Kad
Wernher von Braun javno govori o letu na Mjesec, Skyrocket,
pokusna letjelica američkog mornaričkog zrakoplovstva,
već leti na visini od 24 kilometra brzinom gotovo dvostruko
većom od brzine zvuka. Avion X-1 koji
1947. po prvi put probija zvučni zid služi za istraživanja
uvjeta leta pri brzinama većim od 1 maha (nešto više
od 1000 km/h), a novi prototip X-2
obećavao je povesti čovjeka i brže od 2 maha. Pa ipak,
koncem 1951, javnost još uvijek teško prihvaća mogućnost
izgradnje velikih svemirskih letjelica. Projektil Redstone,
tek kratko vrijeme u rukama vojske, imao je masu od
28 tona, a njegov jedini raketni motor razvija potisak
od 34 tone; o Jupiteru će se početi
govoriti tek za nekoliko godina. No von Braun je već
bio mnogo dalje i od koncepta rakete Atlas
koja će nastati koncem desetljeća i imati masu veću
od 100 tona. Za izgradnju prototipa svemirske stanice
u putanji oko Zemlje njemački je raketni stručnjak predlagao
brod visok 81 metar, mase 7 tisuća tona. Noseći 36 tona
tereta podigao bi se na 51 raketnom motoru sa zajedničkim
potiskom od 14 tisuća tona. Drugi stupanj rakete proradio
bi na visini od 40 kilometara, paleći svoja 34 motora
s potiskom od 1750 tona. Ovaj bi stupanj istrošio gorivo
na visini od 64 kilometra, i nakon toga, poput prethodnog,
pao natrag na Zemlju. Treći, i posljednji, stupanj bio
bi krilati transporter s posadom na vrhu, tjeran s pet
raketnih motora ukupnog potiska od 220 tona. Na koncu
svog puta stigao bi u eliptičnu putanju s najnižom točkom
od 102 km, a najvišom od 1730 km iznad Zemlje.
Tridesetak
godina kasnije, krilati svemirski transporter gotovo
jednakih osobina kakve je još 1951. zamislio von Braun,
stajat će uz lansirni toranj svemirskog centra
Kennedy na Cape Canaveralu.
Napredak tehnologije i istraživanja svojstava tvari
učinit će da ukupna masa pri uzlijetanju bude svega
trećina onoga što je nekad smislio njemački raketni
stručnjak. To je Space Shuttle, ili
»svemirski taksi«, kako ga popularno zovemo. Umjesto
90 motora koliko je trebao imati model iz 1951, koristi
svega sedam! No stari je krilati transporter trebao
biti tek prvi korak prema velikoj svemirskoj stanici
izgrađenoj u zemljinoj putanji, kao i prema brodu za
let na Mjesec također sastavljenom u svemiru. Ta letjelica
imala bi masu od 4370 tona, a oprema za izgradnju stigla
bi u 120 letova transportera. Ekspediciju na Mjesec
sačinjavala bi tri takva svemirska broda, s posadom
od pedesetak članova. Sve u svemu, više od 13 tisuća
tona potrebnog materijala bi poletjelo sa zemlje.
NASA
neprekidno ima na umu izgradnju svemirske stanice koja
ne može postati stvarnost, tvrde stručnjaci, tako dugo
dok ne bude postojao krilati transporter za jeftinije
prebacivanje tereta i osoblja sa Zemlje u orbitu i natrag.
Uskoro po prvom spuštanju na Mjesec, dakle sredinom
1969, u vrijeme dok se izrađuju planovi i studije za
izradu svemirske stanice, Nixonova
administracija obavještava NASU da će u budućnosti morati
računati na mnogo manja sredstva. Shvaćajući da će nakon
desetljeća uspješnog prisustva u svemiru ostati bez
programa s posadom, NASA pokušava iskoristiti transporter
za neke druge svrhe.
Činilo
se da ni u kom slučaju neće biti dovoljno novca za orbitalnu
stanicu i teretni raketoplan, pa se civilna uprava svemirskih
letova odlučuje za planove koji će u prvo vrijeme omogućiti
izradu transportera, a u jednom kasnijem razdoblju i
velike stanice. Koncem 1971. godine preliminarni su
planovi završeni, pa se odlazi u Bijelu kuću po odobrenje
za početak projekta; Ured za upravljanje i budžet (Office
of Management and Budget) koči NASU na svakom koraku,
bojeći se skupog programa sličnog Apollu
koji će žderati državni novac.
James
C. Fletcher, upravitelj NASE, posjećuje predsjednika
Nixona u ljetnikovcu i 5. siječnja
1972. dobiva dozvolu za početak projekta. Novi će se
svemirski transporter zvati Space Shuttle,
a za desetak godina zamijenit će cjelokupni inventar
postojećih raketa-nosača. Umjesto posluživanja velike
orbitalne stanice, za koju NASA nije uspjela dobiti
podršku, raketoplan će u svemir nositi svaki satelit
i sondu što polazi sa Zemlje. U protekle dvije godine
NASA prenosi svoje ideje ratnom zrakoplovstvu, nastojeći
osigurati podršku za program koji joj se činio jedinom
prilikom za održavanje letova s posadom. Vojni su stručnjaci
u transporteru konačno vidjeli ono za što su se borili
već dugo vremena, i što im je bilo oduzeto gašenjem
programa Dyna-Soar i kasnije orbitalne
stanice s posadom (MOL). Na nekoliko sastanaka stručnjaci
NASE i zrakoplovstva dogovaraju osobine pogodne obim
stranama, te konačno pristaju na nosivost od najmanje
29,5 tona i domet od 2.700 km prilikom povratka iz orbite.
Ova
posljednja udaljenost jednaka je onoj koju će Shuttle
morati prevaliti do mjesta spuštanja ukoliko načini
samo jedan obilazak Zemlje: u 90 minuta ravnina putanje
se pomakne 2.700 km od točke lansiranja, a ratno je
zrakoplovstvo planiralo letove u kojima se raketoplan
vraća na Zemlju poslije samo jednog kruženja oko planeta.
Upravo zato je letjelica morala imati dvostruko delta-krilo
ispod 18,3 m dugog i 4,6 m širokog prostora za teret.
Krila su potrebna kako bi letjelica mogla skrenuti nalijevo
ili nadesno za zadanih 2.700 km.
Na
raspisanom natječaju pobjeđuje tvrtka Rockwell
International, pa u srpnju 1972. godine potpisuje
ugovore za proizvodnju. Prvi Shuttle, Enterprise,
završen je u rujnu 1976. godine. No, nikad nije poletio
u svemir, nije dapače imao ni raketne motore, već je
služio za pokusna spuštanja. U zrak je odlazio na leđima
pregrađenog Boeinga 747.
Svaki
će Shuttle barem stotinu puta poći u zemljinu putanju,
a da bi se sigurno vratio morao je imati toplinsku zaštitu.
Upravo se po tome nova letjelica razlikovala od svih
dotadašnjih koje su samo jednom odlazile u svemir i
eventualno se iz njega vraćale. Osim toga, tri raketna
motora letjelice koriste se također mnogo puta, a snagom
potiska se upravlja, pa ubrzanje nikad nije preveliko.
To omogućuje da u svemir dođu i stručnjaci koji nisu
prethodno izvježbani poput astronauta. Zaštitu od topline
prilikom ulaska u atmosferu pruža više od 30 tisuća
»pločica« prilijepljenih o vanjsku oplatu. Ovaj je štit,
na principu brzog isijavanja topline, sasvim različit
od ranijih koji su se za vrijeme spuštanja ljuštili
i sa sobom odnosili suvišak energije. Osim toga, trajan
je koliko i letjelica.
Prvi
»pravi« Shuttle, Columbia, stigao je
u svemirski centar Kennedy 1979, a njegov je djevičanski
let započeo 12. travnja 1981 - točno dvadeset godina
nakon polaska Jurija Gagarina u svemir. Prilikom uzlijetanja
sa stražnjeg dijela trupa otpada nekoliko zaštitnih
pločica, a kako posada nije mogla vidjeti što se dogodilo
na donjoj strani, u pomoć se poziva jedan od obavještajnih
satelita KH-11 koji prilazi dovoljno
blizu za provjeru. Na sreću, sve je bilo sasvim u redu
i raketoplan je mogao započeti povratak. Dva dana poslije
lansiranja Columbia se vraća u zrakoplovnu bazu Edwards,
i nakon prebacivanja na Cape Canaveral ponovno polijeće
12. studenog iste godine, te tako postaje prva letjelica
s posadom što se vratila u zemljinu putanju. Tijekom
godine 1982. obavljena su još dva pokusna leta, i mora
se reći da oni nisu zadavali nikakvih ozbiljnih teškoća.
Kako je Shuttle u osnovi civilni projekt, i kako postoje
točna razgraničenja koja zabranjuju korištenje civilne
opreme u vojne svrhe, pronađen je način koji će zadovoljiti
Kongres i vlade drugih zemalja.
Većina
Shuttle letova započinje u svemirskom centru Kennedy
na Floridi, koristeći opremu za lansiranje preostalu
iz Apollo programa, no od 1986. ponekad će se polaziti
iz zrakoplovne baze Vandenberg u Kaliforniji.
Razlog za postojanje dva lansirna mjesta je propis koji
zabranjuje prelijetanje naseljenih područja. Cape Canaveral,
na istočnoj obali Floride, nije pogodan za putanje s
nagibom većim od 57 stupnjeva. Letovi u polarne ili
sa Suncem sinkronizirane putanje moraju krenuti iz Kalifornije
prema jugu. Lansiranje iz baze Vandenberg počet će tek
tada kad se ustanovi da letjelice mogu podnijeti povećane
stresove potrebne prilikom polaska u polarnu orbitu.
Drugi
Shuttle, Challenger, isporučen je NASA-i
tokom 1982, treći, Discoverer, završen
je 1983, a četvrti, Atlantis, stigao
je u Kennedy centar tijekom 1985. Drugi raketoplan ima
veću nosivost od Columbije jer su mu pojačani raketni
motori, tako da iz Cape Canaverala u putanju može ponijeti
oko 32 tone tereta, odnosno 20 tona iz baze Vandenberg
u polarnu putanju. Ali NASA još uvijek nije posve zadovoljna
sadašnjim osobinama, pa povećavanjem snage motora i
korištenjem lakših materijala nastoji proširiti mogućnosti
prijevoza. Većina letova nosi civilne terete, no u budućnosti
će oko četvrtina ukupnog broja biti vojne misije u kojima
će sudjelovati samo osoblje ratnog zrakoplovstva. Teret
se nikad neće miješati, bit će ili potpuno civilni ili
potpuno vojni. Ove posljednje letove plaćat će zrakoplovstvo,
a kontrola će se obavljati iz CSOC centra u Koloradu
kako bi se sačuvao potrebni stupanj tajnosti.
Shuttle
je konstruiran za postavljanje masivnih tereta u nisku
putanju, i s minimalnim opterećenjem dostiže visinu
od najviše 1000 km; nalazi li se u spremniku opreme
maksimalne mase, neće se podignuti više od 400 km. Za
osnovne zadatke letova to je posve dovoljno. Raketoplan
ni u kom slučaju ne može stići u srednje ili stacionarne
putanje. Za potrebe lansiranja sve većeg broja satelita
što odlaze u visoke putanje, stručnjaci ratnog zrakoplovstva
SAD razvijaju dodatni raketni motor na kruto gorivo,
tzv. inercijski gornji stupanj (Inertial Upper
Stage, IUS). Pričvršćen uz satelit još na Zemlji,
on čeka na trenutak dok Shuttle ne stigne u orbitu.
Kako zauzima relativno malo prostora, vrlo je ekonomičan.
Kad se otvore vrata spremnika, dugom mehaničkom rukom
letjelica se izvlači i ostavlja da lebdi par metara
od raketoplana. Paljenjem manevarskih motora Shuttle
se odmiče na sigurnu udaljenost, aktivira se IUS i odnosi
satelit u odgovarajuću putanju. Kad stigne na visinu
od 36 tisuća kilometara, ponovnim paljenjem motora orbita
se iz eliptične pretvara u kružnu. Maksimalna nosivost
iznosi 2,5 tone, no za podizanje većih tereta moguće
je povezati dva lUS-a.
