Каждый из двигателей космического челнока генерировал 37 миллионов лошадиных сил - столько же, сколько почти 40 000 Bugatti Veyrons.
Когда 12 апреля 1981 года с мыса Канаверал стартовал космический челнок NASA «Колумбия», это была самая совершенная и самая современная летающая машина из когда-либо созданных. В своей новой книге «В черное» эксперт по авиации Роуланд Уайт вспоминает исторические моменты, приведшие к дерзкому первичному полету, используя интервью, устные истории НАСА и недавно рассекреченный материал, чтобы собрать воедино драматическую невысказанную историю. Здесь он объясняет основные проблемы, с которыми НАСА столкнулось при создании крылатого ракетного самолета размером с авиалайнер, который был бы способен летать в космос и обратно, прежде чем готовиться к полету снова.
, Когда в начале 1970-х годов начались работы над космическим кораблем «Шаттл», ведущий инженер программы назвал требуемые технологии «за пределами уровня техники». Трудно переоценить масштаб задачи, которую НАСА поставило перед собой, чтобы она работала. В предыдущих космических полетах в тесной капсуле находились экипажи из трех космонавтов, которые возвращались на Землю под парашютами, а затем отправлялись в музеи. Космический челнок был размером с авиалайнер и должен был быть многоразовым. Наряду со Спейс Шаттлом, проекты Аполлона были похожи на велосипеды; минимум, необходимый для перевозки людей к месту назначения и обратно. Для сравнения, многоразовый космический челнок был похож на «Тысячелетний сокол» Хана Соло; грузовое судно, способное перевозить экипажи из семи человек и их груз, который был «самым быстрым кораблем в галактике».
Чтобы построить его, НАСА столкнулось с тремя потенциально опасными проблемами. Им нужно было:
1) Ракетный двигатель с самой высокой производительностью
2) Самый большой теплозащитный экран, когда-либо разработанный
3) Первая полностью компьютеризированная система управления полетом
И все это нужно было использовать снова и снова.
Работа над главными ракетными двигателями Шаттла началась первой. Вместе три двигателя, установленные в хвостовой части Orbiter, развили более полумиллиона килограмм тяги. Каждый из двигателей Rocketdyne RS-25 генерировал 37 миллионов лошадиных сил, или почти 40 000 Bugatti Veyrons. Они потребляли топливо со скоростью, которая опустошит средний семейный бассейн всего за двадцать пять секунд. И в основе каждого двигателя было устройство под названием турбонасос. Не намного больше, чем двигатель среднего семейного автомобиля, турбонасос должен был вращаться со скоростью 36 000 оборотов в минуту, при давлениях почти 600 кг / см2 и при мощности 75 000 лошадиных сил. Для сравнения, двигатели, которые приводили в движение «Титаник», вырабатывали всего 55 000 лошадиных сил и были распределены по площади, вдвое меньше футбольного поля.
Следующим был теплозащитный экран Шаттла. Дно более ранней капсулы Аполлона было размером с большой обеденный стол. Территория, нуждающаяся в защите на шаттле, была больше похожа на теннисный корт. И когда дело дошло до повторного входа в атмосферу Земли, это имело огромное значение для чисел, с которыми пришлось бороться НАСА. Кинетическая энергия, которую несёт 85-тонный космический челнок, летящий со скоростью 17 500 миль в час, была примерно такой же, как у авианосца класса Нимиц, смещающего 100 000 тонн; если это было на скорости более 500 миль в час. Когда при повторном въезде Шаттл вступил в контакт с атмосферой, большая часть этой энергии была преобразована в тепло, генерирующее температуры в ударной волне, выталкиваемой перед траекторией полета Шаттла, которые при температуре более 3000 градусов Цельсия были аналогичны найденным на поверхности солнца.
Прикрепление 30 750 плиток, составляющих тепловой щит космического корабля
Просто чтобы усугубить проблему, теплозащитный экран Шаттла, в отличие от маленьких капсул Аполлона, должен был быть многоразовым. И как бы невероятно это ни звучало, мысли НАСА обратились к песку, или, скорее, к кварцевым волокнам из песка. Волокна кремнезема были смешаны с водой, а затем обожжены для получения керамической плитки, такой же легкой, как бальза. В отличие от металла, кварцевые плитки были такими низкими проводниками тепла, что в течение нескольких секунд после извлечения из печи, и пока центр еще светился раскаленным докрасна, их можно было подхватить за края незащищенными пальцами. Каждый шаттл был покрыт мозаикой из более чем 30 750 экземпляров этой плитки с индивидуальной формой.
Последней серьезной проблемой была система управления полетом. В более ранних самолетах средства управления пилота в кабине были непосредственно связаны с поверхностями управления на крыльях и хвосте. Но это не сработает для космического корабля. Таковы были крайности производительности Шаттла, что без помощи компьютеров это было бы невозможно. Таким образом, компьютеры использовались для интерпретации контрольных сигналов пилота. И все же каждый из компьютеров предлагал всего 104K памяти. Это не помогло бы тебе сыграть в Grand Theft Auto. Даже средний смартфон сегодня предлагает более 150 000 раз больше памяти.
Для полетов на Луну Аполлона НАСА разработало специально разработанный компьютер для навигации. Это было беспрецедентное мероприятие, в результате которого компьютер просто отказался выходить из строя. Строительство, однако, было невероятно дорогим с точки зрения времени, денег и усилий. Для шаттла NASA решили использовать готовый компьютер. Или, скорее, они использовали четыре из них. Они подсчитали, что если бы они использовали четыре синхронизированных компьютера, они могли ожидать, что катастрофический сбой компьютера приведет к потере Шаттла только один раз в каждые 250 миллионов полетов. Все еще не совсем довольный таким доверием, НАСА также включила пятый резервный компьютер, запрограммированный изолированно другой компанией. Если на основных компьютерах обнаружена фатальная программная ошибка, незагрязненный компьютер, известный как «посадка в чемодан», может быть подключен, чтобы доставить шаттл домой.
Но при всех исследованиях и испытаниях, которые проводились в Шаттле, во время первого запуска в 1981 году он не был опробован. Это будет первый и последний раз в истории, когда на любом космическом корабле впервые летал экипаж. Как космонавт Джон Янг, командующий миссией, перед полетом сказал: «Любой, кто сидит на вершине крупнейшей в мире водородно-кислородной системы, зная, что собирается зажечь дно, не получает мало волнуюсь, не до конца понимает ситуацию ». После совершенной посадки три дня спустя он бредил: «Это самый большой в мире полностью электрический летательный аппарат». И это было.
Into the Black, опубликованный Bantam Press, доступен уже сейчас.
В Черное Роуландом Уайтом
Откройте для себя более удивительные космические технологии в последнем выпуске « Как это работает». Он доступен у всех хороших розничных продавцов, или вы можете заказать его онлайн в ImagineShop. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала « Как это работает », подпишитесь сегодня!
Кроме того, обязательно ознакомьтесь с нашими специальными программами, предназначенными только для цифровых устройств, такими как «Исследование Марса», «Путеводитель по Галактике» и «Землетрясения», которые можно загрузить прямо сейчас на ваше цифровое устройство!
Что будет, если мы взорвем Луну?
Золотой рекорд Вояджера: Интерпретация послания НАСА для инопланетной жизни
Как новый поиск инопланетной жизни может доказать, что мы не одиноки