Space Shuttle

Space Shuttle
Repülésadatok
Személyzet	7 fő
A repülés paraméterei
Start	1981.április 12.
Starthely	Kennedy Űrközpont 39. indítóállás
Földet érés
ideje	2011.július 21.
A Wikimédia Commons tartalmaz Space Shuttle témájú médiaállományokat.

A Space Shuttle űrrepülő – magyarul gyakran „űrsikló” – (hivatalos angol nevén: Space Transportation System, STS, annyi mint Űrszállítási rendszer) az Amerikai Egyesült Államok ember szállítására is alkalmas űrprogramja volt. Ez volt a világon az első olyan konstrukció, amelynek bizonyos részeit újra fel lehetett használni. A szárnyas űrrepülő (Orbiter) függőleges állásban, rakétaként hagyta el a Földet, majd siklórepülő módjára szállt le.

Feladatai közé tartozott az állandó személyzet cseréje a Nemzetközi Űrállomáson, az utánpótlás és az állomás elemeinek odaszállítása, műholdak pályára állítása és karbantartása, illetve különböző kísérletek és mérések alacsony Föld körüli pályákon.

Összesen hat ilyen űrrepülőgépet építettek meg, amelyek közül öt repült a világűrben, 1981 óta összesen százharmincöt alkalommal. A harminc év alatt két űrrepülőgép semmisült meg: a Challenger 1986-ban, a Columbia 2003-ban szenvedett balesetet. Az űrkutatás történetének két legnagyobb katasztrófájában 13 amerikai és egy izraeli űrhajós halt meg.

A program hivatalosan 2011. július 21-én, az Atlantis utolsó landolásával fejeződött be.

A Szovjetunió is kifejlesztett az 1980-as években egy, a Space Shuttle-hoz hasonló űrrepülőgépet, de a Buran csak egy próbarepülésig jutott el 1988-ban.

Előzmények

Előfutár projektek

A Dyna Soar egy fantáziarajzon, ahogy leválik a hordozórakétájáról

Az 1930-as években a náci Németországban jelent meg először koncepciószinten egy rakétarepülőgép, az ún. Amerika bombázó, vagy más néven Raketenbomber (RaBo - Rakétabombázó) amely egy rakétahajtással a légkör fölé emelkedő és parabolapályán repülő eszköz lett volna és nevéből adódóan az USA bombázását tűzte ki elé célul a hitleri adminisztráció. A terveket Eugene Sänger és Irene Bredt készítette és a koncepció a Silbervogel (Ezüstmadár) fantázianevet kapta, de a tervfázisnál nem jutott tovább.

A következő ugyanilyen jellegű próbálkozás az 1950-es években az Egyesült Államokban került szóba. X–20 Dyna-Soar néven egy részben újrafelhasználható szárnyas, embervezette rakétahajtású siklórepülőt vettek tervbe, amely felderítésre, műholdak megsemmisítésére és levegő-föld rakéták indítására lett volna alkalmas. A projektet az amerikai légierő vitte, a NASA-val együttműködve és az előkészületek olyan komolyak voltak, hogy már 6 pilótát is kiválasztottak, akik majd a repüléseket elvégzik. A program egyre emelkedő költségei, valamint a párhuzamosan futtatott Gemini-program miatt 1963-ban mégis lemondtak a programról és törölték azt.

A Dyna Soar nem az egyetlen projekt volt az amerikai légierőnél, amely rakétahajtással elérte volna a világűrt, hogy katonai célokat vigyen véghez repülése során. Ez volt az Aerospaceplane (Űrrepülőgép) projekt, amely 1957-ben startolt és egy teljesen újrafelhasználható repülőeszköz megalkotását célozta meg, amely képes a világűr elérésére, ám ez a projekt sem lépett ki a tervasztalról.

Olcsó űrrepülés

Az Apollo-program fejlesztései nyomán szinte azonnal adódott a felismerés, hogy az úrrepülés mérhetetlenül drága. Egy Saturn IB rakéta felbocsátása 45 millió dollárba, egy Saturn V-é pedig 185 millió dollárba került – 1970-es értéken számolva –, nem számolva az Apollo parancsnoki és műszaki egység és a földi kiszolgálás és irányítás költségeit. És a technika egyszer használatos volt. Az újságok előszeretettel hasonlították össze a repülőgépes repüléssel és annak költségeivel ezt az összeget. A sajtó okfejtése szerint a Boeing 727 – az akkori idők egyik legkorszerűbb és legnépszerűbb repülőgépe – 4,3 millió dolláros árcédulájával 131 utast volt képes átszállítani az Atlanti-óceánon és ha a gondolatkísérletben azt feltételezte valaki, hogy a gép is egyszer használatos, akkor egy utas 1 útjának díja kb. 30 000 dollárra rúgott, míg a háromszemélyes Apollok egy utasára jutó költség ennek 2000-szerese, azaz 60 millió dollár volt. Bár nyilvánvalóan már az összehasonlítási alap sem volt elfogadható, a mérhetetlen kontrasztra plasztikusan világított rá. És amikor a Newsweek azt írta, hogy a NASA egész gyakorlata hasonlít a csendes-óceáni kwakiutl törzs vallási ceremóniájára, amelyben a résztvevők a legértékesebb dolgaikat vetik tűzre, nyilvánvalóvá vált, hogy ezt a gyakorlatot nem lehet tovább folytatni.

A mérnökök először kísérletezni kezdtek azzal, hogy mi történik, ha egy Rocketdyne H–1 hajtóművet – a Saturn IB első fokozatának hajtóművét – vízbe merítenek. A kísérletek azt bizonyították, hogy a hajtóművet megfelelően kiszárítva, kibírna egy tengervizes fürdőt és újra fel lehetne használni, feltéve hogy a vízbe érkezésnél nem szenved valamilyen nemkívánatos alakváltozást. A következő lépés a kísérletezésben az volt, hogy az egész Saturn IB első fokozatot, azaz az S–I-et többször felhasználhatóvá lehetne-e tenni. Erre egy mérnök, Francis Rongallo tervét találták a legmegfelelőbbnek, aki egy a visszatéréshez kinyitható szárnyat szerelt volna a rakétafokozatra, amellyel és egy ejtőernyő segítségével a fokozat vitorlázva szállhatott volna le. Az ez irányú kutatások nem vezettek eredményre, a megoldás nem működött, viszont életre hívott egy olyan tanulmányt, amely az „50-100 tonna közötti újra felhasználható orbitális hordozó” címet kapta. Erre fix szárnyakat és vezetőfülkét, valamint futóműveket szereltek volna egyes változatok tervezői, igaz annak az árán, hogy az árbe juttatható hasznos tömeg 20%-kal csökkent volna.

Időközben aztán az X–15 sikeres repülései meg is erősítették az irányt, hogy a jövő űrjárműveit a szárnyas kialakítás felé terelje.Az X–15 mellett a kor híres volt a számtalan kísérleti repülőgépéről, amelyek nemcsak a NASA-nál, hanem a különböző repülőgépgyáraknál is napvilágot láttak. Ilyen volt például a Douglas Aircraft Astro – vagy hosszabban Astrorocket – nevű gépe, amely egy kétfokozatú, rakétahajtású eszköz volt, a második fokozata egyben a gyorsítórakéta és a repülőgép egyben. A végfokozat repülőgépe pedig az akkori idők új találmányát, az emelő törzsű repülőgépet formázta, amelyen nemcsak a szárnyak, hanem a törzs formája is hozzájárult a gép levegőben tartásához szükséges felhajtóerőhöz. Bár az Astro projekt egy fiókban végezte, mivel kissé megelőzve korát, sem a NASA, sem a Légierő, sem a gyártók nem érdeklődtek utána eléggé, mégis előrevetítette az utat a lehetséges más konkurensek között, annyira előremutató attribútumokkal rendelkezett, hogy milyen lehet a jövő repülőeszköze, amely az űrbe juthat.

Korabeli vázlatrajz és szintén vázlatos leírás a Titan III rakétáról, amelynek fő ismérve, hogy szilárd hajtóanyaggal működik és szegmensekből épül fel

Egy másik irányt képviselt az a kezdeményezés, amelyet 1967 elején indított el George Mueller, a NASA Embervezette Űrrepülések Irodájának igazgatója. Az igazgató az űripar képviselőit hívta össze egy közös meetingre, ahol az űrbe szánt jövőbeli megoldások tervezési elképzeléseit ismerhették meg a résztvevők úgy, hogy a nagy gyártók bemutatták a maguk koncepcióját. Az egyik legérdekesebb elképzelés a Martin Marietta-é volt, amely cég az általa tervezett Titan III rakétát ajánlotta, amelyre egy kicsi, újra felhasználható repülőgép formájú űreszközt illesztett. A hordozórakéta szilárd hajtóanyagú volt és szegmensekből épült fel, nem egyetlen egységet alkotva. A Lockheed egy olyan deltaszárnyú, emelőtörzsű repülőgép koncepcióval – a Star Clipperrel – állt elő, amely felülről nézve háromszöget formázott, ugyanígy a McDonnell Aircraft is, amely csak abban különbözött, hogy más szárnykialakítást ajánlott. Viszont mindkettő meggyezett abban, hogy szakítva a korábbi űrprogramokon alkalmazott, az űrhajót a rakéta csúcsára helyező kialakítással, az űrhajót ún. párhuzamos szereléssel a rakéta oldalára helyezte. Ezekben a tervekben végül lényegében megvoltak a NASA beszállítóinál azok a fő építőkövek, amelyeket végül a tényleges új rendszer építésénél felhasználtak.

A repülések olcsóbbá tételének kulcsát illetékesek a hardver egyszer használhatósága helyett a többször felhasználhatóságban látták. Amikor a ennek technikai oldala összeállni látszott, a NASA vezetése megnevezte a célt is a költségcsökkentésben és az Apollo utáni időszak vezérmotívumává tette. 1969 októberében egy, az űrrepülőgépről tartott washingtoni megbeszélésen George Mueller (a NASA Embervezette Űrrepülések igazgatóságának akkori ügyvezetője) a következőket mondta:

„A magunk elé kitűzött cél az űrkutatási műveletek költségének csökkentése a jelenlegi egy font hasznos teherre eső 1000 dolláros költségszintről valahol a 20 és 50 dolláros fontonkénti költségszintre. Ha ezt sikerül elérnünk, akkor egy teljesen új világ nyílik meg előttünk az űrkutatásban. Tehát e megbeszélés résztvevői és mindannyiunk számára a Légierőnél és a NASA-nál is, az elkövetkező hetekben és hónapokban most az a megoldandó feladat, hogy kidolgozzuk egy olyan rendszer terveit, amely ezeket a követelményeket teljesíti.”

A döntés

Space Shuttle jelvény

1968. augusztus 10-én George Mueller bejelentette, hogy a NASA létre kíván hozni egy többször felhasználható űrrepülőgépet. A bejelentés nyomán a NASA 1968. október 30-án közzétett egy felhívást az űripar reménybeli szereplőinek egy ún. Integrált Űrbeli Indító és Visszatérő Jármű (ILRV - Integral Launch and Reentry Vehicle) létrehozatalában való részvételre. A korábbi gyakorlattól eltérően a pályázatot, annak lefolyását, három fázisra osztották. Az „A fázis” a felhívás volt és hogy a meghívott cégek megküldik a saját elképzeléseiket. A „B fázis” a legjobb két pályázó versenye volt, amelynek végén a győztes elnyerhette a jogot a tervezésre. A „C fázisban” a nyertes a részletes terveket készíthette el az űreszköz rendszereire a NASA-val közösen és végül a „D fázisban” legyárthatta az űrrepülőgépet.

Az 1968-as elnökválasztást Richard Nixon nyerte, így a 8 éves demokrata kormányzást republikánus követte és ilyenkor rutinszerűen bekövetkezik a főbb állami projektek felülvizsgálata, így az USA űrtevékenysége is terítékre került. 1969-ben, a beiktatása után Nixon elnök megalakította az Űrkutatási Munkacsoportot (Space Task Group), amelynek vezetésével Spiro T. Agnew alelnököt bízta meg. A munkacsoport feladata az USA Nemzeti Űrkutatási Stratégiájának kidolgozása volt, azaz lényegében annak meghatározása, milyen irányváltás következzen be az addigi irányvonalhoz képest. A javaslatban 3 alternatívát ajánlott a szakbizottság, amelynek maximális változatában óriási – 50 embert befogadó – űrállomás, állandó holdbázis és a marsutazás szerepelt, míg a minimális változat a többször felhasználható űrhajó megépítését célozta meg. A Nixon adminisztráció – nagymértékben a szorító pénzügyi helyzet miatt 0 végül a minimumváltozatot választotta, kis eltéréssel: kiválasztották a 3 emberre méretezett Skylab űrállomást, amelynek nagyrésze az Apollo-program már meglevő hardveréből előállítható volt és mellette a Space Shuttle kifejlesztése mellett döntöttek.

A végső tervet 1972. január 5-én hagyta jóvá Richard Nixon elnök.

A fejlesztés és a flotta megépítése

Koncepció és alvállalkozók

A Space Task Group ajánlása alapján a mérnökök többsége a Class III besorolású, teljesen újrafelhasználható űreszköz mellett törtek lándzsát, mivel mindenki úgy vélte, hogy ezzel lehet a legtöbb költséget megtakarítani. A NASA részéről Max Faget, aki a Gemini űrhajót tervezte és aki az Apollo űrhajó tervezésében is tevékenyen részt vett, előállt egy koncepciótervvel, ami kielégítette a teljes újrafelhasználhatóság követelményeit. Faget terveiben egy egyenes szárnyú repülőgépforma öltött testet, ám a tervezésben, illetve a kiértékelésben részt vevő Légierő rámutatott, hogy a saját Air Force Flight Dynamics Laboratory kísérletei nem támasztották alá Faget tervének használhatóságát, mondván az egyenes szárnyú forma nem fogja kibírni a visszaúton jelentkező nagy hő- és aerodinamikai terhelést és a megfelelő távolság lerepülésére sem lesz képes. Emellett ráadásul a Légierő azzal is előállt, hogy nagyobb rakteret akar a leendő űreszközbe, amit Faget koncepciója szintén nem elégített ki. A számos felvetés végül odáig vezetett, hogy el kellett vetni a teljes újrafelhasználhatóságot. 1971 januárjában a NASA és a Légierő vezetése úgy döntött, hogy csak részben újrafelhasználható rendszert épít, amelyben az utasokat szállító űrrepülőgép és a két, oldalt elhelyezett gyorsítórakéta teljesen újrafelhasználható lesz, míg a nagy üzemanyagtartály egyszer használatos.

A fejlesztés olyan méretű volt, hogy azt egyetlen szervezet nem lett volna képes megoldani, szét kellett szedni részegységekre és ezeknek a részfejlesztéseknek felelőst találni. Az első egység, amit fejlesztésbe adtak a rendszer főhajtóműve volt. A NASA felmérte a Saturn rakéta F–1 és J–2 hajtóműveit is, de azt a következtetést kellett levonnia, hogy ezek a hajtóművek használhatatlanok az új követelményekhez, új hajtóműre volt szükség. Ez az egység lett az RS–25 hajtómű. Az új hidrogén-oxigén hajtómű fejlesztését és gyártását a Rocketdyne kapta, akivel 1971 júliusában kötöttek szerződést. A második részegység a sorban a két gyorsítóhajtómű volt. A NASA előzetesen összesen 29-féle kialakítást vizsgált meg a gyorsítóhajtóművekre nézve és végül úgy döntöttek, hogy a két hajtóművet oldalt, párhuzamosan helyezik el. Az újra felhasználhatóság miatt a szilárd hajtóanyag jöhetett szóba, így azt tervezték, hogy a repülés során dolga végzett egységek visszahullnak a tengerbe, onnan begyűjtik őket, majd megfelelő karbantartás és felújítás után alkalmasak lesznek újabb repülés(ek)re. A hajtóművek végső fejlesztését 1973 novemberében a Morton Thiokolra bízta a NASA.

A meghajtás mellett a másik nagy részegység maga az űrhajótest volt. Ezt az Apollo-program immár hagyományos űrhajó szállítójára, az időközben új nevet felvett North American Rockwellre bízta az űrügynökség. A Rockwell addigra Inspiration néven megépített egy fából és műanyagból épült életnagyságú makettet, hogy elkötelezettségét bizonyítsa. A cég 1972 augusztusában nyerte el a szerződést az űrsikló testének tervezésére és gyártására.

A legutolsó részegység a nem újrafelhasználható főtartály volt. Ennek tervezési és építési feladatait a Martin Marietta (később Lockheed Martin) kapta 1973 augusztusában.

Szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta (SRB) tesztje 1978-ban

A fejlesztési fázis

Az első részegység az Enterprise lett amely 1976 szeptemberében elkészült (a Rockwell 1974 június 4-én kezdte el a folyamatot, tehát bő két év alatt gördült ki a kész űrhajótest a gyártó downey-i gyárából). Az egység eredetileg csak az OV–101 gyári számot és a Constitution (Alkotmány) nevet viselte, csak a közvélemény levélírókampányának nyomán nevezték át a Star Trek sci-fi sorozat USS Enterprise csillaghajója után Enterprise-ra. A repülőeszköz űrrepülésre nem volt alkalmas. Elkészülte után egy kilenc hónapig tartó gurulási, siklási, megközelítési és leszállási tesztsorozatot hajtottak végre vele a kaliforniai Edwards légitámaszponton. Még később, 1978. március 13-án az Enterprise űrrepülőgépet az alabamai Marshall Űrrepülési Központba szállították, ahol a külső üzemanyagtartállyal és a két gyorsítórakétával összeszerelve rezgési teszteknek vetették alá a szerkezetet, mely egy éven át tartott. 1979 áprilisában a floridai Kennedy Űrközpontba szállították, és az indítóállványon végeztek vele szállítási és mozgatási teszteket. 1979 augusztusában visszaszállították az Edwards légitámaszpontra.

Az űrhajótestbe szerelt másik fő részegység, az RS–25 főhajtómű volt. Ennek fejlesztése eleve egy kilenc hónapos késéssel indult, mivel az egyik pályázaton vesztes cég, a Pratt & Whitney megtámadta a közbeszerzési eljárást. A hajtómű prototípusát 1975 márciusában mutatta be a Rocketdyne, mint az első szabályozható tolóerejű, többször felhasználható rakétahajtóművet. Azonban a prototípus tesztelése sokkal hosszabb időt vett igénybe, mint maga a hajtómű megépítése. Folyamatos hajtóműharang törések, és turbinalapát törések kísérték végig a teszteket és a NASA is úgy tudta megrendelni az első 9 darab hajtóművet 1978 májusában, ami három darab űrsiklóhoz volt elegendő, hogy a tesztek még nem hoztak maradéktalan sikert.

És az űrrepülőgép testével kapcsolatos, amellyel teljessé vált maga az űrsikló, a hővédő csempézés volt, amely úgyszintén jelentős késedelmet szenvedett. A hővédő rendszer volt talán a legegyedibb ás legforradalmibb fejlesztés az új űrhajótípus esetében, amelynek keretében a korábbi, a visszatérés során fokozatosan elégő és ezért csak egyszer használatos hőpajzsot cserélték ki egy különleges kerámiából készült téglákból álló rendszerre, amely többször felhasználható volt és akár egyesével is javíthatók, cserélhetők voltak a téglái. Ennek használatával az űrrepülőgép építéséhez a repülőgép építésben elterjedt könnyű alumíniumot használhattak a tervezők, jelentősen javítva az űrrepülések legnagyobb problémáján, a súlyproblémán. Az első teljesen működőképes űrrepülő a Columbia volt, amelynek építése 1975. március 27-én kezdődött és már felszerelték a hővédő csempékkel. Az első űrsiklót 1979. március 25-én szállították a Kennedy Űrközpontba, ám úgy, hogy a testét borító kb. 30 000 téglából még 6000 hiányzott, azt a helyszínen kellett végszerelni, ráadásul az eredetileg felszerelt téglákból is nagyon sokat kellett leszerelni és újra cserélni a fejlesztések és tesztek során felmerült problémák megoldására. A Columbia hővédőrendszerét közel két évig javították még Cape Canaveral-en, míg készen állt az űrbe juttatásra.

A tesztfázis

Az Enterprise az egyik siklótesztje során, ahogy levált a speciális szállító Boeing 747-esről

A tesztek az Enterprise-zal kezdődtek, az űrrepülőgép leszállása végső fázisának modellezésével az űrrepülésre alkalmatlan, de a repülési tesztekre tökéletesen alkalmas prototípus űrsiklóval. A tesztek az Edwards légitámaszponton mentek végbe. A legelső fázisban az űrsiklók speciális szállítására átalakított Boeing 747 átalakított Shuttle Carrier Aircraft (SCA – Űrsikló hordozó repülőgép) hátára szerelve végeztek próbarepüléseket, amikor a felszállástól leszállásig rögzítve maradt az Enterprise a szállító repülőgép hátán. A második fázis 1977. augusztus 12-én kezdődött, amikor az űrsikló már levált nagyobb magasság elérésekor a hordozó repülőgépről és siklórepüléssel szállt le az Edwards leszállópályájára. Ezt még négy további hasonló siklórepülés követte. A siklórepülések befejeztével, 1978. március 13-án az Enterprise-t átszállították a Marshall űrközpontba. Itt vibrációs tesztek vártak az űrsiklóra. Az ún. Szerelt Függőleges Földi Vibrációs Teszt során egy nagy külső tartályra és a két gyorsítórakétára (illetve annak üres héjaira) szerelték az Enterprise-t és így szimulálták a start közben fellépő vibrációt és feszültségeket. Ezt követően 1979 áprilisában a Marshallról átszállították a Kennedy Űrközpontba, a majdani starthelyre az űrsiklót. Itt újra felszerelték egy nagy külső tartályra és a két oldalsó gyorsítórakétára, majd kivitték a 39-es indítóállásra. Az indítóállásban a startfolyamathoz való illeszkedést vizsgálták végig. Legvégül a prototípust visszaszállították Kaliforniába 1979 augusztusában, hogy ott a Vandenberg légibázison, a leendő tartalék indítóhely fejlesztéséhez és beállításaihoz használják mintaként.

Ronald és Nancy Reagan fogadja az Edwardson az STS–4 legénységét, Ken Mattingly-t és Henry Hartsfield-et

A földi tesztek sorát az űrrepülési tesztek folytatták és az Enterprise helyett az elsőként elkészült teljes értékű űrsikló, az OV-102 jelű Columbia lett a tesztek alanya. A program ezen része abszolút újításként automata, ember nélküli tesztrepülések elhagyásával egyből emberek részvételével történt. A Columbiát 1980. november 24-én szerelték fel a külső tartályra és a gyorsítórakétákra, majd december 29-én vitték ki a 39A indítóállásba.

Az első tesztrepülésre, azaz az egész STS-rendszer első felszállására 1981. április 12-én – szimbolikusan Jurij Gagarin világelső űrrepülésének 20. évfordulóján – került sor, amikor az STS–1 felszállt, John Young parancsnoksága alatt Robert Crippen másodpilótával. Ezzel ez lett a történelem első olyan repülése, amikor egyből személyzettel próbáltak ki egy űrhajót. A kétnapos repülés során a két űrhajós teljeskörűen letesztelte az alapvető rendszereket és sikeresen teljesítette az űrrepülőgép első repülését. Az egyetlen nagyobb hiba a hővédő téglákat érintette, a gép felső felületéről vált le néhány. A NASA a Légierővel együttműködve, lefényképeztette a haderő kémműholdjaival az űrrepülő alját, hogy a kritikus helyeken is nem tapasztalható-e tégla leválás, de a fotókon szerencsére nem találtak több hibát.

Az STS–1-et követően a NASA még három további repülésen, az STS–2-n, STS–3-on és az STS–4-en folytatta a berepülési programot. Az STS–4 1982. július 4-én szállt le az Edwards-on Ken Mattingly parancsnokkal és Henry Hartsfield másodpilótával, ahol Ronald Reagan és felesége fogadta a legénységet és ünnepi beszédet mondott az űrrepülőgép szolgálatba állása alkalmából. A repülést követően a NASA hivatalosan is szolgálatra késznek nyilvánította az űrrepülőgépet.

Utólagos fejlesztések

A Columbia elkészülte és sikeres repülése után a flottát továbbfejlesztették. A Columbiát követő második flotta-tag a Challenger lett. A Challenger OV-099 számon még mint a strukturális tesztekhez szánt próbapéldány látta meg a napvilágot és kezdték használni. Eredetileg a NASA az Enterprise-t akarta befejezni és teljes értékű űrhajóvá építeni, ám felmerült, hogy annak olyan sok rendszere hiányzik, ami a strukturális tesztpéldányban viszont megvan, hogy célszerűbb lenne az utóbbit készre szerelni, mint az eredetileg tervezett Enterprise-t. Így született meg végül a Challenger és vált a flotta második kész tagjává 1982 júliusában.

A flotta harmadik elkészült tagja a Discovery volt, amely 1983. október 16-án gördült ki a Rockwell palmdale-i gyárából és eredetileg a Légierőnek külön dedikált példánynak szántak, ám ezt az elképzelést végül a Challenger elvesztése után elvetették. A flotta eredeti tervek szerinti utolsó, negyedik példánya, az Atlantis volt, amely 1985. március 6-án készült el.

1986. január 28-án a Challenger katasztrófát szenvedett és megsemmisült. Az űrrepülőgép-flotta ezzel háromtagúra csökkent, ami a tervek szerinti igénybevételhez kevésnek mutatkozott, a Challenger pótlása látszott a legcélszerűbbnek. A NASA meg is kapta a felhatalmazást és a pénzügyi támogatást a Kongresszustól, hogy beszerezzen egy újabb űrsiklót. Az űrhivatal megvizsgálta annak a lehetőségét, hogy az Enterprise-t építi át teljes értékű, űrrepülésre alkalmas példánnyá, de az elemzések azt mutatták, hogy olcsóbb lenne az Atlantis és a Discovery építéséből megmaradt tartalék alkatrészekből egy új példányt építeni. A NASA végül meg is hozta ezt a döntést és így épült meg a flotta ötödik tagja az Endeavour, amelyet a Rockwell 1991 májusában adott át a NASA-nak. A 2003 februárjában megsemmisült Columbia pótlására már nem építettek új űrsiklót, helyette az egész flottát kivonták a szolgálatból, utódűrhajó nélkül.

Az STS rendszer

Az STS-rendszer főbb részei

Az űrrepülőgép és az azt Föld körüli pályára állító hordozórakétarendszer együttesen az STS (Space Transportation System – Űrszállítási rendszer) rendszer nevet kapta hivatalosan. Ennek alkotóelemei a következők: az űrrepülőgép (vagy angol terminológiával az orbiter), a külső üzemanyagtartály (nagyméretű és jellegzetes narancssárga színű) és a két oldalt elhelyezett, szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta. Az űrrepülőgép és a gyorsítórakéták többször is felhasználhatóak. Az üzemanyagtartály a repüléskor megsemmisül.

Orbiter

Az Orbiter főbb részei

Az űrrepülőgép hivatalos megnevezése az Orbiter (keringő egység). Ez a név onnan ered, hogy a rendszernek csak ez a része áll Föld körüli pályára. A keringő egység, amit a köznyelv űrrepülőgépnek hív, 37,24 méter hosszú, 23,79 méter széles és 14,12 méter magas (kiengedett futóművel együtt 17,25 méter magas). Az orbiter lényegében egy többfunkciós eszköz, egyszerre függőlegesen felszálló rakéta és űrhajó egyben, és egyszerre vízszintes gurulással leszálló repülőgép is.

Repülőgépes funkciójához tartozik a két nagy deltaszárny és a függőleges vezérsík, amellyel a repülés visszatérő, légköri fázisában siklórepülésben tudott a gép leszállni. Az orbiter kettős nyilazású deltaszárnyat kapott, amelynek elülső szekciója, az elülső belépőél 81°-ban, erősen nyilazott, amely hátrébb haladva, a külső belépőélnél 45°-os nyilazottságúba megy át. A szárnyak erős szárnymechanizációt kaptak, az ún. aerodinamikailag instabil építési filozófiának köszönhetően, amely az 1970-es évek korszerű repülésépítési elvek megjelenésével terjedt el a harci repülőgépeknél (és az űrsiklónál is), amelynél a gép repülését számítógépek együttműködéses biztosítja a különböző aerodinamikai felületek bonyolult, de összehangolt rendszerével. Ez az építési elv érzékenyebb a meghibásodásra, cserében összehasonlíthatatlanul nagyobb manőverezőképességet biztosít. Az instabil építésű gépek a számítógépes beavatkozás nélkül nem, vagy alig tudnának repülni, ezért terjedt el például az űrrepülőgép esetén az űrhajós szlengben a „repülő tégla” elnevezés a Space Shuttle-re. A szárnyakra két-két belső és külső elevont, azaz a deltaszárnyú gépekre jellemző kombinált csűrő és magassági kormányt szereltek, amelyek a manőverezés nagy részét lehetővé tették. A szárnyat kiegészítette a törzs és a hajtóművek alatt egy nagyméretű fékszárny, ami a gép bólintó irányú manőverezését segítette. A szárny belseje üres volt (ellentétben a repülőgépekkel, amelyeknél itt az üzemanyagot helyezik el általában), a szárny belsejébe csak a behúzott futómű került, amelyet csak a leszálláskor bocsátottak ki. A futóműrendszer egy orrfutóból és két főfutóműből állt, mindegyik két-két kerékkel és mindegyik saját körös hidraulikus fékrendszert kapott. A függőleges vezérsík a gép leghátulján helyezkedett el és 45°-ban hátranyilazott kialakítást kapott. A repülőgépekhez hasonlóan ezen a vezérsíkon helyezték el a kormányfelületeket, amelyek a leszállás után két irányba szétnyithatóak voltak és további fékező felületként működtek. A függőleges vezérsík ugyancsak magába fogadott még egy fékernyőt is, amelyet a földet érés után lehetett nyitni és még intenzívebb fékezést tett lehetővé, mivel az űrrepülőgép vitorlázó repülőgép módjára ért földet nagy sebességgel és nem támaszkodhatott a légcsavaros, vagy sugárhajtóműves repülőgépek motorizált fékezési módszereire.

Az űrrepülőgép törzse pedig három szekcióra tagozódott:

• az elülső törzsrész (forward fuselage), amely gyakorlatilag a személyzeti kabint (crew cabin) jelenti;
• a középső törzsrész (mid fuselage), amely a rakteret (payload bay) és a szárnyakat foglalja magába;
• illetve a hátsó törzsrész (aft fuselage), amelyhez a három háromszög alakban elhelyezkedő főhajtómű és a függőleges stabilizátor is kapcsolódik.

Az elülső törzsrész

Az elülső törzsrész legnagyobb részét a személyzeti kabin teszi ki, de itt találhatóak az elülső manőverező fúvókák, amelyek a függőleges irányú és a hosszanti tengely körüli forgási manővereket teszik lehetővé a Föld körüli pályán (az oldalirányú manőverezést a hátsó törzsrészen található fúvókák biztosítják), illetve az orrfutómű is. Itt tartózkodik a személyzet és itt található a raktér is. A raktérben található egy kanadai fejlesztésű és gyártású 15,2 méter hosszú robotkar (Canadarm, hivatalosan: Remote Manipulator System) a felhasználandó eszközök mozgatásához.

A személyzeti kabin felépítése

A személyzeti kabin három fedélzetből (emeletből) áll, amelyek nyomás alatti életteret biztosítottak a bennük elhelyezett űrhajósoknak: a repülési fedélzetből (flight deck), a középső fedélzetből (mid deck) és az alsó fedélzetből (lower deck). A személyzeti kabinban változó létszámú és összetételű legénység foglalt helyet (a legkisebb legénység a tesztrepülések kétfős személyzete volt, a legnagyobb létszámú legénység pedig az STS–61–A-n repült nyolcfős személyzet volt, de az űrrepülőgép tipikus létszáma 7 fő volt.). A legénység háromféle specializációjú űrhajósokból állt össze: pilóták, küldetés specialisták és rakomány specialisták. A pilóták közé tartozott a repülés parancsnoka és a másodpilóta, akik legfőképpen a repülésért, az űrhajó pályán tartásáért voltak felelősek. A küldetés specialisták végezték a keringés során a különböző kísérleteket, a hasznos teher pályára állítását és az űrsétákat, amely feladatokra speciális képzést kaptak. A rakomány felelősök pedig általában külsősök voltak, akik az adott rakomány gyártójának, vagy megrendelőjének alkalmazásában álltak és a cégük delegálta a rakomány pályára állításához, vagy más felhasználásához. Ezt a legénységi specifikációt csak a program elején alkalmazták, az utolsó rakományfelelős Greg Jarvis, a Challenger-katasztrófában szerencsétlenül járt legénység egyik tagja volt, akit a Hughes Aircraft cég delegált a legénységbe.

A repülési fedélzet a pilótafülke szerepét töltötte be. Itt a hagyományos repülőgépekhez hasonlóan két pilóta – közösen vagy vészhelyzet esetén akár egyedül is – irányítja az orbitert a felszállás illetve a leszállás során. A bal első ülés a parancsnoké, a jobb első pedig a másodpilótáé. Mögöttük még két további ülés helyezhető el, így a repülési fedélzeten négy űrhajós tud helyet foglalni (vészhelyzet, vagy más megfontolás esetén ez további két ülés bővítésére ad még lehetőséget). Ez a fedélzet adott helyet az orbiter műszereinek. A műszerfalon összesen mintegy 2100 kijelzőt és kapcsolót helyeztek el, illetve előttük egy Head up display kapott helyet, amelyre adatokat vetített a fedélzeti számítógép. Oldalt, mindkét ülés mellé egy joystick botkormányt, az ún. Rotational Hand Controllert (Forgó kézi irányítót) építettek be, amellyel akár a parancsnok, akár a pilóta képes volt irányítani a hajtóművek tolóerővektorát a meghajtott repülési szakaszban és az űrhajó siklását a visszatérés meghajtás nélküli szakaszában. A repülőgépekhez hasonlóan mindkét pilótaüléshez tartoztak pedálok, amelyekkel oldalkormányozni lehetett, akár az aerodinamikai felületekkel a légkörben, akár a rakétahajtású kormányfúvókákkal az űrben. Eredetileg az űrhajót hagyományos mechanikus, vagy elektromechanikus kijelzőkkel, az ún. Multifonction CRT Display System-mel (MCDS – Többfunkciós katódsugárcsöves kijelző rendszer) szerelték fel, amely teljeskörű információval látta el a parancsnokot és a pilótát, majd 1998-tól kezdődően egy nagyjavítási sorozatban, az Atlantis-szal kezdődően ezt a Multifunction Electronic Display System-mel (MEDS - Többfunkciós Elektronikus kijelző rendszer), népszerú nevén glass-cockpit (üveg pilótafülke) váltották le, amely 11 kisebb-nagyobb többfunkciós digitális kijelzővel váltotta le a régi műszereket.

Az első négy tesztrepülésen csak a parancsnok és a pilóta repült és az SR–71 nagymagasságú szuperszonikus felderítő repülőgép ún. dupla nullás katapultüléseiben foglaltak helyet, ám ezeket később kiszerelték és az űrhajósok speciális, ám vészhelyzeti mentésre alkalmatlan ülésekben foglaltak helyet. A felszállások és leszállások alatt az idők során többféle űrruha kombinációt használtak a személyzetek. A berepülések során az USAF extrém magassági pilótaruháját használták, aztán az STS–5-től kezdődően egészen a Challenger katasztrófába torkolló STS–51–L útjáig az űrhajósok nem viseltek semmilyen védőruhát, hanem egy égszínkék nomex kezeslábasban repültek. Az STS–26-tól a repülésekhez a Challenger utáni visszatéréstől az űrhajósok kötelezően a LES-t (Launch Entry Suit - Start és visszatérési öltözet) viselték, ami egy részben nyomásálló ruha-sisak kombináció volt egészen 1994-ig, amikor a LES-t lecserélték az ACES-re (Advanced Crew Escape Suit – Továbbfejlesztett legénységi vészhelyzeti ruha), amely egy egy teljesen hermetikus űrruha volt.

A pilótafülke hátsó felén, a falon egy ablak nyílt, hátra a raktér felé és itt kiépítettek egy kis munkaállomást is, ahol egy az űrrepülőgép irányítására használt joystickhez hasonló eszközt helyeztek el, de ez nem magát az űrhajót, hanem a raktérben elhelyezett nagy robotkart irányította és Remote Manipulator System (Távirányított manipulátor rendszer) volt a neve. Az irányítókar mellett még különböző monitorokat is szereltek a munkaállomásra, hogy a raktérben folyó eseményeket, munkát, űrsétákat figyelhessék rajta, amelyek zártláncú tévékamerák képét mutatták.

A középső fedélzetet főként tárolásra és élettérként használták. Itt voltak az élelmiszert és a felszerelést tároló egységek, a hálóegységek, a szemétfeldolgozó egység, a személyes higiéniai igényeket kiszolgáló egységek és a raktérbe vezető zsiliprendszer is. De itt helyezték el a legénység azon részét is, akik nem kaptak helyet a repülési fedélzeten, ezen a fedélzeten négy ülésnek volt helye. Ezen a fedélzetén alakították ki az űrhajóba való beszállásra és kiszállásra szolgáló ajtót is, amelyet a földi start előtt, vagy a leszállás után használtak ki- és beszállásra. Ugyancsak a középső fedélzeten került kialakításra egy légzsilip, amelyet a Mir-rel, vagy az ISS-szel való összekapcsolódáskor használhattak és az Orbiter Doccking System-mel volt összeköttetésben. A légzsilip alkalmas volt arra, hogy közvetlenül a középső fedélzetről történjen az átszállás, de arra is, hogy előbb a raktér felé vezessen az átszállás útja, majd onnan másik űrhajóba. Az önálló, hengeres alakú zsilipkamra 2,11 méter hosszú, 1,60 méter átmérőjű volt és egyszerre két, beöltözött űrhajóst tudott befogadni. Az átszálláshoz két, D-alakú ajtaja volt, amely 1,02 méter hosszú és 0,91 méter széles volt.

A középső fedélzet adott helyet az űrrepülőgép teljes avionikai rendszerének, amelyet a repülőgépkénti repülési fázis alatt használtak. Az avionikai berendezések három mikrohullámú pásztázó leszállító rendszerből, három giroszkópból, három TACAN navigációs rendszerből, három gyorsulásmérőből, két radar magasságmérőből, három műhorizontból, két Mach-szám mérőből és két C-módú transzponderből állt, amelyek berendezéseit a mid-decj fogadta magába.

Az alsó fedélzeten különböző eszközök tárolására alkalmas rekeszek vannak kialakítva, melyeket a középső fedélzetről, a padlóba épített ajtókon keresztül lehet elérni.

A középső törzsrész

A középső törzsrész magában foglalja a rakteret és a szárnyakat, illetve az ehhez kapcsolódó különböző rendszereket. A középső törzsrész (a szárnyak nélkül) 18,3 méter hosszú, 5,2 méter széles és 4 méter magas és kialakítását tekintve hengeres formájú, ez a tér alkalmas az űrsikló által szállított hasznos teher (a Spacelab űrlaboratórium, pályára állítandó, vagy éppen a Földre visszahozandó műholdak, vagy opcionálisan EDO raklapok, amelyen elhelyezett rakománnyal kiterjeszthető a repülések időtartama) elhelyezésére és űrbe juttatására, illetve a szintén itt elhelyezett manipulátorkar segítségével a teher mozgatására. A hengeres tér egyik felét a raktérajtók teszik ki, amelyeket teljesen ki lehetett nyitni, így a raktér az űr felé nyithatóvá vált, becsukott állapotban pedig lényegében légmentes záródást biztosítanak a raktérnek. A raktérajtók belsejében voltak találhatóak a négy részre osztott hűtőegységek is, amelyek hőcserélőként funkcionáltak az orbiterben keletkezett hő számára. A rakományt a raktérben a törzskeretek teherbírópontjaihoz lehetett rögzíteni, hogy azok a startnál ne mozduljanak el.

A raktérben található a 15,2 méter hosszú robotkar, a Remote Manipulator System (RMS – Távirányítású manipulátor rendszer), népszerűbb nevén a Canadarm is, aminek segítségével ki tudják emelni a szállított eszközöket a raktérből, illetve az űrséták során emelvényként is szolgálhat az űrhajósok számára. A robotkar végén egy videokamera és egy erős fényű lámpa is található, míg a középső fedélzeten a robotkart működtető kezelő munkáját egy monitor is segíti. A robotkart a kanadai Spar Aerospace cég építette. A kar működéi elve szerint hat szabadsági fokú műveleteket lehet végezni vele és a konstrukciója szerint három ponton hat csatlakozási csomópontot alakítottak ki a mérnökök, hogy elérje ezt a műveleti szabadságot. Az eredetileg felszerelt első Canadarm 29 000 kg tömegű rakomány mozgatására volt alkalmas, továbbfejlesztésével később aztán sikerült elérni a 270 000 kg-os terhelhetőséget.

Emellett a raktér mindkét végén további három-három lámpa gondoskodik a megfelelő megvilágításról. A robotkar végén található a Columbia katasztrófája után felszerelt lézeres letapogató egység is, aminek segítségével a Föld körüli pályára állás után fel tudják mérni az Orbiter alját és oldalát befedő hővédő csempék állapotát.

Két űrsikló, a Discovery és az Endeavour rakterébe beszerelték a Station-to-Shuttle Power Transfer System (SSPTS) nevű berendezést, amellyel a Mir-hez, vagy az ISS-hez történő repülés során, már a dokkolt állapotban lehet ellátni az űrhajót az űrállomáson megtermelt energiával és lehet megtakarítani áramot az összedokkolt állapotban.

Az Orbiter háromszög alakban elrendezett főhajtóművei
A képen megfigyelhető a függőleges vezérsík egy része és a Föld körüli pályán végrehajtandó manőverezéshez szükséges hátsó fúvókák is

Az Atlantis napnyugtakor a magasba emelkedik
A füstfelhő felső része világosabb, mert a nap ott közvetlenül megvilágítja. A füst megvilágított része árnyékot vet az égen. A háttérben a felkelő Hold látható

A szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták leválása körülbelül 45 kilométeres magasságban

A hátsó törzsrész

A hátsó törzsrészen található a bal és jobb oldali manőverező, illetve a toló fúvókák, a három RS–25-ös főhajtómű, a függőleges vezérsík és a külső üzemanyagtartály hátsó rögzítő egysége.

Küldetések és feladatok

Az első űrrepülőgép küldetés: a Columbia 1981. április 12-én, néhány másodperccel a hajtómű beindítása után.
A külső üzemanyagtartályt kizárólag az első két repüléshez festették fehérre. A további küldetéseken ezt elhagyták, amitől láthatóvá vált a tartályt borító, rozsdaszínű-narancsos, habos állagú szigetelés. Mintegy 450 kilogrammal csökkentették így a tömegét, és ezt a hasznos teher növelésére fordították.

Legelőször a Columbia repült az űrben 1981. április 12–14. között, fedélzetén John Young parancsnokkal és Robert Crippen újonc űrhajóssal. Az eredményes berepülés után április 14-én tért vissza a Földre, és sikeres leszállást hajtott végre a kaliforniai Edwards légitámaszponton, egy kiszáradt sós tó helyén kialakított repülőtéren (STS–1). A második küldetés során kipróbálták a Kanadában kifejlesztett 15 m hosszú robotkart is, amely az űrrepülőgép rakterében segítette a bonyolultabb ki- és beemelések elvégzését (STS–2).

1983-ban az STS–9 küldetés során vitték először az űrbe a Spacelab űrlaboratórium modult (az űrrepülő rakterébe rögzített és a legénységi kabinnal összekötött modul), amely az ESA és a NASA közös fejlesztése. Ugyanebben az évben a Challenger fedélzetén repült az első amerikai női űrhajós, Sally Ride, aki második repülése során (1984-ben) kipróbálta a magyar készítésű Pille dózismérőt is (STS–7 és STS–41–G).

Az űrrepülőgépes program előrehaladását nagymértékben visszavetette a Challenger 1986. január 28-án bekövetkezett tragédiája. (STS–51–L) 1988-ra kijavították az űrrepülőgép-rendszer hibáját, és ismét megindultak a repülések, azonban az elpusztult Challenger miatt a NASA már nem tudta teljesíteni az amúgy is szorosra tervezett ütemtervet.

A Magellan űrszonda indítása az Atlantis űrrepülőgép rakteréből (STS–30)

1989 májusában és októberében az Atlantis fedélzetéről először indítottak űrszondákat (Magellan, Galileo űrszonda) a kétfokozatú IUS rakétával. (STS–30 és STS–34) 1990 áprilisában a Discovery pályára vitte a Hubble űrtávcsövet. (STS–31) 1992-ben készült el a Challenger helyett épített Endeavour űrrepülőgép, mellyel ismét teljes lett a NASA Shuttle flottája. Az Endeavour 1993. decemberi repülése alkalmával megjavították a Hubble-űrtávcső hibásan csiszolt főtükrét. (STS–61)

1994-től folytatódtak az amerikai–orosz közös űrrepülések, melyek keretében a Discovery űrrepülőgép fedélzetén két orosz vendégűrhajós járt (STS–63), valamint 1995 júniusában az Atlantis fedélzetén amerikai és orosz űrhajósokkal csatlakozott a Mir űrállomáshoz (STS–71). Ettől fogva rendszeressé váltak a Shuttle–Mir küldetések (STS–74, STS–76, STS–, STS–81, STS–84, STS–86, STS–89, STS–91). Az Atlantis átlagosan négy havonta látogatta meg az orosz űrállomást, és néhány napos közös űrrepülés után megtörtént az amerikai fedélzeti mérnök váltása is. A közös repülések a Nemzetközi Űrállomás építését készítették elő, mely 1998 őszén vette kezdetét (STS–88).

Összesen 25 alkalommal vitte valamelyik űrrepülőgép magával a Spacelab kutatómodult, amit végül a Nemzetközi Űrállomás építésének megkezdésével nyugdíjaztak. Érdekes módon két évvel később, 2000 februárjában, az STS–99 jelű küldetés során ismét sor került a Spacelab használatára.

1998. október 29-én emelkedett a magasba a Discovery, fedélzetén az ekkor 77 éves John Glennel, ezzel ő a legidősebb személy, aki valaha az űrben járt. Az esemény világszerte nagy médiaérdeklődést váltott ki. (STS–95)

Gyorsítórakéták

A szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták ((SRB) – solid rocket boosters ) az indítás után az első két percben működve biztosítják azt a Föld körüli pályára álláshoz szükséges plusz tolóerőt, amelyet az űrrepülőgép saját három fő hajtóműve együttesen nem képes előállítani. Ez az összes tolóerő 71,4%-át jelentette a földfelszínről való induláskor, amely 12 500 kN tolóerőt biztosított (a későbbi fejlesztések ezt 13 300 kN-ra tolták fel.

Felépítésüket tekintve az SRB-k három fő részből álltak: az orrkúp, a szilárd hajtóanyagú hajtóműrész és a hajtóműharang. Ezekből a részegységekből a méretében és működésében is legjelentősebb rész maga a hajtóműrész volt. A hajtómű szekció négy szegmensből épült fel, amelyek külső fala 2 cm vastag nagy szilárdságú acélötvözet volt, a szegmensek pedig további szekciókból álltak össze, összesen 11-ből. A négy szegmensnél gumi tömítőgyűrűk, az ún. O-gyűrűk biztosították a légmentes illesztést és hogy a keletkező gázok csak a hajtóműharangon és ne oldalt, az illesztések között fújjanak ki, ám később ez lett az egész rendszer egyik achilles-sarka. A külső falon belül volt a szilárd hajtóanyagtöltet, amit 11 ágú csillagalakzatba tömörítettek. A hajtóanyag 69,6%-nyi ammónium perklorátból (az oxidálóanyagból), 16%-nyi finom alumíniumporból, 12,04% polibutadién akrilonitrilból (az egész anyagot egyben tartó ragasztó, kötőanyagból, amely polimer lévén maga is elég, így hajtóanyagul szolgál) 1,96%-nyi epoxi tömörítőanyagból és 0,4%-nyi vas-oxidból (katalizátor) állt össze. Mindkét SRB-t egyenként 500 tonna üzemanyaggal töltik fel. A hajtóanyagot úgy töltötték be, hogy az az induláskor adja le a legnagyobb tolóerőt, majd folyamatosan csökkenjen egészen 50%-ig, hogy a MaxQ sávban a rakétára ható fizikai erőket kissé ellensúlyozzák. Az alumínium, mint rakéta hajtóanyag sokak számára nem tűnik természetes választásnak, azonban a tervezők azt a két tulajdonságát emelték ki a választásnál, hogy viszonylag magas az energiasűrűsége (31,0 MJ/kg) és a véletlen öngyulladásra érzéketlen. A kész hajtóanyag kinézetre és tapintásra kemény gumiradírra emlékeztet.

Ezekkel a paraméterekkel az SRB-k a valaha épített legnagyobb szilárd hajtóanyagú rakéták lettek és egyben itt alkalmazták először embert is szállító űrprogramban.

A gyorsítórakétákat a Kennedy Űrközpont VAB csarnokában szerelték fel a nagy külső üzemanyagtartályra és ettől kezdve strukturális funkciót is elláttak. Az indítóálláson állva ezek a szerkezetek adtak merevítést a külső üzemanyagtartálynak és a rászerelt űrrepülőgépnek, ezen kívül a mobil indítóplatformmal mindössze ez a két elem érintkezett és tartotta meg a szerelvény teljes tömegét az indítás előtti pillanatokban. Az startfolyamat során T -5 másodpercnél élesítették a két gyorsítórakétát, majd elektromos úton gyújtották be a hajtóanyagot, de csak azt követően, hogy az űrrepülőgép két RS–25-ös főhajtóműve már 100%-on üzemelt. A start után kb. 2 perc alatt égett ki a hajtóanyag-oxidálóanyag töltet és állt le a két gyorsítófokozat, mire az egész űrszerelvény, hogy 45 km magasságba jutott. Itt aztán automatikusan leváltak a külső üzemanyagtartályról és két fázisban ejtőernyőt nyitottak – előbb egy kihúzóernyőt, majd a főernyőt – és ennek segítségével visszahullottak az Atlanti-óceánba. A vízből a NASA két hajója, az MV Freedom Star és az MV Liberty Star emelte ki és szállította vissza őket a Kennedy Űrközpontba, ahol előbb darabjaira szedték, megtisztították, hogy visszaszállíthassák őket a Morton Thiokolhoz, ahol aztán újra összerakták és repülésre késszé tették őket.

Külső üzemanyagtartály

A külső üzemanyagtartály a leválás után visszazuhan a légkörbe

A külső tartályban (external tank (ET)) lévő üzemanyagot az űrrepülőgép főhajtóművei használják el felszállás közben. Fontos feladata a jármű szerkezeti stabilitásának biztosítása is, mivel a ET-hez kapcsolódik az Orbiter és a két SRB is. 130 kilométer magasan (körülbelül 8 és fél perccel az indulás után) leválasztják az űrrepülőgépről, és a légkörbe visszazuhanva megsemmisül. Három részből áll:

• az elülső felében található a folyékonyoxigén-tank;
• a hátulsó részben található a folyékonyhidrogén-tank;
• a két tartályt összefogó elem;

A hidrogéntank mérete két és félszer akkora, mint az oxigéntanké, viszont a súlya csak egyharmadát teszi ki. A különbség abból adódik, hogy a folyékony oxigén tizenhatszor nehezebb, mint a folyékony hidrogén.

A tartály jellegzetes narancssárga színű, két és fél centiméter vastag, poliizocianurát anyagú, megkeményedett hab állagú hővédő burkolattal van ellátva, aminek a feladata a hajtóanyag és a tartály megfelelő hőmérsékletének megőrzése a felszállás alatt, illetve a jégképződés megakadályozása. A felszállás során rendszeresen leszakadnak kisebb-nagyobb darabok ebből a burkolatból, egy ilyen lehulló darab okozott végzetes sérülést a Columbia katasztrófájának alkalmával is.

A tankból az Orbiter felé a folyékony hidrogén és a folyékony oxigén egy-egy 43 cm átmérőjű csövön át áramlik, az elhasznált üzemanyag helyét az Orbiter hajtóműveinek gázgenerátoraiból visszavezetett hidrogén- és oxigéngázzal töltik fel.

A Space Shuttle program a 21. században

Jeffrey N. Williams űrhajós a Nemzetközi Űrállomáson végzett munkálatok közben (STS–101)

2000-ben öt küldetésre került sor, amelyek során kutatási feladatokat hajtottak végre (STS–), illetve újabb modulokat szállítottak a Nemzetközi Űrállomásra (STS–101, STS–106, STS–92, STS–97). A következő évben tovább folytatódott az űrállomás építése, amelynek során telepítették a Destiny laboratóriummodult (STS–98), a Leonardo többcélú logisztikai modult (STS–102), a Canadarm2 robotkart (STS–100) és az új légzsilipmodult (STS–104). 2002. március 1-jén a Columbia repülése során újabb karbantartási és bővítési munkálatokat végeztek a Hubble Űrtávcsövön. (STS–109)

2003. február 1-jén visszatérés közben a Columbia űrrepülőgép Texas állam fölött darabokra szakadt, és a fedélzetén tartózkodó űrhajósok életüket vesztették (Columbia-katasztrófa (STS–107). A programot a baleset miatt azonnal felfüggesztették, és csak 2005. július 26-án, a Discovery 13 napig tartó repülésével indult újra. A küldetés során a Nemzetközi Űrállomáson végeztek szerelési munkálatokat, illetve kipróbálták az új lézeres letapogató rendszert, amellyel a hővédő pajzs esetleges sérüléseit lehet felfedezni. A repülés során több apró problémát találtak a hővédő pajzs ragasztásánál használt anyaggal kapcsolatban, így a program újabb egyéves szünetre lett kárhoztatva. (STS–114)

2006. július 4-én került sor az újabb repülésre, amely során ismét a Discovery állt Föld körüli pályára. A küldetés során újabb biztonsági eljárásokat teszteltek, felszerelést és egy új űrhajóst is szállítottak a Nemzetközi Űrállomásra. (STS–121)

A program lezárása

A Discovery 2011. február 24. és március 9. között (STS–133), az Endeavour pedig 2011. május 16. és június 1. között (STS–134) tette meg utolsó útját. Az Atlantis 2011. július 8. és 21. között járt utoljára az űrben (STS–135).

Az emberes űrrepülések folytatására több elképzelés is született.

• Az amerikai kormányzat döntése értelmében az űrutazásban nagyobb teret kell engedni a magáncégeknek, ezért a NASA szerződést kötött a SpaceX magáncéggel is a Nemzetközi Űrállomás ellátására. A SpaceX ehhez teljesen önállóan fejleszti a saját rakéta- (Falcon 9) és űrhajó rendszereit (Dragon űrhajó).
• Az Orion űrhajó első tesztrepülése 2014. december 5-én volt, jelenleg (2023 nyarán) még fejlesztés alatt áll.

Balesetek

Az űrrepülőgépek 135 felszállása közül kettő végződött tragédiával, melynek összesen 14 űrhajós esett áldozatául.

• 1986. január 28. – Challenger – A jobb oldali szilárd hajtóanyagú rakéta szigetelési hibái miatt a start utáni 73. másodpercben a kiáramló gázsugár a külső üzemanyag tartályba hasított, a teljes jármű megsemmisült.
• 2003. február 1. – Columbia – Felszállás közben a külső üzemanyagtartályról leszakadó szigetelőhab-darab felszakította a Columbia szárnyának belépőélét, ami miatt a légkörbe való visszatéréskor az űrrepülőgép darabokra hullott.

Repülési profilja

Indítás

Az űrrepülő indítására nem kerül sor, ha villámlás esélye fennáll. A repülőgépeket rendszeresen éri villámcsapás, de ezeket komolyabb meghibásodás nélkül átvészelik, mivel a repülő nem érintkezik a talajjal és a külső felülete elvezeti a feszültséget. A kereskedelmi repülőkhöz hasonlóan az űrrepülőgép is túlnyomórészt az elektromosságot jól vezető alumíniumötvözetekből készül. A különbség a két jármű esetében az, hogy az űrrepülőgép a felszállás során hosszú füstcsíkot húz maga után, ami gyakorlatilag szabad utat nyújthat az űrrepülőbe csapó villám számára. Ilyen eset korábban megtörtént az Apollo–12 indítása során is.

Az űrsikló indításai keleti irányban történnek. A küldetés kívánalmaitól függően a pályáraállás szöge 28,5 fok („alacsony”) és 57 fok („magas”) között van az Egyenlítőhöz képest. A Nemzetközi Űrállomáshoz 51,6 fokos az inklináció. Az „alacsony” indítások nagyobb hasznos teher felvitelét tették lehetővé, de ezt már nem alkalmazzák.

Az indítás előtt 12 másodperccel a Mobil indítóállványon több mint 1,1 millió liter vízzel árasztják el a hajtóművek alatt található árkokat. Ennek az a célja, hogy elnyelje a rakéták beindításával keletkező hangrezgéseket és lángvisszacsapódásokat, amelyek kárt tehetnek a járműben.

10 másodperccel az indítás előtt beindítják a főhajtóművek harangjai alá esetlegesen beszoruló hidrogén elégetését szolgáló rendszert (Main Engine Hydrogen Burnoff System), mivel a hajtóművek beindításával az túl magas nyomást és robbanást idézhet elő. Ez a rendszer izzó, világító labdák ezreit lövelli a hajtómű harangjai alá. Az indítás előtt 6,6 másodperccel beindítják a főhajtóműveket, amelyeknek 3 másodperc alatt el kell érniük a 100%-os teljesítményt. Ilyenkor megfigyelhető a teljes járműszerkezet úgynevezett „bólintása”, ami körülbelül 2 méteres kilengést jelent a legénységi kabin magasságában. Ez annak a következménye, hogy a szerkezet ilyenkor még rögzítve van, de a hajtóművek tolóereje már megmozdítja a szerkezetet. Miután a főhajtóművek elérték a maximális teljesítményt és a szerkezet visszabillen a bólintásból, akkor beindulnak a gyorsító rakéták. Az indítóállvány rögzítő csapjait ezzel egy időben lerobbantják és az űrrepülőgép elemelkedik.

Röviddel azután, hogy az űrrepülőgép elhagyja az indítóállványt, megkezdődik a hajlási és fordulási manőver, így az Orbiter a külső üzemanyagtartály alá kerül és a rádióösszeköttetés zavartalanul folytatódhat a földi irányítóközponttal. Az emelkedés során folyamatosan csökkenő szögben folytatja az emelkedést, míg a sebessége az üzemanyag mennyiségének csökkenése miatt növekedik. A Föld körüli pályára álláshoz a függőleges gyorsulás helyett nagyobb szükség van a vízszintes gyorsulásra, bár ez szabad szemmel nehezen észrevehető, mivel a horizontális gyorsulás nagyobb része a látótávolságon kívül zajlik le.

34 másodperccel az elemelkedés után, amikor az űrrepülő megközelíti a Max Q határt (ezen a ponton éri a szerkezetet a legnagyobb aerodinamikai terhelés), a főhajtóművek teljesítményét visszaveszik 64%-ra, hogy megelőzzék a jellemzően az űrrepülő szárnyainál jelentkező túlterhelést. Ebben az időben figyelhető meg a jármű körül kialakuló kondenzfelhő, amely a hangsebesség átlépésekor jelentkezik. A Max Q pont elhagyása után (az emelkedés 60. másodpercétől) a hajtóműveket ismét maximális teljesítményen járatják.

126 másodperccel az indulás után a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták apró robbanótöltetek segítségével leválnak a szerkezetről, és kis méretű rakéták segítségével eltávolodnak. Kellően eltávolodva kinyílnak az orrkúpban található fékezőernyők, és az SRB-k visszahullanak az Atlanti-óceánba. Ezután az űrrepülő már csak a saját hajtóművei segítségével repül tovább. Az SRB-k leválása után rövid ideig a tolóerő-súly arány 1 alá csökken, azaz a jármű gyorsulása mérséklődik. Az égés folyamán folyamatosan csökken az üzemanyagtartályban található üzemanyag mennyisége és ezáltal a jármű tömege, ennek következtében a tolóerő-súly arány hamarosan ismét 1 fölé emelkedik, így az űrrepülő gyorsulása 1 g-nél nagyobbra növekszik. A jármű a repülés ötödik percében ismét forduló manővert hajt végre, így ismét az Orbiter kerül felülre. A rádió-összeköttetés a továbbiakban már műholdak segítségével folytatódhat.

A repülés hetedik percében a jármű tömege annyira lecsökken, hogy a hajtóművek teljesítményét fokozatosan visszaveszik. Ennek az a célja, hogy csökkentsék a személyzetre és a szerkezetre ható gyorsulás mértékét körülbelül 3 g-re.

Nyolc és fél perccel az indítás után, mielőtt az üzemanyag teljesen elfogyna a tartályból (üzemanyag nélkül járatva a hajtóműveket azok tönkremennének), a főhajtóműveket leállítják, és a külső üzemanyagtartályt leválasztják, ami ezután visszazuhan a légkörbe és elég. Ezután kb. 25 perc múlva az űrrepülőgép földkörüli manőverezését lehetővé tévő OMS (Orbital Maneuvering System) hajtóművek emelik tovább az űrrepülőgépet.

Leszállás

Az Endeavour a kifutópályán gurul a kiengedett fékezőernyővel

A légkörbe való visszatéréshez a parancsnok és a pilóta a pályáról történő letéréshez szükséges fékező helyzetbe állítja a gépet: ilyenkor az űrrepülőgép farokrésze kerül a haladás irányába, és az alja a világűr felé. Ezután három percig járatják az űrrepülő földkörüli manőverező hajtóműveit a keringéssel ellentétes irányba, így az űrrepülő sebessége lecsökken, ezáltal az űrrepülő magassága is csökkenni kezd. Az egész műveletet – a futóművek kiengedésének és a landolás kivételével – számítógép vezérli, bár a kézi vezérlés lehetősége adott.

Körülbelül 120 km-es magasságban éri el az űrrepülő a légkör sűrűbb rétegét, nagyjából huszonötszörös hangsebességgel. Az űrrepülőgép orra 40 fokos szögben megemelkedik és így érkezik a légkörbe, aminek során a hővédőpajzs több mint 1500 °C hőmérsékletűre hevül fel. Hogy megfelelő mértékben lelassuljon, az ereszkedés során egy elnyújtott „S”-kanyart is leír, körülbelül 70-80 fokos dőlésszöggel.

A légkör alacsonyabb rétegeiben az űrrepülő hagyományos siklórepülő módjára ereszkedik, azzal a különbséggel, hogy az ereszkedési sebessége sokkal nagyobb (nagyjából 3 km percenként). Mach 3-as sebességnél kiengedik a légköri adatgyűjtő szondát, amely légnyomási és egyéb adatokat szolgáltat a pilóta számára.

A leszállási hely megközelítése 3 km-es magasságban kezdődik, 12 km-re a leszállópályától. A pilóták aktiválják az áramlásrontó lapokat, hogy csökkentsék az űrrepülő sebességét. Körülbelül 430 km/h sebességnél és a földet érés előtt 15 másodperccel kiengedik a futóműveket, majd nagyjából 340 km/h sebességgel megkezdődik a leszállás. Miután a kerekek földet értek, kiengedik a 12 méter hosszú fékezőernyőt, amit 110 km/h sebességnél leoldanak.

Az űrrepülő leszállása után a legénység rendszerint egy órán belül elhagyja a járművet. Ennyi ideig tart, míg a külső burkolat megfelelő hőmérsékletre hűl le, és a szükséges ellenőrzéseket (például nem szivárognak-e mérgező gázok) elvégzik.

Ha a meteorológiai körülmények megengedik, akkor minden esetben a floridai Kennedy Űrközpont területén száll le az űrrepülő. Ha ez nem lehetséges, akkor a kaliforniai Edwards légitámaszponton (ilyen esetben az űrrepülő további szállítási költsége közel egymillió dollár).

Megszakítások

Elemelkedés előtt:

• Redundant Set Launch Sequencer (RSLS) – akkor következik be, ha a Shuttle fedélzeti számítógépe bármilyen problémát észlel onnantól, hogy megkapta az indítás vezérlését a földi irányítástól egészen T-0 ig, a boosterek indításáig. Ekkor a számítógép leállítja a Shuttle már működő főhajtóműveit (Space Shuttle Main Engine (SSME)). Eddig ötször fordult elő: STS–41–D, STS–51–F, STS–51, STS–55 és STS–68.

Emelkedés közbeni megszakítások:

Az emelkedés közbeni megszakítás akkor válik szükségessé, ha a jármű működésében hibák keletkeznek. Ilyenek például az űrsikló főhajtóműveinek (SSME) vagy manőverező hajtóműveinek (OMS) meghibásodása. Más problémák a repülés idő előtti megszakítását teszik elengedhetetlenül szükségessé, ilyen például a kabinnyomás nem tervezett csökkenése, vagy a hűtőrendszer üzemzavara. Ilyen esetekben a legmegfelelőbb megszakítási módot alkalmazva a repülést mihamarabb be kell fejezni. Kétféle megszakítási módot különböztetünk meg, a sértetlen megszakítást és az előre nem tervezhető megszakítást. A sértetlen megszakítási módok lehetővé teszik az orbiter biztonságos landolását a tervezett leszállási helyek egyikén. A nem tervezhető megszakításokat úgy alkották meg, hogy biztosítsák a legénység túlélésének esélyét olyan vészhelyzetekben is, amikor a sértetlen megszakítási módok nem alkalmazhatók. Ez a megszakítás általában a jármű elhagyását eredményezi

Sértetlen megszakítási módok:

• Return to Launch Site (RTLS) – visszatérés az indítási helyre. E módszer lehetővé teszi az orbiter visszatérését az indítás helyére, vagyis a Kennedy Űrközpontba (KSC) az indítás után kb. 25 perccel. Ezt a módszert úgy tervezték, hogy tudja kezelni az űrsikló egyik főhajtóművének kiesése miatt keletkező tolóerő-veszteséget. A megszakítás T+4:20-ig használható, innentől már nincs elég üzemanyag visszatérni az indítási helyre (negative return). Az RTLS három részből áll: a meghajtott repülésből, a külső tank (ET) leválasztásából és a siklórepülésből való leszállásból. A legénység a megszakítás kapcsoló RTLS állásába forgatásával és a megszakítás gomb kiengedésével aktiválja. Aktiválás után a jármű még távolodik a visszatérési ponttól, a cél az, hogy csak a visszatéréshez szükséges és elégséges üzemanyag maradjon a külső tankban. Amikor a felesleges üzemanyagot elhasználta, a jármű-tank együttes elfordul úgy, hogy a Shuttle kerül fölülre, és már a leszállási hely irányába néz. A működő hajtóművek a KSC felé indítják meg a járművet. Mindeközben az OMS és a válaszadó rendszer (reacting control system (RCS)) hajtóművei az űrsikló-tank együttes súlyát csökkentik, és később az Orbiter siklórepülését is segítik a tank leválasztása után. Mikor a jármű eléri a tervezett hajtóműleállítási pontot (MECO), már csak kevesebb mint két százaléknyi üzemanyag marad a külső tankban. 20 másodperccel ezelőtt az Orbiter felveszi a külső tank leválasztásához szükséges pozíciót, a MECO parancs kiadásakor a tankleválasztási folyamat elindul. A válaszadórendszer (RCS) biztosítja, hogy az űrsikló ne ütközzön a már leválasztott külső tankhoz, és a siklórepüléshez szükséges pozíciót felvegye. Innentől normális leszállási folyamatként az Orbiter leszáll a KSC-ban.
• Transoceanic Abort Landing (TAL) – transzóceáni vészleszállás. Arra az esetre, ha a hajtóműhiba az utolsó RTLS lehetőség után következik be, és még az AOA mód nem alkalmazható, vagy a felmerülő probléma mihamarabbi leszállást kíván. Ebben az esetben a jármű ballisztikus pályán átrepülve az óceánt az emelkedési pálya földi vetületéhez legközelebbi alkalmas repülőtéren kb. 35 perccel az indítás után leszáll. Három TAL-helyszín áll rendelkezésre: egy Franciaországban (Istres légitámaszpont), kettő Spanyolországban (Zaragoza légitámaszpont, Morón légitámaszpont). Kiválasztásukban fontos szempont volt, hogy a felszállási helytől keletre, az Egyenlítő közelében helyezkednek el. Mindegyik helyszínt felszerelték az űrsikló leszállásához szükséges speciális felszereléssel, és nemzetközi egyezmények alapján üzemeltetik. A küldetések idején a vészleszállóhelyeken NASA-személyzet és a védelmi minisztérium emberei tartózkodnak. A vészleszállóhely hosszának legalább 2300 méteresnek kell lennie. Célszerű olyan helyszíneket választani, ahol az év legnagyobb szakában tiszta az idő. Szükséges a katonai TACAN (Tactical Air Navigation) leszállórendszereken kívül a NASA által az űrsikló leszállásához speciális berendezéseket üzemeltetni. Egy-egy helyszínen legalább 100 ember dolgozik. Szükséges továbbá az űrsikló visszaszállításához alkalmas infrastruktúra megléte. A legénység a megszakítás kapcsoló TAL/AOA állásba forgatásával és a megszakítás gomb kiengedésével aktiválja a TAL módot. Fontos, hogy ezt még a MECO előtt tegyék, mert azután AOA módba vált a rendszer. A TAL mód a járműnek a tervezett leszállóhely síkjába történő fordításával kezdődik. A MECO előtt az Orbiter felülre fordul, és az OMS, valamint az RCS segítségével megkezdődik a felesleges üzemanyag elégetése, mindemellett e hajtóművek a jármű pályán tartását is segítik. Nyilvánvaló cél, hogy az Orbiter leszállótömege minél kisebb legyen. A TAL normál leszállásként működik innentől.
• Abort to Orbit (ATO) – az Orbiter biztonságos pályamagasságba emelése, ha a kialakult nehézségek miatt a kívánt pálya nem elérhető. Ha a Shuttle hajtóműhibájának bekövetkeztekor elért sebesség még nem elegendő, a Küldetésirányító Központ (Mission Control Center (MCC)) megállapítja, hogy a megszakítást kell alkalmazni és erről tájékoztatja a legénységet. Az OMS segítségével a Shuttle egy alacsony, de már biztonságos körpályára emelhető, és a küldetés teljesíthető. ATO megszakítás eddig egyszer fordult elő: STS–51F.
• Abort Once Around (AOA) – egy keringés utáni leszállás. Ha a hajtóműhiba bekövetkeztekor a biztonságos pályamagasság nem érthető el, vagy ha elérhető, de már nem maradna elég üzemanyag a pályaelhagyó fékezéshez (deorbit burn), illetve ha a létfenntartó rendszer hibásodik meg, az AOA megszakítást alkalmazzák. Ennek során az OMS-t használva a MECO után pályaelhagyási pozícióba fordítják a járművet, majd a megfelelő időben végrehajtják a fékezést, aminek eredményeként az Orbiter letér pályájáról, és normál módon leszáll az AOA helyszínek egyikén. Ezek: White Sands, N.M., Edwards Légitámaszpont vagy KSC. Az AOA megszakítás esetén az űrsikló egyszer megkerüli a földet, így kb. 90 perccel az indítás után száll le.

Nem tervezett megszakítás

A nem tervezett megszakítások általában több mint egy hajtómű meghibásodása vagy egyéb rendszerek hibás működése során kerülnek előtérbe. Egy hajtómű leállása és egy másik jelentős tolóerővesztése is képes nem tervezett megszakítást kikényszeríteni. Ezen megszakítások célja, hogy az Orbitert egyben tartsák, amíg a hajózó személyzet azt el nem hagyja.

A fentiektől eltérő rendszerhibák miatt megvalósuló nem tervezett megszakítások általában biztosítják a személyzet és a jármű épen maradását. Két hajtómű leállása is jó eséllyel vezethet normál leszálláshoz, ez nagymértékben függ a hiba bekövetkeztének idejétől. Azonban mindhárom főhajtómű elvesztése az űrsikló megsemmisülését okozza. Cél a hajózó személyzet mihamarabbi távozása a járműből.

Ha a vészhelyzet megkívánja, az űrsiklóval vízre is le lehet szállni.

Fejlesztések

Az STS–101 küldetés során az Atlantis volt a legmodernebb pilótafülkével felszerelve. 32 mechanikus és elektromechanikus műszert, illetve katódsugárcsöves monitort cseréltek ki, mindezzel 34 kg-ot és jelentős energiaigényt takarítottak meg.

Az első repülés óta folyamatosan fejlesztették az STS-rendszer minden elemét. A legtöbb módosítás természetesen a legbonyolultabb felépítésű Orbiteren történt.

Az 1990-ben beszerelt új repülésvezérlő számítógépekkel egy időben, a korábbi monokróm kijelzőpanelek színes monitorra cserélése is megtörtént.

Eredetileg a középső fedélzet belsejében helyezkedett el a légzsilip rendszer, amit a Nemzetközi Űrállomás építésének megkezdésével külső légzsilip és dokkoló egység váltott fel. Így jelentősen megnövekedett az ottani szabad hely.

Folyamatosan fejlesztették az űrrepülőgép főhajtóműveit is (a fejlesztések különböző lépéseit Block I, Block II és Block IIA néven illetik). Az eredeti hajtómű-konstrukcióhoz képest a jelenlegi hajtóművek teljesítménye 4%-kal emelkedett meg. A hajtóművek további néhány százalékos tartalékkal rendelkeznek különböző vészhelyzetek esetére.

Az első két küldetés alkalmával fehérre festették a külső üzemanyagtartályt, hogy védjék a szigetelést. A repülések során megállapították, hogy erre nincs szükség, így a további repülések során már nem alkalmaztak festést. Az ezzel nyert súlymegtakarítás nagyobb hasznos teher szállítására adott módot.

Folyamatosan átalakították az üzemanyagtartályt is. Néhány szükségtelen elemet a későbbiekben kihagytak a konstrukcióból, illetve több helyen könnyebb alumíniumötvözeteket használtak az eredeti anyagok helyett. Ezekkel a módosításokkal több mint 3,5 Mp súlymegtakarítást értek el, amivel szintén a hasznos teher mértékét lehetett növelni.

A Challenger katasztrófája után átdolgozták a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták szegmensei közti tömítést is (a korábbi kettő helyett három tömítőgyűrű került beszerelésre). Egyéb fejlesztéseket is tervbe vettek, ám ezek anyagi források híján nem valósultak meg.

Az STS–90 küldetés indítását el kellett halasztani, mivel az üzemanyagtartály szigetelésébe harkályok lyukakat fúrtak. Ezt megelőzendő a NASA ma már hétköznapi műbaglyokat és felfújható lufikat telepít az indítóállványra (ezeket a felszállás előtt eltávolítják).

A Columbia katasztrófája után a NASA kibővítette a felszállás megfigyelésére szolgáló kamerarendszert, emellett digitális videokamerákat szereltek a gyorsítórakétákra és a külső üzemanyagtartályra is.

Átdolgozták a legnagyobb gondot okozó üzemanyagtartály-szigetelést is. A tartály és az Orbiter közötti elülső csatlakozószerkezetnél a szigetelőhabot elektromos fűtőrendszerre cserélték (a szigetelésre vagy a fűtőrendszerre a jégképződés megakadályozása miatt van szükség). Emellett a folyékony oxigént továbbító csőrendszert (LOX Feedline) is fűtőrendszerrel látták el, mivel ezen a helyen is komoly jégképződés alakulhat ki.

Költségek

2005-re a Space Shuttle program összesített költsége 145 milliárd dollárra rúgott, de 2010-re, a program leállítására, elérte a 175 milliárd dollárt. 2005-ben a NASA 5 milliárd dollárt – az éves költségvetésének 30%-át – különítette el az űrrepülőgéppel végrehajtott programok finanszírozására, mely összeg 2006-ban 4,3 milliárd dollárra csökkent. A NASA 2007-re benyújtott költségvetési igényében már csak 4 milliárd dollárt szánt a program finanszírozására.

Ha az eddig felmerült összes költséget elosztjuk a 135 küldetéssel, akkor küldetésenként 1,3 milliárd dollárt jelent. Az egyes küldetések valós költségeit természetesen nem lehet így kiszámolni. Ha küldetések során felmerült valós kiadásokat, megtakarításokat és bevételeket számoljuk, akkor egy küldetés átlagosan 60 millió dollárba került.

Kritikák

A Discovery űrrepülőgép 2009. március 11-én az indításra várakozik. Az STS–119 jelű küldetés az amerikai űrrepülőgép-program során a 125. küldetés volt

A program eredeti célkitűzései között szerepelt a költséghatékony működtetés. A fejlesztési és üzemeltetési költségeket is magában foglalva, egy küldetés 1,3 milliárd dollárba kerül, ami fontonként (körülbelül 0,45 kg) 28 000 dolláros költséget jelent, szemben az egyszer használatos űrjárművek fontonkénti 3-5000 dolláros költségeivel.

Kritikák érték a rendszer megbízhatóságát is, mivel a legénységet szállító űrrepülő a korábbi programok során alkalmazott technikákkal szemben nem az indítórakéta egység tetején, hanem annak oldalán található. Emiatt a lehulló törmelékek könnyedén sérülést okozhatnak a hővédőpajzson.

„Az űrrepülő hihetetlenül drága és nagyon veszélyes jármű. Ez egy elavult technológia.” – Louis Friedman, a The Planetary Society igazgatója.

„A biztonság fogalmának bármilyen értelmezése szerint sem nevezhető ez a program biztonságosnak. Továbbra is veszélyes. Minél előbb le kell cserélnünk ezt a járművet.” – Harold Gehman, a Columbia Balesetét Vizsgáló Bizottság elnöke.

„Az űrrepülőgép alapvető hiányosságokban szenved.” – Mike Griffin, a NASA ügyvezetője

„Az űrrepülőgép egy nem biztonságos és drága módja annak, hogy az emberiség a Földtől néhány száz mérföldre kutassa az űrt. A probléma nem a szigetelőhab darabokkal van, hanem magával az űrrepülőgéppel. A NASA lezárhatná már ezt a programot, és a nemzet tudományos és technikai ismereteit jobban is felhasználhatná.” – a Los Angeles Times 2006. június 29-én megjelent szerkesztői jegyzete.

Az amerikai űrrepülőgépek listája

Az egyes űrrepülőgépek nevet és számot is kapnak. A számozás a NASA Orbiter Vehicle Designation (OVD) nevezetű rendszere szerint történik. Az OVD rendszer alapján az OV az Orbital Vehicle (Föld Körüli Jármű) kifejezést takarja, a kötőjel utáni háromjegyű szám pedig két részből áll: egy egyjegyű sorozat- és egy kétjegyű sorszámból. A sorozatszám lehet 0 vagy 1 (a 0 az űrrepülésre alkalmatlant, az 1 az űrrepülésre alkalmast jelenti), a sorozatszám pedig egy sorban növekvő érték.

Megjegyzés: eredetileg az Enterprise űrrepülőgépet (OV–101) szánták űrrepülésre alkalmas változatnak, de később kiderült, hogy olcsóbb a tesztelés céljából megépített Challengert (OV–099) űrrepülésre alkalmassá tenni. Az OV számon viszont nem változtattak, innen ered a logikának ellentmondó számozás.

OV kód	Név	Első repülés	Első küldetés	Utolsó küldetés	Megjegyzések
OV–098	Pathfinder	-	-	-	makett, mozgatási és szállítási tesztekre használták.
OV–099	Challenger †	1983. április 4.	STS–6	STS–51–L	1986. január 28-án röviddel a startja után megsemmisült.
OV–101	Enterprise	-	-	-	csak légköri próbarepülések, űrrepülésre nem alkalmas
OV–102	Columbia †	1981. április 12.	STS–1	STS–107	2003. február 1-jén leszállás közben megsemmisült.
OV–103	Discovery	1984. augusztus 30.	STS–41–D	STS–133	Az első űrrepülő, amely nyugdíjba vonult.
OV–104	Atlantis	1985. október 3.	STS–51–J	STS–135	Az utolsó nyugdíjba vonuló űrsikló. Az STS–135-ös küldetés befejeztével lezárult az űrsiklók kora. Illetve a NASA elvesztette az önálló űrrepülés lehetőségét.
OV–105	Endeavour	1992. május 7.	STS–49	STS–134	Utolsó küldetése 2011. június 1-jén véget ért, miután biztonságban leszállt a floridai Kennedy-űrközpontban. Ezzel az Endeavour lett a második nyugdíjba vonuló űrsikló.

Balról jobbra: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis és Endeavour. A képen nem látható az Enterprise és a Pathfinder.

Az egyes űrrepülőgépek nevüket tengeri hajók után kapták, amelyek fontos szerepet játszottak a tudományos kutatások során:

• Az Atlantis a Woods Hole Tengerkutatási Intézet elsődleges kutatóhajója volt 1930 és 1966 között.
• A Challenger egy amerikai hadihajó volt az 1870-es években.
• A Columbia a jelenlegi Washington és Oregon államok területét felfedező naszád volt.
• A Discovery James Cook brit felfedező egyik hajójának neve volt. Emellett Henry Hudson hajóját is így hívták, amely 1610 és 1611 során feltérképezte a Hudson-öböl területét. A Brit Királyi Földrajzi Társaság két hajója is ezt a nevet viselte.
• Az Endeavour volt James Cook másik hajója, melyet felfedező útjai során használt.
• Az Enterprise pedig a népszerű Star Trek sorozat nézőinek levéláradata után lett a sorozatban szereplő csillaghajó után elnevezve.

Repülési statisztikák

(2011. július 21-ig)

Űrrepülőgép	Repült nap	Keringések	Repült távolság (km)	Repülések	Leghosszabb repülés (nap)	Legénység	Űrséták	Mir/ISS dokkolás	Pályára állított műholdak
Atlantis	306	4848	202 673 974	33	13,84	191	25	7 / 12	14
Challenger	62	995	41 527 416	10	8,23	60	6	0 / 0	10
Columbia	300	4808	201 497 772	28	*17.66	160	7	0 / 0	8
Discovery	365	5830	238 539 663	39	13,89	252	35	1 / 13	31
Endeavour	296	4671	197 761 262	25	16,63	148	33	1 / 12	3
Összesen	1329	21 152	**882 000 087	135	–	811	109	9 / 37	66

*Az STS–80 1996 novemberében.

**Az STS–117 küldetés nélkül.

Műszaki adatok

A Discovery űrrepülőgép az indítóállványon

• Az űrrepülőgép hossza a külső hajtóanyagtartállyal: 56,14 méter
• Az űrrepülőgép hossza: 37,23 m
• Az űrrepülőgép fesztávolsága: 23,79 méter
• Teljes indítási tömeg: 2041 tonna
  • Külső tartály: 748 000 kg
  • Gyorsítórakéták: 590 000 kg (x 2)
  • Orbiter: 113 000 kg
• Átlagos visszatérési tömeg: több mint 100 tonna
• Tolóerő az indításkor: 28,19 MN (1 atm nyomáson)
  • Space Shuttle fő hajtóművek: 2,28 MN (x 3) = 6,84 MN (vákuumban)
  • Gyorsítórakéták: 11,52 MN (x 2) = 23,04 MN (vákuumban)
• Pályára állítható teher: 27 700 kg 185 km magasságú 28,5 fokos hajlásszögű pályára, 16 000 kg az ISS-hez
• Pályamagasság: 185 és 643 km között
• Keringési sebesség: 27 875 km/h (7,7 km/s)
• Befogadóképesség: max. 10 űrhajós (a legénység legtöbbször 5 vagy 7 tagú)

Populáris kultúra

Az űrsiklók számos filmben jelentek meg, elsősorban kalandfilmekben vagy sci-fikben. Az ismertebbek:

• James Bond 1979-es kalandja, a Moonraker számos űrsiklót vonultat fel.
• Egy 1986-os SpaceCamp (Űrtábor) című sci-fi-kalandfilm tini szereplői egy robot közreműködése miatt az Atlantisszal kerülnek véletlenül az űrbe.
• Az 1997-es Deep Impact című kalandfilmben szereplő Messiás űrhajó legénységi része egy módosított űrsiklón alapul, mely leszállóegységként is funkcionál. (Ide szintén az Atlantisszal repülnek fel.)
• Az 1998-as Armageddon című kalandfilmben két módosított űrsikló, az Independence és Freedom viszi fel a filmbéli fúrócsapatot a Földet fenyegető aszteroidára.
• A szintén 1998-as A lény 2. című sci-fiben egy moduláris hajtóműegységgel rendelkező űrsiklóval utaznak a Marsra.
• A 2000-es Űrcowboyok című kalandfilmben egy kitalált űrsikló, a Daedalus szerepel.
• A 2013-as Gravitáció című filmben egy Explorer nevű fiktív űrsikló szerepel.
• A For All Mankind című sorozatban is vannak űrsiklók, illetve egy fejlesztett űrsiklón alapuló űrhajó, a Pathfinder.

Ezen kívül számos űrsiklót ábrázoló játék, modell, makett jelent meg, de a LEGO is több készletében jelentetett meg űrsiklókat. Készültek szimulátoros videójátékok is, valamint postabélyegeken is többször jelent meg az űrsikló.

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Space Shuttle című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
• Ez a szócikk részben vagy egészben a Space Shuttle program című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk

A Wikimédia Commons tartalmaz Space Shuttle témájú médiaállományokat.

Angol nyelvű oldalak

• NASA Human Spaceflight – Shuttle Archiválva 2005. november 6-i dátummal a Wayback Machine-ben – A Shuttle küldetésekről
• Térkép a leszállópályákról
• The History of the Space Shuttle – Képek. In: The Atlantic, 2011. július 1.

Magyar nyelvű oldalak

• A Space Shuttle – Origo, 2000. október 4.
• Sg.hu – az űrrepülőgépek hattyúdala: I., II., III., IV., V., VII. rész