شاتل فضایی

در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی ناسا و وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا برای رساندن محموله به فضا از موشک های بالستیک همانند اطلس و تایتان بهره میبرد که یکبار مصرف بودند ولی از سال ۱۹۶۹ ناسا بدنبال یک مدارپیمای چند بار مصرف بود در نهایت پروژه شاتل فضایی استارت زده شده و در دهه ۷۰ میلادی توسعه یافت و در نهایت در سال ۱۹۷۷ برای اولین با توانست از روی یک بویینگ ۷۴۷ جدا شده و پرواز کند و کل پروژه در سال ۲۰۱۰ حدود۲۱۰ میلیارد دلار هزینه داشت و در سال ۱۹۸۱ شاتل وارد خدمت ناسا شد و تا سال ۲۰۱۱ در خدمت بود کلا ۷ فروند از این مدار پیما ساخته شد که دو فروند اول برای آزمایش بودند شاتل یک مدار پیمای چند بار مصرف سوخت مایع بود که توسط آژانس فضایی آمریکا ناسا و وزارت دفاع آمریکا به خدمت گرفته شد و برای قرار دادن محموله هایی مانند ماهواره ها در مدار زمین و رساندن محموله به ایستگاه فضایی و برگرداندن محموله از آن استفاده میشد و برای تعمیر و نگهداری ایستگاه فضایی و ماهواره ها هم استفاده شد و مهمترین محموله ای شاتل حمل کرد تلسکوپ هابل بود شاتل چند لانچ محرمانه برای وزارت دفاع آمریکا داشت که معمولا محموله های محرمانه مانند ماهواره های نظامی که در زمینه جاسوسی عکسبرداری و جاسوسی الکترونیکی و شناسایی رادار و ارتباطات نظامی کارایی داشتند را به مدار زمین رساند .
شاتل فضایی با نام رسمی STS شناخته میشود که مخفف عبارتSPACE TRANSPORT SYSTEMمیباشد.

شاتل ها همانطور که گفته شد ۷ فروند هستند که نام هایشان بصورت زیر است.
ENDVEAR ,ATLANTIS ,COLUMBIA,DISCOVERY,ENTERPRISE,CHALLENGER, میباشد که دو فروند آزمایشی بودند که یکیش اینترپرایز بود که برای پرواز در جو اتمسفر استفاده میشد و شاتل دوبار سانحه داد که یکی در سال ۱۹۸۶ شاتل چلنجر در حین پرواز به جو منفجر شد و هر ۷ نفر سر نشین کشته شدند و سانحه دیگر در فوریه سال ۲۰۰۳ بود که شاتل دیسکاوری حین بازگشت به زمین منفجر شد و تمامی سرنشین آن کشته شدند .
شاتل با کمک دو بوستر سوخت جامد به فضا لانچ میشد و در مدار ماموریتش را انجام میداد و سپس بصورت گلاید به زمین بازمیگشت.

شاتل فضایی از چهار قسمت اصلی تشکیل شده ۱- مدار پیما که منظور خود شاتل است ۲-موتور های اصلی خود مدار پیما ۳-مخزن سوخت خارجی ۴-دو راکت سوخت جامد خود مدار پیمای شاتل که توسط کمپانی rockwell international توسعه یافته به اندازه سایز یک هواپیمای مسافربری DC-9 میباشد مدار پیما دارای ۳۷ متر طول طول بال ۲۴ متر و وزن تقریبی ۷۷ تن خود مدار پیما بجز سیستم های الکترونیکی و موتور ها و سیستم های مکانیکی به دو بخش تقسیم میشود قسمت کابین و قسمت کارگو (محفظه بار ) شاتل دارای ۷ نفر خدمه است و خود کابین به دو بخش تقسیم میشود که قسمت بالایی کابین اصلی است که برای کنترل شاتل استفاده میشود و دارای 10 نمایشگر است و در این کابین با استفاده از پنل ها فضانوردان شاتل را کنترل میکنند و کابین پایینی برای استراحت فضانوردان است که دارای توالت جای خواب و جا برای غذا خوردن است و جو و گاز های درون کابین مانند آنچه در سطح زمین است تشکیل میشود گاز جو درون کابین از ۸۰ درصد نیتروژن و ۲۰ درصد اکسیژن تشکیل شده و قسمت کارگو یا همان محفظه بار طول ۱۸ متر و عرض ۴.۵ متر است و در قسمت محفظه بار محموله ها مانند ماهواره و … حمل میشود و شاتل تا ۳۰ تن را در حین لانچ و نصف همین مقدار را در زمان برگشت به زمین میتواند حمل کند و همچنین شاتل محفظه با اکسیژن قابل سکونت بیشتری هم میتواند حمل کند در سال ۱۹۷۳ قرار دادی بین ناسا و آژانس فضایی اروپا اجرا شد که قرار شد آژانس فضایی اروپا محفظه های قابل سکونت برای پرواز در فضا بسازد و در نهایت آژانس فضایی اروپا این محفظه را ساخت این محفظه که درون شاتل هم قرار میگیرد قابل سکونت است و بیشتر یک اتاق کار یا آزمایشگاه است و دارای طول ۳.۹ متر و عرض ۲.۷ متر است و این محفظه درون قسمت کارگو شاتل قرار میگیرد و در زمان تیک آف درون شاتل قرار میگیرد تا در حین پرواز در فضا مورد استفاده قرار گیرد و در صورت نیاز میشود دو تا از این محفظه ها درون شاتل قرار گیرد
سیستم قدرت نیروی محرکه : قدرت اصلی شاتل برای لانچ به فضا توسط دو بوستر سوخت جامد استفاده میشود که هر کدام دارای عرض ۴ متر و طول ۴۵.۵ متر میباشد و همانطور که گفته شد این دو بوستر از نوع سوخت جامد هستند که سوختش مخلوطی از پودر آلومینیوم و آمونیوم پر کلرات است و یک پلیمر خاصی هم به سوخت اضافه شده است و هر کدام از این بوستر های سوخت جامد میتواند تا 2.6 میلیون پوند رانش فراهم کند و تنها تا دو دقیقه بعد از شلیک بوستر های سوخو جامد کار میکنند و زمانی که بوستر های سوخت جامد بطور کامل کار خود را انجام میدهند شاتل به ارتفاع ۴۷ کیلومتری و فاصله ۴۵۲ کیلومتری از پایگاه میرسد و در نهایت بوستر های سوخت جامد جدا میشوند (منظوراز فاصله در جهت محور زمین است مثلا فاصله دو شهر ) و بوستر های سوخت جامد بعد از جداسازی توسط چتر در اقیانوس آرام فرود آمده و توسط کشی گرفته میشود و این راکت ها دوباره مورد استفاده قرار میگیرد این بوستر چند بار مصرف است و این بوستر های سوخت جامد ساخته شرکت thiokol است و خود مدار پیمای شاتل دارای سه موتور راکتی سوخت مایع است

که با بازده سوختن ۹۹ درصد پربازده ترین موتور از این لحاظ در جهان است که با سوخت هیدروژن مایع و اکسید کننده اکسیژن مایع کار میکند و این سوخت های در یک مخزن سوخت خارجی که توسط شرکت مارتین ماریتا ساخته شده اند نگهداری شده و حین لانچ به فضا توسط لوله هایی به قطر ۴۳ سانتی متر به موتور های سوخت مایع تزریق میشود و هر کدام از موتور های سوخت مایع ۳۶۵۰۰۰ پوند رانش فراهم میکنند و هر کدام حدود ۵۲۲ ثانیه کار میکنند که در این مدت شاتل را به ارتفاع ۱۰۵ کیلومتری و فاصله ۱۴۲۶ کیلومتری میرساند و خود مخزن سوخت خارجی دارای عرض ۸.۴ متر و طول ۴۶.۲ متر است که سوخت درون آن در دمای پایین -۲۷۰ نگهداری میشود تا سوخت تبخیر نشود خود مخزن سوخت با عایقی از جنس فوم فشرده ساخته شده و بعد از استفاده کامل جدا شده و یکبار مصرف است و در نهایت شاتل با استفاده از دو موتور راکتی سوخت مایع کوچک که در غلافی در انتهای بدنه فضاپیمای شاتل نگهداری میشود به مدار میرسد و برای هدایت شاتل در خارج از جو از ۲ موتور راکتی کوچک در دماغه و چهار تا در غلاف oms شاتل در خارج از جو هدایت میشود یعنی موتور راکتی با ایجاد تراست در دماغه باعث انحراف در جهت پیتچ و یاو میشود و شاتل هدایت میشود و هدایت شاتل هم توسط ۵ کامپیوتر انجام میگیرد که چهار تای آن به یکدیگر لینک شده و هر کدام کار نکند و تصمیم گیری نکند دیگری وظیفه آن را انجام میدهد و اگر هر چها تا کار نکنند پنجمی کار میکند و شاتل دارای سه سیستم هیدرولیک کاملا مجزا از یکدیگر هستند که برای تکان دادن rudder ها و دیگر بالچه ها استفاده میشود و هر کدام از این سیستم های هیدرولیک از یکدیگر مجزا هستند و با خراب شدن یکی باعث اختلال در دیگری نمیشود همچنین شاتل دارای یک بازوی رباتیکی برای گرفتن ماهواره ها و محموله ها و قرار دادن آنها در مدار استفاده میشود و همچنین سکوی کار فضانوردان هم هست و قسمت سخت طراحی شاتل برای مهندسان قسمت وارد شدن دوباره شاتل به جو و کاهش ارتفاع آن بود که شاتل برای برگشت به طور کامل گلاید میکند و از موتور استفاده نمیکند و در حین برگشت دارای سرعت ۲۸۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است که با در نظر گرفتن اصطحکاک هوا بدنه شاتل بسیار داغ میشود و دمای بدنه به ۱۶۵۰ درجه سانتیگراد میرسد که در اینجا نیاز به مواد مقاوم خاصی بود و بدنه شاتل از ۲۵۰۰۰ قطعه از کامپوزیت مقاوم پوشیده شده که هر کدام حدود طول ۱۵ سانتی متر و عرض ۱۲ سانتی متر را دارا هستند و قسمت هایی مانند دماغه و لبه حمله بال که داغ تر میشوند در این قسمت ها از موادی بنام کربن کربن ساخته شده که این مواد بسار مقاوم بوده و تشکیل شده از کربن و فیبر فشرده شده است و در نهایت شاتل فرود میاید که در حین فرود دارای سرعت بسیار بالایی است که به مسافت ۲.۵ کیلومتری باند برای نشستن نیاز دارد و در پایگاه هوایی ادواردز در کالیفرنیا فرود میامد و لانچ شاتل هم از پایگاه فضایی kennedy space center واقع در فلوریدا لانچ میشد اتحاد شوروی مدار پیمایی مشابه شاتل طراحی کرد که به آن بوران میگفتند و تنها یکبار در سال ۱۹۸۸ از پایگاه فضایی بیاکونور شلیک شد و سپس به علت مسائل اقتصادی پروژه بوران لغو شد و شاتل هم در سال ۲۰۱۱ از خدمت خارج شد و شاتل توسط بویینگ ۷۴۷ برای انتقال هم حمل میشد .