Transbordador espacial

Transbordador espacial
Lanzamiento del transbordador espacial Discovery para la misión STS-120
Información
FunciónLanzadera con tripulación

Lanzadera parcialmente reutilizable

ProductorAlianza Espacial Unida
Alliant Techsystems
Thiokol
Lockheed Martin
Boeing
Rockwell International
País de origen Estados Unidos
Costo por lanzamiento$ 450 millones a $ 1.5 mil millones (2011)
Dimensiones
Altura56,1 metros
Diámetro8,7 metros
Masa2030 toneladas
Estadios2
Capacidad
Carga útil hacia la órbita terrestre baja27,5 toneladas
Carga útil a la
ISS
16,05 toneladas
Carga útil a
GTO
3,81 toneladas
Carga útil a
la órbita polar
12,7 toneladas
Historial de lanzamientos
Estadoretirado
Bases de lanzamientoComplejo de lanzamiento del Centro Espacial Kennedy 39
Lanzamientos totales135
Éxitos133
Quiebras2
Quiebras parciales1 ATO durante STS-51-F
Vuelo inaugural12 de abril de 1981
último vuelo21 de julio de 2011
Cargas significativasComponentes de la Estación Espacial Internacional
Satélites TDRS
Spacelab
Telescopio Espacial Hubble
Galileo , Magellan , Ulysses
Cohetes auxiliares (etapa 0) - SRB
Nº de cohetes auxiliares2
Empuje12.500 kN x2
Impulso específico269 ​​s
Tiempo de encendido124 segundos
PropulsorSólido
1ra etapa - Orbiter + Tanque externo
Trenes motricesx3 SME
Empuje5250 kN x3 a nivel del mar
Impulso específico455 segundos
Tiempo de encendido480 s
PropulsorLH 2 / LOX

El Sistema de Transporte Espacial [1] ( STS ), comúnmente conocido como Transbordador Espacial [2] Transbordador Espacial o Transbordador Espacial , fue un sistema de lanzamiento espacial reutilizable de la NASA , la agencia del gobierno estadounidense responsable de los programas espaciales , utilizado para misiones espaciales en órbita alrededor la tierra _ Lanzado por primera vez en órbita el 12 de abril de 1981 [3] , completó su última misión el 21 de julio de 2011 . [4]

Historia

La guerra fría y los lanzamientos

La historia del transbordador espacial comienza y se inserta al final del contexto de la Guerra Fría con la famosa carrera espacial en marcado contraste con la otra gran superpotencia de la época: la Unión Soviética .

En particular, con el desarrollo de una nave espacial reutilizable desde principios de la década de 1970 , la NASA esperaba continuar con sus proyectos y programas espaciales con una reducción significativa en los costos de acceso al espacio , pero la complejidad del proyecto, los problemas relacionados con la seguridad y los costos operativos ( 500 millones de dólares por lanzamiento) no han cumplido progresivamente estas expectativas hasta su disposición final en 2011. [5]

Todo el sistema fue retirado del servicio el 21 de julio de 2011, después de 135 lanzamientos [6] . Las misiones más importantes realizadas han permitido el lanzamiento de satélites (incluido el telescopio Hubble ) y tres sondas interplanetarias [7] , para realizar experimentos científicos en el espacio y el mantenimiento y construcción de estaciones espaciales . Se construyeron cinco orbitadores durante el Programa del transbordador espacial , dos fueron destruidos en accidentes y tres fueron retirados.

En su historia ha sido utilizado para misiones espaciales orbitales por la NASA, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos , la Agencia Espacial Europea , Japón y Alemania [8] [9] . Estados Unidos financió el desarrollo del STS y las operaciones de gestión con la excepción de Spacelab D1 y D2 , financiados por Alemania Occidental y Alemania Reunificada respectivamente [8] [10] [11] [12] [13] . Además, el SL-J fue parcialmente financiado por Japón [9] .

Primeros estudios

De "Silbervogel" a X-15

La primera mención de un cohete con un ala capaz de salir de la atmósfera inferior fue en un proyecto germano-austríaco del ingeniero Eugen Sänger que data de 1933. El concepto se desarrolló más tarde hacia el final de la Segunda Guerra Mundial con el diseño del Silbervogel . un avión que debería haber permitido bombardear Estados Unidos después de haber realizado un vuelo suborbital . Al final de la guerra, la Fuerza Aérea de EE. UU. estudió con North American Aviation un misil alado, llamado Navaho , para el transporte de armas nucleares . Después de algunos vuelos de prueba realizados en 1957, el proyecto fue abandonado en favor de los misiles balísticos Atlas , Titan y Thor .

Durante este período, el centro de investigación aeronáutica de EE. UU., NACA , que luego se convirtió en NASA , estuvo muy involucrado en la investigación de aviones cohete hasta el punto de que el Bell X-1 rompió la barrera del sonido en 1947 . Estos estudios llevaron rápidamente a la identificación de dos grandes problemas de diseño: la inestabilidad en el vuelo atmosférico y la disipación de calor durante el reingreso a la atmósfera. Este último condujo al estudio de nuevos materiales para la construcción de un escudo térmico adecuado . La construcción del cohete X-15 , que tuvo lugar en 1954, permitió la experimentación de diferentes soluciones. Los nuevos descubrimientos permitieron alcanzar, en 1960, una velocidad de  Mach 6,8 y una altitud de 108 km. El X-15 pudo experimentar la mayoría de las fases de vuelo que el transbordador espacial encontrará décadas más tarde durante su regreso a la Tierra [14] .

Cuerpo de apoyo (1957-1970)

Para reducir las tensiones térmicas y mecánicas experimentadas por un avión que vuela a alta velocidad, una solución es quitar el ala y generar sustentación con la forma del cuerpo que se ensancha. Las aeronaves de este tipo, denominadas cuerpo de carga , fueron estudiadas por la NASA a partir de 1957. Varios prototipos demostraron su capacidad para realizar reingresos y desvíos con buena facilidad. De este concepto resultó el proyecto del Boeing X-20 Dyna-Soar , buscado por la Fuerza Aérea de los EE. UU. en 1957. Constaba de un cuerpo portante y un ala delta , se lanzaba como un cohete y luego aterrizaba como un avión . . . El proyecto avanzó hasta 1963, cuando fue cerrado por razones presupuestarias, ya que no estaba justificado por un escenario de misión claramente identificado [14] .

El proyecto del transbordador experimental (1968-1970)

Mientras la NASA se encontraba inmersa en las etapas finales del desarrollo del Programa Apolo , la agencia espacial lanzó, el 30 de octubre de 1968, una consulta para el desarrollo de un sistema de lanzamiento reutilizable capaz de poner una carga útil de entre 2, 3 y 23 toneladas. y devolver a Tierra al menos 1 tonelada de carga y con un compartimiento de al menos 85 m³. En febrero del año siguiente, cuatro empresas: North American Rockwell , Lockheed , General Dynamics y McDonnell Douglas fueron seleccionadas para participar en este estudio preliminar [15] .

Los diversos centros de investigación de la NASA tenían puntos de vista divergentes sobre el proyecto del transbordador. Maxime Faget, en representación del Marshall Space Flight Center, se mostró a favor de un pequeño transbordador equipado con pequeñas alas rectas con pocas posibilidades de compensar, pero más ligero y mejor planeador a velocidades subsónicas: el DC-Shuttle 3, un avión a escala 1.10 se realizará en mayo de 1970 para estudiar la aerodinámica a baja velocidad. En cambio, los centros de Langley y Dryden apoyaron la solución del cuerpo de carga y, sobre todo, ayudaron a desarrollar el H-10. Una solución de este tipo tiene una capacidad de compensación intermedia entre el ala recta y el ala delta, aunque teóricamente menos voluminosa que esta última. La Fuerza Aérea y el Laboratorio Draper estaban a favor de un ala delta que ofrece la máxima capacidad de compensación. Posteriormente, la NASA decidió eliminar el concepto de cuerpo portante cuya forma no es compatible con los vagones y equipos de transporte, descartando también la hipótesis del uso de un ala de geometría variable por el peso excesivo que habría llevado a la nave espacial [ 16 ] .

El inicio del proyecto (1969-1972)

Una continuación del programa Apolo (1969)

A principios de 1969, la NASA estudió el seguimiento del programa Apolo . En la euforia de los éxitos del programa lunar, se desarrollaron varias propuestas: la construcción de una estación espacial , una base lunar, una expedición a Marte y el diseño de un transbordador [17] . A pedido del presidente de los Estados Unidos, Richard Nixon , se creó un comité, llamado " Grupo de trabajo espacial ", para preparar los próximos vuelos tripulados de la NASA. [18]

El trabajo de este grupo condujo a la formulación de tres posibles escenarios con un presupuesto anual que oscila entre $ 5 y $ 10 mil millones, monto igual o superior al presupuesto anual del programa Apolo en su punto máximo. La propuesta menos ambiciosa implicó el desarrollo simultáneo de un transbordador y una estación espacial. El presidente Nixon no aceptó ninguno de estos escenarios porque los encontró demasiado caros. [18]

La NASA decidió concentrar la financiación en el desarrollo del transbordador espacial, creyendo que la disponibilidad de este último era un requisito necesario para la posterior construcción de la estación. Los ejecutivos de la NASA también creían que el transbordador podría usarse para reemplazar otros 10 lanzadores disponibles en ese momento, incluidos los que usaban los militares, para poner satélites en órbita.

El final de la Guerra Fría y el colapso del programa espacial soviético le quitaron gran parte de su justificación al programa estadounidense. El presidente Nixon, que tuvo que hacer frente a una situación presupuestaria muy limitada, no quería tomar decisiones de alto perfil para la exploración espacial porque no creía que hubiera suficientes consecuencias políticas. Nixon colocó el proyecto de la NASA bajo el control de supervisores de presupuesto federal (la OMB - Oficina de Administración y Presupuesto ) a partir de 1970, lo que requería una justificación para cada gasto de la agencia espacial. El organismo de control puso muchos límites y restricciones al progreso del desarrollo del transbordador, tanto que el director de la NASA, James C. Fletcher , creía que no solo la OMB estaba a cargo de administrar el presupuesto, sino que también pretendía tomar decisiones. sobre el diseño [15] [19] .

Para combatir el escepticismo de la OMB, la NASA contrató a una consultora externa, Mathematica, para realizar un estudio sobre la carga económica del proyecto. Los resultados fueron muy favorables, ya que se planteó la hipótesis de una drástica disminución de los costes de puesta en órbita del transbordador reutilizable en comparación con los cohetes convencionales. Este informe fue luego utilizado por la NASA para defender la rentabilidad del proyecto, en particular ante el Senado [20] .

Fase B: Diseño (1970-1971)

Al final de la fase A, en junio de 1970, la NASA impone nuevas especificaciones en una fase de diseño más detallada, denominada fase B. Especifica que el transbordador tendrá que despegar verticalmente y aterrizar horizontalmente. El complejo deberá colocarse en una órbita de 500 km con una inclinación de 55° y transportar una carga útil de 6,8 toneladas. El requerimiento específico para la carga útil aumenta unos meses después para cumplir con el ejército, que financió el proyecto, que requería 30 toneladas en órbita baja.

Se invita a las empresas competidoras a diseñar dos versiones, una más parecida a las necesidades de la agencia espacial y la otra a las expectativas de los militares. Además, se requiere que el transbordador pueda hacer un segundo intento de aterrizaje, en caso de que falle el primero, utilizando motores a reacción . Se esperaba que el transbordador estuviera disponible para volar nuevamente dos semanas después del final de una misión para una frecuencia de entre 25 y 40 vuelos por año. Cada transbordador debía llevar una tripulación de dos astronautas. [21] [22]

Para la fase B se seleccionaron dos empresas: McDonnell Douglas, asociada a Martin Marietta, y North American Rockwell con General Dynamics. Ya en marzo de 1971 los dos constructores habían preparado un anteproyecto. Ambos resultaron ser muy similares en lo que al orbitador se refiere , también porque la NASA les había proporcionado especificaciones muy restrictivas. Muy diferentes, sin embargo, aparecieron las propuestas para el portaaviones. Un factor común fue el uso de aluminio para la estructura en lugar del titanio más eficiente , excluido de la fuerza aérea militar porque se consideró no suficientemente probado [16] .

El abandono del proyecto del transbordador completamente reutilizable (1971)

James C. Fletcher se convirtió en administrador de la NASA en abril de 1971 y, desde el comienzo de su mandato, participó en la promoción del proyecto del transbordador espacial, que luego fue bloqueado, ante el Senado de los Estados Unidos . Pronto se dio cuenta de que la única forma de llegar a un acuerdo sobre la financiación era integrar las necesidades de los militares para obtener su apoyo en las especificaciones del transbordador. También inició intentos de cooperación internacional, aunque con resultados modestos: Europa (y en particular Alemania) se comprometió a construir el Spacelab destinado a volar en la bodega del Orbiter [23] y Canadá a construir un brazo mecánico para la nave espacial, llamado Canadarm y se utiliza para poner cargas en órbita [24] [25] .

En mayo de 1971, la Oficina de Presupuesto (OMB) anunció que la NASA tendría que conformarse para los años siguientes con un presupuesto reducido a 3.200 millones de dólares al año, con 1.000 millones para dedicar al desarrollo del transbordador. Con esta restricción financiera, la NASA se vio obligada a abandonar el proyecto de un sistema completamente reutilizable, cuyo costo de desarrollo habría requerido más de dos mil millones anuales. La configuración del ala delta , sin embargo, se mantuvo para satisfacer las necesidades de los militares [16] . Aún para respetar las restricciones presupuestarias, la NASA optó, en junio de 1971, por un tanque externo no reutilizable [16] .

Para reducir aún más los costos, la NASA solicitó un estudio de propulsión de primera etapa al que contribuyeron Grumman, Boeing, Lockheed, McDonnell-Douglas, Martin Marietta y North American Rockwell. Los fabricantes tuvieron que considerar tres alternativas: usar una etapa Saturn IC, usar una etapa impulsada por un nuevo motor de propulsante líquido o usar un cohete sólido . Después de este estudio, la NASA optó por utilizar la última opción que ahorró $ 500 millones en costos de desarrollo en comparación con los propulsores de propulsor líquido, pero aumentó el costo de las operaciones de lanzamiento en casi el doble ($ 500 por cada kilogramo de carga útil versus $ 275 por kilogramo) [16 ] .

La decisión de empezar (1972)

El presidente Richard Nixon no quería ser considerado el que había detenido las misiones espaciales tripuladas de Estados Unidos, que aún eran consideradas un elemento de prestigio para la nación. Además, si la opinión pública y la comunidad científica habían coincidido en la necesidad de reducir el presupuesto dedicado a los vuelos tripulados, el presidente no fue ajeno a las presiones de la industria aeroespacial y las consideraciones electorales. La retirada estadounidense de Vietnam había provocado el colapso de las órdenes militares, la crisis de la industria y el declive del programa Apolo provocaron una recesión que la industria aeroespacial estadounidense nunca había conocido: la mitad de los ingenieros y empleados que trabajaban en el sector eran redundante. Este problema era ciertamente relevante para las próximas elecciones presidenciales [26] .

Estimación de los costos del transbordador de la NASA para su capacidad (diciembre de 1971) [27]
Guión 1 2 2A 3 4
Diámetro y longitud del compartimento de carga 3,1 m × 9,1 m 3,7 m × 12,2 m 4,3 m × 13,7 m 4,3 m × 15,2 m 4,6 m × 18,3 m
Masa de carga útil 13,6 toneladas 13,6 toneladas 20,4 toneladas 29,5 toneladas 29,5 toneladas
Costo de desarrollo ($ mil millones) 4.7 4.9 5.0 5.2 5.5
Costo de una misión (millones de $) 6.6 7.0 7.5 7.6 7.7
Costo de lanzamiento por kg ($) 485 492 368 254 260

La NASA continuó defendiendo su proyecto de transbordador espacial destacando la reducción en el costo de poner la carga en órbita en comparación con los lanzadores tradicionales no reutilizables. La agencia también propuso una versión más potente del sistema capaz de transportar una mayor carga, tanto para satisfacer las necesidades de la Fuerza Aérea como para permitir el montaje de una estación espacial . El presidente Nixon finalmente dio luz verde al proyecto más ambicioso del transbordador el 5 de enero de 1972. Pero su desarrollo se encontró con una disminución constante en el presupuesto: la financiación a la NASA pasó, de hecho, del 1,7% del presupuesto total. el estado federal de 1970 al 0,7% en 1986 [27] [28] . Para financiar adecuadamente el desarrollo del transbordador, la NASA tuvo que abandonar el lanzamiento de la segunda estación Skylab . Las misiones espaciales tripuladas de EE. UU. quedaron suspendidas hasta el primer vuelo del transbordador que tuvo lugar recién en 1981 [16] .

La selección de productores

La licitación para el diseño y construcción del Orbiter fue lanzada en marzo de 1972 por la NASA. Desde un inicio se destacaron las propuestas de la norteamericana Rockwell , ex fabricante del módulo de comando y servicio Apollo , con sede en California y la de Grumman fabricante del Módulo Lunar Apollo y ubicada en el Estado de Nueva York . Para el comité de selección de la NASA, la primera propuesta destacaba por su bajo coste, bajo peso del Orbiter y robusto sistema de gestión de proyectos, mientras que la de Grumman se consideraba más interesante desde el punto de vista técnico. El proyecto norteamericano Rockwell fue finalmente elegido el 26 de julio de 1972 por 2.600 millones de dólares: a este precio la empresa se comprometió a construir dos Orbiters y un modelo para pruebas operativas. Se planearon dos orbitadores adicionales en una fecha posterior. [29]

El Orbiter elegido podría ponerse en órbita baja29,5  t y tenía un tamaño de18,3m  × 4,57m . Fue producido en Palmdale , California . En 1973, la empresa Thiokol había obtenido el mandato para la construcción de los dos cohetes propulsores y Martin Marietta el del tanque externo, producidos en las instalaciones de ensamblaje de Michoud, propiedad de la NASA. En cambio, el Rocketdyne fue seleccionado, a fines de marzo de 1972, para la producción de los motores principales ( motor principal del transbordador espacial - SSME) del Orbiter [30] [31] .

El desarrollo (1972-1981)

Durante los primeros dos años posteriores a la firma del contrato, se realizaron muchos cambios en las especificaciones del transbordador, principalmente para reducir los costos de desarrollo. El ala doble delta se introdujo en esta fase con el fin de mejorar la capacidad de vuelo a baja velocidad y además permitió, con intervenciones limitadas en el diseño del frente, compensar los problemas de posición del centro de gravedad que podrían haber ocurrido . en una etapa posterior de desarrollo. Una de las innovaciones más importantes fue el abandono de los motores a reacción para ser utilizados en las fases de aterrizaje.

Para mover el transbordador ahora no motorizado entre sitios, la NASA compró un Boeing 747 usado en 1974 , que fue manipulado para transportarlo en la parte posterior del fuselaje (el avión se llamaba Shuttle Carrier Aircraft ). La primera prueba del motor SSME del Orbiter tuvo lugar el 17 de octubre de 1975. El tanque externo se redujo progresivamente para permitir un ahorro de peso de 4,5 toneladas. La construcción de la primera nave espacial Enterprise finalizó en marzo de 1976, pero luego no se utilizó en la fase operativa, ya que era demasiado pesada [32] .

El 12 de agosto de 1977, se llevó a cabo el primer vuelo no tripulado del transbordador, se elevó y luego se dejó caer desde el 747, como parte del programa de Pruebas de Aproximación y Aterrizaje . La entrega de las primeras MIPYMES operativas se pospuso dos años debido a algunos inconvenientes en la fase de prueba que llevaron a una revisión del proyecto. En febrero de 1980 se completó la séptima y última prueba de calificación de refuerzo [16] [33] .

El primer vuelo espacial del transbordador espacial tuvo lugar el 12 de abril de 1981 con la misión STS-1 . El transbordador espacial Columbia , dirigido por el experto astronauta John W. Young y con Robert Crippen como piloto, realizó 17 órbitas en poco más de dos días, regresando a salvo a la Base de la Fuerza Aérea Edwards . Antes del uso operativo, se llevaron a cabo otras tres misiones ( STS-2 , STS-3 , STS-4 ) para probar todo el sistema, que tuvieron lugar entre 1981 y 1982 [16] .

Descripción

El Shuttle consta esencialmente de tres subconjuntos:

  • el Orbiter Vehicle (OV): es el único componente que entra en órbita con astronautas a bordo , un compartimento de transporte para carga, tres motores principales que utilizan el combustible presente en el tanque externo y un sistema de maniobra orbital con dos motores más pequeños ( OMS ) ;
  • dos Solid Rocket Boosters (abreviatura SRB): cohetes reutilizables de propulsor sólido, perclorato de amonio ( N H 4 Cl O 4 ) y aluminio , que se desprenden dos minutos después del lanzamiento a una altura de66  km y se recuperan en el océano gracias a que la velocidad de caída se ve notablemente reducida por unos paracaídas;
  • el tanque externo (en abreviatura ET): un gran tanque externo de propulsor que contiene oxígeno líquido (en la parte superior) e hidrógeno líquido (en la parte inferior) que se utilizan para alimentar los tres motores principales del Orbiter. Se desprende después de unos 8 minutos y medio a una altitud de 109 km, explota en la atmósfera y vuelve a caer al mar sin ser recuperado.

Los diseños iniciales incluían tanques de combustible adicionales en el Orbiter y otros equipos que nunca se construyeron.

El vehículo se ensambla en el Edificio de Ensamble de Vehículos en el Centro Espacial Kennedy , Florida , y luego se transporta a través de una plataforma móvil al Complejo de Lanzamiento 39 . El lanzamiento del transbordador se produce en posición vertical como un cohete convencional gracias al empuje que le proporcionan sus tres motores principales y los dos side booster (SRB). Aproximadamente dos minutos después del lanzamiento, los dos SRB se expulsan y el transbordador continúa su vuelo hasta la órbita prevista utilizando sus motores, impulsados ​​por el propulsor contenido en el tanque externo. Una vez que alcanza la órbita, los motores principales se apagan y el tanque se deja arder en la atmósfera terrestre .

El transbordador está diseñado para alcanzar órbitas entre 185 y643  km de altitud con una tripulación de dos a siete astronautas [34] [35] (diez en caso de una misión de recuperación de emergencia). En las primeras misiones de prueba, la tripulación estaba formada únicamente por el comandante y el piloto. Una misión orbital dura un promedio de dos semanas. La maniobra de reentrada requiere que el transbordador reduzca su velocidad a través de los motores de maniobra hasta que esté en una trayectoria de descenso que le permita atravesar las distintas capas de la atmósfera y regresar a la Tierra . El aterrizaje tiene lugar sin propulsión, un poco como un planeador , en una pista larga en varios sitios posibles.

Orbitador

Superestructura

El Orbiter fue diseñado con los mismos principios que un avión construido con aleación de aluminio . El fuselaje se divide en cuatro subconjuntos: el fuselaje delantero, el compartimento de carga, las alas y el fuselaje trasero. En el fuselaje delantero se encuentran el tren de aterrizaje delantero , los motores de control de actitud ( RCS ) utilizados en órbita y los instrumentos de guía y navegación. El área dedicada a la tripulación es una estructura presurizada independiente conectada al resto de la estructura del transbordador en tan solo 4 puntos de enganche para reducir el intercambio de calor .

La sección media del Shuttle contiene principalmente el compartimento de carga y ofrece el accesorio para las alas. Es una estructura en forma de U, abierta en cada extremo, de 18 metros de largo, 5,2 metros de ancho, 4 metros de alto y 13,5 toneladas de peso. Debajo ya sus costados se encuentran los engranajes del tren de aterrizaje principal. Se utilizan dos puertas de un material más ligero que el aluminio para cerrar el compartimento de carga y realizar la función de radiadores para la disipación del exceso de calor cuando el transbordador está en órbita. Su cierre durante el reingreso es fundamental para la rigidez de todo el transbordador [36] .

Propulsión

El Orbiter tiene tres sistemas de propulsión separados . El sistema de propulsión principal consiste en tres motores de cohetes criogénicos (llamados SSME ) que se usan solo para colocar el transbordador en órbita y extraer su propulsor del tanque externo . Ambos motores del sistema de maniobra orbital ( OMS ) se utilizan para complementar la acción de los SSME tras su parada y para cambiar de órbita durante la misión. Los pequeños motores de control de actitud ( Sistema de control de reacción ) se utilizan en cambio para modificar la actitud del transbordador en órbita y para pequeñas correcciones orbitales.

El principal propulsor: las MIPYMES

Los tres motores del cohete, llamados motor principal del transbordador espacial (SSME ), están ubicados detrás del Orbiter y se usan junto con los propulsores laterales de propulsor sólido para producir el empuje necesario para poner el transbordador en órbita. Estos motores de cohetes de propulsante líquido , una vez apagados, ya no se pueden volver a encender, pero tienen un rendimiento que supera todas las producciones equivalentes pasadas y presentes. Cada motor puede generar aprox.1,8  MN de empuje en el despegue y los tres motores pueden generar un impulso específico ( I sp ) de 453 segundos en el vacío o 363 segundos al nivel del mar, con velocidades de descarga de respectivamente4 440  m/s y 3 560 m/s.

En total, un motor pesa aprox.3,2  toneladas _ Después de cada misión, los motores se retiran y se transportan a la instalación de procesamiento de motores principales del transbordador espacial para realizar inspecciones y reemplazar cualquier componente. Los SSME están diseñados para acumular 27.000 segundos de operación (para un total de 55 corridas con 8 minutos de operación continua), pero su vida operativa se estima en más de 15.000 segundos de operación y 30 corridas. Estos motores toman su combustible en el tanque externo y no realizan ninguna otra función en la duración de la misión después de que se libera el tanque al final de la fase de ascenso. Si el empuje acumulado es insuficiente para colocar el orbitador en la órbita correcta, también se puede agregar el empuje de los dos motores de maniobra orbital [37] .

Los motores principales del transbordador se han sometido a muchos refinamientos para mejorar la confiabilidad y aumentar la potencia. Esto explica por qué se pueden escuchar comandos curiosos durante el procedimiento de lanzamiento, como Llevar la potencia al 106% ; esto no significa que los motores superen el límite: el valor del 100 % es el nivel de potencia de los motores principales originales. Actualmente, el contrato de suministro de los motores prevé un valor del 109%. Los motores originales podían llegar al 102%; El 109% se obtuvo en 2001 con la oferta del Bloque II [38] .

El sistema de maniobra orbital (OMS)

Ambos motores del Sistema de Maniobras Orbitales (OMS) se utilizan tanto para posicionar el transbordador en la órbita deseada al final de la fase de lanzamiento como, al final de la misión, para reducir la velocidad del transbordador y permitir el reingreso. Mientras permanecen en el espacio, también pueden hacer correcciones menores a la órbita. Cada motor se coloca en una carcasa extraíble, ubicada en la parte trasera del Orbiter a ambos lados de la cola y por encima del SSME. Cada motor funciona con hidracina y tetróxido de dinitrógeno , propulsores de fácil almacenamiento y del tipo hipergólico [39] .

Con un impulso de vacío específico de 313 segundos son mucho menos eficientes que los SSME, pero permiten varios reencendidos, característica esencial para su funcionamiento. El empuje es de 2,7 toneladas, se pueden orientar ± 8° en cabeceo y ± 7° en guiñada . Ambos motores, que tienen alrededor de 10,4 toneladas de propulsor en cada tanque, pueden entregar un delta-v de alrededor de 300 ms - 1 , de los cuales aproximadamente la mitad se usa para poner el transbordador en órbita [40] .

Los propulsores de control de actitud (RCS)

Los motores de control de actitud ( Sistema de control de reacción - RCS) se utilizan para modificar la actitud del Transbordador cuando la atmósfera es demasiado delgada para que las superficies móviles del Orbiter sean efectivas. También se utilizan en órbita cuando es necesario corregir la velocidad del Orbiter en menos de 2 m/s. Los motores están distribuidos en las dos plataformas de la OMS y en la parte delantera del transbordador. Hay dos tipos de motores. Los más potentes tienen un empuje de 395 kg con un pulso específico de 289 segundos. Los motores Vernier , con un pulso específico de 228 segundos, se utilizan para ajustes muy finos: con un empuje de 11 kg, pueden entregar un pulso que dura entre 0,08 y 125 segundos. En la parte delantera del Orbiter hay motores más potentes, mientras que en cada alojamiento de motor OMS hay 12 motores de 395 kg de empuje. Todos estos motores utilizan el mismo propulsor que los motores de maniobra orbital, pero con sus propios tanques distribuidos entre los tres sitios [41] .

Protección térmica

El sistema de protección térmica del transbordador espacial es el escudo térmico que protege al Orbiter en la fase de reingreso a la atmósfera durante una misión, cuando se alcanzan temperaturas de 1.650 °C . Además, también forma una barrera contra el frío del espacio mientras el transbordador está en órbita [42] . Cubre completamente la superficie del Transbordador y está compuesto por siete materiales diferentes dependiendo de la protección térmica requerida en una parte particular de la aeronave [43] [44] [45] .

El Orbiter ha cambiado varias veces su sistema de protección térmica para reducir el peso y la carga de trabajo. Las baldosas cerámicas deben revisarse después de cada vuelo para encontrar grietas; también absorben la humedad y por lo tanto deben protegerse de la lluvia. Este problema se resolvió primero rociando el producto Scotchgard sobre las baldosas ; Posteriormente se desarrolló una solución ad hoc. Más tarde, muchas de las tejas de la sección de la lanzadera, que después de un control cuidadoso estaban menos calientes, fueron reemplazadas por grandes paneles de un material aislante que tenía la consistencia del fieltro ; esto tiene la ventaja de no tener que inspeccionar áreas muy grandes del revestimiento (en particular, el área de carga) de una manera particularmente precisa [46] .

Los alojamientos de la tripulación

El transbordador puede acomodar hasta 8 astronautas en dos cubiertas: una cubierta de vuelo ( Flight deck ) y una cubierta intermedia ( Mid deck ). En estos dos niveles, más un compartimento inferior, dan lugar a un total de 72 m 2 disponibles, frente a los sólo 8,5 m 2 de la nave espacial rusa Soyuz que transporta a tres cosmonautas [47] .

Cubierta de vuelo

La cabaña tiene capacidad para 4 personas. En la configuración de lanzamiento, el comandante y el piloto se colocan al frente, frente a la instrumentación, a la izquierda y derecha respectivamente. Detrás del piloto se sientan los dos especialistas de misión. Al llegar a la órbita, se retiran los asientos, excepto el del comandante. En la parte trasera hay paneles de control de brazos robóticos y anclajes que permiten a los astronautas mantener una posición fija mientras trabajan. El operador de la pluma tiene dos ventanas que dan al área de carga y dos en el techo del Orbiter. En el lateral, dos asientos laterales están dedicados a varios instrumentos de control.

En la parte delantera se encuentran los controles para la selección de los diferentes sistemas de propulsión y para la selección de las computadoras GPC ( General Purpose Computer). A la izquierda, el comandante tiene acceso a los sistemas de control térmico , presurización y climatización y protección contra incendios. Delante del piloto y del comandante hay dos indicadores: ADI ( Indicador de dirección de actitud ) y el HSI ( Indicador de situación horizontal ) que brindan información sobre la velocidad, la aceleración y la posición en el espacio. A su derecha, el comandante tiene los controles de energía hidráulica y eléctrica.

En el centro, hay cinco MFD ( Multi-function Displays ) que muestran la información necesaria para las distintas fases de la misión. Entre los dos asientos hay un teclado , un temporizador, selectores de antena y enlaces de radio, así como indicadores de control de actitud. En la parte delantera, los pilotos tienen un joystick que se usa para hacer girar la lanzadera en los tres ejes.

Para minimizar el espacio requerido para la cabina , se ha colocado un gran panel de interruptores en el techo de la cabina. En el suelo, un pedal permite girar el timón de cola del transbordador como un avión, durante la última fase del aterrizaje [47] .

Puente intermedio y equipamiento

La cubierta central es donde se desarrolla gran parte de la vida de la tripulación. Se podrían instalar hasta tres asientos (cuatro para el Columbia , sin embargo, nunca completamente explotados [47] ) durante el lanzamiento y el regreso para especialistas en carga útil .

A la derecha hay un baño para los astronautas mientras que una pequeña cocina permite a la tripulación preparar comidas. En la parte delantera, los compartimentos para dormir individuales se instalan horizontalmente y se pueden cerrar como armarios. El equipo aquí también tiene una caminadora que usan para mantener su condición física sin peso [47] .

Los astronautas también cuentan con ayudas médicas (SOMS, Shuttle Orbiter Medical System ) que permiten el tratamiento de enfermedades o lesiones menores. Consisten en una caja azul (MBK, Kit de medicamentos y vendajes) que contiene medicamentos y materiales para vendajes e inmovilización de extremidades y una caja azul con franjas rojas (EMK, Botiquín médico de emergencia ) que contiene un botiquín de primeros auxilios y dispositivos médicos. Las herramientas de diagnóstico a bordo y la información proporcionada por la tripulación del transbordador permiten el tratamiento de lesiones menores o molestias bajo la supervisión de los médicos que operan en el Centro de control de la misión de Houston. [48]

La esclusa de aire

El transbordador tiene una esclusa de aire que permite a la tripulación realizar caminatas espaciales . Cuando Estados Unidos decidió participar en el programa de la estación espacial rusa Mir , la cámara fue modificada para permitir el acoplamiento entre los dos complejos. Este sistema de acoplamiento se modificó luego para permitir el acoplamiento con la Estación Espacial Internacional [49] .

El sistema de cálculo

El sistema informático del transbordador consta de 200 ordenadores asignados a cada sistema. Los sistemas originales eran computadoras IBM modelo 360 basadas en procesadores Intel 8086 , con subsistemas de control de video basados ​​en microcontroladores RCA 1802 , conectados a monitores analógicos colocados en la cabina, similares a los actuales modelos de aviones DC-10 . En las últimas versiones, la cabina se basa en cinco computadoras APA-101S redundantes basadas en procesadores 80386 y está equipada con sistemas de visualización completos . Los cinco ordenadores de a bordo utilizan un total de aprox.MB de RAM de núcleo magnético que, a diferencia de la RAM de transistor integrada normal, es completamente inmune a la radiación. Las computadoras usan el lenguaje de programación HAL/S . Como en la tradición del Proyecto Apollo-Soyuz , también se incorporan calculadoras programables (originalmente se utilizó el modelo Hewlett-Packard 41C) [50] .

Durante las fases "críticas" (lanzamiento y aterrizaje) los 5 ordenadores trabajando en paralelo realizan los mismos cálculos: reciben la misma información y se sincronizan 440 veces por segundo. Para superar los errores de software, las decisiones se toman por mayoría de votos cuando existe una discrepancia entre los resultados [51] .

Sistemas de energía

Los transbordadores espaciales funcionan con electricidad mediante tres pilas de combustible . Se distribuyen 2 832 kg de oxígeno en ocho tanques de 95,3 cm de diámetro y 1 584 kg de hidrógeno en cuatro tanques de 115,6 cm de diámetro. Estas 3 baterías garantizan un voltaje de28  V para una intensidad entre 61 y436  A. _ Las pilas de combustible producen agua que puede ser utilizada por los astronautas después de la filtración . Las celdas de combustible son un elemento crítico del Orbiter. En varias ocasiones se acortó la duración de la misión debido a sus averías o mal funcionamiento [52] .

Hidráulica

El sistema hidráulico del Shuttle se utiliza para dirigir las toberas del motor SSME y para extraer el tren de aterrizaje. La energía es proporcionada por tres unidades de energía auxiliar (APU ), que están instaladas en la parte trasera del transbordador. Cada uno pesa alrededor de 39 kg y es capaz de entregar 138 hp a través de una turbina impulsada por los gases emitidos durante la descomposición catalítica de la hidracina a 930 °C, la turbina luego acciona una bomba con un caudal de 4 litros por segundo. Su tanque de suministro contiene 134 kg de hidracina presurizada a 27 bar por medio de helio [53] .

El tanque externo

El tanque externo (también llamado tanque externo ) contiene hidrógeno y oxígeno líquidos .

Durante el despegue y ascenso del Transbordador, este suministra combustible y comburente a presión a los tres propulsores principales ubicados en el Orbiter y es expulsado 10 segundos después de que se apagan los propulsores principales ( Main Engine Cut Off , en sus siglas MECO). [54]

El tanque es el elemento más grande del transbordador espacial y, cuando está lleno, también el más pesado. Consta de tres componentes principales: el tanque de oxígeno delantero , un tanque intermedio no presurizado que contiene la mayoría de los componentes eléctricos, el tanque de hidrógeno trasero . [55]

Además de las funciones de suministro de combustible, el tanque también forma la columna vertebral del transbordador. De hecho, proporciona el soporte estructural para el acoplamiento de los Solid Rocket Boosters y el Orbiter. Los dos puntos de anclaje para los SRB están ubicados en la popa y la proa, mientras que hay un punto de anclaje en la proa y dos en la popa para el Orbiter. En la zona de popa también hay conexiones que transportan fluidos, gases, señales eléctricas y electricidad entre el tanque y el orbitador. Las señales y los controles entre el orbitador y los dos SRB también pasan por estas conexiones. [54]

A diferencia de los Solid Rocket Boosters , el Depósito Externo no es reutilizable, de hecho se destruye durante la reentrada en la atmósfera terrestre antes del impacto con el Océano Índico o el Océano Pacífico , lejos de las rutas marítimas.

Durante las misiones STS-1 y STS-2, el tanque externo se pintó de blanco para proteger el aislamiento que cubre la mayor parte del tanque. Las mejoras de diseño y las medidas posteriores demostraron que la pintura era innecesaria, ahorrando una fracción apreciable de peso, aumentando así la carga útil que se puede llevar a la órbita . [56]

Se lograron otras reducciones de peso al eliminar algunas partes internas en el tanque de hidrógeno que resultaron innecesarias. El resultado fue un modelo de tanque externo liviano que luego se adoptó en la mayoría de las misiones del transbordador. El vuelo STS-91 vio el uso por primera vez de un tanque externo superligero , hecho de aluminio 2195 - aleación de litio , 3,4 toneladas más ligero que la última generación de tanques ligeros. Dado que el transbordador no puede volar sin tripulación, todas estas mejoras se han probado durante los vuelos operativos. [54]

Cohetes sólidos (propulsores)

Los dos cohetes laterales reutilizables (SRB - Solid Rocket Booster ) proporcionan el empuje principal al transbordador en el despegue y hasta una altura de 45,7 km. También soportan todo el peso del tanque externo y del Orbiter y transmiten el peso de la carga a través de su estructura a la Plataforma Móvil de Lanzamiento . Cada sistema de sujeción para niños tiene un empuje de despegue (a nivel del mar) de aprox.12.45  NM y poco después del lanzamiento el empuje aumenta a13.78  min -14,67  min . Cada sistema de retención infantil tiene 45,5 m de largo y 3,7 m de diámetro con un peso de lanzamiento de 570 toneladas, equivalente al 60% de la masa total de despegue. El peso del combustible para cada sistema de sujeción para niños es de 499 t y el peso en vacío es de aproximadamente 87 t. Setenta y cinco segundos después de la separación del transbordador, los SRB alcanzan su apogeo a una altura de unos 67 km y regresan al suelo ralentizados por tres paracaídas. Impactan en el océano a unos 226 km de distancia y luego se recuperan. [57]

Los principales elementos que componen este cohete son la hélice (carcasa, combustible, sistema de encendido, tobera), la estructura, el sistema de separación, los instrumentos de operaciones para el vuelo, la aviónica, las cargas pirotécnicas, el sistema de desaceleración, el empuje. sistema de control de vectores y el sistema de destrucción de seguridad. [58] [59]

Cada cohete está conectado al tanque externo a la altura de la estructura de popa a través de dos soportes laterales y una conexión diagonal. En la plataforma de lanzamiento, cada cohete también está conectado a la plataforma de lanzamiento móvil en el borde exterior delantero con cuatro ganchos explosivos que se separan en el despegue.

Un SRB consta de siete segmentos de acero producidos individualmente, ensamblados en pares por el constructor y enviados al Centro Espacial Kennedy a través de un tren para el ensamblaje final. Los segmentos están conectados entre sí a través de un soporte circular cerrado con tres juntas tóricas (dos se usaron antes del accidente del Challenger ) y una masilla especial resistente al calor. [57]

Se planificaron muchas mejoras en los sistemas de retención infantil para mejorar el rendimiento y la seguridad, pero nunca se implementaron; culminó con el proyecto Advanced SRB , que debería haberse producido a mediados de la década de 1990 y que habría sido considerablemente más simple, más barato y probablemente más seguro de cara a un mayor rendimiento, pero que luego se canceló para reducir costos después de que fueran de $ 2.2 mil millones . ya ha sido invertido . La cancelación del proyecto Advanced SRB condujo al desarrollo del tanque externo superligero , que proporciona una parte del aumento de la carga útil sin mejoras de seguridad. Además, la Fuerza Aérea ha desarrollado su propio diseño de refuerzo de una sola pieza mucho más ligero, pero eso también ha sido cancelado. [60]

Flota

La NASA ha construido cinco Orbiters, cuatro operando en órbita (cada uno con diferentes características): Challenger, Columbia, Discovery, Atlantis; tras la destrucción del Challenger, se construyó un sexto Orbiter, el quinto operativo en órbita: el Endeavour.

  • Enterprise (OV-101): Entregado a la NASA en 1977, fue el primero utilizado para validar el transporte del transbordador en la parte trasera del Boeing 747. En los años siguientes, Enterprise se utilizó para pruebas de vuelo en la atmósfera, para pruebas de vibración y para la validación de los procedimientos de montaje antes del lanzamiento del Transbordador en el Centro Espacial Kennedy. En 1985, el transbordador, que no estaba equipado para misiones en órbita, fue donado al Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington [61] .
  • Columbia (OV-102): fue el primer Orbiter en servicio operativo. Realizó 28 vuelos entre 1981 y 2003 antes de autodestruirse durante su reingreso a la atmósfera el 1 de febrero de 2003. El Columbia pesaba 3,6 toneladas más que los siguientes Orbiters [62] : las alas y el fuselaje eran más pesados. El Columbia estaba equipado con instrumentación utilizada para el control y seguimiento de muchos parámetros de vuelo durante los primeros vuelos de prueba [63] .
  • Challenger (OV-099, ex-STA-099): el segundo Orbiter se construyó en 1982. Voló por primera vez en 1983 durante la misión STS-6 . Fue destruido durante el lanzamiento de su décimo vuelo, STS-51-L , el 28 de enero de 1986.
  • Discovery (OV-103): realizó su vuelo inaugural en 1984, durante la misión STS-41-D . Completó 39 misiones convirtiéndose en el Orbiter con más vuelos. Fue retirado del servicio después de la misión STS-133 .
  • Atlantis (OV 104): realizó su vuelo inaugural en 1985 para la misión STS-51-J . Fue retirado del servicio después de la misión STS-135 .
  • Endeavour (OV-105): primer vuelo en 1992 durante la misión STS-49 . Fue construido tras la pérdida del Challenger y realizó 26 vuelos. Fue retirado del servicio después de la misión STS-134 .

Para el desarrollo del proyecto se construyeron otros dos transbordadores:

  • Pathfinder : construido en 1977 por el Marshall Space Flight Center es un modelo estático de madera y metal en el que el peso, el tamaño y la forma son casi iguales a un Orbiter real. Se utilizó para validar algunos procedimientos sobre el terreno [64] .
  • Explorer (ahora Independence): copia estática 1: 1 de un Orbiter original, construido en 1992, nunca utilizado para pruebas o misiones.

Estadísticas de vuelos

( al 9 de marzo de 2011 )

Lanzadera Primer vuelo tiempo
de vuelo
órbitas Distancia
en km
Vuelos Vuelo más largo tripulación
y pasajeros
Eva Conéctese con
Mir / ISS
Satélites
puestos
en órbita
Atlántida 3 de octubre de 1985 293 g 18 h 29 m 37 s 4 648 194 168 813 32 13d 20h 12m 44s 191 32 7/11 14
Desafiador 4 de abril de 1983 62d 07h 56m 15s 995 41 527 416 10 8d 05h 23m 33s 60 6 0/0 10
Columbia 12 de abril de 1981 300g 17h 40m 22s 4 808 201 497 772 28 17d 15h 53m 18s 160 7 0/0 8
Descubrimiento 30 de agosto de 1984 364g 12h 55m 31s 5 830 238 539 667 39 15d 02h 48m 08s 252 47 1/13 31
Empeño 7 de mayo de 1992 280g 09h 39m 44s 4 429 166 003 247 24 16d 15h 08m 48s 148 46 1/10 3
Total 1301g 18h 41m 29s 20 710 841 736 915 133 17,66 g (STS-80) 811 138 9/34 66

La misión más larga fue la STS-80 , realizada por Columbia en noviembre de 1996, con una duración total de 17 días, 15 horas, 53 minutos y 18 segundos.

Llevando a cabo una misión

Preparación

Después de que el Orbiter se someta a una revisión en uno de los tres edificios dedicados a su mantenimiento ( Orbiter Processing Facility , OPF), ubicado en el Centro Espacial Kennedy en Florida, recibe una parte de la carga útil de la próxima misión y los materiales son cargada de consumo. [65] A continuación, se pesa el Orbiter para determinar con precisión su centro de gravedad , que es fundamental para la correcta gestión de los parámetros de vuelo por parte de los ordenadores de a bordo. Luego, el transbordador se transfiere al edificio de ensamblaje de vehículos (VAB), el enorme edificio de ensamblaje construido para los cohetes Saturno V durante el programa Apolo . Aquí se coloca en posición vertical y se instalan los dos booster laterales y el depósito exterior . Para llevar a cabo estos procedimientos se utilizan dos puentes grúa de 200 toneladas , capaces de elevar el transbordador hasta aproximadamente 100 metros. Todo el complejo se coloca en la plataforma de lanzamiento móvil que se utilizará para moverlo al sitio de lanzamiento y como base para el despegue. A continuación, se prueban las conexiones mecánicas y eléctricas entre los tres componentes y los sistemas de puesta a tierra. Todas estas verificaciones requieren teóricamente al menos seis días [66] .

Debajo de la plataforma de lanzamiento móvil, se inserta un vehículo rastreado (el Crawler-transporter ) que permitirá mover todo el complejo desde el VAB hasta la plataforma de lanzamiento , moviéndose a una velocidad inferior akm/h . El vehículo, también legado del programa Apolo, llega a su destino en unas 6 horas. Cada rampa de lanzamiento ( 39A y 39B ) está equipada con estructuras que permiten completar los preparativos del transbordador, es decir una torre metálica fija ( Estructura de servicio fijo o FSS) y una parte móvil ( Estructura de servicio rotatorio ) que puede girar para cubrir toda la bodega del Orbiter. La parte fija contiene las líneas de suministro de propulsor y otros equipos, así como una pasarela que permite que la tripulación ingrese al transbordador. La parte móvil consta de 5 niveles de plataformas que le permiten trabajar en el compartimento de carga en un entorno controlado. También proporciona acceso a la zona del motor [66] .

La carga útil transportada por el transbordador a menudo incluye muchos componentes. Algunos de estos están destinados a permanecer en órbita , como los componentes de la Estación Espacial Internacional , otros a regresar a la Tierra como contenedores para experimentos o estructuras para el transporte de materiales. Todos los artículos de carga se revisan, embalan e instalan en el Centro Espacial Kennedy. Una parte se instala cuando el Orbiter está en posición horizontal y el resto directamente en la plataforma de lanzamiento. Otros procedimientos que se realizan antes del lanzamiento son la carga de combustible y el cierre de las puertas de la bodega de carga. La última actividad realizada antes del lanzamiento es una simulación del mismo que se realiza con la tripulación a bordo. La cuenta regresiva comienza 47 horas antes del despegue e incluye una revisión general de los sistemas de vuelo y software instalados. A las -11 horas (T = hora de salida) se retira la estructura móvil (RSS) y se inicia la carga de hidrógeno y oxígeno líquido en el depósito externo [66] .

Lanzamiento

Todas las misiones del Transbordador se lanzan desde el Centro Espacial Kennedy (KSC). El oficial meteorológico de lanzamiento del transbordador , que es responsable de monitorear las condiciones climáticas, monitorea la situación para determinar si es posible un lanzamiento. En particular, las condiciones también deben ser aceptables en al menos un sitio de aterrizaje de emergencia, que se denomina sitio de aterrizaje abortado transatlántico [67] . Hay varios sitios de aterrizaje del transbordador disponibles. Las condiciones climáticas aceptables excluyen la presencia de rayos ya que, aunque el transbordador está protegido eléctricamente por su superficie conductora (como ocurre en los aviones), durante el lanzamiento, la estela de los propulsores podría proporcionar un camino conductor para que el rayo llegue a tierra [68] . Además, el lanzamiento no se puede realizar si hay incus cumulonimbus dentro de las 10 millas náuticas (19 km) [ 69 ] .

El día del lanzamiento, después de la última pausa en la cuenta regresiva T - 9 minutos, el transbordador comienza sus preparativos finales. En este período, el conteo es controlado automáticamente por una computadora en el centro de control de lanzamiento, por un software llamado Ground Launch Sequencer . Detiene automáticamente el lanzamiento si detecta un problema crítico con cualquiera de los sistemas a bordo de la aeronave.

16 segundos después del lanzamiento, se activa el sistema de supresión de sonido llamado Sound Suppression System . Consiste en llenar la Plataforma Móvil de Lanzamiento con 1 100 m³ de agua para proteger al Orbiter de la energía acústica reflejada generada por el escape de los propulsores [70] .

10 segundos después del lanzamiento, el piloto activa los sistemas de ignición de hidrógeno debajo de cada una de las tres boquillas de las hélices del transbordador para eliminar los gases estancados dentro de las boquillas antes de la salida real. De hecho, la acumulación de estos gases podría causar una explosión al encenderse. Por medio de las turbobombas de los motores principales se inicia la carga de la cámara de combustión con hidrógeno líquido y oxígeno.

A los 6,6 segundos del despegue el piloto enciende los tres propulsores del orbitador y comprueba que alcanzan el 90% del empuje nominal antes de iniciar la orientación final de las toberas en la configuración de lanzamiento [71] . Cuando los tres propulsores se encienden, el enorme calor del escape transforma una gran cantidad de agua del sistema de supresión en vapor que escapa de la plataforma de lanzamiento. Los tres propulsores deben alcanzar el 100% de empuje dentro de los 3 segundos posteriores al arranque; si todo sale según lo planeado, los cohetes de combustible sólido se activan en el lanzamiento . Una vez encendidos, no se pueden apagar. Después de poner en marcha los propulsores del Orbiter, pero mientras los propulsores aún están conectados a la plataforma de lanzamiento, la diferencia de empuje de los tres propulsores hace que todo el grupo de componentes (propulsor, tanque y orbitador) se mueva 2 metros. Cuando los SRB también alcanzan un empuje estable, el comandante detona 8 cargas pirotécnicas de detonador estándar (NSD) de la NASA para desenganchar la aeronave de la plataforma de lanzamiento [72] .

Poco después de pasar la torre de la plataforma de lanzamiento, el piloto del transbordador inicia una maniobra de rotación para establecer la inclinación orbital. El velivoll se eleva a la atmósfera en un arco, acelerándose a medida que disminuye el peso de los propulsores y el tanque. Cuando está en órbita a una altura de aproximadamente380  km la velocidad es7,68  km/s (27 650  km/h ).

El punto, denominado Max q , es donde el Shuttle sufre la máxima presión aerodinámica y por ello se disminuye temporalmente el empuje de los tres motores para evitar tensiones en la estructura, que es especialmente vulnerable en algunas zonas como las alas. En este punto se produce un fenómeno conocido como singularidad de Prandtl-Glauert : el avión realiza la transición a velocidad supersónica y se forman nubes de condensación a su alrededor [73] .

Transcurridos 126 segundos desde el lanzamiento, los propulsores se agotan y se separan de la aeronave mediante la activación de cargas explosivas y pequeños cohetes de separación que los alejan del resto de la aeronave. Vuelven a entrar en la atmósfera y son frenados por un sistema de paracaídas hasta que aterrizan en el océano. La nave espacial continúa acelerando hacia la órbita con los tres propulsores principales. Tras la separación de los propulsores, la aeronave tiene una relación empuje-peso de menos de 1, lo que significa que los propulsores tienen un empuje insuficiente para contrarrestar la atracción de la gravedad y la velocidad vertical disminuye temporalmente. Sin embargo, el peso del propulsor disminuye a medida que los propulsores lo queman y, después de un tiempo, la relación empuje-peso vuelve a ser mayor que 1, lo que aumenta la aceleración del transbordador (cada vez más ligero) hacia la órbita.

La trayectoria en este punto es muy plana y casi horizontal. Aproximadamente 5 minutos y 45 segundos después del inicio, el piloto gira la nave espacial para orientar las antenas de comunicación hacia los satélites.

En las últimas decenas de segundos de empuje de los propulsores, la masa de la aeronave es lo suficientemente baja como para requerir la reducción de la potencia de esta última para limitar la aceleración a 3 g , para evitar un estrés físico excesivo a la tripulación.

Los tres propulsores se apagan antes de quedarse completamente sin combustible, ya que si estuvieran activos en ausencia de combustible se dañarían gravemente. La cantidad de oxígeno se agota antes que el hidrógeno, ya que el oxígeno líquido tiende a reaccionar violentamente. El tanque externo es liberado por cargas explosivas. Precipita en la atmósfera y se desintegra antes de tocar la superficie terrestre, generalmente sobre el Océano Índico . La destrucción se ve facilitada por la presencia de hidrógeno en su interior, que literalmente lo hace explotar, para limitar el tamaño de los fragmentos que caen.

Luego, el piloto activa los propulsores del Sistema de maniobra orbital (OMS) para alejarse del tanque. En las misiones a la estación espacial, los propulsores de maniobra se activan mientras los propulsores principales aún están en funcionamiento. De esta forma el Orbiter se encuentra en una trayectoria que, en caso de mal funcionamiento de los propulsores, lo llevaría de vuelta a una trayectoria de descenso hacia la Tierra [74] .

Procedimientos para el lanzamiento

El lanzamiento de una misión del transbordador espacial está controlado por un temporizador de cuenta regresiva. Para su cálculo se utilizan dos relojes. Uno no oficial, llamado L ( lanzamiento ), indica el tiempo real restante en el lanzamiento y uno oficial, más mencionado y llamado T, que incluye varias suspensiones ( retenciones ) junto con la realización de algunos controles preliminares. Las suspensiones previstas podrán prorrogarse, si los parámetros de la misión lo permiten, en caso de que surja la necesidad de realizar más comprobaciones o de corregir algún problema. Los lanzamientos a la Estación Espacial Internacional no permiten extender las suspensiones por mucho tiempo debido a la limitada ventana de lanzamiento disponible (que no dura más de 10 minutos) [75] [76] [77] [78] .

Principales etapas del lanzamiento
  • T -43 horas y funcionando - El Shuttle Test Director hace la llamada tradicional a las estaciones y se activa la pantalla de cuenta regresiva .
    • Comienza la inspección final de la aeronave y el equipo de lanzamiento
    • Control de sistemas de vuelo de respaldo
    • Control de software de vuelo almacenado en unidades de almacenamiento masivo y pantallas
    • Carga de software de vuelo de respaldo en las computadoras de propósito general Orbiter
    • Retiro de las plataformas de la cubierta intermedia y de la cubierta de vuelo
    • Activación y prueba de sistemas de navegación.
    • Preparación completa para carga de reactivos y sistema de dosificación
    • Finalización de las inspecciones preliminares de la cabina de vuelo
  • T -27 horas y suspendido - Esta es la primera suspensión programada y suele durar cuatro horas.
    • Eliminación de todo el personal innecesario de la plataforma de lanzamiento.
  • T -27 horas y en funcionamiento
    • Inicio de operaciones para cargar reactivos criogénicos a los tanques de celdas de combustible del Orbiter
  • T -19 horas y suspendido - Esta suspensión programada suele durar cuatro horas.
    • Desprendimiento de la unidad umbilical intermedia del Orbiter
  • T -19 horas y en funcionamiento
    • Comienza la preparación final de los tres motores principales de la nave espacial
    • Llenado del depósito de agua del sistema de supresión de sonido
    • Cerrar los servicios de cola en la plataforma de lanzamiento
  • T -11 horas y suspendido - La duración de esta suspensión programada varía, pero suele durar de 12 a 13 horas.
    • Preparación del equipo de astronautas.
    • Mover la estructura de servicio giratoria a la posición de "estacionamiento"
    • Activación de unidades de medida inerciales y sistemas de comunicación
  • T -11 horas y en funcionamiento
    • Inicio de las comprobaciones funcionales del rastreador de estrellas.
    • Cargando la película en las numerosas cámaras en la plataforma de lanzamiento
    • Activación de pilas de combustible.
    • Retiro de todo el personal innecesario del área peligrosa
    • Paso de los purificadores de aire orbiter a gas nitrógeno
  • T -6 horas y suspendido - Esta suspensión programada suele durar dos horas.
    • El equipo de lanzamiento verifica que no haya violaciones de los criterios de lanzamiento antes de cargar el tanque externo con propulsores
    • Retiro de todo el personal de la plataforma de lanzamiento.
    • Enfriamiento de las líneas de transferencia de propelente
    • Inicio de carga del tanque externo con aprox.1 900   de propelentes criogénicos
  • T -6 horas y en funcionamiento
    • Fin de la carga del tanque externo con carga de hidrógeno líquido y oxígeno líquido
    • El Equipo de Inspección Final llega a la plataforma de lanzamiento para realizar una inspección detallada del vehículo
  • T -3 horas y suspendido - Esta suspensión programada suele durar dos horas
    • Realización de la calibración previa al vuelo de la unidad de medida inercial
    • Alineación de las antenas del Área de Lanzamiento de Merritt Island
  • T -3 horas y en funcionamiento
    • La tripulación se va a la plataforma de lanzamiento.
    • Finalización de los preparativos para el cierre de la Sala Blanca de la plataforma de lanzamiento
    • Los miembros de la tripulación comienzan a entrar en la nave espacial.
    • Control del posicionamiento de los interruptores de la cabina
    • Los astronautas realizan una verificación de radio con el Centro de control de lanzamiento (Centro espacial Kennedy) y el Control de misión (Centro espacial Johnson)
    • Cierra la puerta de la góndola y busca cualquier fuga.
    • Finalización del cierre del Salón Blanco
    • El equipo de cierre se dirige a la zona de devolución.
    • Los datos principales del sistema de dirección se transfieren al sistema de respaldo
  • T -20 minutos y en espera : esta espera programada suele durar 10 minutos.
    • El director de pruebas del transbordador realiza la sesión informativa final
    • Finalización de la alineación de la unidad de medida inercial
  • T -20 minutos y funcionando
    • Cambiar la computadora de a bordo del Orbiter para iniciar la configuración
    • Inicio del acondicionamiento térmico de pilas de combustible
    • Cierre de las válvulas de ventilación de la cabina de la góndola
    • Cambiar el sistema de vuelo de respaldo a la configuración de lanzamiento
  • T -9 minutos y suspendido - Esta es la última suspensión programada y la duración varía según la misión.
    • El director de lanzamiento, el equipo de gestión de la misión y el director de pruebas del transbordador les piden a sus equipos que pasen o no en el lanzamiento
  • T -9 minutos y corriendo
    • Retraiga el brazo de acceso del orbitador (T-7 minutos, 30 segundos)
    • Puesta en marcha de la unidad de grabación de la misión (T-6 minutos, 15 segundos)
    • Arranque de unidades de potencia auxiliar (T-5 minutos, 0 segundos)
    • Inicio de recuperación de oxígeno líquido (T-4 minutos, 55 segundos)
    • Presurización del tanque de oxígeno líquido (T-2 minutos, 55 segundos);
    • Retracción del brazo para ventilación de oxígeno gaseoso o "gorra" (T-2 minutos, 55 segundos)
    • Los miembros de la tripulación cierran y bloquean las viseras de los cascos (T-2 minutos, 0 segundos)
    • Presurizar el tanque de hidrógeno líquido (T-1 minuto, 57 segundos)
    • Apagado de calentadores Bi-pod (T-1 minuto, 52 segundos)
    • Apagado de los calentadores de juntas SRB (T-60 segundos)
    • El Orbiter funciona solo con energía interna (T-50 segundos)
    • Activación de supresión de sonido de rampa de lanzamiento (T-16 segundos)
    • Activación del sistema de combustión de hidrógeno de los motores principales (T-10 segundos)
    • Encendido de motores principales (T-6.6 segundos)
  • T-0
Cancelar lanzamiento

En caso de problemas durante el lanzamiento, no se puede detener el funcionamiento de los cohetes SRB. Después de encender los SRB, los modos de cancelación de misión solo se pueden aplicar después de que se hayan agotado y se hayan desenganchado. Se prevén los siguientes procedimientos de cancelación [80] :

  • Volver al sitio de lanzamiento ( RTLS, Volver al sitio de lanzamiento ); nunca sucedió
  • Cancelación con aterrizaje en la Costa Este ( ECAL, East Coast Abort Landing ); nunca sucedió
  • Cancelación con aterrizaje transoceánico ( TAL, Transoceanic Abort Landing ); nunca ocurrió [81]
  • Cancelación después del lanzamiento completado ( AOA, Abort Once Around ); nunca sucedió
  • Cancelación hacia una órbita ( ATO, Abort to Orbit ); ocurrió durante la misión STS-51-F ; obligado a reprogramar la misión, pero la misión aún se declaró completada con éxito [82] .

El método de cancelación depende de cuándo, en la fase de ascenso, se hace necesaria la propia cancelación. Si no se necesitan hidrógeno y oxígeno , se consumen deliberadamente para que pueda dejar el tanque externo de manera segura.

Una cancelación con aterrizaje transoceánico debe ser declarada en un intervalo de tiempo que va desde aproximadamente T + 2min, 30s (despegue más dos minutos y treinta segundos) y la parada de los motores principales, hasta aproximadamente T + 8min, 30s El aterrizaje podría demorar lugar en la Base Aérea Ben Guerir, en Marruecos ; al Aeropuerto Internacional de Banjul , Gambia ; en la Base Aérea de Zaragoza o la Base Aérea de Morón de la Frontera en España [81] .

Si el Orbiter no logra llegar a una pista, se verá obligado a aterrizar en el suelo o hacer una zanja; es poco probable que la tripulación que todavía está a bordo sobreviva [83] .

No obstante, en el caso de que el Transbordador se encuentre en vuelo de planeo controlado, el sistema de escape para la tripulación permite la evacuación mediante lanzamiento en paracaídas . Un poste especial permite a los miembros de la tripulación acceder a una ruta de escape que pasa por debajo del ala izquierda del Orbiter.

En los dos incidentes que ocurrieron, todo sucedió tan rápido que muy poco se pudo hacer; la única contramedida tuvo lugar durante el vuelo STS-51: dado que los cohetes SRB seguían disparados después de separarse del resto del vehículo, fueron detonados por un comando enviado por la NASA que detonó cargas explosivas instaladas a tal efecto [84] .

Regreso y aterrizaje

Casi todos los procedimientos de reingreso a la atmósfera del transbordador están controlados por computadora, aunque siempre se puede acceder a los controles manuales en caso de emergencia. La aproximación y el aterrizaje pueden ser controlados por el piloto automático , pero normalmente los realizan los pilotos.

El vehículo inicia su reingreso activando los propulsores de maniobra del OMS, mientras vuela "boca abajo" y con la cola del orbitador en la dirección del movimiento. Los motores permanecen encendidos durante 3 minutos, reduciendo la velocidad del Transbordador en unos 90 m/sy bajando su perigeo hacia la atmósfera superior. Luego gira sobre sí mismo, colocando el arco hacia arriba.

La densidad del aire comienza a tener efecto cuando la aeronave se encuentra a 400.000 pies (120.000 m) de altura a una velocidad de 8,2 km/s (Mach 25). El vehículo en ese momento está controlado por los propulsores del Sistema de Control de Reacción y por las superficies de vuelo, para mantener una actitud de morro arriba de 40°. Esta posición produce una fricción considerable que no solo reduce la velocidad del Orbiter hasta la velocidad de aterrizaje, sino que también reduce el calentamiento externo. Además, el vehículo viaja en una trayectoria de curva en "S" con un ángulo de giro de 70° [85] .

La tasa máxima de planeo (ratio drag-to-lift ) cambia considerablemente con la velocidad, pasando de 1:1 a velocidades hipersónicas, 2:1 a velocidades supersónicas a 4,5:1 en vuelo subsónico durante la aproximación y el aterrizaje [86] .

En la atmósfera inferior, el Orbiter se mueve como un " planeador ", excepto por la velocidad de descenso considerablemente más alta (50 m/s).

Cuando ha disminuido su velocidad a aproximadamente Mach 3, se activan dos sondas en el lado izquierdo y derecho del fuselaje inferior del Orbiter, para medir la presión atmosférica en relación con el movimiento del vehículo.

Cuando comienza la fase de aproximación y aterrizaje, el Orbiter se encuentra a una altura de 3.000 my a una distancia de 12 km de la pista. Los pilotos aplican frenos aerodinámicos para reducir la velocidad de la aeronave desde 682 km/h hasta aproximadamente 346 km/h (velocidad final de aterrizaje). El tren de aterrizaje se baja cuando el Orbiter se desplaza a 430 km/h. Cuando las ruedas tocan la pista, para ayudar a los frenos, se despliega un paracaídas que se suelta cuando el Orbiter ha reducido la velocidad a unos 110 km/h.

Tras el aterrizaje, el vehículo se detiene en la pista durante varios minutos para dispersar los vapores venenosos de hidrazina , que se utiliza como combustible tanto en el sistema de control de reacción como en las tres unidades auxiliares de potencia . Además, es necesario esperar un cierto tiempo para que el fuselaje exterior se enfríe antes de que los astronautas puedan despegar [85] .

Procedimientos de aterrizaje

Para comenzar a aterrizar, el Orbiter gira para mantener su cola en la dirección de la órbita y realiza un encendido del propulsor Deorbit Burn para salir de la órbita. Este encendido, de hecho, frena la lanzadera y comienza su descenso hacia la atmósfera terrestre. El encendido tarda de tres a cuatro minutos y el aterrizaje se produce aproximadamente una hora más tarde. El momento de la ignición se denomina Tiempo de Ignición - TIG .

Principales etapas de aterrizaje
  • TIG-4 horas
    • Empieza a prepararte para aterrizar
    • Ordenador de a bordo configurado para reingreso
    • Sistemas hidráulicos que controlan las superficies aerodinámicas configuradas para el reingreso
  • TIG-3 horas
    • Cierre de la bodega de carga
    • Confirmación del Control de la Misión
  • TIG-2 horas
    • La tripulación se pone sus trajes de lanzamiento y se sujeta a los asientos.
  • TIG-1 hora
    • Confirmación de control de la misión para encender para salir de la órbita
  • TIG
    • Propulsores de encendido durante 3 o 4 minutos
  • Aterrizaje - 30 minutos
    • El Orbiter y su tripulación comienzan a sentir los efectos de la atmósfera. En este punto, el orbitador tiene aproximadamente 80 millas (129 km) de altura y es el punto de la interfaz de entrada .
    • Para ralentizar el descenso, el Orbiter realiza una serie de cuatro giros de 80° formando una “S”
  • Aterrizaje - 5 minutos
    • El Orbiter continúa disminuyendo su velocidad y el comandante toma el control manual de la aeronave, descendiendo a 19°
  • Aterrizaje - 15 segundos
    • Extensión del tren de aterrizaje
  • Aterrizaje
    • El Orbiter toca la pista a velocidades entre 344 km/h y 363 km/h
    • Unos momentos después se abre el paracaídas para reducir la velocidad.
Sitios de aterrizaje

Si las condiciones lo permiten, el Transbordador siempre aterriza en el Centro Espacial Kennedy ; sin embargo, si el clima no permite aterrizar, es posible usar la base de Edwards en California u otras pistas de aterrizaje. El transbordador espacial Columbia también aterrizó en White Sands Missile Range en Nuevo México durante la misión STS-3 , aunque este sitio se considera un último recurso ya que los ingenieros temen que la arena pueda dañar el exterior del Orbiter.

Operaciones de mantenimiento

Al final de la misión, el Orbiter se traslada a uno de los tres edificios dedicados ( Orbiter Processing Facility OPF) ubicados en el Centro Espacial Kennedy, donde se realizan las operaciones de mantenimiento de rutina. El Orbiter está elevado por varias plataformas móviles que permiten el acceso a las diferentes partes del transbordador. Primero, se abren las puertas del compartimento de carga y se extrae la carga útil de la misión anterior. A continuación, se eliminan muchos otros componentes para su posterior análisis, incluidos los tres motores principales (SSME), que se reacondicionan en un edificio dedicado ( instalación de procesamiento del motor principal ) [87] .

El escudo térmico se analiza loseta por loseta y se reemplazan las que están dañadas o muestran signos de falla. Se analizan y corrigen los fallos ocurridos en la última misión. El tren de aterrizaje y otros componentes estructurales se inspeccionan minuciosamente. El mantenimiento y la configuración del Orbiter para la próxima misión tarda en promedio menos de 100 días [66] .

Actualizaciones

Las operaciones de mantenimiento y actualización se realizan periódicamente con dos objetivos principales: limitar el riesgo y reducir los costes de mantenimiento. Algunas actualizaciones realizadas en 2000 tenían como objetivo reducir el riesgo de perder el transbordador durante la fase de ascenso y mejorar la información disponible para los equipos de emergencia. Estas mejoras han reducido el riesgo de pérdida de barcos de 1/248 a 1/483. Este riesgo, estimado en 1/78 en 1988 para la misión STS-26 , se redujo a 1/248 actuando principalmente sobre la fiabilidad de los SSME [88] .

Entre las actualizaciones más importantes realizadas en el transbordador podemos mencionar [89] :

  • Fortalecimiento del tren de aterrizaje para permitir que el Transbordador aterrice en la Instalación de Aterrizaje del Transbordador ;
  • La instalación de la esclusa de aire y sistema de anclaje en el compartimiento de carga del Transbordador para acoplarse a la estación espacial Mir ;
  • La instalación de una moderna cabina de vidrio en la cabina en lugar de la instrumentación analógica .
  • El aumento de la potencia máxima de los motores SSME llevó, tras diversas modificaciones, al 109% de la potencia original (pero en condiciones normales no supera el 104%).

Tipos de misiones

El transbordador espacial fue diseñado como un vehículo muy versátil. Durante su vida operativa se utilizó para transportar grandes cargas a diferentes órbitas , trasladar a la tripulación de la Estación Espacial Internacional y realizar misiones de mantenimiento como las del Telescopio Espacial Hubble .

Lanzamiento y mantenimiento de satélites

Al comienzo de la fase operativa del transbordador espacial, su tarea principal era colocar satélites en órbita . La NASA esperaba reducir los costos de lanzamiento gracias a la reutilización del transbordador. Durante la primera misión operativa, STS-5 , que siguió a los primeros vuelos de prueba, Columbia puso en órbita baja los satélites de comunicaciones Anik C-3 y SBS-C , que luego alcanzaron la órbita geoestacionaria utilizando su propio motor. Las siguientes tres misiones también se dedicaron al lanzamiento de satélites. [90]

El transbordador es la única nave espacial capaz de devolver satélites a la Tierra. La primera misión de este tipo fue la STS-51-A . El transbordador también puede alcanzar satélites y bloquearlos para permitir que la tripulación haga reparaciones. El caso más conocido es el del Telescopio Espacial Hubble : cinco misiones del Transbordador Espacial se han dedicado a trabajos de mantenimiento con el fin de alargar su vida operativa. La primera misión pudo salvar el telescopio espacial que inicialmente no podía funcionar debido a un error de diseño. La última misión con este fin, la STS-125 , tuvo lugar en 2009. [91]

Después del desastre del Challenger en 1986, se decidió que la nave espacial ya no pondría en órbita satélites comerciales, sino solo satélites militares, científicos y gubernamentales. El lanzamiento de estos resultó, contrariamente a lo esperado, muy costoso y poco a poco volvimos a utilizar lanzadores convencionales . La última misión del transbordador para lanzar un satélite fue STS-93, que puso a Chandra en órbita en el verano de 1999. [92]

Lanzamiento de sondas espaciales

El transbordador también fue concebido para el lanzamiento de sondas espaciales y para ello, como parte del proyecto Shuttle-Centaur , se desarrolló una versión del cohete Centaur apta para ser transportada por el transbordador espacial. Tras el desastre del Challenger de 1986, transportar el Centaur se consideró peligroso y, en su lugar, se prefirió la etapa superior inercial [93] . El transbordador espacial lanzó algunas sondas interplanetarias importantes, tales como: la sonda Magallanes , la sonda Galileo y la sonda Ulises ; posteriormente, para el lanzamiento de las sondas volvimos a los lanzadores convencionales .

Laboratorio espacial

La investigación en el campo de la microgravedad fue otro objetivo importante de las misiones del transbordador. El transbordador ofrece una plataforma flexible que le permite realizar experimentos de cualquier tipo. El compartimento de carga puede acomodar experimentos que se muestran en el vacío o en un módulo presurizado en el que la tripulación puede llevar a cabo actividades de investigación, en un entorno habitable. El primer laboratorio de este tipo fue el Spacelab desarrollado por la Agencia Espacial Europea , cuyo vuelo inaugural tuvo lugar durante la misión STS-9 en noviembre de 1983. Spacelab participó en 22 misiones del Transbordador, siendo el último vuelo en 1998 con el STS-90 . [94] [95]

Spacehab fue el sucesor de Spacelab. Mucho más flexible, el espacio del laboratorio también podría usarse para transportar material a la Estación Espacial Internacional. [96] [97] La ​​última misión dedicada exclusivamente a la investigación fue la STS-107 del transbordador espacial Columbia , que explotó durante la fase de reentrada.

Las misiones de transbordador que no están dirigidas principalmente a la investigación científica también traen consigo experimentos. Los experimentos científicos a menudo se colocan en el área de carga y se llevan a cabo automáticamente. La tripulación también suele realizar experimentos en la cubierta del transbordador mientras está en órbita.

Al servicio de las estaciones espaciales

Gracias a su flexibilidad, el Transbordador demostró ser el vehículo ideal para montar una estación espacial y para su repostaje. La Estación Espacial Internacional depende en gran medida de los vuelos de los transbordadores. Muchos miembros de la estación tienen un tamaño que no les permite ser puestos en órbita por otros cohetes. Por otro lado, el brazo Canadarm del transbordador se utilizó para ensamblar los módulos directamente en la estación. El transbordador también permitió que la tripulación permanente rotara en la estación.

Debido al importante papel que jugó el transbordador en el montaje de la estación, la puesta a tierra de la flota de transbordadores tras el desastre del Columbia, ocurrido en febrero de 2003, provocó el aplazamiento de algunos hitos durante varios años. Se cancelaron varios experimentos científicos que se suponía que debían instalarse en la propia estación.

En los años noventa el transbordador realizó varios vuelos a la estación rusa Mir . Entre 1995 y 1998 el transbordador atracó en la estación nueve veces, en conexión con el programa Shuttle-Mir , la primera colaboración entre las dos potencias desde el programa Apollo-Soyuz de 1975. [98] [99]

La fase operativa del Transbordador

El transbordador para conquistar el mercado de lanzamiento comercial (1982-1985)

El 11 de noviembre de 1982, el transbordador Columbia inicia la fase operativa del programa con la misión STS-5 en la que pone en órbita dos satélites privados de telecomunicaciones . Ahora mismo el transbordador tiene el monopolio del mercado estadounidense de lanzamiento de satélites, ya sean públicos o privados, militares o civiles. La NASA esperaba lograr una frecuencia de un lanzamiento por semana. Para atraer clientes internacionales, se subestima el costo de lanzamiento y también se ofrecen descuentos para lanzamientos de satélites militares. Gracias a estos incentivos, nueve operadores internacionales de telecomunicaciones ya recurrieron a la NASA para el lanzamiento de sus satélites, lo que supuso el lanzamiento de 24 satélites comerciales en los tres primeros años de actividad del transbordador. El número teórico de satélites transportables en una sola misión es cinco, pero al no poder prever las consecuencias de un aterrizaje de emergencia con este peso, la NASA prefirió prudentemente fijar el número máximo en tres. El transbordador también puso en órbita los satélites TDRS de la NASA . El 4 de abril de 1983, se unió al transbordador Columbia un nuevo transbordador: el Challenger . En estas misiones anteriores también se inició con el Spacelab a bordo que fue puesto en órbita cuatro veces [100] .

El público siguió con gran interés los primeros vuelos de la lanzadera que contaba con unas características únicas, pero la gran demanda de lanzamientos por parte de los clientes internacionales enmascaró las primeras dificultades financieras del programa. En 1985 quedó claro que la NASA estaba teniendo problemas para lanzar más de un transbordador al mes, una frecuencia cinco veces inferior a la prevista y en la que se basaban los cálculos presupuestarios. El mantenimiento, de hecho, parecía ser extremadamente más complejo de lo esperado y estos costos no podían imputarse al presupuesto de la institución, ya que estuvo bloqueada hasta 1988 [101] .

Mientras tanto, se produjeron otros dos Orbiters : el Discovery en noviembre de 1983 y el Atlantis en abril de 1985 [102] [103] ..

El desastre del Challenger y sus consecuencias (1986)

El 28 de enero de 1986, el transbordador Challenger fue destruido 73 segundos después del lanzamiento, matando a toda la tripulación de la misión STS-51-L . La causa fue una falla de una junta, llamada junta tórica , en el segmento inferior del cohete de propulsante sólido derecho ( SRB ) [ 104] . Esta fue la misión número 25 del programa y el vuelo número 10 del Challenger . La investigación de la Comisión Rogers destacó la mala gestión del programa por parte de la NASA: el problema que provocó el accidente ya había sido identificado pero subestimado debido a un enfoque miope y falta de diálogo entre los diversos perpetradores [105] . El informe también reveló que los riesgos de las misiones eran más altos de lo estimado.

Esta relación cambió en gran medida el funcionamiento del transbordador. De hecho, se estableció que el lanzamiento de satélites y cualquier otra operación espacial que no tuviera que contar con una tripulación para lograrlo, se realizaría utilizando lanzadores convencionales, para no arriesgar innecesariamente vidas humanas, lo que se consideró moralmente inaceptable para una misión espacial. . Esta elección significó el final de la carrera comercial del transbordador espacial. Dado que el desarrollo de los lanzadores convencionales se había detenido para el uso del transbordador, esto contribuyó al éxito del lanzador europeo Ariane [101] .

El Challenger fue reemplazado por el Endeavour , construido con repuestos de los otros transbordadores, en mayo de 1991 [106] .

El funcionamiento del transbordador después del Challenger (1988-2003)

Después de una pausa de treinta y dos meses, la primera misión posterior al accidente, STS-26 , se lanzó el 29 de septiembre de 1988. Después del accidente del Challenger, el Departamento de Defensa dejó de utilizar el transbordador espacial. En la Base de la Fuerza Aérea de Vandenberg se había construido una base de lanzamiento y lanzadera dedicada exclusivamente a las necesidades militares y estaba a punto de inaugurarse en el momento del incidente del Challenger: nunca se utilizará. A pesar de la nueva elección para el uso del transbordador, varios satélites (TDR, satélite de telecomunicaciones) y sondas ( Galileo y Ulysses ) fueron enviados al espacio gracias a él, ya que su diseño no permitía el lanzamiento en órbita por medio de los portadores tradicionales [ 107] .

El accidente del transbordador Columbia y la decisión de cancelar el programa (2003-2010)

El 1 de febrero de 2003, el Orbiter Columbia , después de que la cubierta exterior del ala izquierda fuera irreparablemente dañada por un fragmento de la capa espumosa del tanque exterior que se desprendió en el momento del lanzamiento, se desintegró durante la fase de reingreso a la atmósfera matando a todos los miembros. de su tripulación [108] . Una vez más se cuestionó la gestión del programa por parte de la NASA: la anomalía que provocó el desastre ya era conocida, pero nunca se resolvió [109] . Además, el apretado calendario de montaje de la Estación Espacial Internacional, impuesto en 2001 por los recortes presupuestarios impuestos por la NASA, puso a la agencia espacial bajo tal presión que subestimó los riesgos. Cuando se reanudaron los vuelos con la misión STS-114 después de 18 meses , se tomaron muchas medidas para limitar los riesgos. Se requirió que cada misión realizara una inspección minuciosa del escudo térmico (utilizando el sistema de sensor Boom Orbiter ) una vez que alcanzara la órbita. Si la evaluación encontraba problemas irresolubles, un segundo Transbordador estaba listo para ser lanzado para realizar una misión de rescate (misión llamada STS-3xx ).

El 15 de enero de 2004, el presidente estadounidense George W. Bush hizo públicos los objetivos a largo plazo del programa espacial estadounidense en el campo de la exploración del sistema solar y las misiones humanas. Esta estrategia se formaliza en la Visión para la Exploración Espacial . La definición de este documento fue motivada por dos razones [110] [111]

  • La NASA reemplazaría la flota de transbordadores espaciales, que era casi tres décadas antes, pero la Estación Espacial se completaría y estaría en pleno funcionamiento;
  • El presidente quería rastrear los éxitos del Programa Apolo, estableciendo metas ambiciosas y atractivas que pusieron la exploración humana del espacio en primer plano.

Las últimas misiones

Haciéndose eco del enfoque del presidente John Kennedy , George W. Bush le pidió a la NASA que desarrollara un programa que permitiría viajar a la Luna para 2020. Este programa se llamó Programa Constelación . También se estipuló que los vuelos del Transbordador deberían finalizar en 2010, cuando se completaría la Estación Espacial Internacional [112] .

En 2010, el recién elegido presidente Barack Obama canceló el Constellation por razones presupuestarias y extendió la vida útil del transbordador hasta la primera mitad de 2011, y la misión final STS-135 se llevó a cabo el 8 de julio [113] [114] .

El fin de la era del transbordador

El 21 de julio de 2011, con el aterrizaje en el Centro Espacial Kennedy del STS-135 Atlantis , lanzado el 8 de julio de 2011, terminó oficialmente la era del transbordador espacial. Los tres Orbiters restantes, Discovery (OV-103), Atlantis (OV-104) y Endeavour (OV-105) serán reacondicionados para su exhibición en varios museos de historia aeroespacial en los Estados Unidos a partir de 2012. Se agregarán a la orbitador Enterprise (OV-101) que nunca ha volado al espacio y se utilizó solo para pruebas dinámicas de reentrada y aterrizaje. [115]

Muchas piezas utilizadas en el programa se exhibirán en varios museos. Se ofrecieron unas 7.000 tejas que forman parte del escudo térmico, a 25 dólares cada una, a las escuelas y universidades estadounidenses que las solicitaron. [116]

El 12 de abril de 2011, la NASA anunció los sitios donde se exhibirán los orbitadores restantes : [117] [118]

Notas

  1. ^ Sistema de transporte espacial en inglés significa literalmente "sistema de transporte espacial".
  2. ^ Transbordador espacial traducido literalmente significa "transbordador espacial".
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