Может ли шаттл-носитель совершить трансатлантический перелет с орбитальным аппаратом космического корабля "Шаттл" на спине?

Короткий ответ

Была установлена ​​процедура возвращения с места трансокеанской аварийной посадки (TAL) в Космический центр Кеннеди (KSC) с использованием самолета-носителя-шаттла (SCA). Максимальный вес, который можно было переправить из Европы, составлял ок. 87 000 кг, поэтому перед стыковкой с орбитального корабля пришлось снять вес.

Максимальная дальность полета SCA без сопряжения составляла 5500 морских миль, однако в матированном состоянии дальность полета уменьшалась до 1000 морских миль с использованием резервов. 4500 морских миль было потеряно при переноске орбитального аппарата. SCA пришлось бы остановиться в Великобритании, Исландии, Гренландии и Канаде.

Были проведены испытания по дозаправке в воздухе, но решение не было найдено. От наших друзей из Space Exploration :

Были проведены исследования по оснащению SCA оборудованием для дозаправки в воздухе, уже произведенной модификацией E-4 ВВС США (модифицированные 747-200) и 747 транспортными заправщиками для IIAF. Однако во время группового полета с самолетом-заправщиком для проверки подходов к дозаправке на хвостовом оперении N905NA были обнаружены небольшие трещины. Хотя это вряд ли было вызвано испытательными полетами, было сочтено, что нет смысла идти на ненужный риск. В связи с отсутствием срочной необходимости в дозаправке в воздухе испытания были приостановлены.

Хвостовой обтекатель, закрывающий 3 кормовых двигателя и подруливающие устройства, использовался для уменьшения лобового сопротивления и вибрации вертикальных стабилизаторов SCA. Он также защищал сопла двигателей от повреждений в полете.

См. ниже, если вас интересуют более подробные сведения о плане восстановления.

План, используемый после приземления на площадке TAL

Операции, которые должны были быть проведены по возвращению орбитального аппарата в KSC, были задокументированы в плане, который не мог быть определен с уверенностью, однако план Министерства обороны США (DOD) по поддержке капитального ремонта довольно точно описывает операции. Из DDMS TURNAROUND FUNCPLAN 3611-03 (C=TAL день):

Операция по капитальному ремонту, включая передислокацию персонала и оборудования, может занять до 120 дней. [...]

C+18: Персонал JTF-DDMS координирует свои действия с НАСА для поддержки маршрута перегонки.

C+22: Персонал JTF-DDMS представляет руководству НАСА первоначальный план поддержки перегонного полета.

C+26: НАСА начинает 24-часовые операции по подготовке и стыковке орбитального аппарата с SCA для обратного перегоночного полета. [...]

C+53: Pathfinder и SCA прибывают на место посадки.

Также доступны слайды, поясняющие план Министерства обороны США .

Операции на площадке TAL

Каждая площадка ТАЛ была оборудована для посадки и разворота ОК:

• Средства навигации и посадки
• Погодное оборудование
• Специальное наземное оборудование
• Аварийное оборудование
• Самолет поддержки С-130

Из фактов НАСА - Трансокеанские места приземления шаттлов :

На каждый участок TAL распространяется отдельное международное соглашение. Площадки TAL называются расширенными площадками, потому что они оснащены уникальными средствами посадки космических челноков и укомплектованы персоналом НАСА, подрядчика и Министерства обороны во время запуска и аварийной посадки.

^{Микроволновая система посадки шаттла ( источник )}

Кроме того:

Безопасность и отказ от обслуживания орбитального аппарата будут инициированы развернутой командой TAL и дополнены командой, известной как Группа быстрого реагирования. [...]

Начальник наземных операций на объекте TAL первоначально будет отвечать, пока его не сменит высокопоставленный руководитель, который прибудет на самолете группы реагирования / расследования.

В течение 24 часов группы реагирования/расследования прибудут на место TAL на борту самолета C-17 с личным составом и оборудованием. Большая часть оборудования будет поступать из Космического центра Кеннеди и Центра летных исследований Драйдена в Калифорнии.

Вслед за контингентом групп предварительного реагирования/расследований развернутая оперативная группа, состоящая из дополнительного персонала и оборудования, начнет прибывать на площадку TAL для операции по развороту орбитального аппарата. По оценкам НАСА, для завершения капитального ремонта потребуется около 19 самолето-вылетов самолетов C-17 / C-5, значительная операция по морской перевозке и 450 сотрудников НАСА и подрядчиков. [...]

Полезные нагрузки и/или бортовое вспомогательное оборудование останутся на борту орбитального аппарата для обратного полета в Космический центр Кеннеди, если только возможности шаттла-носителя, расположение посадочной площадки или другие требования не диктуют иное.

Облегчение орбитального корабля на площадке TAL перед перегонкой на KSC

Ограничения по весу SCA :

• Базовая масса, NASA 905, 318 053 ​​фунта (144 269 кг), NASA 911, 323 034 фунта (146 528 кг)
• Максимальная полная масса растормаживания, 710 000 фунтов (322 056 кг)
• Максимальная полная посадочная масса 600 000 фунтов (272 160 кг).

От операций по прерыванию и восстановлению груза космической транспортной системы :

Вес парома с аварийных посадочных площадок в Европе и Африке ограничен прибл. 192 000 фунтов стерлингов. (ок. 87 000 кг). Вес парома с мест посадки на случай непредвиденных обстоятельств в Тихом океане дополнительно ограничен до 154 000 фунтов. (около 70 000 кг).

Для этого требуется не только удаление полезной нагрузки, но и удаление основных двигателей орбитального корабля, шин, шасси и других компонентов. Кроме того, расположение центра тяжести орбитального аппарата по оси Z (вертикальной) и оси X (продольной) должно находиться в пределах ограниченного диапазона, как показано на рисунке 1.

Из книги «Завоевание космоса», «Перегонка шаттла . Часть четвертая: Самолет-носитель шаттла» :

Типичный маршрут может привести пару из континентальной Европы в Англию, затем в Исландию, затем в Канаду и, наконец, в Соединенные Штаты.

(Дополнительную информацию можно найти в АО-NSTS-08934-VOLUME-4, План перегонки орбитального корабля "Спейс шаттл".)

Спаривание и разъединение орбитального аппарата

Фотогалерея спаривания Discovery в Эдвардсе и спаривания в KSC (STS-114).

^{(Источник: НАСА — STS-114: Миссия завершена )}

Вышеупомянутая сопрягаемая конструкция не может быть использована на объекте TAL, поэтому для работы будет доступен кран:

^{Колумбия готовится в Уайт-Сэндс. Фото Стива Шмидта.
(Источник: Заброшенные и малоизвестные аэродромы )}

Перегон орбитального аппарата

Из фактов НАСА, Самолет-носитель .

Было два СКА:

• NASA 905: получено от American Airlines в 1974 году.
• NASA 911: получено от Japan Airlines в 1989 году.

Это были B747-100 и B747-100SR, модифицированные Boeing в их конфигурацию SCA.

^{(Источник: NASA Fact, Shuttle Carrier Aircraft )}

Они были оснащены четырьмя двигателями Pratt and Whitney JT9D-7J и имели запас топлива 316 307 фунтов (143 477 кг).

SCA летал не очень быстро: 250 узлов или M .6 из-за сопротивления орбитального аппарата и дополнительных вертикальных стабилизаторов. Его типичная крейсерская высота также была довольно низкой, чтобы предотвратить замерзание жидкостей орбитального аппарата:

• с орбитальным аппаратом, 13 000–15 000 футов
• без пары, 24 000-26 000 футов.

Следовательно, дальность была немного меньше, чем если бы он летел выше. Типичный диапазон:

• В паре, обычно 1000 морских миль (с резервами)
• Без сопряжения, максимум 5500 Нм.

Да, это было возможно, и у НАСА был план. В 1983 году Enterprise отправились в европейское турне , посетив Великобританию, Францию, Германию и Италию. Чтобы добраться туда, он пересек Атлантику на борту самолета -носителя (переделанный Боинг-747). По данным Slate , дальность полета SCA составляла около 1000 морских миль, поэтому по пути в Лондон Станстед он делал остановки для дозаправки в Гуз-Бей и Кефлавике.

Видимо Да.

Из документа НАСА Места трансокеанской аварийной посадки космического челнока (TAL) (выделено мной):

Полезные нагрузки и/или бортовое вспомогательное оборудование останутся на борту орбитального аппарата для обратного полета в Космический центр Кеннеди, если только возможности шаттла-носителя, расположение посадочной площадки или другие требования не диктуют иное.

В документе также подробно описана процедура, которой необходимо следовать в случае использования TAL. Сайты TAL были «активированы» перед запуском, а C-130 находился в режиме ожидания на случай эвакуации и чрезвычайных ситуаций.