Rymdfärja
Wikipedia
En rymdfärja eller rymdskyttel är en typ av rymdfarkost för att frakta rymdfarare och last (vanligen satelliter eller utrustning för vetenskapliga experiment) till och från omloppsbana runt jorden. Till skillnad från andra rymdfarkoster kan en rymdfärja återanvändas upprepade gånger samt landa som ett flygplan på jorden.
Den enda typ av rymdfärja som hittills kommit till praktisk användning är den amerikanska Space Shuttle som används av NASA. Den sovjetiska/ryska modellen Buran konstruerades och byggdes, men gjorde bara en obemannad testflygning 1988, och kom sedan aldrig i drift. Även om den sovjetiska/ryska rymdfärjan hade vissa likheter i utformning med den amerikanska rymdfärjan Space Shuttle så finns det många avsevärda skillnader.
Vid uppskjutning lyfts den sovjetiska/ryska rymdfärjan upp av en bärraket med extra stödraketer, vilka samtliga drivs med flytande bränsle, den stora tanken är här inte endast en bränslebehållare. På den sovjetiska/ryska rymdfärjan är hela besättningen passagerare, rymdfärjan kan köras obemannad.
Den amerikanska rymdfärjan har däremot sina framdrivningsmotorer i första hand för att nå omloppsbana, dess stora tank är endast bränslebehållare. Stödraketerna (boosterraketerna) till den amerikanska rymdfärjan drivs av fastbränsle. Detta fastbränsle är ett kompositkrut, baserat på bland annat ammoniumperklorat och aluminium. Vid förbränning bildas stora mängder giftig saltsyra (HCl). Saltsyran syns tydligt i samband med uppskjutning som en tät vit rök. Ungefär 600 ton ren saltsyra sprids vid varje uppskjutning, vilket bidragit till svåra miljöproblem kring avskjutningsplatsen. Vatten används även i stora mängder för att dämpa ljudnivån. Ungefär 9 sekunder efter start dränks startplattan med nästan 3,5 miljoner liter per minut. Detta dämpar ljudnivån från motorerna till 142 dB.
Rymdfärjorna har också kallats kretsare, vilket är en mer eller mindre direkt översättning av det engelska ordet orbiter, vilket också är det ord som använts vid den officiella benämningen av rymdfärjorna som är OV-###, där OV står för Orbiting Vehicle, eller kretsande farkost.
De mest kända namnen på rymdfärjor är Pathfinder, Enterprise, Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, Endeavour och Explorer. Av dessa var Pathfinder en teknisk modell, Explorer är en utställningsmodell, Enterprise en omotoriserad men annars flygbar prototyp, Challenger totalförstörd strax efter avlyft 1986 under uppdrag STS-51-L och Columbia totalförstörd vid återinträde i atmosfären 2003 under uppdrag STS-107.
Innehåll |
[redigera] Konstruktion
Rymdfärjan är en tämligen massiv konstruktion. Det startfärdiga ekipaget (kallat stack) har följande data:
- Höjd: 56,14 m
- Total startvikt: 2.040 ton
- Total dragkraft vid start: 30,18 MN
Stacken består av fyra huvudkomponenter indelade i tre typer.
[redigera] Rymdfärja
Detta är själva rymdfärjan och det är här besättningen sitter under avlyft, flygning och landning. Färjan har ett flertal motorer där huvudmotorerna sitter i aktern och manövreringsdysor sitter i för och akter. Huvudmotorerna får under start sin bränsletillförsel från den externa bränsletanken och därefter från interna tankar. Denna del innehåller även lastutrymmet där satelliter och annat gods förvaras under start och landning. Två stora dörrar öppnas när färjan nått omloppsbana och en robotarm används för att försiktigt manövrera last ut ur (eller in i) lastutrymmet.
- Längd: 37,24 m
- Vingspann: 23,79 m
- Höjd: 17,25 m
- Tomvikt: 68,6 ton
- Total startvikt: 109 ton
- Max landningsvikt: 104 ton
- Huvudmotorer: Tre Rocketdyne Block 2 A SSMEs, vardera med dragkraft på 1,75 MN
- Max nyttolastvikt: 25 ton
- Nyttolastutrymme: 4,6 m x 18,3 m
- Arbetshöjd: 185 till 1.000 km
- Hastighet: 7.743 m/s eller 27.875 km/h
- Crossrange: 1,085 nautical miles (2.009,4 km)
- Besättning: Sju (befälhavare, pilot, två uppdragsspecialister och tre nyttolastspecialister). Minimum är två.
[redigera] Fastbränsleraketer
Dessa är de två smala cylindrarna på vardera sidan av stacken. De står för strax under 75% av den kraft som krävs för att få färjan att lyfta vid start. De separeras med hjälp av sprängbultar från den externa bränsletanken 124 sekunder efter avlyft från startplattan. Fastbränsleraketerna är vid denna tidpunkt tomma och har hjälpt rymdfärjan nå en höjd av drygt 45 km. Efter att ha nått en topphöjd om 67 km, ca 75 sekunder efter separationen, börjar raketerna falla ner mot Atlantens yta. Fallskärmar används för att de båda raketerna ska landa kontrollerat i vattnet. Raketerna återhämtas och skickas tillbaka till Kennedy Space Center och sedan tillverkaren Thiokol i Utah där raketerna skrotas eller repareras för nästa avlyft.
[redigera] Fastbränsleraketernas mått och vikt
- Längd: 45,5 m
- Diameter: 3,71 m
- Tomvikt: 63,2 ton
- Total startvikt: 590 ton
- Dragkraft (havsnivå, start): 12,46 MN
[redigera] Fastbränsleraketernas bränsleblandning (Kompositkrut)
- Ammoniumperklorat 69,6 % oxideringsmedel
- Aluminium 16 % - bränsle
- Järnoxid 0,4 % - katalysator
- En polymer 12,04 % - som binder saman blandningen
- Epoxibindningsmedel 1,96 %
[redigera] Extern bränsletank
Detta är den största delen av en startklar rymdfärja. Den innehåller väte och syre i flytande form.
- Längd: 46,9 m
- Diameter: 8,4 m
- Bränslekapacitet: 2.030.000 liter
- Tomvikt: 26,5 ton
- Total startvikt: 757 ton
[redigera] Användning
[redigera] Start
Rymdfärjan kan inte, trots sitt utseende, lyfta som ett flygplan. Det krävs enorma mängder energi för att accelerera farkosten till den hastighet som krävs för att gå in i omloppsbana och färjorna har varken kraften eller bränslekapaciteten för att utveckla denna energi. För att lyfta rymdfärjan används två metoder:
- Två fastbränsleraketer som utvecklar den största delen av energin som krävs vid avlyft.
- En extern bränsletank som innehåller flytande syre och väte för färjans egna motorer.
Medan fastbränsleraketerna faller tillbaka till jorden med hjälp av fallskärmar och återanvänds, brinner den externa bränsletanken upp i atmosfären sedan den släppts. Ogynnsamma väderförhållanden har ofta lett till att starter skjutits upp.
[redigera] Uppdrag
Efter start börjar färjans egentliga uppdrag, vilket kan innefatta uppgifter såsom att placera satelliter i omloppsbana, frakta reservdelar för reparation av satelliter (eller frakta satelliten tillbaka till jorden om reparation inte är möjlig), frakta moduler och besättning till rymdstationer samt utföra diverse experiment i nollgravitation.
[redigera] Landning
Rymdfärjan är byggd på ett sådant sätt att den kan landa på ett liknande sätt som ett flygplan även om landningen sker omotoriserat. Detta innebär att piloten har endast en chans att landa - det finns ingen möjlighet att avbryta ett landningsförsök, flyga runt landningsbanan och försöka igen. På så vis är landningen mer lik den för ett segelflygplan, även om färjan (i jämförelse med segelflygplan) i diverse sammanhang har liknats vid en flygande tegelsten. Eftersom landningen är kritisk finns det flera landningsbanor världen runt som är kapabla att hantera en rymdfärjelandning. Efter landning bromsas den med flera bromsskärmar.
[redigera] Antal flygningar
- Namn, Färder, Ombord, Status idag
- Atlantis 27 (bemannade) aktiv
- Buran 1 (obemannad) pensionerad
- Challenger 10 (bemannade) havererad
- Columbia 28 (bemannade) havererad
- Discovery 33 (bemannade) aktiv
- Endeavour 19 (bemannade) aktiv
Totalt 118 därav 117 bemannade
| NASA:s rymdfärjor | ||
| Pathfinder | Atlantis | Challenger | Columbia | Discovery | Endeavour | Enterprise | ||
