Wahadłowiec kosmiczny

Start promu Columbia (STS-1)

Wahadłowiec Atlantis (STS-27)

Wahadłowiec kosmiczny, prom kosmiczny – rodzaj załogowego statku kosmicznego, który może być wykorzystywany wielokrotnie i zwykle przystosowany jest do wynoszenia na orbitę i ściągania z orbity sztucznych satelitów i innych ładunków.

W założeniach prom, dzięki możliwości wielokrotnego wykorzystania, miał umożliwić znaczną redukcję kosztów związanych z wynoszeniem na orbitę ładunków i pasażerów. W praktyce te statki kosmiczne stały się bardzo skomplikowane a każdy ich lot orbitalny okazywał się niezwykle kosztowny.

Zastosowanie

Wahadłowce używane były m.in. do umieszczania w przestrzeni kosmicznej sztucznych satelitów Ziemi i próbników kosmicznych oraz prowadzenia przez kilkuosobową załogę badań naukowych i eksperymentów technicznych na orbicie Nietypowym zastosowaniem wahadłowca było użycie go dla naprawy i remontu umieszczonego na orbicie teleskopu Hubbla.

Start i lądowanie

W zależności od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych wahadłowiec był wynoszony w przestrzeń kosmiczną dzięki pracy silników albo głównie członu orbitalnego, oraz wspomagających rakiet nośnych (odzyskiwanych), bądź też dzięki ciągowi głównej rakiety nośnej, a po jej odłączeniu – za pomocą silników członu orbitalnego.

Powrót załogowego członu orbitalnego na Ziemię był realizowany przez stopniowe obniżanie orbity w wyniku hamującego działania silników, po którym następuje przejście do lotu ślizgowego zakończonego lądowaniem na specjalnym pasie lądowiska kosmodromu. Taki sposób powrotu orbitera na Ziemię wymaga m.in. specjalnego zabezpieczenia kadłuba (za pomocą płytek ceramicznych) przed przegrzaniem występującym podczas wnikania statku w coraz to gęstsze warstwy atmosfery. Gdy statek znajdował się już na pasie do lądowania, otwierał się spadochron, dzięki któremu zatrzymywał się na krótkim dystansie.

Historia wahadłowców

Radziecki prom kosmiczny Buran wyglądał łudząco podobnie do amerykańskich, jednak użyte w nim rozwiązania technologiczne były odmienne.

Do czynnej służby trafiły jedynie dwa typy promów – amerykańskie Space Shuttle, w ramach programu Space Transportation System (STS), oraz radzieckie promy z programu Buran.

Pierwszym w historii lotów wahadłowcem był amerykański statek kosmiczny Columbia (pierwszy lot 12–14 kwietnia 1981), następnie zostały wprowadzone do eksploatacji amerykańskie wahadłowce: Challenger (uległ katastrofie 28 I 1986), Discovery, Atlantis i Endeavour. Loty wahadłowców wznowiono w lipcu 2005 (STS-114) po przerwie spowodowanej katastrofą Columbii w 2003 (STS-107).

Pojazdy radzieckie wykonały zaledwie jeden lot przed zawieszeniem, a następnie zakończeniem programu ich budowy. 15 listopada 1988 odbył swój inauguracyjny (bezzałogowy) i jedyny lot kosmiczny po orbicie okołoziemskiej radziecki wahadłowiec Buran, wyniesiony w przestrzeń kosmiczną przez rakietę nośną Energia.

Amerykańska agencja NASA korzystała z promów kosmicznych do 2011 roku. Ich głównym zadaniem było w ostatnich latach dostarczanie załóg, zaopatrzenia i elementów konstrukcyjnych Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Planowanym następcą wahadłowców z programu STS ma być statek Orion, który jednak nie jest pojazdem wielokrotnego użytku.

W kilku krajach (m.in. we Francji, w Niemczech) trwają prace nad konstrukcją nowych samolotów kosmicznych.

Różnice między Buranem a orbiterami NASA

Jakkolwiek zewnętrznie obie konstrukcje wydają się bliźniaczo podobne, założenia projektowe są zupełnie odmienne. Amerykańska wersja wahadłowca składa się z orbitera wyposażonego w trzy potężne silniki, napędzane mieszanką wodoru i tlenu oraz przymocowanego doń zewnętrznego zbiornika paliwa z wodorem. Dodatkową moc potrzebną w pierwszej fazie startu zapewniają dwie rakiety na paliwo stałe (sproszkowany glin), przymocowane po obu stronach zbiornika z paliwem. W radzieckiej wersji główna jednostka napędowa została przeniesiona poza orbiter. Do jego wyniesienia służyła rakieta Energia.

Radziecka konstrukcja stała się przez to znacznie bardziej elastyczna i bezpieczna. Była też napędzana paliwem płynnym, co umożliwiało regulację lub zatrzymanie procesu niemal w każdym momencie (rakiety pomocnicze amerykańskich wahadłowców nie mogą zostać wyłączone po ich uruchomieniu). Rakieta Energia mogła wynosić dowolny ładunek, nie tylko wahadłowiec, przez co jej ogromny udźwig mógł zostać znacznie lepiej wykorzystany. Możliwości te zademonstrowała, niedawno odtajniona, misja wyniesienia satelity bojowego Polus. W konfiguracji Energia/Buran całkowity udźwig na niską orbitę okołoziemską wynosił 30 ton. Dla porównania udźwig Space Shuttle na niską orbitę (ok. 250 km) to 29 ton, po katastrofie Challengera ograniczony do 25 ton.

Wahadłowiec Buran miał również możliwość odbywania całkowicie automatycznych lotów kosmicznych i katapultowania foteli załogi. Jednak atuty tego promu i rakiety nośnej nie zostały wykorzystane, ze względu na zakończenie programu po upadku ZSRR.

Promy kosmiczne

USA

• Space Shuttle
  • Enterprise (testowy, bez własnego napędu)
  • Pathfinder (makieta, nieprzystosowana do odbywania lotów)
  • Columbia (pierwszy prom w czynnej służbie; stracony w katastrofie)
  • Challenger (zbudowany jako testowy, następnie przystosowany do lotów kosmicznych; stracony w katastrofie)
  • Discovery
  • Atlantis
  • Endeavour

ZSRR

• Buran
  • Buran 1.01 – jedyny egzemplarz, który wykonał lot orbitalny. Zniszczony w katastrofie hangaru.
  • Buran 1.02 (Pticzka) – egzemplarz ukończony w 97%
  • 2.01 – egzemplarz ukończony w 50%
  • 2.02 – częściowo rozmontowany
  • 2.03 – całkowicie rozmontowany

Swego czasu, pojawiły się informacje, że jeden z pozostałych wahadłowców radzieckich nazywa się Bajkał, ale informacja ta okazała się prostym żartem primaaprilisowym.

Planowane

• EADS Phoenix (ESA [prototyp promu Hopper])
• Kliper (Roskosmos)
• Pre-X (CNES)
• USV-X (Włoska Agencja Kosmiczna)

Projekty niezrealizowane

• X-20 Dyna Soar (USA)
• Hermes (ESA)
• Hope-X (Japonia)
• Silbervogel – pierwowzór współczesnych wahadłowców, suborbitalny bombowiec projektowany podczas II wojny światowej przez niemieckiego inżyniera Eugena Sängera

Zobacz też

• orbiter STS
• oznaczenia promów kosmicznych
• dane liczbowe wahadłowców
• Explorer (wahadłowiec) – pełnowymiarowa replika promu kosmicznego