Manje poznati detalji o Space Shuttleu

Iako je program Space Shuttle ugašen i otišao je u povijest, još uvijek ima puno toga što nam nije poznato, a zanimljivo je za otkriti.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja2019


Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst je napisao Mladen Viher, a objavljen je u časopisu Čovjek i svemir broj 5-6, iz 1985-1986. godine.

Jeste li znali...

...da je zadatak misije 51L, tragično završene eksplozijom Challengera bio potpuno rutinski: postavljanje satelita i eksperimenti u bestežinskom stanju. U stražnjem dijelu teretnog prostora nalazio se veliki satelit TDRS-B, jedan u seriji od tri relejna satelita za olakšavanje komunikacije sa Zemljom. Zemaljske komunikacijske stanice imaju ograničen domet zbog zakrivljenosti Zemljine površine. Zato u pojedinim dijelovima orbite Shuttle ne može primati i slati podatke na Zemlju.

Njegov satelit - blizanac, TDRS-A, već je u orbiti ali ima i velikih problema s opremom. Postavljanje TDRS-B bilo je odgađano dok inžinjeri TRW-a nisu otklonili te nedostatke na novom satelitu. TDRS-B se trebao postaviti u orbitu na 136o zapadno, dok TDRS-A kruži na 41° istočno. Kada bude lansiran TDRS-C (po starom planu u srpnju o. g.) TDRS-B se trebao pomaknuti na 171° zapad, a TDRS-A na jednu od alternativnih orbita, čime bi ova svojevrsna "orbitalna koreografija" bila završena i premošteni veliki prazni prostori između radnih područja zemaljskih stanica.

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 5-6, iz 1985./1986. godine.
U prednjem dijelu teretnog prostora nalazila se letjelica Spartan Halley i trebala je tragati za molekulama kometa koje sadrže dušik, ugljik i sumpor, te promatrati Halleyev ultraljubičasti spektar. Od eksperimenata, učiteljica Christa McAuliffe trebala je u dva direktna TV prijenosa prikazati orbiter i upotrebu alata u bestežinskom stanju. Seriju zanimljivih pokusa imao je i Gregory Jarvis, stručnjak za tekuća raketna goriva tvornice Hughes Aircraft Corp., a odnosili su se na ponašanje tekućih goriva u uvjetima nulte gravitacije i njihovom utjecaju na gibanje satelita. Od ostalih eksperimenata najzanimljiviji su bili oni s utjecajem bestežinskog stanja na proteine i na 32 oplođena pileća jaja u inkubatoru.

...da pripreme za lansiranje Space Shuttlea počinju u dvije ogromne zgrade: Orbiter Processing Building i Vehcile Assembly Building (skraćeno VAB). U prvoj se orbiter i oprema detaljno pregledavaju nakon zadnjeg leta i letjelica se sprema za novi zadatak. VAB je projektiran i građen za sastavljanje raketa nosača Saturn V (program Apollo), sada je ta najprostranija građevina na svijetu preuređena za potrebe, po dimenzijama znatno skromnijeg, Shuttlea. U VAB se mogu smjestiti dva orbitera. Snažne dizalice montiraju rezervoar, booster rekete i orbiter (tim redoslijedom) na pokretnu startnu platformu. Kada je montaža gotova, Shuttle izlazi kroz 110 m visoka vrata (zagrebačka katedrala je visoka 105 m) i polako se kreće (lansirna platforma je najveće gusjenično vozilo na svijetu) betonskom stazom dugom 5 km prema mjestu lansiranja. S tih istih platformi polijetale su rakete Saturn V na putu za Mjesec. Trenutno se koriste dvije platforme dok je gradnja treće u toku.

I one su modificirane za novi tip letjelice, uklonjen je visoki servisni toranj kojim je posada ulazila u brodove programa Apollo i kojim su se punili rezervoari sva tri stupnja. Iz razloga sigurnosti i rasterećenja platforme u toku transporta, gorivo se puni tek na lansirnoj rampi, ali postoji dodatni problem - booster motori na kruto gorivo. Booster je nemoguće puniti krutim gorivom na lansirnoj rampi, zato se oni, potpuno spremni za lansiranje, montiraju na (prazan) vanjski rezervoar već u VAB-u. Potrebne su dodatne mjere opreza kako ne bi došlo do požara. Naime, kruto gorivo je smjesa: amonij perklorat kao oksidator 60,6%, gorivo je aluminijski prah 16%, katalizator - ubrzivač reakcije je željezni oksid 0,4%, 12,04% čine polimeri koji vežu ove praškaste spojeve u krutu masu i 1,96% goriva čini mješavina većeg broja spojeva. Kompleks Shuttle - platforma teži 5.760 tona.

...da Space Shuttle polijeće s dvije lansirne rampe u Kennedy Space Centru na Cape Caneveralu, Florida. To su 39A i 39B (s kojih su kretale sve dosadašnje američke rakete s ljudskom posadom). Sada su na njih postavljeni servisni tornjevi sastavljeni od dva glavna dijela: fiksne servisne strukture (FSS) i rotirajuće servisne strukture (RSS). Visina kompletnog tornja je 80,75 m (105,7 m, uključivši gromobran). Na FSS-u se na svakih 6 m nalaze radni nivoi za tehničare. Iz FSS-a izlaze i tri pokretne platforme od kojih je najvažnija ona na 44,8 m visine, duga 19,8 m, koja spaja FSS i ulazna vrata orbitera. Na njenom kraju se nalazi "Bijela soba" iz koje astronauti ulaze u letjelicu. 7 minuta prije lansiranja ona prelazi u položaj za prinudno napuštanje letjelice odmaknuvši se od nje za 70°, u prijašnji položaj može se vratiti za 15 sekundi. Iz FSS-a izlaze i priključci za punjenje rezervoara tekućim kisikom (LOX) i tekućim vodikom (LH2) dugi 14 m i niz električnih kablova za napajanje letjelice prije paljenja motora i kompjutorsku provjeru letjelice.

Space Shuttle izlazi iz "najveće zgrade na svijetu"
LOX dolazi cjevovodima iz loptastog rezervoara kapaciteta 37 milijuna litara i nalazi se na temperaturi od -183oC, a podalje je rezervoar s 32 milijuna litara LH2 na temperaturi -253oC. Do rampe ih tjeraju pumpe kapaciteta 37.850 litara u minuti. Gorivo i oksidator pod tako niskim temperaturama stvaraju ledenu kapu na rezervoaru koja se lomi pri lansiranju i komadi leda često uzrokuju razna oštećenja na oplati Shuttlea, u početku se mislilo da je baš jedan takav komad oštetio cijev za dovod goriva iz rezervoara u orbiter. Protiv zaleđivanja bori se posebni tim tehničara koji griju rezervoar toplom strujom dušika. Taj proces se prekida 2 minute i 55 sekundi prije lansiranja.

Teretni prostor se puni tek na lansirnoj rampi. To je glavna uloga RSS-a koji rotira za 120° i ima pet radnih nivoa. Već ranije se dizalicama u njega postavljaju sateliti, sonde ili Spacelab, koji se njime prebacuju u orbiter. Osim toga, preko RSS-a se pune i mali rezervoari hipergolnih goriva: monometil hidrazina i dušik tetraoksida (ta goriva ne trebaju električnu iskru za paljenje, dovoljno je da oba spoja dođu u kontakt) koji se koriste za pogon manevrirajućih (retro) raketa u svemiru.

...da je najveći problem pri lansiranju ovako snažnih letjelica buka izazvana radom motora. Zvučni valovi velike akustične energije reflektirani od platforme mogu izazvati teška oštećenja na letjelici dok se ona nalazi na maloj visini. Sjeverozapadno od rampe se nalazi 88,9 m visok toranj s 1,135.000 litara vode koja se 16 sekundi prije lansiranja pušta prema rampi. T minus 6,6 sekundi, dok traje paljenje glavnih motora, voda iz 16 mlaznica raspršuje se u otvor na platformi, ispod motora, koji vodi plamen na čelični deflektor koji ga skreće lijevo i desno (i do 150 m daleko), kako se ne bi odbio natrag na letjelicu. Platformu polijeva 6 mlaznica popularno nazvanih "kišne ptice". Buka dostiže maksimum u T plus 5 sekundi kada se Shuttle nalazi već 91 m iznad platforme. Letjelica je konstruirana tako da podnosi opterećenja izazvana bukom od 145 dB (buka jača od 120 dB izaziva kod čovjeka jaki bol i trajne posljedice), a ovaj "vodeni" sistem gušenja raspršenim kapljicama je zadržava na manje od 142 dB.

...da se prije paljenja glavnih motora u komore za izgaranje pušta vodik i kisik kako bi prilikom paljenja u komori već bila zasićena smjesa, pri tome nešto vodika i kisika pobjegne iz motora. Pažljivi promatrač primijetit će narančasti dim u trenutku starta motora nastao izgaranjem velikog broja čestica plina koji se već našao izvan motora. To je također veliki potencijalni uzrok požara.

...da se uz VAB nalazi i "firing centar", gdje pedesetak stručnjaka čine kontrolu koja prati lansiranje. Moderni kompjutori su rasteretili čovjeka niza sitnih, neophodnih provjera. Za vrijeme lansiranja Apolla tu se nalazio "mali bataljon" od 400 - 500 raznih stručnjaka. Najzaposleniji član "firing tima" je jedan od dva kompjutora Honeywell H-6680 koji stalno mjeri i prati razne parametre Shuttlea prije lansiranja i uspoređuje izmjerene vrijednosti s podacima u memoriji. U toku rada uključena su oba H-6680 kako bi onaj drugi mogao "uskočiti u igru" u slučaju bilo kakvog kvara na svom "bratu blizancu". Zahvaljujući njemu, vrijeme potrebno za finalno odbrojavanje skraćeno je s 28 sati (svojedobno za Apollo) na samo dva i pol sata. Kada je Shuttle lansiran, komandu preuzima kontrola u Houstonu, Texas.

...da postoji niz razrađenih postupaka za djelovanje u izvanrednim situacijama nastalim u bilo kojem dijelu leta, ali da ni oni nisu savršeni. Rezervoar se počinje puniti u T minus 8 sati i 40 minuta i mora završiti do T minus 3 sata. Zatim slijede provjere i tek tada posada napušta svoje prostorije, fotografira se i kreće prema lansirnoj rampi. Prije ulaska obavezno se provjerava hermetičnost skafandera (tako da se on napuni pod pritiskom za oko 10% većim od atmosferskog i prati da li pritisak pada) zbog moguće dekompresije u toku leta. Isto tako skafanderi pomažu u slučaju požara u kabini jer su nezapaljivi i dobri termoizolatori, te omogućavaju disanje. Nakon gorkog iskustva s Apollom 1, kabina orbitera se u slučaju požara u trenu može ispuniti plinom halonom koji efikasno gasi sve vrste požara.

Booster-raketni motori Space Shuttlea (upravo na slici u punom pogonu) najveći su
raketni motori na kruto gorivo koji su ikada konstruirani.
Iz "Bijele sobe" u orbiter prvi ulazi zapovjednik, zatim pilot, pa specijalisti misije koji sjede u kabini i na kraju ostali članovi posade koji se smještaju između kabine i teretnog dijela. Redosljed izlaska je obrnut. Vrata se zatvaraju u T minus 1 sat i 35 minuta, a posada uspostavlja vezu s Houstonom. Ako do izvanredne situacije dođe dok "Bijela soba" nije više uz orbiter, a vremena je malo zbog opasnosti od eksplozije, posada brzo otvara vrata i spušta se iz orbitera u košarama koje se skližu niz čelične žice razapete od FSS-a do mreže, nekoliko stotina metara dalje. Tamo se nalazi pomoćno osoblje koje im pomaže da odmah uđu u betonski bunker. Cijeli postupak traje samo pola minute jer svaki član posade ima svoju košaru i svoju žicu.

U T minus 9 minuta, na komandu "go for launch", kompjuteri preuzimaju na sebe sve sigurnosne sisteme. T minus 31 sekunda, komanda "go for redundant set launch sequence start" (komentar Johna Younga, veterana sa 8 letova u svemir, na ovu naredbu: "Dok je izgovorim već sam u orbiti"), četiri orbiterova kompjutera preuzimaju kontrolu nad polijetanjem i ako sada dođe do prekida, odbrojavanje se nastavlja na T minus 20 minuta. U T minus 10 sekundi slijedi komanda za paljenje glavnih motora "go for main engine start". Motori se pale u T minus 6.6 sekundi redosljedom 3, 2, 1 s razmakom od 120 milisekundi između svakog. T minus 3 sekunde, glavni motori postižu 90% snage. a pale se boosteri i polijetanje se više ne može prekinuti jer se kruto gorivo u njima više ne može ugasiti.

U prvim letovima Columbie u orbiter su bila ugrađena dva sjedala s mogućnosti katapultiranja za spašavanje posada na malim visinama, preuzeta iz najbržeg aviona na svijetu (koji je u operativnoj upotrebi) Lockheeda SR-71 koji leti brzinama većim od 3 macha. Katapultiranje nije moguće na visinama manjim od 60 m jer padobrani ne bi imali vremena za otvaranje. Maksimalna visina za ovakvo napuštanje orbitera, je 25 km, a pretpostavlja se da je ono moguće i s 30 km. Katapultirajuća sjedala demontirana su kako su počeli letovi s većim brojem članova posade, jer su ona izazvala niz konstruktivnih poteškoća. Iskustva s odvajanjem cijele pilotske kabine su jako loša, u katastrofi novog strategijskog nuklearnog bombardera B-1, prošle godine, od četiri člana posade dva su poginula, a ostala dvojica su teško povrijeđena nakon takvog katapultiranja.

Iznad 25 km posada nema nikakvog izbora nego se mora na zemlju vratiti orbiterom. Ako je kvar na samo jednom glavnom motoru, onda se odbacuju boosteri, i s ET-om i preostala dva motora izvodi složen manevar povratka na 4,5 km dugu pistu pored lansirne rampe. Tek po postizanju povoljnog položaja odbacuje se ET. Proračun najpovoljnijeg povratka obavljaju brodski kompjuteri uz pomoć "Miss Bliss", usmjerenog mikrovalnog radio snopa za instrumentalno slijetanje. Ako i on otkaže, sistem prilaznih svjetla je tako konstruiran da pokazuje pilotu nalazi li se na liniji prilaza.

Orbiter slijeće s ugašenim motorima poput jedrilice i nema mogućnosti za ponovni pokušaj. I uz sva aerodinamička rješenja za kočenje, kotači dodiruju pistu brzinom od 325 km/h, za pola većom od putničkih aviona. Za prekid misije u orbiti, uz gubitak veze sa Zemljom, koristi se personalni računar Grid 1139 koji proračunava manevre za slijetanje na 23 različite lokacije na Zemlji. Dvije od njih su osam kilometarska pista u eksperimentalnoj bazi Edwards i pista u Kennedy Space Centru, a ostale su piste velikih vojnih i međunarodnih putničkih aerodroma.

...da je senator John Glenn, poznatiji kao prvi američki astronaut, odlučni zagovornik stava predsjednika Reagana i većine američkih političara o "nastavku nacionalnog svemirskog programa". Glenn je izjavio novinarima "da je najbolji način na koji se Amerika može odužiti poginulim astronautima upravo nastavak programa".

... da su osiguravajuća društva podigla iznose premija za osiguranje tereta nošenih Shuttleom i oni su nadmašili, zasad rekordnu, francusku raketu nosač Ariane 4. NASA se obavezala da će rizike za teret i posadu preuzeti isključivo na sebe.
...da je lijevi booster Challengera oštećen u studenom 1985. grubom montažom u VEB-u. Oštećeni segment je zamijenjen, a kako se oni proizvode u paru za oba boostera, zamijenjen je i segment na desnom boosteru.

...da sami boosteri mogu podići Shuttle na visinu od skoro 50 km, ako sva tri glavna motora otkažu.

...da su orbiteri u toku 1981-82. bili opremljeni indikatorom potiska boostera. Kasnije su izbačeni jer astronauti na njihov potisak ionako ne mogu utjecati. Da je takav indikator postojao u misiji 51L Scobee i Smith bi imali dovoljno vremena za akciju, čak i bez pomoći kompjutera, jer je od pojave intenzivnog plamenog jezika između donjih segmenata oplate i eksplozije rezervoara proteklo čak 10 sekundi. Telemetrijskim mjerenjem izmjeren je pad potiska od čak 50.000 kg u tom vremenu.

... da su se slična progorjevanja boostera već događala. Oba puta na Challengeru. Prvi put u misiji STS 8, a drugi put u slijedećoj misiji u kolovozu 1983. kada je otpao komadić zaštitne oplate nakon odvajanja boostera.

...da su booster motori Shuttlea najveći motori na kruto gorivo dosad napravljeni. Daju potisak od milijun i tristo tisuća kilograma, prazni teže 72,1 tonu, a sadržavaju 513,95 tona goriva. Većina komponenata dizajnirana je za korištenje u 20 navrata.

...da su svi segmenti boostera pričvršćeni s 177 visoko izdržljivih čeličnih zakovica na svakom spoju, pojačanih trakom čvrste stakloplastike i izvana zaštićene gumom protiv vlage.

...da su u misiji STS 6 (Challenger) i nakon nje, konstruktori odobrili smanjenje debljine oplate boostera i ET-a. Tako se uštedjelo 10 tona na težini cijelog kompleksa.

...da je segment boostera koji je izazvao katastrofu već korišten u misijama STS 7 i 51C.

...da termička zaštita boostera izdržava unutrašnju temperaturu i do 3200°C, a 11,3 tone zaštitnog sloja varira u debljini od 0,25 cm do 12,7 cm (ovisno o izloženosti temperaturi i pritisku). Sastoji se uglavnom od nitril butadina i azbestnih polimera.
...da stručnjaci još nisu potpuno sigurni da li je plamen probio kroz sam segment ili kroz spoj među segmentima

...da su inženjeri Rockwella pregledali Shuttle posljednji put samo 20 minuta prije starta zbog opasnosti od oštećenja izazvanih niskom atmosferskom temperaturom. Raportirali su da je uključiv samo minimalni rizik.

...da će slijedeće polijetanje Shuttlea (očekuje se prekid od najmanje 120 dana) biti najpedantnije praćeno lansiranje do sada. Vjerojatno će nova serija letova početi test-letom pod komandom šefa svih astronauta programa Shuttle, Johna Younga.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!