مقدمه
شاتل فضایی، یک سامانه حمل و نقل فضایی سرنشین‌دار، قابل بازگشت و قابل استفاده مجدد است. امروزه ایالات متحده از این وسیله برای حمل فضانوردان، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی و مواد و تجهیزات مورد نیاز ایستگاه‌های فضایی استفاده می‌کند. «شاتل» در زبان انگلیسی به معنای رفت وآمدکننده است.
در طول حدوداً 20 سال گذشته، این سامانه فضایی عظیم و منحصر به‌فرد به نوعی یکی از نمادهای فناوری و حتی قدرت سیاسی ایالات متحده بوده است. شاتل فضایی حتی به نوعی در فرهنگ عامه مردم جهان نیز وارد شده است. کودکان سراسر جهان در رویاهای خود سوار شدن بر شاتل را تصور می‌کنند و بزرگترها در کنار عباراتی نظیر آپولو هوا کردن، از این نماد آمریکایی، به عنوان ضرب‌المثلی برای تشبیه کارهای بسیار سخت، پیچیده و غیرممکن استفاده می‌کنند. دیدن منظره پرتاب شاتل فضایی، همواره گردشگران زیادی را به اطراف [مرکز فضایی کندی] یا کیپ کاناورال در ایالت فلوریدا می‌کشاند. ( تصاویر 1، 2، 3 و 4)
تصویر 1- شاتل فضایی در آستانه پرتاب ازپایگاه
تصویر 2- شاتل فضایی در حینپرتاب
اگرچه تاکنون ده‌ها بار شاتل فضایی به فضا پرتاب شده و بازگشته است، اما هنوز هر ماموریت جدید آن هیجان بسیار زیادی دارد که حجم زیادی از اخبار علمی جهان را به خود اختصاص می‌دهد. در حال حاضر ماموریت‌های شاتل برای خدمات‌رسانی و تکمیل ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام می‌پذیرد. شاتل فضایی در طول عمر خود دو بار، یکبار در سال 1986 حین پرتاب و یکبار در سال 2003 حین بازگشت، دچار سانحه شد و در مجموع 14 فضانورد ناسا در ماوریت‌های شاتل جان خود را از دست دادند. همین مساله باعث شد تا ناسا در شاتل فضایی تغییرات زیادی را به وجود آورد. حتی در مواردی پیشنهاد شد که شاتل فضایی از رده خارج شود.
تصویر 3- شاتل فضایی در حین پرتاب
تصویر 4- شاهدان عینی پرتاب شاتل فضایی
روس‌ها اگرچه پیشگامان عرصه فضا بودند، اما هرگز ایده استفاده از یک وسیله قابل بازگشت و استفاده مجدد را نپذیرفتند و آن را اقتصادی و بهینه نمی‌دانستند. البته آنها هم یک وسیله قابل استفاده مجدد موسوم به [بوران]
راتولیدکردندکهبسیارشبیهبهشاتلفضاییآمریکایی‌هابود،اماهرگزبهمرحلهعملیاتیشدننرسید. (تصویر 5)
شاتل فضایی به [سامانهحملونقلفضایییااِس‌تی‌اِس] نیزمعروفاست. این وسیله توسط سه شرکت بزرگهوافضایآمریکایعنی: [بوئینگ]، [لاکهیدمارتین] و [راکوِلاینترنشنال]
طراحی،ساختهوخدمات‌رسانیشدهومالکیتوعملیاتآنبرعهدهسازماندولتیناسااست.
تصویر 5- فضاپیمای بوران روسیه که توسعه آن در سال 1993 متوقفشد.
روند توسعه وتاریخچه شاتل فضایی
در اولین دهه از آغاز عصر فضا و حتی قبل از آن، طراحی و ساخت وسیله‌ای که بتواند مانند هواپیما پرواز کرده، به فضا برود، بازگردد و مجدداً مورد استفاده قرار گیرد ذهن بسیاری از متخصصان را به خود مشغول کرده بود [2]. ایده به نظر خیلی ساده می‌آمد و عمده مزیت این طرح، کاهش چشمگیر هزینه‌ها بود [2]. مسلماً استفاده مجدد از یک وسیله می‌تواند به کم کردن هزینه‌ها بیانجامد. در دهه 60، مطالعات اولیه بر روی این ایده، ناسا را به این نتیجه رساند که طرح باید حول یک وسیله شبیه هواپیما با [بدنهبرآزا] دنبالشود [2] (تصویر 6). پسازتکمیلطرحاولیه، [ریچاردنیکسون]،رئیسجمهوروقتایالاتمتحده،درپنجمژانویه 1972 باامضایسندی،رسماًموافقتخودراباآغاز این پروژه ملی اعلام کرد [3].
تصویر 6- مدل شاتل در تونل باد
طراحان و مهندسان در طراحی مفهومی این پروژه به این نتیجه رسیدند که قسمت رفت و برگشتی این سامانه (یا همان شاتل در تصور عموم) باید شبیه هواپیمایی با بال دلتا و بدنه نسبتاً پهن باشد که قابلیت حمل فضانورد و انواع محموله‌ها و همچنین پهلوگیری در فضا را داشته باشد [2]. همچنین دو موتور راکتی پیشران جامد باید به عنوان بوستر در اولین مرحله پرتاب جهت تامین بیشتر نیروی پیشران ایفای نقش کنند. این دو موتور پس از خاموشی و سقوط در دریا قابل استفاده مجدد خواهند بود. تنها قسمت یکبار مصرف این سامانه، تانک پیشران مایع بزرگی است که وظیفه تأمین سوخت و اکسیدکننده مایع را برای موتورهای راکتی شاتل در مراحل بالایی پرواز بر عهده دارد [2].
شرکت راکول اینترنشنال که در آن زمان [شرکتراکولآمریکایشمالی]
نامداشت،طیقراردادیششساله،بهعنوانپیمانکاراصلیبرایساختبخشمدارگردبازگشتیانتخابشد. ساختموتورپیشرانمایعاصلینیزکهدرقسمت عقب همین مدارگرد تعبیه می‌شد به یکی از زیرمجموعه‌های همین شرکت، [راکت‌داین]، واگذار شد. ساخت بوسترهای پیشران جامد نیز به طور مشترک بهشرکت‌های [تیوکولکِمیکال]، [مک‌دانلداگلاس] و [یونایتداسپیسبوسترز] واگذار شد. تیوکولطراحیوساختپیشرانجامدرابر عهده داشت، مک‌دانل داگلاس موظف به توسعه سازه بوسترها بود و تست و مونتاژ هم بر عهده یونایتد اسپیس بود.
اولین پرواز آزمایشی شاتل فضایی، که [انترپرایز]
نامداشت،بردوشیکهواپیمایبهینه‌سازیشدهبوئینگ747،دراوت 1977
ودر [مرکزپروازهایفضاییمارشال] انجام پذیرفت. شاتل در ارتفاع 23000 پایی زمین (حدود 7 کیلومتری) از هواپیمای بوئینگ رها شد و با موفقیت در باند مرکز فرود آمد. دیگرآزمایش‌هایپروازینیزدرهمینمرکزپیگیریشد [2] (تصویر 7).
تصویر 7- شاتل انترپرایز بر دوش هواپیمای 747ناسا
[شاتل فضایی کلمبیا] اولینپروازفضاییآزمایشیاینسامانه رادر 12 آوریل 1981،درست 20 سالبعدازسفریوریگاگارینبهفضا،به نمایش گذاشت. این پرواز 54 ساعته کاملاً موفقیت‌آمیز، حامل دو فضانورد به نام‌های [جانیانگ] و [رابرتکریپن] بود ( تصاویر 8 و 9). اینپروازکهبهاُاِف‌تی1 مشهوربود،اولینپروازفضاییبشربودکهطیآنفضاپیمابهزمینبازمی‌گشتومانندیکهواپیمابررویباند می‌نشست [2].
تصویر 8- اولین سرنشینان شاتل: جان یانگ و رابرتکریپن
ناسا هر پرواز فضایی شاتل را با یک کد نشان می‌دهد. در چهار ماموریت اول از اختصار [اُاِف‌تی] به معنای آزمایش پرواز مداری استفاده می‌شد. بعداً با نامگذاری این وسیله با عنوان سامانه حمل و نقل فضایی، از اختصار اس‌تی‌اس به جای اُاِف‌تیاستفادهمی‌شد [2]. اینروشکدگذاریتاسال 1983 (اس‌تی‌اس9) ادامهداشت.
ازآنبهبعد،کدمشخصههرعملیاتفضاییشاتلیک اختصار سه مولفه‌ای بود. اولین مولفه عددی بود که به سال پرتاب اشاره داشت. دومین مولفه پایگاه فضایی مورد استفاده در پرتاب را نشان می‌داد (عدد 1 برای پایگاه کیپ کاناورال و 2 برای پایگاه [واندنبرگ]) و مولفه سوم که یک حرف الفبای انگلیسی بود، بیانگر چندمین پرتابی بود که در آن سال و از آن پایگاه انجام می‌شد. به عنوان نمونه، 41-B، یعنی دومین پرتاب (B) از پایگاه فضایی کیپ کاناورال (1)، در سال 1984 (4) [2]. البته باید توجه داشت که هنوز هم در بسیاری از مراجع کدگذاری اس‌تی‌اس رایج است.
پرواز اس‌تی‌اس4 در ژوئن 1982، آخرین پرواز فضایی آزمایشی شاتل بود که با موفقیت انجام شد. شاتل در این پرواز برای اولین بار یک محموله نظامی را حمل می‌کرد. البته این پرواز محموله‌های آزمایشی دیگری هم داشت. صحت عملکرد بسیار عالی و بیش از حد انتظار [بازویجایگذاریازدور] کهتوسطکانادایی‌هاساخته شده بود نیز در همین پرواز به اثبات رسید [2]. این بازو که 16 متر طول و 38 سانتی‌متر قطر دارد، می‌تواند قطعات فضایی به جرم حداکثر 30 تن را در فضا گرفته و جابجا نماید [4].
اس‌تی‌اس5 اولین پرواز عملیاتی این سامانه فضایی بود که در 11 نوامبر 1982 و توسط شاتل کلمبیا
مقاله فضایی