Tàu con thoi

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Tàu con thoi
Space Shuttle Discovery launches at the start of STS-120.
Space Shuttle Discovery launches at the start of STS-120.
Thông số kỹ thuật
Chức năng Manned partially reusable launch and reentry system
Hãng sản xuất United Space Alliance:
Thiokol/Alliant Techsystems (SRBs)
Lockheed Martin (Martin Marietta) – (ET)
Rockwell/Boeing (orbiter)
Nước xuất xứ [[{{{country}}}]]
Kích thước
Chiều cao 184 ft (56.1 m)
Đường kính 28.5 ft (8.69 m)
Trọng lượng 4,470,000 lbm (2,030 t)
Số tầng 2
Khả năng
Tải trọng vào Quỹ đạo thấp Trái đất 24,400 kg (53,600 lb)
Tải đến
GTO
3,810 kg (8,390 lbm)
Lịch sử phóng
Hiện trạng Active
Các nơi phóng LC-39, Kennedy Space Center
SLC-6, Vandenberg AFB (unused)
Tổng số lần phóng 132
Thành công 131
Thất bại 1 (launch failure, Challenger)
Khác 1 (re-entry failure, Columbia)
Chuyến bay đầu tiên April 12, 1981
Chuyến nổi bật Tracking and Data Relay Satellites
Spacelab
Great Observatories (which includes Hubble)
Galileo
Magellan
Space Station components
Tên lửa đẩy (Stage 0) - Solid Rocket Boosters
Số tên lửa đẩy 2
Động cơ 1 solid
Sức đẩy 2,800,000 lbf each, sea level liftoff (12.5 MN)
Đặc biệt 269 s
Thời gian đốt 124 s
Nhiên liệu solid
First Stage - External Tank
Động cơ (none)
(3 SSMEs located on Orbiter)
Sức đẩy 1,225,704 lbf total, sea level liftoff (5.45220 MN)
Specific impulse 455 s
Thời gian đốt 480 s
Nhiên liệu LOX/LH2
Tầng II - Orbiter
Động cơ 2 OME
Sức đẩy 53.4 kN combined total vacuum thrust (12,000 lbf)
Specific impulse 316 s
Thời gian đốt 1250 s
Nhiên liệu MMH/N2O4

Tàu con thoi, một phần trong chương trình tàu con thoi (STS), là tàu không gian được Cục Quản trị Hàng không và Không gian Quốc gia Hoa Kỳ (NASA) sử dụng cho các chuyến bay vào không gian của con người.

Miêu tả[sửa | sửa mã nguồn]

Atlantis hạ càng trước khi hạ xuống một đường băng đặc biệt như là một máy bay thông thường

Trạm quỹ đạo giống như là một máy bay với hai cánh delta, quét một góc 81° ở rìa cánh trong và 45° ở rìa ngoài cùng của cánh. Cánh ổn định thẳng đứng có cạnh ngoài cùng quét một góc 45° về phía sau. Có bốn cánh tà, gắn vào rìa ngoài cùng của hai cánh, một thắng cản, gắn vào rìa của cánh ổn định, với các cánh thân, điều khiển trạm quỹ đạo trong quá trình hạ cánh và đáp xuống.

Khoang chứa phi hành đoàn của trạm quỹ đạo bao gồm 3 tầng: tầng bay, tầng giữa và tầng sử dụng tiện ích. Tầng trên cùng là tầng điều khiển bay với những chỗ ngồi cho chỉ huy trưởng, phi công, hai chuyên gia của chuyến bay ngồi đằng sau. Tầng giữa, ở phía dưới tầng bay, có thêm 3 chỗ ngồi cho các thành viên còn lại của phi hành đoàn. Bếp, phòng vệ sinh, chỗ ngủ, tủ chứa quần áo và cửa sập bên hông cho việc vào ra tàu cũng ở tầng này, cũng như là cửa với khóa không khí (airlock). Khóa không khí cũng có thêm một cửa vào khoang chứa hàng hóa. Nó cho phép hai phi hành gia, mang bộ áo phi hành với đơn vị di động ngoài không gian (Extravehicular Mobility Unit - EMU), giảm áp suất trước khi bước ra không gian.

Trạm quỹ đạo có một khoang chứa hàng hóa, kích thước 60 ft × 15 ft (18 m × 4,6 m) chiếm hầu hết phần thân. Các cửa vào khoang hàng hóa có bộ tỏa nhiệt ở các bề mặt bên trong, và được mở cho việc điều khiển nhiệt độ khi tàu con thoi đang ở trên quỹ đạo. Điều khiển nhiệt độ bằng cách định hướng tàu tương đối so với Trái ĐấtMặt Trời. Bên trong khoang chứa hàng là hệ thống cần cẩu điều khiển từ xa, cũng được biết đến như là Canadarm, một cánh tay máy được sử dụng để vận chuyển và đưa các thiết bị ra không gian.

Trạm quỹ đạo

Ba động cơ chính của tàu con thoi (Space Shuttle Main Engines - SSME) được gắn vào đuôi của trạm quỹ đạo dưới dạng tam giác. Ba động cơ này có thể nghiêng lên 10,5 độ và nghiêng xuống 8,5 độ từ bên này sang bên kia trong quá trình phóng để thay đổi hướng đẩy của chúng và lái tàu con thoi trong lúc đẩy.

Hệ thống điều khiển quỹ đạo (Orbital Maneuvering System - OMS) cung cấp các điều khiển trên quỹ đạo, bao gồm vào quỹ đạo, kết nối, bay vòng quanh, chuyển đổi, gặp gỡ, rời bỏ quỹ đạo.

Hệ thống điều khiển các phản ứng (Reaction Control System - RCS) cung cấp các điều khiển về độ cao và chuyển dịch theo 3 trục theo độ dốc, cuốn, trệch trong các giai đoạn bay vào quỹ đạo, vòng quanh quỹ đạo, và tái nhập khí quyển.

Hệ thống bảo vệ nhiệt độ (Thermal Protection System - TPS) bao phủ bên ngoài trạm quỹ đạo, bảo vệ nó từ độ lạnh cóng -121 °C (-250 °F) trong không gian đến 1649 °C (3000 °F), nhiệt độ lúc vào lại khí quyển.

Cấu trúc của trạm quỹ đạo chủ yếu được làm từ hợp kim nhôm mặc dù cấu trúc động cơ đẩy được làm từ hợp kim titani.

Bình nhiên liệu chứa ngoài (External Tank - ET) cung cấp 2,025 triệu lít (535.000 gallon) hiđrô lỏng và ôxy lỏng để làm nhiên liệu cho động cơ chính của tàu con thoi (SSME). Nó được bỏ đi 8,5 phút sau khi phóng lên ở độ cao khoảng 60 nautical miles (111 km), rồi bị đốt cháy khi vào lại khí quyển. Bình chứa dày 1/8 inch chủ yếu làm bằng hợp kim nhôm-lithi.

Hai tên lửa đẩy nhiên liệu rắn (Solid Rocket Boosters - SRB) cung cấp khoảng 83% sức đẩy của tàu vào lúc phóng và giai đoạn 1 của quá trình phóng. Chúng được vứt bỏ 2 phút sau khi phóng tại độ cao vào khoảng 150.000 feet (45,7 km), rồi bung dù và hạ xuống trên đại dương để được thu nhặt lại. Vỏ của tên lửa SRB làm bằng thép dày khoảng 1/2 inch (1,27 cm).

Tàu con thoi là một trong những phi thuyền đầu tiên sử dụng hệ thống điều khiển bay tự động bằng máy tính fly-by-wire. Điều này có nghĩa là không có một kết nối cơ học hay thủy lực nào giữa cần điều khiển của phi công đến bề mặt điều khiển hay hệ thống điều khiển phản ứng của các động cơ đẩy.

Vào năm 1990 những máy tính nguyên thủy được thay thế với một kiểu nâng cao AP-101S, với dung lượng khoảng 1 megabyte và tốc độ 1,2 MHz. Bộ nhớ được thay từ các vòng từ tính sang bán dẫn với pin dự phòng.

Các thông số kỹ thuật[sửa | sửa mã nguồn]

Các thông số của trạm quỹ đạo (cho Endeavour, OV-105)

  • Dài: 122,17 ft (37,24 m)
  • Sải cánh: 78,06 ft (23,79 m)
  • Cao: 58,58 ft (17,25 m)
  • Trọng lượng trống: 151.205 lb (68.586,6 kg)
  • Tổng trọng lượng lúc cất cánh: 240.000 lb (109.000 kg)
  • Trọng lượng tối đa lúc hạ cánh: 230.000 lb (104.000 kg)
  • Các động cơ chính: 3 Rocketdyne Block 2 A SSME, mỗi cái với sức đẩy tại mặt biển là 393.800 lbf (178.624 kgf/1,75 MN)
  • Khối lượng chuyên chở tối đa: 55.250 lb (25.061,4 kg)
  • Kích thước sàn chuyên chở: 15 ft × 60 ft (4,6 m × 18,3 m)
  • Độ cao vận hành: 100 - 520 nmi (185 - 1.000 km)
  • Tốc độ: 25.404 ft/s (7.743 m/s, 27.875 km/h, 17.321 mi/h)
  • Sải ngang Crossrange: 1.085 nautical mile (2.009,4 km)
  • Phi hành đoàn: 7 (chỉ huy, phi công, 2 chuyên gia cho chuyến bay và 3 chuyên gia về hàng hóa mang theo), 2 là tối thiểu.
Tàu con thoi Atlantis được chuyên chở bởi máy bay Boeing 747, 1998 (NASA)

Các thông số cho bình nhiên liệu ngoài (cho SLWT)

  • Dài: 153,8 ft (46,9 m)
  • Đường kính: 27,6 ft (8,4 m)
  • Thể tích nhiên liệu: 535.000 gallon (2.030.000 L)
  • Trọng lượng trống: 58.500 lb (26.559 kg)
  • Trọng lượng tổng lúc cất cánh: 1,667 triệu lb (757.000 kg)

Các thông số của tên lửa đẩy nhiên liệu rắn

  • Dài: 149,6 ft (45,6 m)
  • Cao: 12,17 ft (3,71 m)
  • Trọng lượng trống: 139.490 lb (63.272,7 kg)
  • Tổng trọng lượng lúc cất cánh: 1,3 triệu lb (590.000 kg)
  • Sức đẩy (tại mặt biển, cất cánh): 2,8 triệu lbf (1.270.058 kgf/12,46 MN)

Thông số hệ thống khay chồng (Stack System)

  • Cao: 184,2 ft (56,14 m)
  • Tổng trọng lượng cất cánh: 4,5 triệu lb (2,04 triệu kg)
  • Tổng sức đẩy lúc cất cánh: 6,781 triệu lbf (3,076 triệu kgf/30,18 MN)

Phóng[sửa | sửa mã nguồn]

Tàu con thoi sẽ không được phóng trong điều kiện có thể bị sét đánh trúng. Máy bay thường bị sét đánh nhưng không gây ra tác hại nào bởi dòng điện sẽ bị tiêu tán đi bởi lớp vỏ dẫn điện và máy bay không được nối đất. Như phần lớn các loại máy bay, tàu con thoi được chế tạo bằng lớp nhôm dẫn điện, vốn bảo vệ và che đậy cho các hệ thống bên trong. Tuy nhiên, trong quá trình tàu con thoi được phóng đi nó thải ra một luồng khí nóng khi bay lên, và luồng khí này có thể dẫn sét vì cung cấp một đường dẫn cho dòng điện xuống đất. Trong khi tàu con thoi có thể chịu được một cú sét đánh, một cú sét đã xảy ra với tàu Apollo 12 và vì sự an toàn NASA đã chọn không phóng tàu con thoi khi sấm sét có thể xảy ra.

Vào ngày phóng đi, sau khi đã xong việc đếm ngược trước 9 phút, tàu con thoi sẽ trải qua sự chuẩn bị cuối cùng cho phóng, và hệ thống đếm ngược được được điều khiển bằng một chương trình máy tính đặc biệt ở Launch Control Center gọi là Ground Lauch Sequencer (GLS). Hệ thống này sẽ dừng việc đếm ngược nếu có bất kỳ vấn đề quan trọng nào xảy ra với hệ thống trên tàu. Trước khi phóng 31 giây GLS sẽ để việc đếm ngược cho hệ thống máy tính trên tàu thực hiện.

Đọc thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]