Wahadłowce NASA zmieniły eksplorację kosmosu. Sukcesy i porażki wyjątkowego programu

Wahadłowce NASA miały zrewolucjonizować loty kosmiczne, obniżyć koszty wynoszenia ładunków na orbitę i zapewnić częste misje. Choć program okazał się droższy i mniej bezpieczny od pierwotnych założeń, pozostawił po sobie rozwiązania, które na trwałe zmieniły historię astronautyki.

Wahadłowce NASA zmieniły eksplorację kosmosu. Sukcesy i porażki wyjątkowego programu

„Amerykański program wahadłowców był bardzo drogi i znacznie mniej bezpieczny niż zakładano. Wniósł jednak wiele unikalnych rozwiązań, m.in. transport ładunków z orbity na Ziemię, naprawianie urządzeń na orbicie czy prowadzenie badań w kosmosie” – powiedział astronom prof. Paweł Moskalik z CAMK PAN.

15 lat temu, 8 lipca 2011 roku, rozpoczęła się ostatnia misja załogowego wahadłowca Atlantis. Jego powrót na Ziemię 21 lipca tego samego roku zakończył amerykański program lotów wahadłowców STS (Space Transportation System). Od startu pierwszego wahadłowca Columbia w kwietniu 1981 roku Amerykanie wykonali 135 misji. Loty Challengera (1986 r.) i Columbii (2003 r.) zakończyły się katastrofami, w których zginęło 14 astronautów.

Ambitne plany okazały się nierealne

„W momencie, kiedy wymyślano wahadłowce na początku lat 70. XX wieku, projektowano ten system z dwoma głównymi zadaniami. Pierwszym miało być znaczące obniżenie kosztów wynoszenia ładunków na orbitę. To się nie udało. Wahadłowce, choć miały być najtańszym sposobem transportu satelitów, w praktyce okazały się najdroższym. Znacznie droższym od normalnych, jednorazowych rakiet” – powiedział PAP prof. Paweł Moskalik z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN.

Drugie założenie było takie, że wahadłowce będą latały często. Planowano 60 misji rocznie za pomocą pięciu wahadłowców, czyli 12 startów rocznie każdego z nich. W praktyce – jak wyjaśnił ekspert CAMK PAN – nigdy nie udało się wykonać więcej niż dziewięciu lotów w ciągu roku i to przy użyciu wszystkich orbiterów.

„System nie był ani tani, ani dyspozycyjny. Jak się okazało, nie był również całkiem bezpieczny. Ponieważ wahadłowce nigdy nie miały prototypu, wszystkie niedociągnięcia ujawniały się w trakcie użytkowania” – zaznaczył prof. Moskalik, przypominając o dwóch katastrofach, które zakończyły się śmiercią obu załóg.

W momencie projektowania wahadłowców zakładano, że po wylądowaniu na Ziemi po dwóch tygodniach każdy z nich będzie gotowy do kolejnego startu. Tak się jednak nie stało, ponieważ typowy odstęp między lądowaniem a następnym lotem wynosił od trzech do czterech miesięcy. Okazało się również, że system jest znacznie bardziej wymagający pod względem obsługi technicznej.

Na przykład główne silniki wahadłowca miały wykonać po 50 misji, a przegląd generalny przechodzić dopiero po 10 lotach. W praktyce przegląd odbywał się po każdej misji, a żaden silnik nie wykonał nawet 10 lotów bez kosztownego remontu kapitalnego.

„Jeżeli coś działa na granicy możliwości technologicznych, będzie wymagało znacznie więcej czasu na obsługę. Właśnie konieczność ciągłej pracy między startami spowodowała niskie tempo lotów i bardzo wysokie koszty. Aż 70 proc. kosztów programu STS pochłaniały pensje” – wyjaśnił astronom.

Wahadłowce NASA oferowały możliwości niedostępne dla innych statków

Wahadłowce dawały jednak unikalne możliwości, których nie miał żaden wcześniejszy ani późniejszy statek załogowy.

„Wahadłowiec umożliwiał transport ładunków z orbity z powrotem na Ziemię. Tego nie potrafił robić żaden inny system rakietowy. To własność unikalna, która pozwalała na różne działania. Można było zdjąć satelitę z orbity i przywieźć go na Ziemię do naprawy. Tego typu operacji wykonano jednak zaledwie kilka, bo nie bardzo się opłacały. Taniej było zbudować nowego satelitę” – wskazał prof. Paweł Moskalik.

Wahadłowce były też platformą, z której można było naprawiać na orbicie uszkodzone satelity. Wykorzystano je aż pięciokrotnie do naprawy i modernizacji słynnego Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Jedna taka misja kosztowała około 700 mln dolarów.

Spacelab otworzył nowe możliwości badań na orbicie

„Za pomocą wahadłowców można było wywozić w przestrzeń kosmiczną aparaturę naukową i wykorzystywać ją wielokrotnie. Europejczycy, na zamówienie Amerykanów, zbudowali Spacelab, czyli laboratorium zamontowane w ładowni wahadłowca, tworzące dużą hermetyczną przestrzeń. Poleciało ono w kosmos ponad 20 razy, wykonując misje astronomiczne, medyczne, geofizyczne i materiałowe. Po powrocie na Ziemię wymieniano lub naprawiano aparaturę i Spacelab ponownie leciał w kosmos. To również było unikalne rozwiązanie” – przypomniał ekspert.

Plecaki odrzutowe i niezwykłe możliwości wahadłowców

W programie STS zaprojektowano także plecaki odrzutowe pozwalające astronautom poruszać się autonomicznie, bez uwięzi. Miały być wykorzystywane podczas napraw satelitów. Ostatecznie z tego pomysłu zrezygnowano.

„To ponownie była zbyt droga zabawa, a po drugie okazało się, że wahadłowcem można manewrować z dokładnością do centymetrów. Astronauta nie musiał lecieć z plecakiem, bo można było dolecieć w dane miejsce całym statkiem” – opisał naukowiec.

Plecaki odrzutowe znalazły jednak zastosowanie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jako system ratunkowy dla astronautów podczas spacerów kosmicznych. Mogą z niego skorzystać, gdyby z jakiegoś powodu odłączyli się od stacji.

Czy następcy wahadłowców wrócą na orbitę

Wahadłowiec – jak opisał prof. Moskalik – jest rodzajem wielkiego naddźwiękowego szybowca ze skrzydłami. Startuje jak wszystkie inne statki, ale w atmosferę wchodzi w inny sposób. Podczas wejścia wykonuje w zasadzie pełne okrążenie Ziemi, dzięki czemu przeciążenia podczas lądowania są znacznie mniejsze.

Może lądować na każdym lotnisku z pasem dłuższym niż 4 km. Z powodów operacyjnych zwykle wybierano lądowiska na Florydzie lub w Kalifornii.

„Potrzebny jest specjalny system obsługi naziemnej, ponieważ wahadłowiec bardzo nagrzewa się podczas wejścia w atmosferę. Żeby nie doszło do uszkodzeń, zaraz po lądowaniu podłączany jest pojazd pompujący płyny chłodzące, aby jak najszybciej schłodzić cały mechanizm” – wyjaśnił ekspert.

Jego zdaniem technologia budowy wahadłowców jeszcze powróci, ale w ulepszonej wersji. Obecnie prywatna firma Sierra Space Corporation buduje niewielki wahadłowiec, który początkowo będzie transportował ładunki, a w przyszłości także ludzi na orbitę – najpierw na Międzynarodową Stację Kosmiczną, a później do kolejnych stacji orbitalnych.

PAP/Ewelina Krajczyńska-Wujec/WcN