Space Shuttle

Space Shuttles

Boeran
Ptichka

Een Space Shuttle of ruimteveer is een ruimtevaartuig van de Amerikaanse ruimtevaart organisatie NASA.

Inhoud

1 Inleiding
2 Externe tank
3 Thermische tegels
4 Bemanning en missies
5 Proefvluchten
6 Enkele bijzonderheden
7 De gebouwde Space Shuttles
- 7.1 Test Space Shuttles
- 7.2 Operationele Shuttles
8 Externe links
9 Afbeeldingen

[bewerk] Inleiding

Het idee van een herbruikbaar ruimtevaartuig dateert van de jaren zestig en zeventig van de twintigste eeuw. De Space Shuttle is belangrijk voor het Internationale ruimtestation ISS. Vergeleken met andere raketten kan de Space Shuttle met meer bemanning en een hogere frequentie het ruimtestation bezoeken en bemanning afzetten en ophalen, en ook een grote lading meenemen. Voor het ontwerp en de fabricage van de Space Shuttle is de NASA verantwoordelijk, maar zij hebben veel van het werk uitbesteed aan een consortium van Lockheed Martin en Boeing.

De eerste Space Shuttle die gebouwd werd was op 17 september 1976 gereed en heette Enterprise. De Enterprise is alleen gebruikt voor testvluchten in de atmosfeer van de aarde; deze Space Shuttle is dus nooit de ruimte in gelanceerd.

Lancering van de Space Shuttle Columbia 1981 bron: NASA

De eerste Space Shuttle die wel de ruimte in gelanceerd is, is Columbia. Zijn eerste ruimtereis begon op 12 april 1981 vanaf Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Florida. Deze shuttle verongelukte bij de landing op 1 februari 2003.

De Space Shuttle wordt gelanceerd met een zeer grote afkoppelbare externe brandstoftank voor de raketmotoren en twee grote raketten die op vaste brandstof werken en die bij het eerste stadium van de lancering de meeste stuwkracht leveren. Bij het terugkeren in de atmosfeer remt de shuttle af door de wrijving met de lucht, waarbij veel warmte vrijkomt. Het ruimteveer landt als een zweefvliegtuig zonder eigen motoren. Bij het laatste deel van de landing wordt een remparachute gebruikt.

[bewerk] Externe tank

Het eerste deel van de lancering van de Space Shuttle wordt de meeste stuwkracht geleverd door de twee vaste-brandstofraketten, zogeheten 'boosters'. Deze zijn na twee minuten leeg en worden dan afgestoten. Ze landen aan parachutes in de Atlantische Oceaan waarna ze worden geborgen en hergebruikt. Vanaf het begin werken tevens de drie hoofdmotoren van de shuttle zelf (de Orbiter), gevoed met brandstof uit de externe brandstoftank. Dit is een lichte tank waarin vloeibare zuurstof van -180 °C en vloeibare waterstof van -250 °C worden gepompt. Tijdens de lancering worden deze vloeistoffen naar de hoofdmotoren gepompt, waar ze verdampen en de waterstof met de zuurstof reageert (verbrandt). Daarbij ontstaat veel waterdamp. De koude vloeistoffen in de tank verdampen snel als ze te warm zouden worden, en dan zou de druk in de brandstoftank snel te hoog worden. Daarom is de externe tank voorzien van een dikke laag isolatieschuim. Ongeveer acht minuten na de lancering is de externe tank leeg en wordt deze afgeworpen. In tegenstelling tot de andere delen van de Space Shuttle, wordt de externe tank niet hergebruikt. Na het afstoten van de externe brandstoftank duurt de lancering nog zo'n twee minuten; de hoofdmotoren van de Space Shuttle worden dan niet meer gebruikt, kleinere motoren zorgen voor de nog benodigde stuwkracht.

Het isolerende schuim op de externe brandstoftank wordt er op gespoten, waarna het uithardt. Het schuim beperkt ook de ijsafzetting op de externe tank. Tijdens de lancering breken soms delen van het isolatieschuim af, al dan niet voorzien van ijs, dat op het schuim ontstaat door de grote kou. Beschadiging van de beschermende tegellaag van de shuttle door een afbrekend stuk schuim is de belangrijkste oorzaak van de ramp bij de landing van de Columbia op 1 februari 2003, het ruimteveer Columbia viel toen uit elkaar bij terugkeer in de atmosfeer op 60 kilometer hoogte.

Hoofdmotor van de Space Shuttle

[bewerk] Thermische tegels

Tijdens het begin van de landing wordt de kinetische energie van de shuttle via wrijving met de atmosfeer omgezet in warmte (thermische energie}. Zonder speciale maatregelen in de vorm van thermische tegels zou de constructie van de shuttle smelten of zelfs verdampen. Het aluminium van de shuttle mag niet warmer worden dan 180 °C. De tegels bereiken aan de buitenzijde een temperatuur van 1700 °C.

De thermische tegels hebben standaard afmetingen van 15x15 cm en bestaan uit een extreem licht keramisch materiaal, versponnen en gesinterd siliciumoxide. De dichtheid van de tegels is 0,150 kilogram per dm³. De buitenkant van de tegels is zwart om de warmte uitstraling te vergroten. De tegels zijn erg bros en kunnen daardoor geen vervorming opnemen. Daarom zijn ze op de huid van de shuttle bevestigd met een elastische lijmlaag, waarin bovendien een vezelige (Nomex) mat is opgenomen. De tegels worden aangebracht met een onderlinge spleet, om uitzetting door verhitting op te vangen.

Als de shuttle te veel vervormt of beweegt, springen de tegels los. Dit is met name gedurende de eerste vlucht van de Columbia gebeurd, tijdens het transport op de rug van een Boeing 747. Toen verloor de shuttle de helft van de tegels. Ook bij de eerste lancering van de Columbia viel een aantal tegels van de shuttle.

[bewerk] Bemanning en missies

Het door maximaal zeven astronauten te bemannen ruimtevaartuig kan kunstmanen meedragen voor hun ruimtemissie, of de bemanning gelegenheid geven reeds om de aarde draaiende kunstmanen te vervangen of te repareren. Ook kan de spaceshuttle dienen als vervoermiddel naar en van permanente ruimtestations. Van de bemanning maken altijd twee piloten deel uit. De andere astronauten houden zich bezig met de taak van de vlucht.

Landing van de space shuttle, foto: NASA

[bewerk] Proefvluchten

Een Space Shuttle getransporteerd door een Boeing 747 (1998)

Met de Enterprise zijn uitgebreide proefvluchten genomen. De Enterprise werd hiervoor op een Boeing 747 geplaatst. Ook werd daarmee de Space Shuttle getransporteerd. Op die manier is ook een promotievlucht gemaakt langs Frankrijk en Engeland. Daarbij werd ook laag over de Nederlandse kustprovincies gevlogen.