Rymdfärja.html



Denna artikel innehåller inga källhänvisningar. Hjälp till genom att lägga till pålitliga källor. Icke verifierat material kan komma att tas bort.

Den första rymdfärjan som användes, Columbia, landar i Kalifornien efter sitt första uppdrag STS-1, 14 april 1981.

En rymdfärja eller rymdskyttel är en typ av rymdfarkost för att frakta rymdfarare och last (vanligen satelliter eller utrustning för vetenskapliga experiment) till och från omloppsbana runt jorden. Utskjutningen sker med raketsteg från avfyrningsramp, men till skillnad från andra rymdfarkoster (rymdkapslar ) kan en rymdfärja återanvändas upprepade gånger samt landa som ett flygplan på jorden. En rymdfärja är dessutom utseendemässigt mer lik ett flygplan än en traditionell rymdraket. Den första rymdfärjan, Columbia, sköts ut den 12 april 1981 av USA. 2010 skall rymdfärjorna tas ur bruk, och 2014 ersättas av Orion CEV.

Den enda typ av rymdfärja som hittills kommit till praktisk användning är den amerikanska Space Shuttle som används av NASA. Den sovjetiska/ryska modellen Buran konstruerades och byggdes, men gjorde bara en obemannad testflygning 1988, och kom sedan aldrig i drift. Även om den sovjetiska/ryska rymdfärjan hade vissa likheter i utformning med den amerikanska rymdfärjan Space Shuttle så finns det många avsevärda skillnader.

Vid uppskjutning lyfts den sovjetiska/ryska rymdfärjan upp av en bärraket med extra stödraketer, vilka samtliga drivs med flytande bränsle, den stora tanken är här inte endast en bränslebehållare. På den sovjetiska/ryska rymdfärjan är hela besättningen passagerare, rymdfärjan kan köras obemannad.

Den amerikanska rymdfärjan har däremot sina framdrivningsmotorer i första hand för att nå omloppsbana, dess stora tank är endast bränslebehållare. Stödraketerna (boosterraketerna) till den amerikanska rymdfärjan drivs av fastbränsle. Detta fastbränsle är ett kompositkrut, baserat på bland annat ammoniumperklorat och aluminium. Vid förbränning bildas stora mängder giftig saltsyra (HCl). Saltsyran syns tydligt i samband med uppskjutning som en tät vit rök. Ungefär 600 ton ren saltsyra sprids vid varje uppskjutning, vilket bidragit till svåra miljöproblem kring avskjutningsplatsen. Vatten används även i stora mängder för att dämpa ljudnivån. Ungefär 9 sekunder efter start dränks startplattan med nästan 3,5 miljoner liter per minut. Detta dämpar ljudnivån från motorerna till 142 dB.

Rymdfärjorna har också kallats kretsare, vilket är en mer eller mindre direkt översättning av det engelska ordet orbiter, vilket också är det ord som använts vid den officiella benämningen av rymdfärjorna som är OV-###, där OV står för Orbiting Vehicle, eller kretsande farkost.

De mest kända namnen på rymdfärjor är Pathfinder, Enterprise, Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, Endeavour och Explorer. Av dessa var Pathfinder en teknisk modell, Explorer är en utställningsmodell, Enterprise en omotoriserad men annars flygbar prototyp, Challenger totalförstörd strax efter avlyft 1986 under uppdrag STS-51-L och Columbia totalförstörd vid återinträde i atmosfären 2003 under uppdrag STS-107.

En rymdfärja med fastbränsleraketer och extern bränsletank

redigera Konstruktion (amerikansk variant)

Rymdfärjan är en tämligen massiv konstruktion. Det startfärdiga ekipaget (kallat stack) har följande data:

• Höjd: 56,14 m
• Total startvikt: 2 040 ton
• Total dragkraft vid start: 30,18 MN

Stacken består av fyra huvudkomponenter indelade i tre typer.

redigera Rymdfärja

Detta är själva rymdfärjan och det är här besättningen sitter under avlyft, flygning och landning. Färjan har ett flertal motorer där huvudmotorerna sitter i aktern och manövreringsdysor sitter i för och akter. Huvudmotorerna får under start sin bränsletillförsel från den externa bränsletanken och därefter från interna tankar. Denna del innehåller även lastutrymmet där satelliter och annat gods förvaras under start och landning. Två stora dörrar öppnas när färjan nått omloppsbana och en robotarm används för att försiktigt manövrera last ut ur (eller in i) lastutrymmet.

• Längd: 37,24 m
• Vingspann: 23,79 m
• Höjd: 17,25 m
• Tomvikt: 68,6 ton
• Total startvikt: 109 ton
• Max landningsvikt: 104 ton
• Huvudmotorer: Tre Rocketdyne Block 2 A SSME, vardera med dragkraft på 1,75 MN
• Max nyttolastvikt: 25 ton
• Nyttolastutrymme: 4,6 m × 18,3 m
• Arbetshöjd: 185 till 1 000 km
• Hastighet: 7,743 m/s eller 27,875 km/h
• Crossrange: 1,085 nautical miles (2 009,4 km)
• Besättning: Sju (befälhavare, pilot, två uppdragsspecialister och tre nyttolastspecialister). Minimum är två.

redigera Fastbränsleraketer

Huvudartikel: Space Shuttle Solid Rocket Booster

De två cylindrarna på vardera sidan av stacken är 47 meter höga boosterraketer som drivs med fast bränsle. De står för huvuddelen av dragkraften vid start, men brinner i endast 2 minuter. Fastbränsleraketerna bärjas i Atlanten och kan återanvändas efter översyn och ny krutfyllning.

redigera Extern bränsletank

Detta är den största delen av en startklar rymdfärja. Den innehåller väte och syre i flytande form.

• Längd: 46,9 m
• Diameter: 8,4 m
• Bränslekapacitet: 2 030 000 liter
• Tomvikt: 26,5 ton
• Total startvikt: 757 ton

redigera Användning

redigera Start

Rymdfärjan kan inte, trots sitt utseende, lyfta som ett flygplan. Det krävs enorma mängder energi för att accelerera farkosten till den hastighet som krävs för att gå in i omloppsbana och färjorna har varken kraften eller bränslekapaciteten för att utveckla denna energi. För att lyfta rymdfärjan används två metoder:

• Två fastbränsleraketer som utvecklar den största delen av energin som krävs vid avlyft.
• En extern bränsletank som innehåller flytande syre och väte för färjans egna motorer.

Medan fastbränsleraketerna faller tillbaka till jorden med hjälp av fallskärmar och återanvänds, brinner den externa bränsletanken upp i atmosfären sedan den släppts. Ogynnsamma väderförhållanden har ofta lett till att starter skjutits upp.

redigera Uppdrag

Efter start börjar färjans egentliga uppdrag, vilket kan innefatta uppgifter såsom att placera satelliter i omloppsbana, frakta reservdelar för reparation av satelliter (eller frakta satelliten tillbaka till jorden om reparation inte är möjlig), frakta moduler och besättning till rymdstationer samt utföra diverse experiment i mikrogravitation.

redigera Landning

Rymdfärjan är byggd på ett sådant sätt att den kan landa på ett liknande sätt som ett flygplan även om landningen sker omotoriserat. Detta innebär att piloten har endast en chans att landa – det finns ingen möjlighet att avbryta ett landningsförsök, flyga runt landningsbanan och försöka igen. På så vis är landningen mer lik den för ett segelflygplan, även om färjan (i jämförelse med segelflygplan) i diverse sammanhang har liknats vid en flygande tegelsten. Eftersom landningen är kritisk finns det flera landningsbanor världen runt som är kapabla att hantera en rymdfärjelandning. Efter landning bromsas den med en bromsskärm.

redigera För- och nackdelar med rymdfärjor

Den amerikanska rymdfärjan Space Shuttle har visat sig vara ett mycket flexibelt redskap i rymden. Rymdteleskopet Hubble sändes upp i rymdfärjans lastrum och teleskopet har servats med ny utrustning vid fyra rymdfärjefärder. Den ryska rymdstationen Mir fick besök av dockande amerikanska rymdfärjor vid elva tillfällen och huvudparten av den Internationella rymdstationen ISS har byggts upp med moduler och delar fraktade med rymdfärjan. Rymdfärjan har också fungerat som ett friflygande självstädigt laboratorium för bl.a. experiment i tyngdlöshet. Rymdfärjorna återanvänds och endast fem farkoster står för över hundra rymdflygningar.

Trots dessa framgångar planeras det amerikanska rymdfärjeprogrammet läggas ner 2010 och ersätts inte med nya rymdfärjor. Istället kommer efterföljaren Orion CEV, en rymdkapsel som mycket liknar Apollo, som kommer att landa hängande under en fallskärm och som endast delvis kan återanvändas ett begränsat antal gånger. Den sovjetiska rymdfärjan Buran flög en gång obemannat, men togs sedan aldrig i reguljärt bruk. Ryssland har istället fortsatt använda den beprövade Sojuz, och även efterföljaren planeras bli baserat på en rymdkapsel snarare än en rymdfärja. Den planerade europeiska rymdfärjeprojektet Hermes lades ned 1993 och ESA:s nuvarande planer för bemannat tillträde till rymden inriktas främst på en vidareutveckling av Automated transfer vehicle (ATV) till en rymdkapsel.

Rymdfärjorna är därför antingen en historisk parentes eller en rymdfarkost före sin tid. Det amerikanska rymdfärjeprogrammet med återanvändbara farkoster var avsett att spara pengar. Den bemannade Space Shuttle var även tänkt att användas för placering av satelliter i omloppsbana och kunna ersätta obemannade bärraketer. En rymdfärja skulle vara servad och klar för en ny flygning inom en månad. I verkligheten tar detta månader och varje färja används endast 1-2 gånger per år. De ekonomiska fördelarna med en rymdfärja har därför till stor del uteblivit.

Ett rymdfärjeprogram blir också mycket sårbart vid en haverifrekvens på ett par procent av flygningarna. Den amerikanska rymdfärjans värmesköld och vingar är under uppsändning oskyddade för nedfallande material. På en rymdkapsel kan värmeskölden lätt hållas skyddad och några sårbara vingar finns ej. En kapsel placerad ovanpå uppsändningsenheten (stacken) kan också lätt lyftas bort från en exploderande bärraket, medan rymdfärjan sitter i ett mycket utsatt läge.

redigera Antal flygningar