Twoja wyszukiwarka

JACEK KRUK
JUBILEUSZ WAHADŁOWCA
Wiedza i Życie nr 1/2001
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 1/2001

Pod koniec ubiegłego roku agencja kosmiczna NASA świętowała setną misję wahadłowca. Jednak te kosmiczne pojazdy nie latają tak często, jak zakładali ich konstruktorzy.

Wahadłowce zaczęto konstruować w połowie lat siedemdziesiątych. Wówczas, na fali entuzjazmu po zdobyciu Księżyca, powstały wizje budowy wielkiej stacji orbitalnej, bazy księżycowej, wyprawy na Marsa i wiele innych. Do ich zrealizowania potrzebny był tani środek masowego transportu ludzi i materiałów na orbitę wokółziemską. Niestety, kiedy w roku 1981 wszedł do użytku pierwszy wahadłowiec, z owych ambitnych planów niewiele już pozostało.

Konstruktorzy obliczyli, że przy zakładanej częstotliwości lotów - 60 rocznie - wahadłowce będą ekonomiczniejsze od rakiet jednorazowych. Życie skorygowało te plany. Wahadłowce odbywają średnio 5 lotów rocznie, a przy takim wykorzystaniu okazały się rozwiązaniem znacznie droższym od rakiet jednorazowych. Próby zwiększenia liczby lotów zakończyły się niepowodzeniem. Ofiarą "podkręcania tempa" padł wahadłowiec Challenger - w roku poprzedzającym jego katastrofę odbyło się aż 9 lotów, co stanowi do dziś nie pobity rekord.

Wahadłowce były więc technicznym sukcesem, ale ekonomicznym niewypałem. Mimo to Amerykanie używają ich już niemal 20 lat i zapowiadają dalszą eksploatację. Mniej bogate kraje zrezygnowały z wahadłowców. Rosjanie porzucili swój własny, Buran, po jednym locie i powrócili do rakiet jednorazowych. Europa Zachodnia ze względów finansowych zrezygnowała z budowy Hermesa i w ogóle wycofała się z własnego programu lotów załogowych.

Abstrahując od kwestii finansowych, przewaga wahadłowca nad tradycyjną rakietą jest bardzo wyraźna. Przeciążenia są w nim znacznie mniejsze. Obszerna ładownia pozwala wynieść w kosmos duże i ciężkie ładunki. Nie ma też problemu z transportem skomplikowanej aparatury, manipulator wahadłowca umożliwia bowiem jej delikatny wyładunek. Dzięki temu statek może wykonać na orbicie wiele różnych zadań. Może na przykład sprowadzać satelity z kosmosu na Ziemię, a także przechwytywać je na orbicie, co umożliwia astronautom ich naprawę i modernizację.

Wbrew przewidywaniom wizjonerów astronautyki z lat siedemdziesiątych, prace tego rodzaju nie stały się jednak rutyną. Zepsutych i zbłąkanych satelitów oczywiście nie brakuje w kosmosie, ale ich ratowanie jest nieopłacalne. Wyjątkiem jest Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Potencjalne możliwości wahadłowców są więc wykorzystywane w niewielkim stopniu.

Obecnie wahadłowce znalazły zastosowanie w budowie międzynarodowej stacji kosmicznej, ale po jej zakończeniu, w roku 2004 lub 2005, problem wykorzystania kosmicznej flotylli nadal pozostanie otwarty, jej obsługę zapewnią bowiem rosyjskie rakiety Sojuz. Były również wojskowe plany zagospodarowania wahadłowców, związane z wynoszeniem ciężkich satelitów szpiegowskich. Wybudowano nawet specjalną wyrzutnię, lądowisko oraz całą infrastrukturę obsługi lotów, powstało też lądowisko awaryjne. Ale kiedy w roku 1986 wszystko było gotowe do inauguracyjnego startu, wojskowi wycofali się z projektu. Pretekstem stał się wypadek Challengera.

NASA dysponuje obecnie czterema wahadłowcami. Najstarszym z nich jest Columbia, która od 1981 roku odbyła 26 lotów. O dwa loty więcej wykonał młodszy od niej Discovery, użytkowany od roku 1984. Najmłodszy, bo zbudowany w 1992 roku, Endeavour poleciał w kosmos 15 razy. Jest jeszcze Atlantis, który od roku 1985 odbył 22 podróże.

NASA zamierza eksploatować obecne wahadłowce co najmniej do roku 2030. Wprawdzie wówczas będą to już techniczne zabytki, ale następnych generacji pojazdów wielokrotnego użycia ciągle nie widać. Budowę nowocześniejszych i tańszych w eksploatacji pojazdów wstrzymują problemy zarówno techniczne, jak i finansowe.

Wszystko o wahadłowcu

Wahadłowiec, zwany też promem kosmicznym (ang. Space Shuttle), jest statkiem kosmicznym przeznaczonym do wielokrotnego transportu ludzi i sprzętu na orbitę wokółziemską. Jego głównymi elementami są dwie rakiety wspomagające na paliwo stałe, zewnętrzny zbiornik na ciekły wodór i tlen oraz samolot orbitalny z kabiną załogową, ładownią i zespołem silników startowych, pracujących około 8 min od startu do momentu osiągnięcia orbity. Masa startowa wahadłowca wynosi średnio 2040 t. Każda z rakiet wspomagających ma długość 45.4 m, średnicę 3.7 m i masę startową 583 t, z czego 490 t stanowi paliwo będące mieszaniną nadchloranu amonu (ok. 70%), sproszkowanego aluminium (około 16%) oraz spoiwa i utwardzacza (ok. 14%). Po 123 s pracy są one odłączane i opadają na spadochronach do oceanu, skąd są holowane do ponownego użycia (do dwudziestu razy). Trzy silniki startowe umieszczone w tylnej części samolotu orbitalnego pobierają z zewnętrznego zbiornika wodór o temp. -253°C i tlen o temp. -183°C. Ciąg każdego z silników wynosi 1680 kN na poziomie morza i 2100 kN w próżni. Łączny czas pracy jednego silnika wynosi 7.5 godziny, czyli wystarcza do odbycia 55 misji. Zbiornik zewnętrzny jest największym i jedynym nieodzyskiwalnym elementem wahadłowca: ma długość 47 m, średnicę 8.4 m, masę własną 29 t, a wraz z paliwem i utleniaczem 720 t. Po około 8.5 min od startu odłącza się od samolotu orbitalnego i spala się w górnych warstwach atmosfery. Samolot orbitalny ma długość 37 m, rozpiętość skrzydeł 23.8 m, wysokość od podwozia do statecznika 17.4 m, rozmiary ładowni: długość 18.3 m, średnica 4.6 m. Masa pustego pojazdu wynosi od 71.4 do 73.2 t, maksymalna masa ładunku użytecznego wynoszonego na niską orbitę 29.5 t. Wahadłowce startują z dwóch wyrzutni 39A (od 1981 roku) oraz 39B (od 1986 roku) kosmodromu im. J. F. Kennedy'ego na przylądku Canaveral. Mogą stąd osiągać orbity o nachyleniu od 28 do 57° względem równika i wysokości od 185 do 1100 km.

Mgr JACEK KRUK jest pracownikiem Akademii Pedagogicznej w Krakowie. Opublikował liczne artykuły popularnonaukowe m.in. w czasopismach "Urania - Postępy Astronomii", "Astronautyka", "Młody Technik".