Дорогостоящее наследие катастроф
Программа космических челноков Space Shuttle столкнулась с огромными финансовыми и техническими трудностями, которые в конечном итоге привели к её закрытию. Часто обсуждаемой причиной высокой стоимости полётов были масштабные проверки теплозащитного покрытия после каждой миссии, вызванные катастрофой шаттла «Колумбия». Однако эта процедура была лишь вершиной айсберга проблем.
Роковая роль твердотопливных ускорителей
Истинными «убийцами» программы стали твердотопливные ускорители (ТТУ). Они сыграли ключевую роль в обеих крупнейших катастрофах: «Челленджер» был уничтожен прямым образом, а «Колумбия» — косвенно. Фундаментальный недостаток ТТУ для пилотируемых полётов заключается в невозможности их отключения или регулировки тяги после запуска. Это привело к чудовищным ударным нагрузкам на крепления внешнего топливного бака в момент старта, что, по мнению автора, и стало причиной отрыва куска теплоизоляционной пены, повредившей «Колумбию».
Компромисс в угоду экономии
Выбор в пользу твердотопливных ускорителей был продиктован желанием сэкономить после сверхдорогой программы «Аполлон». НАСА, столкнувшись с урезанием бюджета, искало пути многоразового использования компонентов. Жидкостные ускорители, которые можно было бы глушить и контролировать, были отвергнуты из-за сложностей с их посадкой и высокой стоимости разработки новых мощных двигателей. ТТУ же, будучи простыми «большими глупыми ракетами», успешно использовались на других носителях и могли пережить падение в океан благодаря оригинальной системе амортизации водой.
Проблемы многоразовости и сложность конструкции
Многоразовость шаттла во многом оказалась мифом. Его главные двигатели RS-25, хотя и позиционировались как многоразовые, после каждого полёта требовали полной разборки, дефектовки и замены множества деталей из-за невероятной сложности конструкции. Например, для предотвращения взрывоопасной утечки водорода в кислородный турбонасос использовалась промежуточная камера с жидким гелием под высоким давлением.
Проклятие водородного топлива
Использование пары водород-кислород давало высокий удельный импульс, но порождало множество проблем. Жидкий водород крайне текуч, имеет очень низкую температуру (-253°C) и требует огромных, тяжёлых и дорогих баков. Конструкция лёгкого «надувного» бака, как у ракеты «Атлас», для водорода была невозможна из-за криогенных температур. В результате внешний бак шаттла, изготовленный из сложного алюминиево-литиевого сплава, был очень тяжёлым, дорогим и по сути одноразовым.
Низкая эффективность и итоги программы
Твердотопливные ускорители имели низкий удельный импульс, поэтому после их отделения шаттл достигал скорости лишь около 1.2 км/с. Основную работу по разгону до орбитальной скорости (около 7.8 км/с) выполняли собственные двигатели орбитера, что было неэффективно. Вместо планируемых двух недель между полётами шаттлы готовились месяцами, а средняя частота запусков составила всего 5-6 в год. Программа была закрыта после 135 полётов, не сумев достичь заявленных целей по снижению стоимости вывода грузов на орбиту.
Несмотря на все недостатки, шаттлы выполнили ряд уникальных задач, таких как запуск и обслуживание телескопа «Хаббл», которые до сих пор не под силу современным космическим кораблям. Программа Space Shuttle стала ярким примером того, как стремление к универсальности и экономии через многоразовость может привести к созданию чрезвычайно сложной, дорогой и опасной системы.
Больше интересных статей здесь: Наука и техника.
Источник статьи: Ответ на пост «Почему грузовые дирижабли не стали коммерчески успешны?».