Spejs-šatl

Spejs-šatl (Space shuttle)

Poletanje šatla Diskaveri (misija STS-120).
Osnovne informacije
Funkcija	Višekratno lansiranje i povratak ljudske posade, uz mogućnost prevoza tereta
Proizvođač	United Space Alliance Thiokol / Alliant Techsystems Lokid Martin / Martin Marietta Boing / Rockwell
Zemlja porekla	SAD
Cena po lansiranju	450 miliona do 1,5 milijardi dolara — 2011.
Dimenzije
Visina	56,1 m (184 ft)
Prečnik	8,7 m (29 ft)
Masa	2.030 t (4.480.000 lb)
Nosivost
Kapacitet u NZO	24.400 kg (53.800 lb)
Kapacitet u orbitu MSS	16.050 kg (35.380 lb)
Kapacitet u GTO	3.810 kg (8.400 lb)
Kapacitet u polarnu orbitu	12.700 kg (28.000 lb)
Istorija lansiranja
Status	penzionisan
Lokacije	LK39 Kenedi LK6 Vandenberg
Ukupno lansiranja	135
• uspešnih	133
• neuspešnih	2 – Čalendžer i Kolumbija (pri povratku)
Prvi let	12. april 1981. g.
Poslednji let	21. jul 2011. g.
Značajna lansiranja	Spejslab Velike opservatorije (uključujući Habl) Galileo, Odisej, Magelan komponente MSS
Dodaci — Stepen 0 (SRB)
Broj dodataka	2
Dužina	45,46 m (149,1 ft)
Prečnik	3,71 m (12,2 ft)
Ukupna masa	590.000 kg (1.300.000 lb)
• prazan stepen	91.000 kg (201.000 lb)
• gorivo i oksidant	500.000 kg (1.100.000 lb)
Motori	1
Potisak	12.500 kN (2.800.000 lbf)
• ukupan potisak	25.000 kN (5.600.000 lbf)
Specifični impuls	269 s
Vreme sagorevanja	124 s
Gorivo	čvrsto gorivo
Prvi stepen — Spoljni rezervoar
Motori	3 RS-25
Dužina	46,9 m (154 ft)
Prečnik	8,4 m (28 ft)
Ukupna masa	762.101 kg (1.680.145 lb)
• prazan stepen	26.500 kg (58.400 lb)
• gorivo i oksidant	735.601 kg (1.621.723 lb)
Potisak	5.250 kN (1.180.000 lbf)
Specifični impuls	455 s
Vreme sagorevanja	480 s
Gorivo	tečni kiseonik / vodonik
Drugi stepen — Orbiter
Motori	2 OMS
Potisak	53,4 kN (12.000 lbf)
Specifični impuls	316 s
Vreme sagorevanja	1.250 s
Gorivo	MMH / N2O4

Spejs-šatl ili spejs šatl (engl. Space Shuttle) je bila višekratna svemirska letelica američke svemirske agencije Nasa koja je služila za prevoz ljudi i opreme između Zemlje i orbite oko Zemlje.

Spejs-šatl je letelica koja se lansira sa lansirne rampe kao raketa, odlazi u orbitu oko Zemlje noseći ljude i raznu opremu, između ostalog i veštačke satelite, a zatim se kao jedrilica spušta na Zemlju. Prva takva letelica poletela je 12. aprila 1981. i to je bio spejs-šatl Kolumbija.

Ideja za izgradnju spejs-šatla potiče iz sredine šezdesetih godina 20. veka. Ideja se rodila u američkim vojnim vrhovima i trebalo je to da bude svemirsko transportno vozilo nove generacije koje bi saobraćalo između američkih zemaljskih vojnih baza i velike vojne svemirske stanice.

Svaki spejs-šatl se sastoji od tri dela: orbitera (u kojem se nalaze posada i teret), spoljašnjeg rezervoara (u kojem se nalaze tečni vodonik i kiseonik) i para raketnih motora na čvrsto gorivo (koji obezbeđuju većinu potiska tokom lansiranja).

Nasa je izgradila pet šatlova. To su: Kolumbija, Čalendžer, Diskaveri, Atlantis i Endevor. Šatl Čalendžer je eksplodirao 73 sekunde nakon lansiranja, 28. januara 1986. godine, i tom prilikom je poginulo svih sedam članova posade. 1. februara 2003. godine, 16 minuta pre sletanja, raspao se šatl Kolumbija, takođe sa sedam članova posade. Ovim je flota šatlova Nase prepolovljena, a izgubljeno je 14 ljudskih života. Time su se letovi šatla definitivno pokazali kao vrlo rizični, pa je Nasa odlučila da šatlove izbaci iz upotrebe 2011. godine, posle više od 30 godina.

Pregled sistema

Spejs-šatl je bila višekratna svemirska letelica koja je služila za transport ljudi i opreme u nisku zemljinu orbitu. Letelicu je projektovala, razvila i operativno koristila američka Nacionalna vazduhoplovna i svemirska administracija (Nasa) od 1981. do 2011. godine. Letelica je rezultat studija izvodljivosti koje je sprovela Nasa u saradnji sa Američkim ratnim vazduhoplovstvom tokom šezdesetih godina 20. veka. Razvoj šatla je predložen kao deo ambiciozne druge generacije svemirskog transportnog sistema (STS) koji će naslediti program Apolo. Smanjenje budžeta Nase nakon okončanja programa Apolo prisilila je predsednika Niksona da obustavi razvoj svih komponenti planiranog sistema osim šatla, za koji je Nasa usvojila naziv STS.

Elementi sistema su bili: orbiter (letelica koja je išla u orbitu i zatim se vraćala na Zemlju), potrošni spoljni rezervoar za tečni kiseonik/vodonik (koji su sagorevali motori na orbiteru pri lansiranju) i dva raketna motora na čvrsto gorivo koji su mogli višekratno da se koriste. Prvi od četiri probna leta poleteo je 1981. godine, dok je operativna upotreba počela 1982. god. Sva lansiranja sprovedena su sa svemirskog centra Kenedi na Floridi. Sistem je povučen iz upotrebe 2011. godine, nakon 135 misija. Poslednje, 135. lansiranje, dogodilo se 8. jula 2011. godine. Program spejs-šatla je zvanično okončan sletanjem orbitera Atlantis 21. jula 2011. godine, čime je nakon tri decenije okončan program letova šatla u orbitu. U značajnije misije ubrajaju se lansiranje mnogih satelita i međuplanetarnih sondi, sprovođenje naučnih eksperimenata u svemiru, kao i servisiranje i sklapanje segmenata svemirskih stanica. Prvi orbiter, nazvan Enterprajz, proizveden je radi početnih testova prilaska i sletanja. Nije imao motore, toplotni štit i drugu opremu neophodnu za letove u orbitu. Ukupno je proizvedeno pet orbitera, od kojih su dva uništena u nesrećama.

Korišćen je za misije u svemiru od strane Nase, ministarstva odbrane SAD, Evropske svemirske agencije, Japana i Nemačke. SAD su finansirale razvoj i korišćenje šatla, osim Spejslab modula tokom misija STS-61-A i STS-55 koje je finansirala Nemačka. Misiju STS-47 je delom finansirao Japan.

Pri lansiranju, sistema se satojao iz „steka“ koji su činili spoljni rezervoar (ET, engl. External Tank) tamno narandžaste boje, dva bela, vitka pomoćna raketna motora na čvrsto gorivo (SRB, engl. Solid Rocket Booster) pričvršćena za spoljni rezervoar, i orbitera u kome se nalazila ljudska posada i oprema u teretnom prostoru. Pojedini sateliti, koji su zahtevali lansiranje u više orbite od niske Zemljine orbite, dostavljeni su u željnu orbitu uz pomoć dodatnog modula koji se nalazio u teretnom prostoru šatla. Za ove namene razvijena su dva dodatna modula: jednostepeni PAM (engl. Payload Assist Module) i dvostepeni IUS (engl. Inertial Upper Stage). Sve komponente su sastavljane pred lansiranje u zgradi za vertikalnu montažu, zatim se ceo „stek“ pričvršćivao na mobilnu lansirnu platformu uz pomoć četiri eksplozivna vijka na svakom raketnom motoru, koji su aktivirani pri lansiranju.

Ceo „stek“ je lansiran u vertikalnom položaju kao i standardna raketa-nosač. Potisak za poletanje stvarala su dva SRB i tri motora koji su sagorevali tečni kiseonik i tečni vodonik, kojim su se snabdevali iz ET. Lansiranje spejs-šatla se sastojalo iz dva stepena. Raketni motori na čvrsto gorivo obezbeđivali su potisak pri poletanju sa lansirane rampe i tokom prve faze leta. Dva minuta (tačnije 124 sekunde) nakon poletanja aktivirani su eksplozivni vijci kojima su ovi raketni motori bili pričvršćeni za ET. Po odvajanju od ET na potisnicima su aktivirani padobrani koji su omogućavali relativno nežan pad u okean, odakle su kasnije brodovima transportovani na kopno radi rehabilitacije i ponovnog korišćenja. Orbiter i ET nastavili bi dalje uz sve horizontalniju putanju leta i potisak tri glavna motora. Nakon dostizanja brzine od 7,8 km/s, neophodne za nisku Zemljinu orbitu, motori su ugašeni. Spoljni rezervoar, pričvršćen sa dva eksplozivna vijka, je zatim odbačen da izgori pri povratku u atmosferu. Nakon odbacivanja ET, motori orbitalnog manevarskog sistema korišćeni su za dostizanje konačne orbite.

Orbiter je prevozio astronaute i opremu, kao što su sateliti ili segmenti svemirskih stanica, u nisku Zemljinu orbitu, gornje slojeve atmosfere ili termosfere. Posadu je najčešće činilo pet do sedam članova posade. Dva člana, komandant i pilot, bili su dovoljni za upravljanje orbiterom, što je i bio slučaj tokom prva četiri eksperimentalna leta (STS-1 do STS-4). Nosivost teretnog prostora je tipično bila oko 22.700 kg, ali je mogla da se poveća u zavisnosti od konfiguracije pri lansiranju. Orbiter je prevozio opremu u svom teretnom prostoru. Glavna osobina ovog teretnog prostora, po čemu je šatl bio jedinstven među svemirskim letelicama, bila su njegova vrata koja su se otvarala celom dužinom radi lakšeg pristupa opremi unutra. Ova osobina se pokazala posebno korisnom prilikom dostave velikih satelita u orbitu, planetarnih sondi, Hablovog svemirskog teleskopa, ali i pri vraćanju satelita iz orbite na Zemlju.

Po završetku svoje misije u svemiru, orbiter bi aktivirao motore OMS sistema kako bi napustio orbitu i spustio se nazad na Zemlju. Prilikom povratka, orbiter je prolazio kroz različite slojeve atmosfere i usporavao uglavnom uz pomoć aerokočenja. U nižim slojevima atmosfere ponašao se kao jedrilica ali je bilo moguće upravljati letelicom uz pomoć reakcionog sistema upravljanja (RCS, engl. Reaction control system) i sistema komandi leta kojim su kontrolisani hidraulički pokretači manevarskih površina. Sletao je na pistu veće dužine jer je brzina pri sletanju bila veća nego kod komercijalnih aviona. Aerodinamički oblik orbitera predstavljao je kompromis zbog različitih brzina i pritisaka koje je morao da izdrži tokom ulaska u atmosferu, hipersoničnog leta i pri niskim brzinama tokom sletanja. Zbog tih kompromisa, orbiter je imao relativno veliku brzinu padanja na malim visinama, tako da se manevrisanje na većim visinama vršilo pomoću RCS, a na manjim visinama pomoću manevarskih površina na letelici.

Prvi koraci

Zvaničan razvoj spejs-šatla počeo je „A fazom“ ugovora o studijama, objavljenom krajem šezdesetih godina dvadesetog veka. Međutim, razrada ovog koncepta počela je skoro dve decenije ranije, još pre programa Apolo s kraja šezdesetih. Jedno od mesta sa kojih je potekla ideja o letelici koja po povratku iz svemira sleće na pistu poput aviona bila je istraživačka agencija NACA (engl. National Advisory Committee for Aeronautics), prethodnik agencije NASA, 1954. godine. Radilo se o vazduhoplovnom istraživačkom eksperimentu koji je kasnije dobio naziv X-15. Predlog agencije NACA podneo je Volter Dornberger.

Tokom 1958. godine X-15 koncept je evoluirao u predlog da se letelica X-15 pošalje u svemir, ali se pojavio još jedan sličan predlog letelice iz X-serije, nazvan X-20 Dajna-Sor (engl. X-20 Dyna-Soar), kao i mnoštvo drugih studija vezanih za koncept svemirskog aviona (engl. Spaceplane). Iako X-20 nije konstruisan, nekoliko godina kasnije konstruisan je sličan svemirski avion. Dostavljen je agenciji NASA u januaru 1966. godine, a radilo se o letelici HL-10 (engl. Horizontal Landing – хоризонтално слетање).

Predsednik Nikson (desno) sa administratorom agencije NASA Džejmsom Flečerom u januaru 1972. godine, tri meseca pre nego što je Kongres odobrio sredstva za razvoj šatla.

Sredinom šezdesetih godina Američko ratno vazduhoplovstvo je sprovelo tajne studije svemirskog transportnog sistema sledeće generacije i došlo do zaključka da je najekonomičnije rešenje bio koncept koji je podrazumevao višekratno korišćenje pojedinih komponenti. Predloženo je da se odmah započne razvojni program rakete „klase 1“ sa potrošnim raketnim motorima na čvrsto gorivo, praćen sporijim razvoje koncepta „klase 2“ koji je bio delom višekratan, a opciono i „klase 3“ koja je podrazumevala da se svi elementi sistema višekratno koriste. Džordž Miler je 1967. godine održao jednodnevni simpozijum u sedištu agencije NASA, kako bi se razmotrile sve opcije. Simpozijumu je prisustvovalo osmoro ljudi koji su predstavili veliki broj idejnih rešenja, uključujući i ranije ideje Američkog ratnog vazduhoplovstva poput X-20 Dajna-Sor.

NASA je 1968. godine zvanično započela razvoj sistema koji je u to vreme bio poznat pod nazivom „Integrisani sistem za lansiranje i povratak na Zemlju“ (engl. Integrated Launch and Re-entry Vehicle – ILRV). U isto vreme, NASA je raspisala odvojeni tender za glavne motore spejs-šatla. Ekspoziture agencije NASA u Hjustonu i Hantsvilu su zajednički objavile zahtev za predloge (engl. Request for Proposal) za idejna rešenja ILRV letelice koja će dostavljati opremu u orbitu a zatim se vraćati na Zemlju. Na primer, jedno od rešenja bio je dvostepeni koncept koji se sastojao iz velikog raketnog motora na čvrsto gorivo i malog orbitera, nazvano DC-3, i bilo je jedno od rešenja predloženih u „A fazi“. Nakon pomenute „A faze“ usledile su B, C, i D faze koje su progresivno detaljno analizirale koncepte sve do 1972. godine. Na kraju se došlo do rešenja da prvi stepen rakete budu višekratni raketni motori na čvrsto gorivo, dok se u drugom stepenu koristio potrošni spoljni rezervoar.

Predsednik Ričard Nikson je 1969. god. odlučio da podrži razvoj spejs-šatla. Nizom razvojnih programa i dodatnih analiza sistem je usavršen, pre punog razvoja i testiranja. U avgustu 1973. godine, letelicom X-24B je dokazano da je moguće letelicu vratiti iz orbite i bezbedno je prizemljiti na pistu.

Sa druge strane Atlantika, ministri zemalja zapadne Evrope sastali su se u Belgiji 1973. godine kako bi odobrili učešće u programu šatla i razvoj programa Spejslab (engl. Spacelab), koji je bio glavni evropski doprinos spejs-šatlu. Spejslab je trebalo da obezbedi multidisciplinarnu laboratoriju u orbiti, kao i dodatnu svemirsku opremu za šatl.

Opis

STS-1 na lansirnoj rampi 1981. godine.

Spejs-šatl je bio prva svemirska letelica u operativnoj upotrebi koja je mogla višekratno da se koristi. Korišćena je za transport raznorazne opreme u NZO, za rotaciju posade i dostavljanje opreme na Međunarodnu svemirsku stanicu i za servisiranje satelita u orbiti. Orbiter je takođe omogućavao povratak satelita i druge opreme na Zemlju u svom teretnom prostoru. Svaki orbiter je konstruisan tako da može izvršiti 100 misija, ili 10 godina operativne upotrebe, ali je ovaj broj kasnije dodatno uvećan. Za konstruisanje STS sistema bio je zadužen Maksim Feget, koji je prethodno nadgledao razvoj Merkjuri, Džemini i Apolo letelica. Ključan faktor koji je diktirao veličinu i oblik orbitera bio je zahtev da omogući transport najvećih planiranih civilnih i vojnih satelita, ali da takođe ima dolet od najmanje 1.600 km pri lansiranju u polarnu orbitu. Ovaj zahtev je postavilo Američko ratno vazduhoplovstvo kako bi u slučaju prekida lansiranja u vanrednim situacijama poverljiva oprema mogla da se spase i ne padne u pogrešne ruke.

Zahtev vojske je bio jedan od glavnih razloga za ugrađivanje velikih krila na orbiter, za razliku od novijih letelica slične namene koje imaju kratka krila i mali broj manevarskih površina. Upotreba SRB i potrošnog ET predstavljala je kompromis između želje Pentagona za sistemom koji će moći da lansira velike satelite, i želje administracije predsednika Niksona za smanjenje troškova istraživanja svemira korišćenjem višekratnih komponenti.

Konstruisano je pet operativnih orbitalnih vozila (OV, engl. Orbiter Vehicle):

• OV–102 Kolumbija (engl. Columbia)

• OV–099 Čalendžer (engl. Challenger)

• OV–103 Diskaveri (engl. Discovery)

• OV–104 Atlantis (engl. Atlantis)

• OV–105 Endevor (engl. Endeavour)

Diskaveri odlazi u orbitu, snimljeno neposredno po odvajanju raketnih motora na čvrsto gorivo.

Maketa orbitera, pod nazivom Inspirejšn (engl. Inspiration), trenutno se nalazi na ulazu u kuću slavnih astronauta. Još jedna letelica, OV–101 Enterprajz (engl. Enterprise), konstruisana je radi ispitivanja leta pri niskim brzinama i tokom sletanja. Prvobitno je ova letelica nakon ispitivanja trebalo je da se opremi potrebnim sistemima, kako bi mogla da se koristi u operativnoj upotrebi. Međutim, analizama je utvrđeno da je isplativije da se opremi model STA–099 koji je služio za ispitivanje strukturnih opterećenja, koji je nakon potrebnih izmena preimenovan u OV–099 Čalendžer. Orbiter Čalendžer se raspao 73 sekunde po poletanju 1986. godine, i kao zamena za njega je od rezervnih strukturnih komponenti konstruisan Endevor. Izgradnja Endevora koštala je 1,7 milijardi dolara. Jedno lansiranje spejs-šatla koštalo je u proseku oko 450 miliona dolara.

Rodžer A. Pilke Mlađi procenio je da je program spejs-šatla koštao oko 170 milijardi dolara (po vrednosti dolara iz 2008.) do početka 2008. godine. Prosečni troškovi jednog leta su procenjeni na oko 1,5 milijardi dolara. Dve misije je finansirala Nemačka – Spejslab D1 i D2 (D za Deutschland), tokom kojih je kontrolni centar modula Spejslab bio u Oberfafenhofenu. Tokom misije D1 po prvi put kontrola tereta misije sa ljudskom posadom nije bila u rukama SAD.

Ponekad se za orbiter koristi naziv spejs-šatl. Tehnički gledano to nije tačno jer spejs-šatl predstavlja kombinaciju orbitera, spoljnjeg rezervoara i dva raketna motora na čvrsto gorivo. Kada se ove komponente sastave u zgradi za vertikalnu integraciju, u kojoj su se sklapale rakete Saturn V programa Apolo, za njih se koristio naziv „stek“.

Odgovornost za komponente šatla bila je raspodeljena između više centara agencije NASA širom SAD. Svemirski centar Kenedi bio je odgovoran za lansiranje, sletanje i rehabilitaciju orbitera po sletanju iz ekvatorijalnih orbita (ove orbite su u stvari bile jedine u koje je šatl leteo). Vazduhoplovna baza Vandenberg (Američkog ratnog vazduhoplovstva) bila je odgovorna za lansiranje, sletanje i rehabilitaciju orbitera po povratku iz polarne orbite (međutim, šatl nikada nije leteo u polarnu orbitu). Džonsonov svemirski centar bio je kontrolni centar za sve misije šatla. Maršalov centar za svemirska istraživanja bio je odgovoran za glavne motore šatla, spoljni rezervoar i raketne motore na čvrsto gorivo. Svemirski centar Džon K. Stenis vršio je testiranja glavnih motora, a Godardov centar za svemirske letove upravljao je globalnom mrežom za praćenje.

Orbiter

Orbiter Atlantis spušta svoj stajni trap pred sletanja na pistu.

Orbiter je podsećao na običan avion, sa delta krilima, sa uglom strele unutrašnje napadne ivice od 81° i spoljašnje od 45°. Ugao napadne ivice vertikalnog repa iznosi 50°. Četiri elevona, smeštena na zadnjem kraju krila, i kormilo/aerodinamička kočnica, smešteni na zadnjem kraju vertikalnog repa, zajedno sa zakrilcima, omogućavali su upravljanje orbiterom prilikom prilaska i sletanja.

Teretni prostor orbitera bio je dug 18 metara, a širok i visok po 4,6 metara, i zauzimao je veći deo trupa letelice. Iz informacija sa kojih je 2011. godine skinuta oznaka tajnosti se vidi da je teretni prostor orbitera bio namenski projektovan da može da obuhvati veliki špijunski satelit KH-9 HEXAGON, kojim je upravljao nacionalni ured za izviđanje. Ceo gornji deo teretnog prostora su činila dvoja simetrična vrata koja su bila pričvršćena šarkama sa strana, a otvarala su se po sredini. Teret se obično utovarao u horizontalnom položaju u teretni prostor orbitera, koji je već bio spojen sa ostalim komponentama za lansiranje (ET i SRB) i nalazio se u vertikalnom položaju. Po ulasku u odgovarajuću orbitu, vrata su se otvarala, a teret je istovaran u približno bestežinskom stanju pomoću: robotske ruke za daljinsku manipulaciju (koju su kontrolisali astronauti), astronauta tokom svemirske šetnje, ili je teret imao sopstveni pogonski sistem (to je bio slučaj kod satelita koji su koristili dodatke PAM ili IUS).

Tri glavna motora spejs-šatla (SSME, engl. Space Shuttle Main Engines) montirani su na zadnji kraj trupa orbitera u šablon trougla. Mlaznice motora mogle su da se pomeraju 10,5° gore-dole i 8,5° levo-desno tokom poletanja, time se menjao pravac njihovog potiska i tako se upravljalo šatlom. Struktura orbitera je uglavnom napravljena od legure aluminijuma, dok je struktura motora većinom od legure titanijuma.

• 
  Orbiter Atlantis tokom transporta na leđima letelice za prevoz šatla (izmenjen Boing 747), 2008. g.
• 
  Endevor na leđima letelice za prevoz šatla.
• 
  Pogled spreda na šatl Atlantis koji se nalazi na mobilnoj lansirnoj platformi (MLP), pred misiju STS-79.
• 
  Test sistema za prigušenje zvuka. Tokom lansiranja, na MLP se istisne preko 1.300.000 litara vode za 41 sekundu.
• 
  Slika orbitera Atlantis tokom prilaska MSS. U teretnom prostoru se vidi jedan od modula MSS.
• 
  Noćno sletanje šatla na pistu svemirskog centra Kenedi na Floridi.

Spoljni rezervoar

Spoljni rezervoar spejs-šatla.

Raketni motor na čvrsto gorivo dovučen na kopno radi rehabilitacije.

Primarna namena spoljnjeg rezervoara bila je da napaja tečnim kiseonikom i tečnim vodonikom glavne motore. Takođe je služio kao glavni oslonac celog sistema, jer su se na njega montirali orbiter i dva raketna motora na čvrsto gorivo. Spoljni rezervoar je bila jedina komponenta sistema koja nije mogla višekratno da se koristi. Iako su rezervoari odbacivani da sagore pri povratku u atmosferu, bilo je tehnički moguće da se oni stave u orbitu i da se tako višekratno koriste (npr. da se spoje sa svemirskom stanicom i koriste za skladištenje goriva).

Raketni motori na čvrsto gorivo

Svaki od dva raketna motora na čvrsto gorivo (SRB) proizvodio je 12,5 miliona njutna potiska pri poletanju. Nedugo nakon poletanja potisak je rastao na 14 miliona njutna. Dva SRB su zajedno obezbeđivali 83% ukupnog potiska pri poletanju, dok je ostatak dolazio od tri glavna motora (SSME). SRB su odbacivani dva minuta nakon poletanja sa lansirne rampe, na visini od oko 46 km, nakon čega su aktivirani veliki padobrani kako bi se obezbedio što nežniji pad u okean, odakle su brodovima odvlačeni na kopno. Kućišta SRB bila su napravljena od čelika debljine 13 mm. SRB su, nakon rehabilitacije, mogli da se koriste mnogo puta. Kućište korišćeno za test motora rakete Ares I 2009. godine korišćeno je u 48 misija šatla, uključujući i prvu misiju STS-1 1981. godine.

Dodaci orbitera

U zavisnosti od zahteva misije, uz orbiter su mogli da se koriste mnogi dodaci. U ove dodatke su spadale orbitalne laboratorije (Spejslab, Spejshab), dodatni stepeni rakete za lansiranje satelita u više orbite (PAM, IUS), sistem za duži boravak u orbiti (engl. Extended Duration Orbiter), višenamenski logistički moduli (engl. Multi-Purpose Logistics Module) ili robotska ruka za daljinsku manipulaciju Kanadarm (engl. Canadarm). Kompanija Orbital sajenses konstruisala je dodatan stepen pod nazivom faza za transfernu orbitu (engl. Transfer Orbit Stage), koji je takođe jednom korišćen. Kao dodaci koristili su se i drugi sistemi i ormari koji su bili deo sistema Spejslab.

• 
  Višenamenski logistički modul Leonardo.
• 
  Dodatni stepen IUS sa Galileom.
• 
  Dodatni stepen PAM sa satelitom.
• 
  Montaža sistema za duži boravak u orbiti.
• 
  Spejslab u orbiti.
• 
  Robotska ruka za daljinsku manipulaciju (Kanadarm).

Spejslab

Spejslab LM2, korišćen tokom misija koje je finansirala Nemačka.

Glavni članak: Spejslab

Jedna od važnijih komponenti programa spejs-šatl bio je Spejslab, koji su zajednički razvile zemlje Evrope, a koristile su ga SAD i njeni međunarodni partneri. Ovaj modularni sistem činili su moduli pod pritiskom, palete i ormari, uz pomoć kojih su tokom Spejslab misija vršeni eksperimenti iz mnogih naučnih disciplina, a usput je razvijana i međunarodna saradnja. Spejslab je korišćen tokom 29 misija u koje se ubrajaju istraživanja vezana za astronomiju, mokrogravitaciju, radar, ljudsko telo, žive organizme i dr. Oprema i sistemi razvijeni za Spejslab korišćeni su i pri drugim misijama šatla – pri servisiranju teleskopa Habl i pri dostavljanju namirnica i opreme na MSS. Tokom misija STS-2 i STS-3 izvršena su ispitivanja sistema, a prva operativna misija bila je Spejslab-1 (STS-9), lansirana 28. novembra 1983. godine.

Sistemi leta

Spejs-šatl je jedna od prvih letelica na kojoj je korišćen kompjuterizovan električni sistem komandi leta (engl. fly-by-wire). Ovo je značilo da nije postojala mehanička ili hidraulička veza između kontrolne palice pilota i manevarskih površina, odnosno potisnika reakcionog sistema upravljanja.

Međutim, u početku se javila sumnja u pouzdanost digitalnog sistema komandi leta. Zbog toga su utrošena značajna sredstva u istraživanje i razvoj računarskog sistema spejs-šatla. Šatl je koristio pet identičnih 32-bitnih IBM računara opšte namene, model AP-101, koji su zajedno činili ugrađeni sistem. Četiri računara su radila sa specijalizovanim softverom koji se zvao PASS (engl. Primary Avionics Software System – primarni softverski sistem avionike). Peti, rezervni računar, radio je sa odvojenim softverom koji se zvao BFS (engl. Backup Flight System – rezervni sistem leta). Svih pet računara zajedno su bili poznati kao DPS (engl. Data Processing System – sistem za obradu podataka).

Simulacija šatla pri brzini 2,46 maha na visini od 20.000 m. Površina vozila obojena je u odnosu na koeficijent pritiska, dok konture sive boje predstavljaju gustinu okolnog vazduha, proračunato koristeći OVERFLOW softverski paket.

Cilj pri izradi DPS sistema bila je dvostruka pouzdanost. U slučaju otkaza jednog računara, šatl je i dalje mogao uspešno da izvrši sve zadatke misije. U slučaju otkaza dva računara, šatl je mogao bezbedno da sleti, ali nije mogao da izvrši celu misiju. Četiri računara opšte namene radili su udruženo, kontrolisali su se međusobno. Ukoliko jedan od njih otkaže tri preostala računara bi se saglasila da je došlo do otkaza i izbacili bi ga iz sistema. Ovim se računar sa greškom odvajao od sistema za upravljanje. Ukoliko bi otkazao jedan od preostala tri računara u funkciji, preostala dva bi ga izbacila iz sistema. U slučaju da u istom trenutku otkažu dva od četiri računara opšte namene (slučaj 50/50), jedna grupa sa dva računara bi se izabrala nasumično i preuzela kontrolu letelice.

BFS je bio softver čiji je razvoj tekao odvojeno od razvoja softvera za četiri računara opšte namene. Na njemu je radio peti računar, i on bi preuzeo kontrolu samo u slučaju otkaza svih računara opšte namene. BFS je kreiran jer iako su četiri primarna računara bila hardverski odvojena, radila su na istom softveru, tako da je greška u softverskom kodu mogla sve da ih onesposobi. Softver koji je ugrađen u računare razvijen je pod potpuno drugačijim uslovima u odnosu na softver dostupan široj javnosti – broj linija koda bio je značajno manji u odnosu na komercijalni softver, njegove izmene su bile retke i vršene su tek nakon opsežnih ispitivanja, tako da je veliki broj ljudi radio na razvoju i testiranju male količine računarskog koda. Međutim, u teoriji, moglo je da dođe do pada sistema, i baš iz tog razloga postojao je peti računar sa BFS sistemom. Mada je BFS mogao da radi paralelno sa PASS, on nije preuzeo kontrolu nijednom tokom svih misija spejs-šatla.

Softver za računare spejs-šatla pisan je u programskom jeziku koji se zvao HAL/S (engl. High-order Assembly Language/Shuttle), koji je bio sličan jeziku PL/1. On je namenski napisan za okruženje ugrađenog sistema koji se menja u realnom vremenu.

Računari AP-101 kompanije IBM prvobitno su imali 424 kB RAM memorije izrađene u tehnici sa magnetnim jezgrom. Procesor je bio u stanju da obradi oko 400.000 instrukcija svake sekunde. Nisu imali tvrdi disk, a softver su učitavali sa kaseta sa magnetnom trakom.

Tokom 1990. godine, stari računari zamenjeni su unapređenim verzijama AP-101S, koji su imali 2,5 puta veću memoriju (oko 1 MB), i tri puta veću brzinu procesora (1,2 miliona operacija u sekundi). Memorija za softver je promenjena sa magnetnih traka na poluprovodničku tehnologiju uz rezervne baterije.

Prve misije šatla, počevši od novembra 1983. godine, nosile su sa sobom GRiD Compass koji se smatra jednim od prvih laptop računara. Nadimak ovog računara bio je SPOK (SPOC, engl. Shuttle Portable Onboard Computer). Da bi mogao da se upotrebljava tokom misija šatla morao je da pretrpi razne hardverske i softverske izmene koje su kasnije pretočene u verzije proizvoda za tržište. Tokom misija je korišćen za praćenje i prikaz pozicije šatla, prikazivao je putanju naredne dve orbite, prikazivao je odakle šatl ima direktnu vidljivost za komunikaciju sa stanicama na Zemlji, a pokazivao je i tačke na površini koje su bile interesantne za fotografisanje. GRiD Compass se prodavao veoma loše jer je njegova cena bila oko 8.000 dolara, ali je nudio nenadmašne performanse za te dimenzije i masu. Agencija NASA bila je jedan od glavnih kupaca.

Oznake i obeležja orbitera

Prototip orbitera Enterprajz prvobitno je imao zastavu SAD na gornjoj površini levog krila i crna slova „USA“ na desnom krilu. Naziv „Enterprajz“ ispisan je crnim slovima na vratima teretnog prostora, odmah iznad šarke i iza modula sa posadom. Na zadnjem kraju vrata teretnog prostora nalazio se „crvić“ logotip agencije NASA sive boje. Na zadnjem kraju trupa orbitera, odmah iznad krila, nalazio se natpis „United States“ crnim slovima, i mala zastava SAD ispred njega.

„Crvić“ logotip agencije NASA (1975—1992. g.).

„Ćufta“ logotip agencije NASA (1959—1975. i od 1992. g. do danas).

Prvi operativni orbiter, Kolumbija, prvobitno je imao iste oznake kao Enterprajz, uz izuzetak slova „USA“ na desnom krilu, koja su bila malo veća i razmaknutija. Kolumbija je takođe imala površine obojene u crno koje Enterprajz nije imao – na prednjem modulu reakcionog sistema upravljanja, oko prozora kokpita i na vertikalnom repu, kao i prepoznatljive crne „obraze“ na prednjem delu gornje površine krila koje nije imao nijedan drugi orbiter.

Sa Čalendžerom je ustanovljena modifikovana šema oznaka orbitera, koja je kasnije primenjena na Diskaveri, Atlantis i Endevor. Slova „USA“ crne boje nalazila su se iznad zastave SAD na levom krilu, dok se „crvić“ logotip sive boje nalazio centriran iznad naziva orbitera na desnom krilu. Naziv orbitera bio je ispisan ne na vratima teretnog prostora, već na prednjem delu trupa, odmah ispod i iza prozora kokpita. Tako je naziv orbitera bio vidljiv na fotografijama u orbiti, kada su vrata teretnog prostora otvorena.

Obeležja na krilima Enterprajza su 1983. godine promenjena kako bi se poklapala sa onima na Čalendžeru, dok je „crvić“ logotip agencije NASA na zadnjem kraju vrata teretnog prostora prefarban u crnu boju. Neke crne oznake su dodate na nos, prozore kokpita i vertikalan rep, kako bi što više ličio na operativne orbitere, ali je naziv „Enterprajz“ ostao na vratima teretnog prostora, jer nikada nije postojala potreba da se ona otvaraju. Na orbiteru Kolumbija naziv je sa vrata premešten na prednji trup kako bi ličio na ostale orbitere nakon misije STS-61-C (tokom jaza u letovima između 1986. i 1988. god. kada je cela flota šatlova prizemljena nakon nesreće Čalendžera), ali je zadržao prvobitne oznake na krilima sve do poslednjeg remonta (nakon STS-93), kao i jedinstvene crne „obraze“ do kraja svoje operativne upotrebe.

Počevši od 1998. godine oznake i obeležja operativnih orbitera su modifikovana kako bi uključila „ćufta“ obeležje agencije NASA. Logotip „crvić“, koji je agencija izbacila iz upotrebe, uklonjen je sa vrata teretnog prostora dok je „ćufta“ obeležje dodato iza teksta „United States“ na zadnjem donjem kraju trupa. „Ćufta“ obeležje je takođe dodato na levo krilo, dok se zastava SAD nalazila iznad naziva orbitera na desnom krilu. Tri operativna orbitera – Atlantis, Diskaveri i Endevor, još nose ovakva obeležja kao eksponati u muzeju. Orbiter Enterprajz prešao je u vlasništvo Smitsonijan institucije 1985. godine, i nije bio pod nadležnošću agencije NASA kada su se ove promene dogodile. Zato ovaj orbiter i dalje nosi oznake iz 1983. godine, uključujući i naziv orbitera na vratima teretnog prostora.

Nadogradnje

Atlantis je bio prvi orbiter koji je leteo sa unapređenim kokpitom (STS-101).

U prvom planu tri mlaznice GMSS-a, iznad su dve mlaznice OMS-a i vertikalni rep.

Unapređeno odelo za evakuaciju posade – ACES.

Spejs šatl je razvijen tokom sedamdesetih godina 20. veka, ali su kasnije na njemu izvršene razne nadogradnje i izmene kako bi se povećale performanse, pouzdanost i sigurnost. U unutrašnjosti nisu vršene veće izmene u odnosu na prvobitan projekat, tako da je šatl ostao uglavnom isti, sa izuzetkom unapređene avionike letelice. Pored ovog unapređenja, originalni analogni instrumenti kontrolne table zamenjeni su modernijim LCD displejima sličnim onima koji se koriste u komercijalnim avionima novije generacije. Sa početkom izgradnje MSS, unutrašnja vazdušna komora orbitera zamenjena je eksternim sistemom za spajanje, kako bi se na srednjoj palubi oslobodio što veći prostor za namirnice pri letovima na MSS.

Glavni motori spejs-šatla (SSME) pretrpeli su nekoliko izmena kako bi im se povećala pouzdanost i snaga. Ovim se objašnjava izjava komentatora tokom poletanja šatla: „Potisak glavnih motora je 104 procenta.“; ovo nije značilo da motori rade van granice sigurnosti. Vrednost od 100% važila je za prvu verziju motora. Međutim, tokom dugog procesa razvoja motora inženjeri kompanije Roketdin ustanovili su da motori mogu pouzdano da rade na 104% potiska koji je originalno zadat. NASA je mogla da preskalira vrednosti potiska, tako da novih 104% u stvari bude 100%. Da bi se sve to razjasnilo bilo je potrebno izmeniti veliku količinu prethodne dokumentacije i softvera, tako da je jednostavnije bilo zadržati brojku od 104% potiska. Unapređenja SSME označavana su kao blokovi – Blok I, Blok II, Blok IIA. Ova unapređenja obezbedila su veću pouzdanost, lakše održavanje i remont nakon povratka iz svemira, kao i veće performanse. Na kraju je dostignut nivo potiska od 109% sa verzijom motora Blok II iz 2001. godine. Maksimalan nivo potiska korišćen tokom nominalnog leta bio je 104%, dok bi se vrednost od 106% i 109% koristila samo u slučaju nužde (prekida leta).

Za prve dve misije šatla, STS-1 i STS-2, spoljni rezervoar bio je ofarban u belo kako bi se zaštitila izolacija kojom je obložena većina rezervoara. Međutim, manje izmene i dodatna ispitivanja su pokazala da farbanje nije neophodno. Ušteda na masi farbe (približno 272 kg) povećala je masu tereta koju orbiter može da dostavi u orbitu. Na masi se dodatno uštedelo uklanjanjem unutrašnjih veza u rezervoaru sa vodonikom koje nisu bile neophodne. Rezultat ovih ušteda na masi bio je „laki“ ET i ova verzija rezervoara je korišćena na većini misija šatla. Za misiju STS-91 prvi put je upotrebljen „super laki“ ET. Ova verzija rezervoara bila je napravljena od aluminijum-litijumske legure 2195. Njegova masa bila je 3,4 tone manja od poslednje verzije „lakog“ rezervoara. Pošto šatl nikada nije leteo bez ljudske posade, svako od ovih unapređenja testirano je tokom operativnih letova.

Raketni motori na čvrsto gorivo (SRB) takođe su unapređeni tokom vremena. Inženjeri koji su projektovali motore dodali su treći O-zaptivač između segmenata nakon eksplozije spejs-šatla Čalendžer. U planu je bilo još nekoliko izmena SRB kako bi im se povećala sigurnost i performanse, ali nijedna od tih izmena nije sprovedena u delo. Planiranim izmenama bi se došlo do prostijeg, jeftinijeg, i verovatno sigurnijeg i snažnijeg unapređenog raketnog motora na čvrsto gorivo (ASRB, engl. Advanced Solid Rocket Booster). Proizvodnja ovih raketa počela je sredinom 90-ih godina kako bi se podržala izgradnja Međunarodne svemirske stanice, ali je ubrzo obustavljena radi uštede novca nakon potrošenih 2,2 milijarde dolara. Po obustavljanju daljeg razvoja ASRB krenulo se u razvoj super lakog ET, čime je povećana masa koju je orbiter mogao da dostavi u orbitu, ali time bezbednost celokupnog sistema nije poboljšana. Američko ratno vazduhoplovstvo je razvilo svoju verziju lakšeg jednosegmentnog SRB, ali ni ta verzija nije ušla u operativnu upotrebu.

Misija STS-70 je 1995. godine odložena jer su detlići napravili rupe u izolacionoj peni rezervoara. Od tada, NASA je instalirala plastične mamce i balone u obliku sova, koji su morali da se uklone pred lansiranje. Krhkost izolacione pene bila je uzrok oštećenja Sistema za toplotnu zaštitu šatla (engl. Thermal Protection System) – izolacionih pločica koje štite orbiter tokom ulaska u atmosferu. NASA je uveravala da, iako je izolacija bila glavni krivac za nesreću orbitera Kolumbija 2003. godine, završetak MSS u predviđenom roku neće biti ugrožen.

Teretna verzija šatla, bez ljudske posade, predlagana je više puta tokom 80-ih godina, ali nijednom nije materijalizovana. Imala je naziv Šatl C (engl. Shuttle-C, Cargo), i mogla je da lansira veću masu u orbitu na uštrp višekratnog korišćenja komponenti. Troškovi razvoja ne bi bili veliki jer bi se većinom koristila postojeća tehnologija razvijena za spejs-šatl. Jedan od predloga bio je i da se teretni prostor orbitera pretvori u kabinu za putnike sa 30 do 72 sedišta. Boravak u svemiru bi trajao oko tri dana, a cena po sedištu bi iznosila oko 1,5 miliona dolara.

Tokom prve četiri misije spejs-šatla astronauti su nosili modifikovana odela pod pritiskom za letove na velikim visinama, koja su koristili piloti Američkog ratnog vazduhoplovstva. Od petog leta, misije STS-5, pa sve do nesreće orbitera Čalendžer, nošena su jednodelna svetloplava nomeks odela. Modifikovana, kompaktnija verzija prvobitnih odela vraćena je u upotrebu 1988. godine. Ova odela korišćena su sve do 1995. g. kada su zamenjena odelima pod punim pritiskom zvanim ACES (engl. Advanced Crew Escape Suit – Unapređeno odelo za evakuaciju posade), koja su podsećala na odela projekta Džemini, ali su bila narandžaste boje.

Kako bi se produžilo vreme koje orbiter može da provede spojen sa MSS, ugrađen je sistem za prenos energije između orbitera i orbitalne stanice (engl. Station-to-Shuttle Power Transfer System – SSPTS). Ovaj sistem omogućavao je orbiterima da koriste energiju koju proizvode fotonaponske ćelije stanice kako bi sopstvene zalihe duže trajale (orbiter je energiju dobijao preko gorivnih ćelija). Sistem SSPTS prvi put je korišćen tokom misije STS-118.

Tehnički podaci

Specifikacije komponenti

Specifikacije orbitera (za Endevor, OV-105):

Orbiter spejs-šatla i letelica Sojuz prikazane u razmeri.

Detaljan prikaz levog krila spejs-šatla. Žutom bojom je prikazan deo izolacionih ploča napadne ivice krila, napravljenih od ojačanog ugljenika, kojih ukupno ima 22.

Umetničko viđenje spejs-šatla u orbiti sa modulom Spejslab.

Orbiter Enterprajz tokom jednog od pet probnih letova. Poklopac na repnom delu letelice stavljen je kako bi se smanjile turbulencije tokom leta.

• Dužina: 37,237 m
• Raspon krila: 23,79 m
• Visina: 17,25 m
• Masa praznog orbitera: 78.000 kg
• Masa pri poletanju: 110.000 kg
• Maksimalna masa pri sletanju: 100.000 kg
• Masa povratnog tereta: 14.400 kg
• Maksimalna masa tereta: 25.060 kg
• Kapacitet u NZO: 24.310 kg
• Kapacitet u GTO: 3.806 kg
• Kapacitet u polarnu orbitu: 12.700 kg

Napomena – kapacitet je zavisio od verzije rezervoara koja je korišćena (običan, laki ili super laki).

• Dimenzije teretnog prostora: 4,6 x 18 m
• Nadmorska visina: 190 do 960 km
• Brzina: 7,743 km/s (27.870 km/h)
• Prvi stepen (SSME sa ET)
  • Glavni motori: tri Roketdin SSME (Blok II), svaki sa potiskom na nivou mora od 1,752 MN na 104%
  • Potisak (pri poletanju, nivo mora,104%, sva tri SSME zajedno): 5,255 MN
  • Specifični impuls: 455 s
  • Vreme gorenja: 480 s
  • Gorivo: tečni kiseonik/vodonik
• Drugi stepen
  • Motori: dva OMS
  • Potisak (ukupan, u vakuumu): 53,4 kN
  • Specifični impuls: 316 s
  • Vreme sagorevanja: 1.250 s
  • Gorivo: MMH/N₂O₄
  • Posada: varira – prvi letovi šatla imali su najmanje dvočlanu posadu; mnoge kasnije misije petočlanu posadu. Do kraja programa, tipično je letelo sedmoro astronauta: komandir, pilot i pet specijalista misije. U dva navrata letelo je osam astronauta (STS-61-A i STS-71). U slučaju nužde u orbiter je moglo da se smesti najviše 11 astronauta.

Specifikacije ET (za super laku verziju):

• Dužina: 46,9 m
• Prečnik: 8,4 m
• Zapremina goriva: 2.025.000 litara
• Masa praznog rezervoara: 26.535 kg
• Masa punog rezervoara: 756.000 kg

Specifikacije SRB:

• Dužina: 45,46 m
• Prečnik: 3,71 m
• Masa prazne rakete: 68.000 kg
• Masa pune rakete: 571.000 kg
• Potisak (pri poletanju, nivo mora, po motoru): 12,5 MN
• Specifični impuls: 269 s
• Vreme sagorevanja: 124 s

Specifikacije „Steka“:

• Visina: 56 m
• Masa pri poletanju: 2.000.000 kg
• Ukupan potisak: 30,16 MN (38.800.000 konjskih snaga)

Profil misije

Lansiranje

Profil jedne STS misije.

Sve misije programa spejs-šatla lansirane su sa svemirskog centra Kenedi na Floridi. Vremenski uslovi koji su se uzimali u obzir za lansiranje bili su: padavine, temperatura, oblačnost, osvetljenost, vetar i vlažnost vazduha. Spejs-šatl nije lansiran pri uslovima u kojima je moglo da dođe do udara munje. Avione često pogađa munja, ali bez većih posledica jer se naelektrisanje kanališe kroz provodnu konstrukciju letelice koja nije uzemljena. Kao i većina komercijalnih aviona, i šatl je većinom bio napravljen od aluminijuma koji je po svojoj prirodi provodnik. Ovo bi u teoriji bilo dovoljno da se zaštite unutrašnji sistemi letelice. Međutim, po poletanju šatl je za sobom ostavljao dug oblak dima koji potiče od raketnih motora na čvrsto gorivo, tako da je ovaj oblak mogao da obezbedi put do zemlje naelektrisanju i izazove atmosfersko pražnjenje. Pravilo nakovnja agencije NASA pri lansiranju šatla propisivalo je da gomilasto-kišni nakovnjast oblak (lat. Cumulonimbus incus) ne sme postojati na rastojanju manjem od 18 km do lansirne rampe. U slučaju da neki od zadatih parametara nije zadovoljen, oficir za vremenske uslove bi javio kontroli lansiranja da kriterijumi vremenskih uslova nisu zadovoljeni, ali odbrojavanje nije zaustavljano sve dok je postojala šansa da će se uslovi popraviti. U slučaju da oficir za vremenske uslove da prognozu u kojoj su kriterijumi narušeni i u vreme lansiranja, kontrola bi zaustavila odbrojavanje i odredila novo vreme poletanja (u skladu sa vremenskom prognozom).

Lansiranje Atlantisa u sumrak 2001. g. Sunce je iza kamere, a senka oblaka izduvnih gasova pogađa Mesec.

Pored povoljnih uslova oko Kenedija, vremenski uslovi su morali da budu povoljni i na makar jednom od mesta za sletanje u slučaju prekida leta koja su se nalazila sa druge strane Atlantika, kao i u području okeana gde padaju SRB. Šatl bi najverovatnije prošao bez ikakvih posledica u slučaju udara munje, ali ta pojava je prouzrokovala probleme tokom poletanja misije Apolo 12, pa je iz predostrožnosti NASA rešila da se šatl ne lansira ako postoji mogućnost da dođe do udara munje.

Spejs-šatlovi nisu lansirani krajem decembra, jer bi to značilo da bi Novu godinu proveli u svemiru (ovaj fenomen je bio poznat kao YERO – engl. Year-End RollOver). Softver šatla, kreiran krajem sedamdesetih godina prošlog veka, nije u sebi sadržao rešenje za ovaj događaj, pa bi računari orbitera morali da se resetuju pri promeni godine što je moglo da dovede do kvara na letelici. Inženjeri agencije NASA su 2007. godine osmislili rešenje, tako da je šatl mogao da pređe preko ove promene bez problema.

Na dan lansiranja, nakon poslednje pauze u odbrojavanju na T–minus 9 minuta, šatl je prolazio kroz poslednje pripreme pred lansiranje, a odbrojavanje je automatski kontrolisao lansirni sekvencer (engl. Ground Launch Sequencer, GLS) – softver unutar kontrolnog centra lansiranja. Ovaj softver i zaustavio odbrojavanje u slučaju da detektuje bilo kakav problem sa nekim od sistema na šatlu. GLS je predavao kontrolu nad odbrojavanjem računarima unutar šatla 31 sekundu pre poletanja, i ovaj proces poznat je pod nazivom Početak automatske sekvence (engl. Auto sequence start).

Na T–minus 16 sekundi sistem za prigušenje zvuka počinjao je da zaliva mobilnu lansirnu platformu i rovove ispod SRB sa 1.300 m³ vode, kako bi se orbiter šatla zaštitio od akustične energije i izduvnih gasova raketnih motora koji su se odbijali od MLP i rovova tokom poletanja. Pri poletanju spejs-šatla nivo zvuka je iznosio oko 215 dB.

Na T–minus 10 sekundi aktivirao se sistem za paljenje gasova koji se skupljaju u okolini mlaznica raketnih motora. Ovaj sistem se sastojao iz tri uređaja koji su bacali varnice ka sve tri mlaznice motora. Ukoliko se ovi gasovi ne uklone moglo je da dođe do pogrešnih očitavanja senzora za pritisak, pa samim tim i eksplozije tokom paljenja motora. Ponekad se pogrešno tumači uloga ovog sistema i misli se da varnice pale tri glavna motora šatla. Međutim, svaki motor poseduje sopstveni upaljač unutar mlaznice koji u stvari pali gorivo. Turbopumpe glavnih motora su u ovom trenutku (T–minus 10 sekundi) počinjale da pune komore za sagorevanje tečnim kiseonikom i tečnim vodonikom. Računari bi nakon toga reagovali i započeli fazu paljenja glavnih motora.

Paljenje glavnih motora svemirskog šatla.

Tri glavna motora (SSME) paljeni su na T–minus 6,6 sekundi. Motori su paljeni sekvencijalno, preko računara opšte namene šatla, na razmaku od 120 ms. Računari su zahtevali da motor dostigne 90% nominalnog potiska kako bi postavili mlaznice motora u konfiguraciju za poletanje. Kada su motori upanjeni, voda iz sistema za ublažavanje zvuka pretvarala se u veliki oblak pare koja je izlazila ka jugu pod velikim pritiskom. Sva tri SSME morala su da dostignu 100% nominalnog potiska u roku od 3 sekunde, inače bi računari prekinuli lansiranje. Ukoliko su računari detektovali nominalnu vrednost potiska, na T–minus 0 sekundi aktivirano je 8 eksplozivnih vijaka koji su pričvršćivali šatl za lansirnu platformu i u tom trenutku su paljena dva raketna motora sa čvrstim gorivom. Nakon paljenja ovih motora šatl je morao da poleti, jer SRB nisu mogli da se ugase nakon poletanja sve dok ne potroše svo gorivo. Oblak izduvnih gasova koji su stvarali SRB izlazio je iz rova u smeru severa i kretao se skoro brzinom zvuka, stvarajući udarne talase koji su bili vidljivi na usporenim snimcima lansiranja. Pri paljenju motora računari opšte namene sprovodili su sekvence paljenja preko Glavnog kontrolera događaja (engl. Master Events Controller), kompjuterskog programa koji je bio integrisan u računarskom softveru. Postojale su mnoge procedure za hitne slučajeve (režimi prekida) kako bi se obuhvatili svi mogući otkazi tokom lansiranja. Mnoge od ovih procedura bavile su se otkazima glavnih motora, jer su oni bili najsloženija komponenta sistema. Nakon nesreće orbitera Čalendžer izvršene su mnoge izmene režima prekida kako bi se povećala sigurnost.

Poletanje orbitera Endevor (misija STS-134). Ispod tri glavna motora se vide Mahovi dijamanti.

Po paljenju glavnih motora, a dok su motori na čvrsto gorivo još uvek bili pričvršćeni za lansirnu platformu, potisak koji su stvarala tri SSME činio je da se ceo „stek“ (orbiter, ET i SRB) iz perspektive astronauta u kokpitu zanjiše nadole za 2 metra. Ovo kretanje nazivano je „klimanje glavom“ u žargonu agencije NASA. Zatim su se raketni motori na čvrsto gorivo izvili nazad u svoj prvobitni položaj, pa čak i malo preko stroge vertikale u drugu stranu. Ceo ovaj proces trajao je približno šest sekundi. U trenutku kada su se SRB vratili u vertikalan položaj, oni su paljeni i šatl je uzletao. Kontrolni centar misije u Svemirskom centru Džonson preuzimao je kontrolu leta nakon što su SRB prošli lansirni toranj.

Ubrzo nakon poletanja, šatl je započinjao manevar kojim se orbiter izvrtao „na leđa“, dok su krila bila poravnata sa lansirnom rampom. Šatl je veći deo leta provodio u ovoj orijentaciji, gledano u odnosu na Zemlju orbiter se nalazio ispod spoljnjeg rezervoara. Ova orijentacija omogućavala je manji napadni ugao koji je bio povoljan za aerodinamička opterećenja koja je šatl trpeo tokom prolaska kroz oblast visokog dinamičkog pritiska. Ovim se postizao neto pozitivan faktor opterećenja, ali se i omogućavalo posadi da koristi površinu Zemlje kao referentu tačku za orijentaciju. Ugao putanje po kojoj se kretao šatl je sa porastom visine bio sve manji i manji, dok je ubrzanje raslo jer je količina goriva u ET i SRB bila sve manja. Da bi se došlo do niske Zemljine orbite potrebno je mnogo više horizontalnog od vertikalnog ubrzanja. Međutim, sa Zemlje se nije činilo da je tako jer je šatl uzletao vertikalno sa lansirne rampe i izlazio je iz vidokruga tokom većeg dela horizontalnog leta. Brzina pri približno kružnoj orbiti na 380 km nadmorske visine (na kojoj se nalazi MSS) iznosi 7,68 km/s, ili 27.650 km/h, što je ekvivalentno brzini od 23 maha na nivou mora. Pošto inklinacija orbite MSS iznosi 51,6°, šatl je morao da postigne istu inklinaciju kako bi došao u poziciju da se spoji sa MSS.

Oko trenutka tokom poletanja, koji se nazivao Max Q, gde su na šatl delovale najveće aerodinamičke sile, potisak glavnih motora smanjivao se na 72% nominalnog kako bi se izbegla prevelika naprezanja orbitera, naročito na osetljivim delovima poput krila. U ovom trenutku javljao se fenomen poznat kao Prandl-Gloretov singularitet, gde se formirao oblak kondenzacije oko šatla tokom prelaska u nadzvučnu brzinu. Ovaj fenomen je nestajao nekoliko sekundi kasnije, kada se šatl popeo ne veću nadmorsku visinu, na kojoj je manji atmosferski pritisak. Na T+70 sekundi potisak motora se ponovo povećavao na maksimalnu vrednost od 104%.

Na T+126 sekundi nakon poletanja, aktivirani su eksplozivni vijci koji su pričvršćivali raketne motore na čvrsto gorivo za spoljni rezervoar, a male rakete za odvajanje odgurivale su ih u stranu od ostatka letelice. SRB su padali u okean odakle su transportovani brodovima na kopno radi rehabilitacije i ponovnog korišćenja. Po odvajanju SRB, šatl je ubrzavao uz pomoć tri glavna motora koji su obezbeđivali ukupan potisak od 5,25 MN. U ovoj fazi leta šatl je imao odnos mase i potiska manji od jedan, što znači da glavni motori nisu imali dovoljno potiska da prevaziđu gravitacionu silu i vertikalna brzina koju su obezbedili SRB počela je privremeno da opada. Međutim, nastavkom sagorevanja masa goriva se sve više smanjivala, tako da je odnos mase i potiska ponovo bio veći od jedan i šatl je nastavljao da ubrzava ka orbiti.

Odvajanje Potisnika na čvrsto gorivo pri poletanju misije STS-1. Na slici se vidi i Spoljni rezervoar obojen u belo.

U nastavku leta, šatl je uz pomoć glavnih motora održavao orijentaciju i dobijao na visini, dok je horizontalnim ubrzanjem povećavao brzinu do orbitalne. Oko 5 minuta i 45 sekundi nakon uzletanja sa lansirne rampe, direktne komunikacione veze orbitera sa Zemljom su počinjale da slabe, pa je zato šatl promenio poziciju tako da se nalazi iznad rezervoara u odnosu na Zemlju. Ovako je orbiter mogao da nastavi komunikaciju sa kontrolom misije preko TDRS (engl. Tracking and Data Relay Satellite) satelita koji se nalaze u višoj orbiti.

Naposletku, tokom poslednjih 10 sekundi rada glavnih motora, masa vozila se toliko smanjila da je potisak motora morao da se smanji kako bi se ubrzanje ograničilo na 3 g (29,34 m/s²), i to se primarno radilo zbog udobnosti astronauta. Približno osam minuta po poletanju, glavni motori šatla su gašeni.

Glavni motori gašeni su pre nego što se potroši svo gorivo u rezervoaru, jer bi rad motora „na suvo“ (bez dotoka goriva) uništio motor. Dovod kiseonika prekidan je pre dovoda vodonika, jer je motor loše reagovao na drugačije modove gašenja (tečni kiseonik ume naglo da reaguje, i podstiče sagorevanje kada dođe u kontakt sa vrelim metalnim površinama unutar motora). Spoljni rezervoar se odvajao aktiviranjem eksplozivnih vijaka koji su ga pričvršćivali za orbiter. Veći deo konstrukcije rezervoara se dezintegrisao po ulasku u atmosferu, mada su neki delovi mogli da „prežive“ i padnu u okean (Indijski ili Tihi, zavisno od profila lansiranja). Zatvaranje cevovoda unutar rezervoara i uz nedostatak sistema za oslobađanje pritiska osiguravalo je da će se rezervoar raspasti kada naiđe na gušći deo atmosfere. Nakon sagorevanja izolacione pene, velika toplota prouzrokovala je isparavanje preostalog goriva u rezervoarima. Pritisak unutar rezervoara rastao je sve do kritične tačke kada je dolazilo do eksplozije. Ovim se osiguravalo da, čak i ako neki delovi rezervoara „prežive“ ulazak u atmosferu, oni budu dovoljno mali da ne predstavljaju veću opasnost.

Da orbiter ne bi pao nazad u atmosferu zajedno sa ET, motori OMS-a su korišćeni kako bi se povećao perigej dalje od gušćeg dela atmosfere. Tokom nekih misija, npr. misija na MSS, motori OMS-a su korišćeni zajedno sa glavnim motorima šatla tokom poslednje faze leta. Orbiter se nakon gašenja glavnih motora orijentisao za povratak na Zemlju. Ovo je rađeno iz dva razloga. Prvi je da bi se spoljni rezervoar po odvajanju vratio u atmosferu i izgoreo. Drugi razlog je sigurnost – ako dođe do kvara na motorima OMS-a, ili vrata teretnog prostora iz nekog razloga ne budu mogla da se otvore, orbiter se već nalazio na putanji koja ga vraća na Zemlju.

Praćenje lansiranja

Poletanje spejs-šatla praćeno je u tri faze:

Kinetički sistem za praćenje Kontraves–Gerc, korišćen za snimanje lansiranja šatla.

• praćenje kratkog dometa (od 7 sekundi pre poletanja, do 57 sekundi nakon poletanja)
• praćenje srednjeg dometa (od 7 sekundi pre poletanja, do 110 sekundi nakon poletanja)
• praćenje dugog dometa (od 7 sekundi pre poletanja, do 165 sekundi nakon poletanja)

Za praćenje kratkog dometa korišćeno je 22 kamere sa filmom od 16 mm na mobilnoj lansirnoj platformi i 8 kamera sa filmom od 16 mm na fiksnoj strukturi za servisiranje. Pored toga, korišćene su četiri kamere velike brzine koje su bile fiksirane na obodu lansirnog kompleksa, i još 42 kamere na različitim mestima u blizini lansirne rampe. Sveukupno, za ovu fazu korišćeno je ukupno 76 kamera.

• "Best of the Best" Provides New Views, Commentary of Shuttle Launches — snimci sa inženjerskih kamera (Youtube)

Za praćenje srednjeg dometa korišćene su daljinski upravljane kamere specijalno konstruisane za praćenje pokretnih objekata. Ove kamere bile su locirane unutar lansirnog kompleksa i na još šest lokacija duž obale, severno i južno od lansirnog kompleksa. Ove kamere snimale su 100 filmskih kadrova u sekundi i bile su opremljene sočivima od 800 mm. Na svakoj lokaciji nalazilo se više ovakvih kamera, jer je jedna mogla da radi samo 4–10 sekundi zbog ograničene količine filma koja je bila dostupna.

Ostaci raznobojnih gasova vidljivi na nebu nakon lansiranja misije STS-131.

Za praćenje dugog dometa korišćene su kamere montirane na spoljni rezervoar, raketne motore na čvrsto gorivo, kao i na samom orbiteru, koje su uživo slale video kontroli misije i tako obezbeđivale vitalne informacije o krhotinama koje su se povremeno javljale tokom lansiranja (u većini slučajeva te krhotine bile su delovi izolacije ET). Pored ovih kamera na samom šatlu, na Zemlji su korišćene posebne kamere za praćenje velikog dometa. Ove kamere kontrolisali su profesionalni fotografi. Jedna od kamera nalazila se na plaži Plajalinda („Prelepa plaža“ u prevodu sa španskog), dok je devet drugih kamera bilo razmešteno duž obale, od mesta Pons Inlet 61 km severno, do vazduhoplovne baze Patrik koja se nalazi 37 km južno od SC Kenedi. Dodatna mobilna kamera za praćenje bila je stacionirana na ostrvu Merit tokom lansiranja. Dodatnih deset kamera visoke rezolucije (HD) korišćeno je za prikupljanje podataka o poletanju za inženjere i za prenos uživo široj javnosti putem kanala NASA TV i HDNet.

Broj kamera značajno je uvećan, a mnoge postojeće kamere su modernizovane, na preporuku odbora za istragu nesreće orbitera Kolumbija, kako bi se prikupilo što više podataka o potencijalnim krhotinama tokom lansiranja. Krhotine su praćene i pomoću dva Doplerova radara sa rendgenskim zracima, od kojih se jedan nalazio na brodu Liberti star (engl. Liberty Star) koji je korišćen za povratak SRB, stacioniranom severoistočno od lansirne rampe, dok se drugi radar nalazio na brodu stacioniranom južno od lansirne rampe. Pored svih ovih kamera, tokom prve dve misije nakon nesreće Kolumbije dva izviđačka aviona WB-57 opremljena HD i infracrvenim kamerama kružila su na 18.000 metara u blizini putanje šatla kako bi se obezbedila što bolja pokrivenost iz svih uglova. SC Kenedi takođe je uložio skoro tri miliona dolara u modernizaciju sistema za digitalnu video–analizu, kako bi se što bolje prepoznale i pratile krhotine tokom lansiranja.

U orbiti

Po ulasku u orbitu, orbiter se tipično nalazio na nadmorskoj visini od 322 km, a u pojedinim misijama na visini od preko 650 km. Tokom osamdesetih i devedesetih godina 20. veka većina misija bavila se naučnim istraživanjima agencija NASA i ESA, ili lansiranjem raznih satelita i svemirskih sondi. Krajem devedesetih i početkom 21. veka misije šatla većinom su se bavile izgradnjom i servisiranjem Međunarodne svemirske stanice, a ne lansiranjem satelita (sateliti se danas većinom lansiraju na višestepenim, potrošnim raketama poput raketa Atlas V ili Delta IV, koje su daleko jeftinije od šatla). Većinom su misije trajale od dva dana do dve nedelje, mada su duže misije bile moguće korišćenjem sistema za duži boravak u orbiti, ili ako je orbiter bio spojen sa MSS.

Atlantis spojen sa modulom Harmoni Međunarodne svemirske stanice, tokom misije STS-132.

Astronaut prilazi satelitu tokom popravki u svemiru.

Orbiter Endevor spojen sa MSS.

Astronauti vrše popravke Hablovog svemirskog teleskopa.

Povratak u atmosferu

Skoro celu proceduru povratka spejs-šatla u atmosferu, osim spuštanja stajnog trapa i aktiviranja sondi za merenje atmosferskog pritiska, u nominalnim uslovima izvršavao je računar orbitera. Međutim, u slučaju nekog kvara, cela procedura povratka u atmosferu mogla je da se odradi ručno. Fazu prilaska i sletanja mogao je da kontroliše autopilot, ali su obično pilot i ko-pilot preuzimali kontrolu nad orbiterom. Procedura povratka u atmosferu započinjala je paljenjem dva motora OMS-a. Orbiter je tokom ovog paljenja bio izvrnut „na leđa“ (toplotni štit bio je okrenut od površine Zemlje) i leteo je u rikverc, tj. unazad, tako da je potisak motora bio usmeren suprotno od orbitalne putanje. Nakon trominutnog rada motora, koji su u vakuumu stvarali potisak od 53,4 kN, brzina orbitera smanjila se za oko 320 km/h. Kao rezultat ovog smanjivanja brzine perigej orbite spustio se u gornje slojeve atmosfere. Zatim je orijentacija orbitera ponovo promenjena, tako što je mlaznicama reaktivnog pogona „nos“ guran nadole iz perspektive astronauta (u odnosu na površinu Zemlje to je bilo nagore, jer je orbiter bio izvrnut „na leđa“). Ovo trominutno paljenje motora OMS-a vršeno je kada se orbiter nalazio otprilike sa suprotne strane Zemlje u odnosu na mesto sletanja.

Svetleći trag plazme koji za sobom ostavlja orbiter Atlantis (STS-135) pri ulasku u atmosferu. Slikano sa MSS.

Orbiter je nailazio na značajniju gustinu vazduha donje atmosfere na visini od 120 km, krećući se u tom trenutku brzinom od oko 25 Maha (8.200 m/s, ili 30.000 km/h). Kretanje orbitera kroz sve gušću atmosferu kontrolisano je mlaznicama RCS-a, ali i manevarskim površinama koje su dobijale sve veću ulogu (dok su u vakuumu svemira bile neupotrebljive). Orbiter je orijentisan tako da mu prednji deo (nos) bude podignut 40° u odnosu na liniju kretanja. Time se stvarao veliki otpor vazduha, ne samo da bi se orbiter usporio na odgovarajuću brzinu za sletanje, već i da bi se smanjilo zagrevanje pri ulasku u atmosferu. Kako je orbiter nailazio na veću gustinu vazduha sve se više ponašao kao jedrilica, a sve manje kao svemirski brod. Da se kretao pravolinijskom putanjom pri ulasku u atmosferu, ugao nosa od 40° bi uzrokovao da se ugao padanja ka Zemlji izravnja (tako da se orbiter kreće paralelno sa površinom Zemlje), ili čak poveća (tako da nadmorska visina krene ponovo da raste). Orbiter je zbog toga izvodio nekoliko četvorostepenih skretanja u obliku slova S, od kojih je svaki trajao po nekoliko minuta. Svako od ovih skretanja u stranu vršeno je pod uglom od 70°, dok se pritom održavao ugao nosa od 40°. Na ovaj način brzina se smanjivala kretanjem u stranu, a ne nagore. Ovi manevri izvođeni su pri „najvrelijoj“ fazi ulaska u atmosferu, kada je toplotni štit bio usijan od toplote, i kada su g-sile bile najveće. Do završetka poslednjeg od ovih manevara, transformacija u jedrilicu bila je skoro potpuna. Pilot je izravnao krila orbitera sa horizontom i spustio nos letelice za plitko poniranje čime je započeo prilaz ka mestu sletanja.

Simulacija spoljašnjih površina orbitera prilikom ulaska u atmosferu, kada temperature dostižu 1.500 °C.

Test sproveden 1975. g. u aerotunelu kako bi se utvrdilo ponašanje jonizovanih gasova koji okružuju orbiter prilikom ulaska u atmosferu.

Kompjuterski prikaz protoka vazduha oko orbitera prilikom ulaska u atmosferu.

Infracrveni snimak orbitera Kolumbija pri ulasku u atmosferu (desna polovina slike). Orbiter se nalazio na visini od 56 km i kretao brzinom 15,6 Maha.

Maksimalan odnos uzgona i otpora vazduha orbitera značajno je varirao sa brzinom kretanja – od 1:1 pri hipersoničnim brzinama, 2:1 pri supersoničnim brzinama, do 4,5:1 pri supsoničnim brzinama kojim se orbiter kretao tokom završnog prilaska i sletanja.

U donjoj atmosferi orbiter se ponašao kao klasična jedrilica, ali je imao značajno veću brzinu poniranja (padanja) – preko 50 m/s (180 km/h). Pri brzini od približno 3 Maha posada je aktivirala dve sonde za merenje atmosferskog pritiska koje su se nalazile na levoj i desnoj strani prednjeg dela trupa (kao kod putničkih i teretnih aviona).

Završni prilazak i sletanje

Video sletanja orbitera Endevor 2009. godine (STS-127).

Na početku faze prilaska i sletanja, orbiter se nalazio na 3.000 metara nadmorske visine, 12 km od piste za sletanje. Piloti su prvo aktivirali aerodinamičke kočnice koje su pomagale da se brzina orbitera smanji sa 680 km/h na približno 346 km/h pri sletanju (što je mnogo više od 260 km/h – brzine pri kojoj sleću putnički avioni). Stajni trap spuštan je dok se orbiter kretao brzinom od oko 430 km/h.

Po sletanju, kako bi se orbiter što lakše zaustavio, pored kočnica na točkovima stajnog trapa otvaran je i padobran prečnika 12 metara koji se nalazio u vertikalnom repu. Padobran se otvarao nakon kontakta glavnih ili nosnih točkova sa pistom, zavisno od izabranog moda aktiviranja padobrana, pri brzini od 343 km/h. Ovaj padobran odbacivao se kada je brzina orbitera pala ispod 110 km/h.

Sletanje orbitera Atlantis na peščanu pistu baze Evdards.

Sletanje orbitera Endevor nakon misije STS-111.

Noćno sletanje orbitera Atlantis nakon misije STS-115.

Sletanje orbitera Diskaveri nakon misije STS-133 na MSS.

Mediji vezani za članak sletanjima spejs-šatla na Vikimedijinoj ostavi

Obrada orbitera po sletanju

Pripreme za iskrcavanje posade orbitera Diskaveri nakon sletanja.

Orbiter je nakon sletanja ostajao na pisti nekoliko sati kako bi se toplotni štit i ostale površine letelice ohladile. Posebno obučeni timovi ljudi prvi su prilazili orbiteru kako bi ispitali prednji i zadnji deo na prisustvo vodonika, hidrazina, monometilhidrazina, azot tetroksida i amonijaka – sve ovo su goriva i nusproizvodi koji se javljaju pri radu raketnih motora, mlaznica RCS-a i tri agregata za pokretanje motora orbitera. Ukoliko se detektuje vodonik, proglasilo bi se vanredno stanje, svi sistemi orbitera bili bi pogašeni i svi timovi i osoblje bi se povukli na sigurnu udaljenost. U akciju bi stupio konvoj od 25 namenski prepravljenih vozila, zajedno sa 150 obučenih inženjera i tehničara. Oni bi prišli orbiteru i prikačili creva za izduvavanje toksičnih gasova iz sistema za snabdevanje gorivom i teretnog prostora orbitera. Ovaj proces bi bio završen 45–60 minuta nakon sletanja. Kada je orbiter proglašen bezbednim, prvi bi u njega ušao letački hirurg kako bi obavio osnovne medicinske preglede posade pred iskrcavanje. Po izlasku posade iz orbitera, odgovornost za orbiter je prelazila sa svemirskog centra Džonson na svemirski centar Kenedi.

Ukoliko se misija završila sletanjem na pistu vazduhoplovne baze Edvards u Kaliforniji, Vajt Sends svemirsku luku u Novom Meksiku, ili bilo koju drugu lokaciju koju bi orbiter koristio ako je pista SC Kenedi nedostupna, nakon osnovne obrade po sletanju orbiter bi bio transportovan do Floride na leđima letelice za prevoz šatla (izmenjen Boing 747). Sa piste SC Kenedi orbiter se odvlačio 3,2 km preko pristupnih puteva, koje inače koriste autobusi i vozila zaposlenih u centru, do zgrade za obradu orbitera. U toj zgradi tehničari bi proveli nekoliko meseci pripremajući orbiter za naredni let u svemir.

Mesta za sletanje

NASA je uvek preferirala da orbiter sleti na pistu SC Kenedi. Ukoliko zbog vremenskih prilika sletanje na Floridi nije bilo moguće, sletanje je: moglo da se odloži dok se uslovi ne poprave, moglo je da se sleti na pistu vazduhoplovne baze Edvards u Kaliforniji, ili da se sleti na jednu od mnogih lokacija širom sveta za vanredne okolnosti. Međutim, sletanje bilo gde osim na SC Kenedi značilo je da se za transport orbitera do Floride mora koristiti letelica za prevoz šatla. NASA se uvek trudila da to izbegne zbog dodatnih troškova i kašnjenja u pripremi orbitera za sledeću misiju. Orbiter Kolumbija (misija STS-3) jednom je sleteo na peskovitu pistu isušenog jezera u okviru Vajt Sends svemirske luke u Novom Meksiku, ali je ova opcija bila najmanje poželjna jer su naučnici i inženjeri agencije NASA verovali da bi pesak mogao da ošteti spoljašnje površine orbitera. Kasnije je utvrđeno da pesak ipak nije tolika opasnost, pa je nekoliko misija sletelo na sličnu pistu vazduhoplovne baze Edvards. Postojala su mnoga alternativna mesta za sletanje širom sveta koja nikada nisu upotrebljena.

Elementi rizika

Diskaveri spojen sa MSS tokom misije STS-133 u februaru 2011. godine.

Primer analize tehničkih rizika za jednu STS misiju je SPRA iteracija 3.1 najvećih elemenata rizika za misiju STS-133:

1. udari orbitalnih mikro-meteoridnih krhotina (engl. Micro-Meteoroid Orbital Debris)
2. kvar čiji je uzrok SSME, ili kvar na samom SSME-u
3. oštećenje toplotnog štita krhotinama tokom poletanja, čime bi došlo do katastrofalnih strukturnih oštećenja u orbiti ili pri ulasku u atmosferu
4. greška posade pri ulasku u atmosferu
5. kvar motora koji odguruju SRB od ET po odvajanju
6. kvar na rezervoarima unutar repnog dela orbitera koji sadrže skladišten gas pod visokim pritiskom

Studija o proceni rizika, koju je interno sprovela NASA, objavljena krajem 2010. godine, zaključila je da je agencija ozbiljno potcenila nivo rizika koji je uključen pri letovima spejs-šatla. U izveštaju se navodi da je tokom prvih devet letova šatla verovatnoća da će se desiti katastrofalan kvar sistema iznosila čak 11,1%. Unapređenja bezbednosnih sistema nakon tih misija značajno su umanjila mogućnost da do kvara dođe, tako da je ta verovatnoća kasnije spala na oko 1%.

Istorija flote

Ispod se nalazi spisak bitnijih događaja svih orbitera spejs-šatla.

Prvi slobodan let orbitera Enterprajz.

Poletanje Atlantisa sa lansirne rampe 39A svemirskog centra Kenedi.

Prvo poletanje Kolumbije, ujedno i prvo poletanje programa Svemirski šatl.

Pun Mesec uzdiže se nad Diskaverijem pred poletanje.

F-15E Strajk igl kruži u blizini SC Kenedi tokom poletanja šatla.

Značajni događaji spejs-šatla

Datum	Orbiter	Događaj / napomene
17. septembar 1976. g.	Enterprajz	Prototip spejs-šatla Enterprajz prvi put je prikazan javnosti ispred zgrade u kojoj je konstruisan, u južnoj Kaliforniji. Ispred se okupilo nekoliko hiljada ljudi. Događaju su prisustvovali i glumci popularne serije Zvezdane staze.
18. februar 1977. g.	Enterprajz	Prvi let. Pričvršćen za letelicu za transport šatla tokom celog leta.
12. avgust 1977. g.	Enterprajz	Prvi slobodan let. Poklopac na repu. Sletanje na isušeno jezero.
12. oktobar 1977. g.	Enterprajz	Treći slobodan let. Prvi bez poklopca na repu. Sletanje na isušeno jezero.
26. oktobar 1977. g.	Enterprajz	Poslednji slobodan let Enterprajza. Prvo sletanje na betonsku pistu vazduhoplovne baze Edards.
12. april 1981. g.	Kolumbija	Prvi let Kolumbije. Prvi orbitalni opitni let. STS-1
11. novembar 1982. g.	Kolumbija	Prvi operativni let spejs-šatla. Prva misija sa 4 astronauta. STS-5
4. april 1983. g.	Čalendžer	Prvi let Čalendžera. STS-6
30. avgust 1984. g.	Diskaveri	Prvi let Diskaverija. STS-41-D
3. oktobar 1985. g.	Atlantis	Prvi let Atlantisa. STS-51-J
30. oktobar 1985. g.	Čalendžer	Prvi put posadu je činilo 8 astronauta. STS-61-A
28. januar 1986. g.	Čalendžer	Eksplozija 73 sekunde nakon poletanja. Svih sedam članova posade je poginulo. STS-51-L
29. septembar 1988. g.	Diskaveri	Prva misija posle nesreće Čalendžera. STS-26
4. maj 1989. g.	Atlantis	Prva misija spejs-šatla kojom je lansirana međuplanetarna sonda, Magelan. STS-30
24. april 1990. g.	Diskaveri	Lansiranje svemirskog teleskopa Habl. STS-31
7. maj 1992. g.	Endevor	Prvi let Endevora. STS-49
19. novembar 1996. g.	Kolumbija	Najduža misija spejs-šatla – 17 dana 15 sati. STS-80
4. decembar 1998. g.	Endevor	Prva misija na MSS. STS-88
11. oktobar 2000. g.	Diskaveri	Stota misija programa Spejs-šatl. STS-92
1. februar 2003. g.	Kolumbija	Orbiter Kolumbija raspao se pri povratku u atmosferu. STS-107. Poginulo svih sedam članova posade.
25. jul 2005. g.	Diskaveri	Prva misija posle nesreće Kolumbije. STS-114
11. maj 2009. g.	Atlantis	Poslednja misija servisiranja Hablovog svemirskog teleskopa. STS-125
5. april 2010. g.	Diskaveri	Poslednje noćno lansiranje. STS-131
24. februar 2011. g.	Diskaveri	Poslednji let Diskaverija. STS-133
16. maj 2011. g.	Endevor	Poslednji let Endevora. STS-134
8. jul 2011. g.	Atlantis	Poslednji let Atlantisa i poslednji let programa Spejs-šatl. STS-135

Izvori: Spisak lansiranja i arhiva spejs-šatla agencije NASA.

Nesreće

Eksplozija Čalendžera 73 sekunde nakon poletanja, 28. januar 1986. godine.

Orbiter Čalendžer eksplodirao je 28. januara 1986. godine, 73 sekunde po poletanju, usled kvara na desnom raketnom motoru na čvrsto gorivo. Poginulo je svih sedam članova posade. Uzrok nesreće bilo je oštećenje prstenastog zaptivača usled niskih temperatura. Ovi zaptivni prstenovi su vitalne komponente koje se nalaze između segmenata SRB i zadržavaju vrele izduvne gasove unutar kućišta rakete. Oštećenje ovog zaptivača uzrokovalo je da vreli gasovi prođu između segmenata i progore kućište susednog spoljnjeg rezervoara, koji je zatim eksplodirao. NASA je ignorisala upozorenja inženjera koji su izrazili zabrinutost zbog manjka podataka o sigurnosti zaptivnih prstenova pri temperaturama nižim od 12 °C.

Orbiter Kolumbija eksplodirao je pri povratku u atmosferu 1. februara 2003. godine, zbog oštećenja nastalog pri poletanju kada je parče izolacione pene otpalo sa ET, udarilo u napadnu ivicu levog krila i napravilo rupu u izolacionoj ploči. Svih sedam članova posade je poginulo. Inženjeri iz kontrole misije uputili su tri odvojena zahteva za pregledanje snimaka sa kamera ministarstva odbrane visoke rezolucije, kako bi se bolje utvrdio obim štete. Uz to, inženjer agencije NASA zadužen za termalni zaštitni sistem zahtevao je da se astronautima odobri izlazak u otvoreni svemir kako bi izvršili inspekciju krila. Međutim, menadžeri agencije NASA umešali su se i odbili pomoć ministarstva odbrane, a zatim su odbili i zahtev za izlazak astronauta u svemir. Ovim je isključen svaki mogući scenario o popravci od strane astronauta, ili potencijalnoj spasilačkoj misiji orbiterom Atlantis.

Penzionisanje

Poslednja ceremonija dočeka Atlantisa 2011. godine.

NASA je povukla spejs-šatl iz upotrebe 2011. godine, nakon 30 godina aktivne službe. Spejs-šatl bio je zamišljen i javnosti prezentiran kao „svemirski kamion“, koji bi između ostalog bio korišćen za izgradnju američke svemirske stanice u niskoj Zemljinoj orbiti početkom devedesetih godina 20. veka. Kada je američka svemirska stanica integrisana u projekat Međunarodne svemirske stanice, koji je patio od dugih odlaganja i čestih promena konfiguracije, operativna upotreba šatla produžavana je nekoliko puta do 2011. godine, tako da je šatl bio u službi 15 godina duže nego što je to bilo predviđeno. Od preostala tri orbitera u upotrebi Diskaveri je prvi penzionisan.

Poslednja misija spejs-šatla prvobitno je bila zakazana za 2010. godinu, ali je program kasnije produžen do jula 2011. g. kada je Majkl Saferdini, u agenciji NASA zadužen za program MSS, objavio da je potrebna jedna dodatna misija u 2011. za dostavu opreme na MSS. Poslednju posadu šatla činila su samo četiri astronauta – Kristofer Ferguson (komandir), Daglas Harli (pilot), Sandra Magnus (1. specijalista misije) i Reks Velhajm (2. specijalista misije). Oni su obavili 135. i poslednju misiju spejs-šatla orbiterom Atlantis, koji je lansiran 8. jula 2011. godine, a sleteo 21. jula 2011. g. u 9.57 UTC na pistu SC Kenedi.

Raspodela orbitera i druge opreme

Komemorativni amblem programa Spejs-šatl.

NASA je objavila da će po završetku programa spejs-šatla preostale orbitere premestiti u obrazovne ustanove i muzeje. Svaka ustanova ili muzej, koji su bili zainteresovani da udome orbiter, bili su obavezni da plate troškove pripreme i transporta orbitera do izložbenog prostora. Ovi troškovi iznosili su 28,8 miliona dolara. Dvadeset muzeja iz svih delova SAD prijavili su se da udome jedan od penzionisanih orbitera. NASA je takođe školama i univerzitetima učinila dostupne pločice toplotnog štita orbitera. Svaka pločica koštala je 25 dolara. Oko 7.000 pločica bilo je dostupno za prodaju, s tim što je svaka institucija mogla da kupi samo po jedan primerak.

NASA je 12. aprila 2011. godine objavila konačan izbor lokacija za smeštaj orbitera:

• Atlantis je izložen u delu za posetioce svemirskog centra Kenedi, blizu Kejp Kanaverala na Floridi. Dostavljen je 2. novembra 2012. godine.
• Diskaveri je dostavljen 19. aprila 2012. g. Udvar-Hejzi centru Nacionalnog muzeja avijacije i kosmonautike u Šantiliju (Virdžinija), blizu Vašingtona. Diskaveri je prevezen na leđima letelice za transport šatla u pratnji aviona T-38 Talon agencije NASA. Ovaj, poslednji let Diskaverija obavljen je 17. aprila 2012. g. Modiikovani Boing 747 je sa orbiterom na leđima izvršio prelet iznad Vašingtona i šire okoline oko 10.00 i sleteo je na aerodrom Dales oko 11.00. Prelet i sletanje sveobuhvatno su praćeni od strane nacionalnih medija.

Endevor na međunarodnom aerodromu u Los Anđelesu.

• Endevor je dostavljen Kalifornijskom naučnom centru u Los Anđelesu 14. oktobra 2012. godine. Sleteo je na međunarodni aerodrom u Los Anđelesu 21. septembra 2012. g. nakon dvodnevnog putovanja preko cele države na leđima letelice za transport šatla. Usputne stanice od SC Kenedi na Floridi bile su Elington fild u Hjustonu, vojna baza Bigs u El Pasu i Drajdenov centar za vazduhoplovna istraživanja u bazi Edvards (Kalifornija).
• Enterprajz, orbiter za atmosferska ispitivanja, bio je izložen u Udvar-Hejzi centru, ali je premešten u Intrepid vazduhoplovni muzej u Njujorku sredinom 2012. godine.
• Eksplorer (danas Indipendens), maketa orbitera u punoj veličini sa opremljenim enterijerom, koji je bio izložen u centru za posetioce SC Kenedi, dostavljen je baržom do Džonsonovog svemirskog centra u Hjustonu, a kasnije je izložen u Svemirskom centru Hjuston.

Oprema koja se koristila za simulacioni trening glavne i srednje palube orbitera preneta je iz Džonsonovog svemirskog centra u Nacionalni muzej avijacije i kosmonautike i u Nacionalni muzej Američkog ratnog vazduhoplovstva. Detaljna maketa trupa orbitera, koja sadrži teretni prostor i rep, ali ne krila, premeštena je u Muzej letenja u Sijetlu. Simulator iz postrojenja za simulaciju misije i trening premešten je u Adlerov planetarijum u Čikagu, dok je simulator kretanja premešten u Koledž Stejšon. Ostali simulatori korišćeni za treniranje astronauta premešteni su u muzeje u mestima Stark i Hempton.

U avgustu 2011. godine kancelarija glavnog inspektora agencije NASA objavila je „Reviziju odabira lokacija na kojima će biti izloženi orbiteri spejs-šatla“. U ovoj reviziji navode se četiri glavne stavke:

• „odluke agencije NASA vezane za razmeštanje orbitera bile su rezultat procesa sprovedenog unutar agencije, pri kom se naglašavalo da orbiteri pre svega treba da budu smešteni u institucije u kojima će najveći broj ljudi biti u prilici da ih poseti“;
• „tim je napravio nekoliko grešaka tokom procesa evaluacije, uključujući tu i one koje bi rezultovale u nerešenom skoru između muzeja Intrepid, kompleksa za posetioce Kenedija i Nacionalnog muzeja ARV u Dejtonu“;
• „nema dokaza da je preporuka tima ili odluka administratora donesena pod bilo kakvim političkim uticajima ili da je bilo nekakvog nepravilnog razmatranja“;
• „pojedine odluke agencije NASA donesene tokom procesa evaluacije, posebno odluka da se neki aspekti izbora rukovode kao da je u pitanju nadmetanje, ali i da se odluka o izabranim lokacijama objavi tek u aprilu 2011. g. (više od dve godine nakon što su svi zahtevi predati), mogle su da stave dodatni pritisak na agenciju i članove tima za evaluaciju dok su radili na odluci gde će orbiteri biti izloženi“.

Kancelarija glavnog inspektora je agenciji NASA uputila sledeće preporuke – „NASA bi trebalo da:

• što hitnije preispita finansijske, logističke i kustoske planove izlaganja orbitera, kako bi se osiguralo da su svi oni izvodljivi i da su u saglasnosti sa edukacionim ciljevima agencije, kao i sa rokovima servisiranja i isporuke;
• se postara da isplate izabranih institucija budu koordinisane sa rokovima servisiranja orbitera, da ne utiču na sposobnost agencije NASA da efikasno pripremi orbitere za izlaganje u muzeju, i da dovoljno sredstava bude unapred dostupno kako bi se svi radovi sproveli u delo;
• radi koordinisano sa organizacionim timovima izabranih institucija kako bi se minimizovala mogućnost da dođe do odlaganja, koja bi mogla da uvećaju troškove agencije i utiču na druge misije i prioritete agencije NASA“.

U septembru 2011. godine direktor i dva člana upravnog odbora Muzeja letenja u Sijetlu sastali su se sa administratorom agencije NASA Čarlsom Boldenom, i tom prilikom istakli da su „napravljeni značajni propusti u izboru gde će biti izloženi penzionisani orbiteri“. Među tim greškama navode se netačne informacije o broju posetilaca ovog muzeja (domaćih i stranih), kao i spremnost izložbenog prostora za smeštaj orbitera.

Naslednik šatla i zaostavština

Tokom programa STS sproveden je veliki broj eksperimenata u svemiru, poput ovog eksperimenta jonizacije.

Dok sledeća letelica sa ljudskom posadom ne bude spremna, američki astronauti će do i sa Međunarodne svemirske stanice biti transportovani isključivo ruskim kapsulama Sojuz.

Planirani naslednik Svemirskog transportnog sistema (STS) bio je „Šatl 2“ (tokom 1980-ih i 1990-ih), a kasnije i program Sazvežđe u periodu od 2004. do 2010. godine. Postojao je i predlog da šatl nastavi da se koristi u komercijalne svrhe, nakon službe u agenciji NASA. U septembru 2011. godine NASA je objavila novi dizajn za planirani Svemirski lansirni sistem (SLS), koji bi lansirao svemirski brod Orion i drugu neophodnu opremu za istraživanje destinacija izvan niske Zemljine orbite.

Program komercijalnih orbitalnih transportnih usluga (engl. Commercial Orbital Transportation Services – COTS) započet je 2006. godine sa ciljem namerom da se stvore komercijalne teretne letelice bez ljudske posade koje bi dostavljale potrebnu opremu na MSS. Kapsula Dragon kompanije Spejs eks ušla je u operativnu upotrebu 2012. godine, a godinu dana kasnije i letelica Signus kompanije Orbital sajenses. NASA je 2010. godine započela program CCDev (engl. Commercial Crew Development) čiji je cilj konstruisanje svemirskih letelica za ljudsku posadu od strane privatnih kompanija. Uslov je da letelica može da preveze četiri putnika do MSS, ostane spojena sa stanicom najmanje 180 dana, a zatim ih bezbedno vrati na Zemlju. Očekuje se da će ove letelice ući u upotrebu posle 2017. godine.

U kulturi

Kafe „Spejs-šatl“ – mobilni restoran napravljen od starog trupa aviona Daglas DC-3 montiranog na šasiju školskog autobusa.

Spejs-šatl pojavljivao se u fikciji i ne-fikciji, od filmova za decu do dokumentaraca. Među prvim pojavljivanjima bili su film „Operacija Svemir“ iz serijala o Džejmsu Bondu (1979. g.), video-igra „Spejs-šatl: Putovanje u svemir“ kompanije Activision (1982. g.) i roman „Shuttle Down“ pisca Džordža H. Stajna (1981. g.). U filmu iz 1986. godine pod nazivom Svemirski kamp (SpaceCamp), orbiter Atlantis slučajno je lansiran u orbitu sa grupom učesnika američkog svemirskog kampa kao posadom. U filmu Armagedon iz 1998. godine posade sačinjene od radnika sa naftne platforme i vojnika SAD poslate su sa dva modifikovana šatla u svemir kako bi sprečili udar asteroida u Zemlju. Penzionisani opitni piloti Američkog ratnog vazduhoplovstva predvodili su misiju šatla da popravi pokvareni ruski vojni satelit opremljen raketama sa nuklearnim bojevim glavama u filmu Klinta Istvuda Svemirski kauboji iz 2000. godine. U filmu Jezgro iz 2003. godine, sletanje Endevora pošlo je naopako jer je došlo do destabilizacije Zemljinog jezgra, ali je pilot (glumi je Hilari Svonk) uspeo da prizemlji orbiter u odvodni kanal u Los Anđelesu. Film Svejds (Swades, 2003. g.) iz Bolivuda, u kojem je šatlom lansiran satelit namenjen za praćenje padavina, sniman je u SC Kenedi godinu dana nakon nesreće orbitera Kolumbija u kojoj je poginula američka astronautkinja indijskog porekla Kalpana Čavala. Na malom ekranu, drama Kejp (The Cape) iz 1996. prati živote grupe astronauta tokom priprema i izvršavanja misija šatla. Odiseja 5 (Odyssey 5) bila je naučno-fantastična serija koja je kratko trajala, a pratila je članove posade šatla koji su bili poslednji preživeli katastrofe koja je uništila Zemlju. U filmu Gravitacija iz 2013. godine fikcioni spejs-šatl Eksplorer pogađaju orbitalne krhotine, tako da deo posade gine, a preživeli ostaju u orbiti oko Zemlje boreći se za život.

Spejs-šatl takođe je poslužio kao inspiracija za mnoge igračke i modele. Na primer, veliki Lego model spejs-šatla sastavili su posetioci SC Kenedi, dok su mali modeli prodavani kao standardni Legolend komplet. Firma Vilijams napravila je 1984. godine fliper nazvan „Spejs-šatl“ koji je sadržao plastični model šatla kao i drugu opremu astronauta na tabli za igranje.

Komemorativne poštanske marke

Pošta SAD objavila je više marki sa temom spejs-šatla. Prve marke objavljene su 1981. godine, i nalaze se izložene u izložbenom prostoru Nacionalnog poštanskog muzeja u Vašingtonu.

Vidi još

Povezani članci

• NASA
• Svemirske letelice
• Svemirski centar Kenedi
• Kejp Kanaveral
• Međunarodna svemirska stanica
• Projekat Apolo

Slične letelice

• Buran
• Kliper
• Hoper
• Hermes
• Orion
• Skajlon
• Lokid Martin X-33

Literatura

• Woodcock, Gordon R. (1986). Space stations and platforms. Orbit Book Co. ISBN 978-0-89464-001-8. 
• Jenkins, Dennis R. (2001). Space shuttle: the history of the National Space Transportation System : the first 100 missions. D.R. Jenkins. ISBN 978-0-9633974-5-4. 
• Furniss, Tim (2003). A History of Space Exploration: And Its Future. Lyons Press. str. 89—. ISBN 978-1-58574-650-7. 
• Turnill, Reginald (1986). Jane's spaceflight directory. Jane's. str. 139. ISBN 9780710603678. 
• Abbey, Cherie D. (2004). Biography today: profiles of people of interest to young readers, Volume 13, Issue 1. Omnigraphics, Inc. ISBN 9780780806863. 

Spoljašnje veze

• „The Space Shuttle Era: 1981–2011.”. Arhivirano iz originala 2011-04-10. g. 
• „NASA Human Spaceflight – Shuttle”.  Arhivirano na sajtu Wayback Machine (6. novembar 2005)
• „Human Space Flight Orbital Tracking”.  Arhivirano na sajtu Wayback Machine (8. april 2007)
• „NASA Shuttle Gallery: Newer images, audio, and video of the space shuttle program”.  Arhivirano na sajtu Wayback Machine (18. jun 2009)
• „Older images of the space shuttle program”.  Arhivirano na sajtu Wayback Machine (5. april 2008)
• NASA History Series Publications