Compartimento da tripulaçãoEditar

O compartimento da tripulação compreendia três conveses e era a área pressurizada e habitável em todas as missões do Ônibus espacial. A cabine de comando consistia em dois assentos para o comandante e piloto, além de dois a quatro assentos adicionais para membros da tripulação. O convés intermediário ficava abaixo do convés de vôo, onde ficavam a cozinha e os beliches da tripulação, bem como três ou quatro assentos para os tripulantes. O convés intermediário continha a eclusa de ar, que poderia suportar dois astronautas em uma atividade extraveicular (EVA), bem como acesso a módulos de pesquisa pressurizados. Um compartimento de equipamentos ficava abaixo do convés intermediário, que armazenava sistemas de controle ambiental e gerenciamento de resíduos.:60–62:365–369

Nas primeiras quatro missões do ônibus espacial, os astronautas usaram uma versão modificada da Força Aérea dos EUA em alta altitude fatos de pressão total, que incluíam um capacete de pressão total durante a subida e descida. Do quinto vôo, STS-5, até a perda do Challenger, a tripulação usava macacões de vôo nomex azul claro e capacetes de pressão parcial. Após o desastre do Challenger, os membros da tripulação usaram o traje de entrada de lançamento (LES), uma versão de pressão parcial dos trajes de alta altitude com capacete. Em 1994, o LES foi substituído pelo Advanced Crew Escape Suit (ACES), que melhorou a segurança dos astronautas em uma situação de emergência. Columbia tinha originalmente modificado assentos de ejeção zero-zero SR-71 instalados para o ALT e as primeiras quatro missões, mas estes foram desativados após STS-4 e removidos após STS-9.:370-371

A cabine de comando era o nível superior do compartimento da tripulação e continha os controles de voo do orbitador. O comandante sentou-se no assento dianteiro esquerdo e o piloto no assento dianteiro direito, com dois a quatro assentos adicionais preparados para membros adicionais da tripulação. Os painéis de instrumentos continham mais de 2.100 visores e controles, e o comandante e o piloto foram equipados com um heads-up display (HUD) e um Rotational Hand Controller (RHC) para girar os motores durante o vôo motorizado e voar o orbitador durante o vôo sem motor. Ambos os assentos também tinham controles de leme, para permitir o movimento do leme em voo e direção do volante do nariz no solo.:369–372 Os veículos orbitais foram originalmente instalados com o Sistema Multifuncional CRT Display (MCDS) para exibir e controlar as informações de vôo. O MCDS exibia as informações de voo nas poltronas do comandante e do piloto, bem como na popa, e também controlava os dados no HUD. Em 1998, o Atlantis foi atualizado com o Sistema de Display Eletrônico Multifuncional (MEDS), que era uma atualização de cabine de vidro para os instrumentos de vôo que substituíram as oito unidades de display MCDS com 11 telas digitais coloridas multifuncionais. O MEDS voou pela primeira vez em maio de 2000 no STS-98, e os outros veículos orbitais foram atualizados para ele. A seção de popa do convés de vôo continha janelas voltadas para o compartimento de carga útil, bem como um RHC para controlar o Sistema de Manipulação Remota durante as operações de carga. Além disso, o convés de vôo da popa tinha monitores para uma televisão de circuito fechado para ver o compartimento de carga.:372-376

O convés intermediário continha o armazenamento do equipamento da tripulação, área de dormir, cozinha, equipamento médico e postos de higiene para a tripulação. A equipe usou armários modulares para armazenar equipamentos que poderiam ser dimensionados de acordo com suas necessidades, bem como compartimentos de piso instalados permanentemente. O convés intermediário continha uma escotilha de bombordo que a tripulação usava para entrar e sair da Terra. Além disso, cada orbitador foi originalmente instalado com uma eclusa de ar interna no convés intermediário. A eclusa de ar interna foi substituída por uma eclusa de ar externa no compartimento de carga em Discovery, Atlantis e Endeavour para melhorar a atracação com a Mir e a ISS, junto com o Sistema de ancoragem Orbiter.:II–26–33

Voo systemsEdit

O orbitador foi equipado com um sistema aviônico para fornecer informações e controle durante o vôo atmosférico. Seu conjunto de aviônicos continha três sistemas de aterrissagem de feixe de varredura de microondas, três giroscópios, três TACANs, três acelerômetros, dois altímetros de radar, dois altímetros barométricos, três indicadores de atitude, dois indicadores de Mach e dois transponders de Modo C. Durante a reentrada, a tripulação implantou duas sondas de dados aéreos, uma vez que estavam viajando mais devagar do que Mach 5. O orbitador tinha três unidades de medição inercial (IMU) que eram usadas para orientação e navegação durante todas as fases do vôo. O orbitador contém dois rastreadores de estrelas para alinhar as IMUs enquanto em órbita. Os rastreadores de estrelas são implantados enquanto estão em órbita e podem alinhar automaticamente ou manualmente em uma estrela. Em 1991, a NASA começou a atualizar as unidades de medição inercial com um sistema de navegação inercial (INS), que fornecia informações de localização mais precisas. Em 1993, a NASA voou um receptor GPS pela primeira vez a bordo do STS-51.Em 1997, a Honeywell começou a desenvolver um GPS / INS integrado para substituir os sistemas IMU, INS e TACAN, que voou pela primeira vez no STS-118 em agosto de 2007: 402-403

Enquanto em órbita, a tripulação principalmente se comunicava usando um dos quatro rádios da banda S, que forneciam comunicações de voz e dados. Dois dos rádios da banda S eram transceptores de modulação de fase e podiam transmitir e receber informações. Os outros dois rádios da banda S eram transmissores de modulação de frequência e eram usados para transmitir dados para a NASA. Como os rádios de banda S podem operar apenas dentro de sua linha de visão, a NASA usou o sistema de rastreamento e retransmissão de dados por satélite e as estações terrestres da rede de aquisição de dados e rastreamento de espaçonaves para se comunicar com o orbitador em sua órbita. Além disso, o orbitador implantou um rádio de banda Ku de alta largura de banda para fora do compartimento de carga, que também poderia ser utilizado como um radar de encontro. O orbitador também foi equipado com dois rádios UHF para comunicação com o controle de tráfego aéreo e astronautas conduzindo EVA.:403–404

O sistema de controle fly-by-wire do ônibus espacial dependia inteiramente de seu computador principal , o Sistema de Processamento de Dados (DPS). O DPS controlava os controles de voo e propulsores no orbitador, bem como o ET e SRBs durante o lançamento. O DPS consistia em cinco computadores de uso geral (GPC), duas unidades de memória de massa de fita magnética ( MMUs), e os sensores associados para monitorar os componentes do ônibus espacial.:232–233 O GPC original usado foi o IBM AP-101B, que usava uma unidade de processamento central (CPU) e processador de entrada / saída (IOP) separados, e não – memória de estado sólido volátil. De 1991 a 1993, os veículos orbitais foram atualizados para o AP-101S, o que melhorou a memória e as capacidades de processamento, e reduziu o volume e o peso t dos computadores combinando a CPU e o IOP em uma única unidade. Quatro dos GPCs foram carregados com o Primary Avionics Software System (PASS), que era um software específico do ônibus espacial que fornecia controle em todas as fases do vôo. Durante a subida, manobra, reentrada e pouso, os quatro PASS GPCs funcionavam de forma idêntica para produzir redundância quádrupla e confeririam erros em seus resultados. No caso de um erro de software que causaria relatórios errôneos dos quatro GPCs PASS, um quinto GPC executava o Backup Flight System, que usava um programa diferente e podia controlar o Ônibus Espacial por meio de subida, órbita e reentrada, mas não podia suportar um missão inteira. Os cinco GPCs foram separados em três compartimentos separados no deck intermediário para fornecer redundância no caso de falha do ventilador de resfriamento. Depois de atingir a órbita, a tripulação trocaria algumas das funções GPCs de orientação, navegação e controle (GNC) para gerenciamento de sistemas (SM) e carga útil (PL) para apoiar a missão operacional.:405-408 O Ônibus Espacial não foi lançado se seu voo fosse executado de dezembro a janeiro, já que seu software de voo exigiria que os computadores do veículo orbital fossem reiniciados na mudança do ano. Em 2007, os engenheiros da NASA conceberam uma solução para que os voos do ônibus espacial pudessem cruzar o limite de fim de ano .

As missões do ônibus espacial normalmente traziam um computador portátil de suporte geral (PGSC) que poderia se integrar com os computadores do veículo orbital e conjunto de comunicação, bem como monitorar dados científicos e de carga útil. As primeiras missões trouxeram o Grid Compass, um dos primeiros laptops, como PGSC, mas as missões posteriores trouxeram laptops Apple e Intel.:408

Payload bayEdit

O compartimento de carga útil compreendia a maior parte da fuselagem do veículo orbital e fornecia o espaço de transporte de carga para as cargas úteis do ônibus espacial. Tinha 18 m (60 pés) de comprimento e 4,6 m (15 pés) de largura e podia acomodar cargas cilíndricas de até 4,6 m (15 pés) de diâmetro. Duas portas do compartimento de carga útil articuladas em cada lado do compartimento e forneceram uma vedação relativamente hermética para proteger as cargas úteis do aquecimento durante o lançamento e reentrada. As cargas foram presas no compartimento de carga aos pontos de fixação nas longarinas. As portas do compartimento de carga útil serviam como radiadores para o calor do veículo orbitador e foram abertas ao atingir a órbita para rejeição de calor.:62-64

O orbitador poderia ser usado em conjunto com uma variedade de componentes adicionais dependendo da missão. Isso inclui laboratórios orbitais,: II-304, 319 boosters para lançar cargas úteis mais longe no espaço,: II-326 o Sistema de Manipulador Remoto (RMS) ,: II-40 e para estender a duração da missão .: II-86 Para limitar o consumo de combustível enquanto o orbitador estava ancorado na ISS, o Sistema de Transferência de Energia Station-to-Shuttle (SSPTS) foi desenvolvido para converter e transferir a energia da estação para o orbitador.: II-87–88 O SSPTS foi usado pela primeira vez no STS-118 e foi instalado no Discovery e Endeavour.:III-366–368

Remote Manipulator SystemEdit

O Sistema de Manipulação Remota (RMS), também conhecido como Canadarm, era um braço mecânico preso ao compartimento de carga. Ele poderia ser usado para apreender e manipular cargas úteis, bem como servir como uma plataforma móvel para astronautas conduzindo um EVA. O RMS foi construído pela empresa canadense Spar Aerospace e era controlado por um astronauta dentro da cabine de comando do orbitador usando suas janelas e circuito fechado de televisão. O RMS permitia seis graus de liberdade e tinha seis juntas localizadas em três pontos ao longo do braço. O RMS original poderia implantar ou recuperar cargas úteis de até 29.000 kg (65.000 lb), que mais tarde foi melhorado para 270.000 kg (586.000 lb): 384-385

SpacelabEdit

O módulo Spacelab era um laboratório pressurizado financiado pela Europa que era transportado dentro da baía de carga útil e permitia pesquisas científicas enquanto em órbita. O módulo Spacelab continha dois segmentos de 2,7 m (9 pés) que foram montados no extremidade posterior do compartimento de carga para manter o centro de gravidade durante o voo. Os astronautas entraram no módulo Spacelab através de um túnel de 2,7 m (8,72 pés) ou 5,8 m (18,88 pés) que conne instalado na eclusa de ar. O equipamento do Spacelab foi armazenado principalmente em paletes, que forneciam armazenamento para ambos os experimentos, bem como equipamentos de computador e energia.:434–435 O hardware do Spacelab voou em 28 missões em 1999 e estudou assuntos como astronomia, microgravidade, radar e ciências da vida . O hardware do Spacelab também suportou missões como manutenção do Telescópio Espacial Hubble (HST) e reabastecimento da estação espacial. O módulo Spacelab foi testado em STS-2 e STS-3, e a primeira missão completa foi em STS-9.

RS-25 enginesEdit

Três motores RS-25, também conhecidos como motores principais do ônibus espacial (SSME), foram montados na fuselagem traseira do orbitador em um padrão triangular. Os bicos do motor podiam balançar ± 10,5 ° em inclinação e ± 8,5 ° em guinada durante a subida para mudar a direção de seu impulso para dirigir o Shuttle. Os motores reutilizáveis de liga de titânio eram independentes do veículo orbital e seriam removidos e substituídos entre os voos. O RS-25 é uma combustão em estágio motor criogênico de ciclo que usava oxigênio líquido e hidrogênio e tinha uma pressão de câmara mais alta do que qualquer foguete líquido anterior. A câmara de combustão principal original operava a uma pressão máxima de 226,5 bar (3.285 psi). O bico do motor é de 287 cm (113 pol.) de altura e tem um diâmetro interno de 229 cm (90,3 pol.). O bico é resfriado por 1.080 linhas internas transportando hidrogênio líquido e é protegido termicamente por material isolante e ablativo.:II–177–183

Os motores RS-25 tiveram várias melhorias para aumentar a confiabilidade e a potência. Durante o programa de desenvolvimento, Rocketdyne determinou que o motor era capaz de operar com segurança e confiabilidade a 104% do empuxo originalmente especificado. Para manter os valores de empuxo do motor consistentes com a documentação e software anteriores, a NASA manteve o empuxo original especificado como 100%, mas fez com que o RS-25 operasse com empuxo maior. As versões de atualização RS-25 foram indicadas como Bloco I e Bloco II. O nível de impulso de 109% foi alcançado com os motores Block II em 2001, o que reduziu a pressão da câmara para 207,5 bar (3.010 psi), pois tinha uma área de garganta maior. A aceleração máxima normal era de 104 por cento, com 106% ou 109% usado para abortos de missão .:106-107

Orbital Maneuvering SystemEdit

O Orbital Maneuvering System (OMS) consistia em dois motores AJ10-190 montados na popa e os tanques de propelente associados. Os motores AJ10 usavam monometilhidrazina (MMH) oxidada por tetróxido de dinitrogênio (N2O4). Os frutos carregavam no máximo 2.140 kg (4.718 lb) de MMH e 3.526 kg (7.773 lb) de N2O4. Os motores OMS foram usados após o desligamento do motor principal (MECO) para inserção orbital. Ao longo do vôo, eles foram usados para mudanças de órbita, bem como para a queima de órbita antes da reentrada. Cada motor OMS produziu 27.080 N (6.087 lbf) de empuxo, e todo o sistema poderia fornecer 305 m / s (1.000 pés / s) de mudança de velocidade.:II-80

Sistema de proteção térmica Editar

O orbitador foi protegido do calor durante a reentrada pelo sistema de proteção térmica (TPS), uma camada protetora de imersão térmica ao redor do orbitador. Em contraste com as espaçonaves americanas anteriores, que usavam escudos térmicos ablativos, a reutilização do orbitador exigia um escudo térmico multiuso.: 72–73 Durante a reentrada, o TPS experimentou temperaturas de até 1.600 ° C (3.000 ° F), mas teve que manter a temperatura da pele de alumínio do veículo orbital abaixo de 180 ° C (350 ° F). O TPS consistia principalmente em quatro tipos de telhas. O cone do nariz e as bordas de ataque das asas experimentaram temperaturas acima de 1.300 ° C (2.300 ° F) e foram protegidos por telhas reforçadas de carbono-carbono (RCC). Telhas RCC mais espessas foram desenvolvidas e instaladas em 1998 para evitar danos de micrometeoróides e detritos orbitais, e foram melhorados após os danos do RCC causados no desastre de Columbia. Começando com o STS-114, os veículos orbitais foram equipados com o sistema de detecção de impacto de ponta de asa para alertar a tripulação sobre qualquer dano potencial.:II– 112-113 Toda a parte inferior do veículo orbital, bem como as outras superfícies mais quentes, foram protegidas com isolamento de superfície reutilizável de alta temperatura. As áreas nas partes superiores do veículo orbital foram revestidas com um isolamento de superfície reutilizável de baixa temperatura branco, wh ich forneceu proteção para temperaturas abaixo de 650 ° C (1.200 ° F). As portas do compartimento de carga útil e partes das superfícies da asa superior foram revestidas com isolamento de superfície de feltro reutilizável, pois a temperatura permaneceu abaixo de 370 ° C (700 ° F) .: 395

Tanque externoEditar

O tanque externo (ET) do ônibus espacial carregava o propelente para os motores principais do ônibus espacial e conectava o veículo orbital com os propulsores de foguetes sólidos. O ET tinha 47 m (153,8 pés) de altura e 8,4 m (27,6 pés) de diâmetro e continha tanques separados para oxigênio líquido (LOX) e hidrogênio líquido (LH2). O tanque LOX estava alojado no nariz do ET e tinha 15 m (49,3 pés) de altura. O LH2 compreendia a maior parte do ET e tinha 29 m (96,7 pés) de altura. O veículo orbital foi acoplado ao ET em duas placas umbilicais, que continham cinco propelentes e dois umbilicais elétricos, e acessórios estruturais à frente e à ré. O exterior do ET foi coberto com espuma laranja spray para permitir que sobrevivesse ao calor da subida.:421-422

O ET forneceu propelente para os motores principais do ônibus espacial desde a decolagem até o desligamento do motor principal . O ET se separou do veículo orbital 18 segundos após o desligamento do motor e pode ser acionado automática ou manualmente. No momento da separação, o veículo orbital retraiu suas placas umbilicais e os cordões umbilicais foram selados para evitar que o excesso de propelente vazasse para o veículo orbital. Depois que os parafusos presos aos acessórios estruturais foram cortados, o ET se separou do veículo orbital. No momento da separação, o oxigênio gasoso foi expelido do nariz para fazer o ET tombar, garantindo que se quebraria na reentrada. O ET era o único componente importante do sistema do ônibus espacial que não era reutilizado e viajaria ao longo de uma trajetória balística no Oceano Índico ou Pacífico.:422

Para as duas primeiras missões, STS-1 e STS-2, o ET foi coberto com 270 kg (595 lb) de tinta látex retardadora de fogo branca para fornecer proteção contra danos da radiação ultravioleta. Pesquisas posteriores determinaram que a própria espuma estava suficientemente protegida, e o ET não estava mais coberto com tinta látex começando em STS-3.:II-210 Um tanque leve (LWT) foi lançado pela primeira vez em STS-6, o que reduziu o tanque peso por 4.700 kg (10.300 lb). O peso do LWT foi reduzido removendo componentes do tanque LH2 e reduzindo a espessura de alguns painéis de pele.:422 Em 1998, um ET superleve (SLWT) voou pela primeira vez no STS-91. O SLWT usou o alumínio 2195 -liga de lítio, que era 40% mais forte e 10% menos densa do que seu antecessor, liga de alumínio-lítio 2219. O SLWT pesava 3.400 kg (7.500 lb) a menos que o LWT, o que permitiu que o ônibus espacial entregasse elementos pesados à ISS ” s órbita de alta inclinação.:423–424

Solid Rocket BoostersEdit

The Solid Rocket Boosters (SRB) forneceu 71,4% do empuxo do ônibus espacial durante a decolagem e subida, e foram os maiores motores de propelente sólido já voados. Cada SRB tinha 45 m (149,2 pés) de altura e 3,7 m (12,2 pés) de largura, pesava 68.000 kg (150.000 lb), e tinha um ste el exterior com aproximadamente 13 mm (0,5 pol.) de espessura. Os subcomponentes do SRB eram o motor de propelente sólido, cone do nariz e bico de foguete. O motor de propelente sólido compreendia a maior parte da estrutura do SRB. Seu invólucro consistia em 11 seções de aço que formavam seus quatro segmentos principais. O cone do nariz alojou os motores de separação dianteiros e os sistemas de pára-quedas que foram usados durante a recuperação. Os bocais do foguete podem balançar até 8 ° para permitir ajustes em vôo.: 425-429

Os motores do foguete foram cheios cada um com um total de 500.000 kg (1.106.640 lb) de propelente de foguete sólido (APCP + PBAN) e unidos no Edifício de Montagem de Veículos (VAB) em KSC. : 425-426 Além de fornecer empuxo durante a primeira fase de lançamento, os SRBs forneceram suporte estrutural para o veículo orbital e ET, já que eram o único sistema conectado à plataforma do lançador móvel (MLP): 427 No momento do lançamento, os SRBs foram armados em T-5 minutos e só puderam ser eletricamente acesos depois que os motores RS-25 ligaram e não tiveram problemas.:428 Cada um deles forneceu 12.500 kN (2.800.000 lbf) de empuxo, que foi depois melhorou para 13.300 kN (3.000.000 lbf) começando em STS-8.:425 Depois de gastar seu combustível, os SRBs foram alijados aproximadamente dois minutos após o lançamento a uma altitude de aproximadamente 46 km (150.000 pés). Após a separação, eles lançaram drogue e pára-quedas principais, pousaram no oceano e foram recuperados pelas tripulações a bordo dos navios MV Freedom Star e MV Liberty Star.:430 Assim que foram devolvidos ao Cabo Canaveral, eles foram limpos e desmontados. O motor do foguete, o dispositivo de ignição e o bocal foram então enviados para a Thiokol para serem recondicionados e reutilizados em voos subsequentes.:124

Os SRBs foram submetidos a várias reformulações ao longo da vida do programa. STS-6 e STS-7 usaram SRBs que eram 2.300 kg (5.000 lb) mais leves do que as caixas de peso padrão devido às paredes que eram 0,10 mm (0,004 pol.) mais finas, mas foram consideradas muito finas. Os voos subsequentes até STS-26 usaram caixas que eram 0,076 mm (0,003 pol.) mais fino do que as caixas de peso padrão, o que economizou 1.800 kg (4.000 lb). Após o desastre do Challenger como resultado de um O-ring falhando em baixa temperatura, os SRBs foram reprojetados para fornecer uma vedação constante independentemente da temperatura ambiente.:425–426

Veículos de apoioEditar

As operações do Ônibus Espacial foram apoiadas por veículos e infraestrutura que facilitaram seu transporte n, construção e acesso da tripulação. Os transportadores rastreadores carregaram o MLP e o ônibus espacial do VAB até o local de lançamento. O Shuttle Carrier Aircraft (SCA) eram dois Boeing 747 modificados que podiam carregar um orbitador nas costas. O SCA original (N905NA) voou pela primeira vez em 1975 e foi usado para o ALT e transportando o orbitador de Edwards AFB para o KSC em todas as missões antes de 1991. Um segundo SCA (N911NA) foi adquirido em 1988 e foi usado pela primeira vez para transportar o Endeavor da fábrica para o KSC. Após a aposentadoria do Ônibus Espacial, o N905NA foi exibido no JSC, e o N911NA foi exibido no Joe Davis Heritage Airpark em Palmdale, Califórnia.:I–377–391 O Crew Transport Vehicle (CTV) foi modificado Ponte a jato do aeroporto que foi usada para ajudar os astronautas a saírem do orbitador após o pouso, onde seriam submetidos aos exames médicos pós-missão. O Astrovan transportou astronautas dos alojamentos da tripulação no Edifício de Operações e Caixa para a plataforma de lançamento no dia do lançamento. A NASA Railroad compreendia três locomotivas que transportavam segmentos SRB da Florida East Coast Railway em Titusville para o KSC.