Movilidad Extravehicular (UME), se despresurizaran antes de una caminata en el espacio (EVA), y también que se represurizaran y volvieran a entrar en el orbitador al concluir la EVA.
La zona de servicios estaba situada bajo el suelo de la cubierta media y contenía tanques de aire y agua, además del sistema de lavado de dióxido de carbono.
PropulsiónEditar
Tres motores principales del transbordador espacial (SSME) estaban montados en el fuselaje de popa del orbitador en forma de triángulo equilátero. Estos tres motores de combustible líquido podían girar 10,5 grados verticalmente y 8,5 grados horizontalmente durante el ascenso del cohete para cambiar la dirección de su empuje. De este modo, dirigían todo el transbordador espacial, además de proporcionar el empuje del cohete hacia la órbita. El fuselaje de popa también albergaba tres unidades de potencia auxiliar (APU). Las APU convertían químicamente el combustible de hidracina de estado líquido a estado gaseoso, alimentando una bomba hidráulica que suministraba presión a todo el sistema hidráulico, incluido el subsistema hidráulico que apuntaba a los tres motores principales de cohetes alimentados con líquido, bajo control de vuelo computarizado. La presión hidráulica generada también se utilizaba para controlar todas las superficies de control de vuelo del orbitador (los elevadores, el timón, el freno de velocidad, etc.), para desplegar el tren de aterrizaje del orbitador y para retraer las puertas de conexión de las mangueras umbilicales situadas cerca del tren de aterrizaje trasero, que suministraban a los SSME del orbitador hidrógeno y oxígeno líquidos desde el tanque externo.
Dos propulsores del Sistema de Maniobra Orbital (OMS) estaban montados en dos vainas separadas y extraíbles en el fuselaje de popa del orbitador, situadas entre los SSME y el estabilizador vertical. Los motores OMS proporcionaban un empuje significativo para las maniobras orbitales de curso, incluyendo la inserción, la circularización, la transferencia, el encuentro, la desorbitación, el aborto a la órbita y para abortar una vez alrededor. En el momento del despegue, se utilizaron dos cohetes impulsores sólidos (SRB) para llevar el vehículo a una altitud de aproximadamente 140.000 pies.
Energía eléctricaEditar
La energía eléctrica para los subsistemas del orbitador era proporcionada por un conjunto de tres células de combustible de hidrógeno-oxígeno que producían energía de 28 voltios de corriente continua y también se convertía en energía eléctrica trifásica de 115 voltios y 400 Hz de corriente alterna (para los sistemas que utilizaban energía de corriente alterna). Éstas proporcionaron energía a todo el conjunto del transbordador (incluidos los SRB y el ET) desde T-menos 3m30s hasta el final de la misión. El hidrógeno y el oxígeno para las pilas de combustible se guardaban en pares de tanques de almacenamiento criogénico en el centro del fuselaje, debajo del revestimiento de la bahía de carga útil, y podía instalarse un número variable de estos tanques (hasta cinco) en función de los requisitos de la misión. Las tres pilas de combustible eran capaces de generar 21 kilovatios de potencia de forma continua (o un pico de 15 minutos de 36 kilovatios) y el orbitador consumía una media de unos 14 kilovatios de esa potencia (dejando 7 kilovatios para la carga útil).
Además, las pilas de combustible proporcionaban agua potable a la tripulación durante la misión.
Sistemas informáticosEditar
El sistema informático del orbitador consistía en cinco ordenadores de aviónica IBM AP-101 idénticos, que controlaban de forma redundante los sistemas de a bordo del vehículo. Se utilizó el lenguaje de programación especializado HAL/S para los sistemas del orbitador.
Protección térmicaEditar
Los orbitadores estaban protegidos por materiales del Sistema de Protección Térmica (TPS) (desarrollado por Rockwell Space Systems) por dentro y por fuera, desde la superficie exterior del orbitador hasta la bahía de carga útil. El TPS lo protegía desde el frío de -121 °C (-186 °F) en el espacio hasta el calor de 1.649 °C (3.000 °F) de la reentrada.
EstructuraEditar
La estructura del orbitador estaba hecha principalmente de aleación de aluminio, aunque la estructura de empuje del motor estaba hecha de aleación de titanio. Los orbitadores posteriores (Discovery, Atlantis y Endeavour) sustituyeron el aluminio por epoxi de grafito en algunos elementos estructurales para reducir el peso. Las ventanas estaban hechas de vidrio de silicato de aluminio y vidrio de sílice fundido, y constaban de un panel de presión interno, un panel óptico de 1,3 pulgadas (33 mm) de grosor y un panel térmico externo. Los cristales estaban tintados con la misma tinta que se utiliza para fabricar los billetes estadounidenses.
Tren de aterrizajeEditar
El orbitador del transbordador espacial contaba con tres conjuntos de trenes de aterrizaje que salían hacia abajo a través de puertas en el escudo térmico. Como medida de ahorro de peso, el tren de aterrizaje no podía retraerse una vez desplegado. Dado que cualquier extensión prematura del tren de aterrizaje habría sido muy probablemente catastrófica (porque se abría a través de las capas del escudo térmico), el tren de aterrizaje sólo podía bajarse mediante controles manuales, y no mediante ningún sistema automático.
De igual modo, dado que el transbordador aterrizaba a gran velocidad y no podía abortar su intento de aterrizaje, el tren tenía que desplegarse de forma fiable en el primer intento cada vez. El tren de aterrizaje se desbloqueaba y desplegaba por medio de un sistema hidráulico triplemente redundante, y las puertas del tren de aterrizaje se accionaban por medio de enlaces mecánicos con el puntal del tren de aterrizaje. Si los tres sistemas hidráulicos no conseguían liberar los bloqueos del tren de aterrizaje en el plazo de un segundo desde la orden de liberación, unas cargas pirotécnicas cortaban automáticamente los ganchos de bloqueo y un conjunto de muelles desplegaba el tren.
Durante el aterrizaje, la rueda de morro del transbordador podía dirigirse con los pedales del timón en la cabina. Durante la construcción del transbordador espacial Endeavour, se desarrolló un sistema de dirección de la rueda de morro mejorado que permitía una dirección más fácil y mejor de la rueda de morro. Después de la puesta en marcha del Endeavour, el sistema se instaló en los demás transbordadores durante sus revisiones a principios de la década de 1990.
El orbitador del transbordador espacial no llevaba luces anticolisión, luces de navegación ni luces de aterrizaje, ya que el orbitador siempre aterrizaba en zonas que habían sido especialmente autorizadas por la Administración Federal de Aviación y la Fuerza Aérea. El Orbiter siempre aterrizó en la Base de la Fuerza Aérea Edwards (California) o en la Instalación de Aterrizaje del Transbordador del Centro Espacial Kennedy (Florida), excepto el STS-3 en el Puerto Espacial de White Sands en Nuevo México. También hubo autorizaciones especiales similares (zonas de exclusión aérea) en los posibles lugares de aterrizaje de emergencia, como en España y en África Occidental durante todos los lanzamientos.
Cuando un aterrizaje del orbitador se realizaba de noche, la pista estaba siempre fuertemente iluminada con la luz de los focos y los focos en tierra, lo que hacía innecesarias las luces de aterrizaje en el orbitador y también una carga de peso innecesaria para el vuelo espacial. Un total de 26 aterrizajes tuvieron lugar de noche, siendo el primero el STS-8 en septiembre de 1983.
Marcas e insigniasEditar
El tipo de letra utilizado en el Space Shuttle Orbiter era Helvetica.
El prototipo del orbitador Enterprise tenía originalmente una bandera de los Estados Unidos en la superficie superior del ala izquierda y las letras «USA» en negro en el ala derecha. El nombre «Enterprise» en negro estaba pintado en las puertas de la bahía de carga útil justo por encima de la bisagra más adelantada y detrás del módulo de la tripulación; en el extremo de popa de las puertas de la bahía de carga útil estaba el logotipo del «gusano» de la NASA en gris. Debajo de la parte trasera de las puertas de la bahía de carga útil, en el lado del fuselaje justo por encima del ala, estaba el texto «United States» en negro con una bandera de los Estados Unidos por delante.
El primer orbitador operativo, el Columbia, tenía originalmente las mismas marcas que el Enterprise, aunque las letras «USA» en el ala derecha eran ligeramente más grandes y estaban más separadas. El Columbia también tenía azulejos negros de los que carecía el Enterprise en su módulo RCS delantero, alrededor de las ventanas de la cabina y en su estabilizador vertical. El Columbia también tenía unos distintivos chines negros en la parte delantera de las superficies superiores de sus alas, que no tenía ninguno de los otros orbitadores.
Challenger estableció un esquema de marcado modificado para la flota de transbordadores que sería igualado por el Discovery, el Atlantis y el Endeavour. Las letras «USA» en negro sobre una bandera americana aparecían en el ala izquierda, con el logotipo del «gusano» de la NASA en gris centrado sobre el nombre del orbitador en negro en el ala derecha. Además, el nombre del orbitador no estaba inscrito en las puertas de la bahía de carga útil, sino en el fuselaje delantero, justo debajo y detrás de las ventanas de la cabina. Esto haría que el nombre fuera visible cuando el orbitador fuera fotografiado en órbita con las puertas abiertas. El Challenger también tenía azulejos negros en la punta de su estabilizador vertical, al igual que el Columbia, de los que carecían los otros orbitadores.
En 1983, se cambiaron las marcas de las alas del Enterprise para que coincidieran con las del Challenger, y el logotipo del «gusano» de la NASA en el extremo de popa de las puertas de la bahía de carga útil se cambió de gris a negro. Se añadieron algunas marcas negras en el morro, las ventanas de la cabina y la cola vertical para asemejarse más a los vehículos de vuelo, pero el nombre «Enterprise» permaneció en las puertas de la bahía de carga útil, ya que nunca hubo necesidad de abrirlas. El nombre del Columbia se trasladó a la parte delantera del fuselaje para que coincidiera con los demás vehículos de vuelo después de la STS-61-C, durante el paréntesis de 1986-88 en el que la flota de transbordadores quedó en tierra tras la pérdida del Challenger, pero conservó sus marcas originales en las alas hasta su última revisión (después de la STS-93), y sus exclusivas barbillas negras durante el resto de su vida operativa.
A partir de 1998, las marcas de los vehículos de vuelo fueron modificadas para incorporar la insignia de la «albóndiga» de la NASA. El logotipo del «gusano», que la agencia había eliminado gradualmente, se eliminó de las puertas de la bahía de carga útil y la insignia de la «albóndiga» se añadió detrás del texto «Estados Unidos» en la parte inferior del fuselaje de popa. La insignia de la «albóndiga» también se mostró en el ala izquierda, con la bandera estadounidense sobre el nombre del orbitador, justificada a la izquierda en lugar de centrada, en el ala derecha. Los tres vehículos de vuelo supervivientes, el Discovery, el Atlantis y el Endeavour, siguen llevando estas marcas como muestras de museo. El Enterprise pasó a ser propiedad de la Smithsonian Institution en 1985 y ya no estaba bajo el control de la NASA cuando se hicieron estos cambios, de ahí que el prototipo de orbitador siga teniendo sus marcas de 1983 y siga teniendo su nombre en las puertas de la bahía de carga útil.
RetiradaEditar
Con el fin del programa del transbordador, se hicieron planes para colocar los tres orbitadores restantes del transbordador espacial en una exposición permanente. El administrador de la NASA, Charles Bolden, anunció el lugar de disposición de los orbitadores el 12 de abril de 2011, cuando se cumplía el 50 aniversario del primer vuelo espacial humano y el 30 aniversario del primer vuelo del Columbia. El Discovery se trasladó al Centro Steven F. Udvar-Hazy del Smithsonian, sustituyendo al Enterprise, que se trasladó al Intrepid Sea, Air & Space Museum de Nueva York. El Endeavour fue al California Science Center de Los Ángeles, donde llegó el 14 de octubre de 2012. El Atlantis fue al Kennedy Space Center Visitor Complex el 2 de noviembre de 2012. Cientos de otros artefactos del transbordador se pondrán en exhibición en varios otros museos e instituciones educativas alrededor de los EE.UU.
Uno de los entrenadores de vuelo del compartimiento de la tripulación y el hardware de entrenamiento de la cubierta media se encuentra en exhibición en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los EE.UU., mientras que el otro está en exhibición en el JSC. El Entrenador de Fuselaje Completo, que incluye la bahía de carga útil y la sección de popa pero no las alas, está expuesto en el Museo de Vuelo de Seattle, Washington. El Simulador de Base Fija de la Instalación de Simulación y Entrenamiento de Misiones del Transbordador se destinó originalmente al Planetario Adler de Chicago, Illinois, pero posteriormente se transfirió al Museo Espacial Stafford Air & de Weatherford, Oklahoma. El Simulador de Base de Movimiento fue transferido al Departamento de Ingeniería Aeroespacial de Texas A&M en College Station, Texas, y el Simulador de Guiado y Navegación fue al Museo de Aviación Wings of Dreams en Starke, Florida. La NASA también puso a disposición de escuelas y universidades unas 7.000 losetas TPS.