Επειτα από τριάντα σχεδόν έτη υπηρεσίας και 135 διαστημικές πτήσεις, οι οποίες σηματοδοτήθηκαν από μεγάλες επιτυχίες αλλά και από τραγικές αποτυχίες, το τελευταίο διαστημικό λεωφορείο «Ατλαντίς» της NASA αποσύρθηκε την περασμένη Πέμπτη από την υπηρεσία. Ετσι έκλεισε ένα μεγάλο κεφάλαιο στην ιστορία των διαστημικών αποστολών χαμηλού ύψους με επαναχρησιμοποιούμενα οχήματα. Η τελευταία σημαντική αποστολή των διαστημικών λεωφορείων, που ήταν η επικοινωνία με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, θα εξυπηρετείται στο μέλλον από διαστημικά οχήματα μιας χρήσης. Φαίνεται ότι αυτό που στην αρχή φαινόταν ως βασικό πλεονέκτημα του διαστημικού λεωφορείου, δηλαδή η δυνατότητα χρήσης του για περισσότερες από μία αποστολές, αποδείχθηκε τελικά το μεγαλύτερο μειονέκτημά του. Το κόστος κατασκευής και λειτουργίας του κατέληξε να είναι μεγαλύτερο από την «κλασική» λύση των διαστημικών οχημάτων μιας χρήσης...
Μια ιδέα 55 ετών
Η ιδέα ενός διαστημικού σκάφους που θα επιστρέφει στη Γη και θα προσγειώνεται σαν αεροπλάνο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στις ΗΠΑ το 1954 και υλοποιήθηκε με την κατασκευή του πειραματικού σκάφους Χ-15. Το σκάφος αυτό έφτανε σε ύψος μεγαλύτερο από 80 χιλιόμετρα και, επομένως, μπορούσε να χαρακτηριστεί διαστημόπλοιο. Τα χρόνια που ακολούθησαν η αρχική ιδέα εξελίχθηκε σε πλήρες σχέδιο και το 1969 ο πρόεδρος Νίξον αποφάσισε να εγκρίνει την κατασκευή ενός διαστημικού σκάφους αυτού του είδους, που έγινε στη συνέχεια γνωστό ως διαστημικό λεωφορείο (ΔΛ, space shuttle). Από εκείνη την εποχή ως σήμερα κατασκευάστηκαν έξι ΔΛ. Το πρώτο ήταν το «Εντερπράιζ» (Enterprise), που δεν είχε ούτε μηχανές ούτε θερμομόνωση. Χρησιμοποιήθηκε μόνο για δοκιμές της μεθόδου προσγείωσης, αφού πρώτα μεταφερόταν σε μεγάλο ύψος στερεωμένο πάνω σε ένα κατάλληλα διαμορφωμένο αεροπλάνο Μπόινγκ 747. Ακολούθησε η κατασκευή των «Κολούμπια» (Columbia), «Τσάλεντζερ» (Challenger), «Ντισκάβερι» (Discovery), «Ατλαντίς» (Atlantis) και τέλος του «Εντέβορ» (Endeavour), το οποίο αντικατέστησε το «Τσάλεντζερ», που καταστράφηκε λίγο μετά την εκτόξευσή του το 1986.
Η φιλοσοφία κατασκευής του ΔΛ έχει έναν υβριδικό χαρακτήρα: κατά την εκτόξευση θυμίζει πύραυλο και κατά την προσγείωση αεροπλάνο. Παρ' όλο το σχετικά χαμηλό ύψος στο οποίο φθάνουν τα ΔΛ (300-500 χιλιόμετρα από την επιφάνεια της Γης), οι επιδόσεις που απαιτούνται από τους κινητήρες τους είναι εξαιρετικά υψηλές, αφού πρέπει να τους δίνουν τελική ταχύτητα 28.000 χιλιόμετρα την ώρα. Για την επίτευξη αυτής της ταχύτητας, οι τρεις κύριοι κινητήρες του διαστημόπλοιου, που καίνε υγρά καύσιμα, υποβοηθούνται από δύο πυραύλους στερεών καυσίμων, που είναι προσαρμοσμένοι στις δύο πλευρές της δεξαμενής των υγρών καυσίμων. Οι δύο αυτοί πύραυλοι αποδείχθηκαν ένα από τα ασθενή σημεία του ΔΛ, αφού η φθορά των ελαστικών δακτυλίων, στα σημεία σύνδεσης των τεσσάρων στοιχείων από τα οποία αποτελείται κάθε πύραυλος, προκάλεσε την καταστροφή του «Τσάλεντζερ».
Εκτόξευση και επάνοδος
Το διαστημικό λεωφορείο «Ατλαντίς» έτοιμο για εκτόξευση. Στην «κοιλιά» του διαστημόπλοιου διακρίνεται η κίτρινη δεξαμενή των υγρών καυσίμων και στις δύο πλευρές της οι δύο βοηθητικοί πύραυλοι στερεών καυσίμων. Στο ρύγχος και στην πρόσθια πλευρά των πτερύγων του σκάφους διακρίνεται η γκριζόμαυρη θερμομόνωση
Κατά την εκτόξευση οι πύραυλοι στερεών καυσίμων λειτουργούν μόνο για δύο λεπτά και απορρίπτονται όταν το ΔΛ φθάσει σε ύψος 46 χιλιομέτρων. Οι τρεις κύριοι κινητήρες συνεχίζουν τη λειτουργία τους για άλλα έξι λεπτά, έως ότου το ΔΛ φθάσει στην τελική τροχιά του, οπότε και απορρίπτεται η δεξαμενή υγρού υδρογόνου-υγρού οξυγόνου που τους τροφοδοτεί. Για την επάνοδο του ΔΛ στη Γη ακολουθείται μια απλούστερη διαδικασία. Πυροδοτούνται οι δύο κινητήρες ελιγμών για να μειωθεί η ταχύτητα του ΔΛ και αυτό αρχίζει να «πέφτει» προς τη Γη. Το σημαντικότερο πρόβλημα σε αυτή τη φάση είναι η μείωση της ταχύτητας του σκάφους, από τα 28.000 χιλιόμετρα την ώρα που έχει στην τροχιά του, στα 350 χιλιόμετρα την ώρα που έχει τη στιγμή της προσγείωσης. Αυτή η μείωση επιτυγχάνεται βασικά με «αεροδυναμικό φρενάρισμα», όταν το ΔΛ εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης «με την κοιλιά». Στη φάση αυτή η κάτω επιφάνεια του ΔΛ, που φέρει εξαιρετικά ισχυρή θερμομόνωση από κεραμικές πλάκες, θερμαίνεται στους 1.500 βαθμούς Κελσίου. Η θερμομόνωση αυτή αποδείχθηκε ακόμα ένα από τα ασθενή σημεία του ΔΛ και η αστοχία της προκάλεσε την καταστροφή του ΔΛ «Κολούμπια».
Παρ' όλο που το ΔΛ κατασκευάστηκε με στόχο το «φθηνό» λειτουργικό κόστος, η χρήση του δεν ήταν ιδιαίτερα οικονομική, αφού κάθε εκτόξευση κόστιζε 450 εκατ. δολάρια. Το αποτέλεσμα ήταν ότι το πρόγραμμα των ΔΛ απορροφούσε ένα πολύ σημαντικό μέρος του προϋπολογισμού της NASA. Τώρα που αποσύρθηκε από την υπηρεσία και το τελευταίο ΔΛ, υπάρχει περιθώριο ενίσχυσης των άλλων δραστηριοτήτων του διαστημικού οργανισμού των ΗΠΑ. Το μεγαλύτερο μέρος των κονδυλίων που απελευθερώνονται θα διατεθεί στην έρευνα της κλιματικής αλλαγής (2,3 δισ. δολάρια), στην ανάπτυξη τεχνολογίας διαστημικής εξερεύνησης (2,1 δισ.) και στην πλανητολογία (1,7 δισ.).
ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ
Οπως είναι γνωστό και από τα αεροπορικά δυστυχήματα, οι ευαίσθητες φάσεις μιας πτητικής συσκευής είναι η απογείωση και η προσγείωση. Από τον κανόνα αυτόν δεν ξέφυγαν και τα ΔΛ, με μία καταστροφή σε κάθε μία από τις δύο αυτές φάσεις.
Στις 28 Ιανουαρίου του 1986 το ΔΛ «Τσάλεντζερ» καταστράφηκε 73 δευτερόλεπτα μετά την εκτόξευσή του, όταν διαλύθηκε ένας από τους ελαστικούς δακτυλίους που συνδέουν μεταξύ τους τα τμήματα του κάθε πυραύλου στερεών καυσίμων και οι φλόγες προκάλεσαν την έκρηξη της δεξαμενής του υγρού οξυγόνου και υγρού υδρογόνου. Από την έκρηξη σκοτώθηκαν οι επτά επιβάτες του ΔΛ. Μετά το δυστύχημα διεκόπησαν οι εκτοξεύσεις ΔΛ για δυόμισι χρόνια, έως ότου διορθωθεί το πρόβλημα της αστοχίας των ελαστικών δακτυλίων.
Την 1η Φεβρουαρίου του 2003 το ΔΛ «Κολούμπια» διαλύθηκε κατά την επάνοδό του στη Γη, με αποτέλεσμα τον θάνατο των επτά μελών του πληρώματος. Το δυστύχημα προκλήθηκε από την καταστροφή της θερμομόνωσης της αριστερής πτέρυγας, όταν ένα κομμάτι της θερμομόνωσης της δεξαμενής υγρών καυσίμων αποσπάστηκε κατά την εκτόξευση και χτύπησε την πτέρυγα. Ετσι η πτέρυγα δεν άντεξε στην υψηλή θερμοκρασία που αναπτύχθηκε κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα και καταστράφηκε, με αποτέλεσμα το «Κολούμπια» να μείνει ακυβέρνητο και να εκτεθεί στην υψηλή θερμοκρασία το επάνω τμήμα του, που δεν είχε θερμομόνωση. Μετά το δυστύχημα διεκόπησαν οι πτήσεις των ΔΛ για άλλα δυόμισι χρόνια, έως ότου αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της αστοχίας της θερμομόνωσης.
Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.
Η ιδέα ενός διαστημικού σκάφους που θα επιστρέφει στη Γη και θα προσγειώνεται σαν αεροπλάνο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στις ΗΠΑ το 1954 και υλοποιήθηκε με την κατασκευή του πειραματικού σκάφους Χ-15. Το σκάφος αυτό έφτανε σε ύψος μεγαλύτερο από 80 χιλιόμετρα και, επομένως, μπορούσε να χαρακτηριστεί διαστημόπλοιο. Τα χρόνια που ακολούθησαν η αρχική ιδέα εξελίχθηκε σε πλήρες σχέδιο και το 1969 ο πρόεδρος Νίξον αποφάσισε να εγκρίνει την κατασκευή ενός διαστημικού σκάφους αυτού του είδους, που έγινε στη συνέχεια γνωστό ως διαστημικό λεωφορείο (ΔΛ, space shuttle). Από εκείνη την εποχή ως σήμερα κατασκευάστηκαν έξι ΔΛ. Το πρώτο ήταν το «Εντερπράιζ» (Enterprise), που δεν είχε ούτε μηχανές ούτε θερμομόνωση. Χρησιμοποιήθηκε μόνο για δοκιμές της μεθόδου προσγείωσης, αφού πρώτα μεταφερόταν σε μεγάλο ύψος στερεωμένο πάνω σε ένα κατάλληλα διαμορφωμένο αεροπλάνο Μπόινγκ 747. Ακολούθησε η κατασκευή των «Κολούμπια» (Columbia), «Τσάλεντζερ» (Challenger), «Ντισκάβερι» (Discovery), «Ατλαντίς» (Atlantis) και τέλος του «Εντέβορ» (Endeavour), το οποίο αντικατέστησε το «Τσάλεντζερ», που καταστράφηκε λίγο μετά την εκτόξευσή του το 1986.
Η φιλοσοφία κατασκευής του ΔΛ έχει έναν υβριδικό χαρακτήρα: κατά την εκτόξευση θυμίζει πύραυλο και κατά την προσγείωση αεροπλάνο. Παρ' όλο το σχετικά χαμηλό ύψος στο οποίο φθάνουν τα ΔΛ (300-500 χιλιόμετρα από την επιφάνεια της Γης), οι επιδόσεις που απαιτούνται από τους κινητήρες τους είναι εξαιρετικά υψηλές, αφού πρέπει να τους δίνουν τελική ταχύτητα 28.000 χιλιόμετρα την ώρα. Για την επίτευξη αυτής της ταχύτητας, οι τρεις κύριοι κινητήρες του διαστημόπλοιου, που καίνε υγρά καύσιμα, υποβοηθούνται από δύο πυραύλους στερεών καυσίμων, που είναι προσαρμοσμένοι στις δύο πλευρές της δεξαμενής των υγρών καυσίμων. Οι δύο αυτοί πύραυλοι αποδείχθηκαν ένα από τα ασθενή σημεία του ΔΛ, αφού η φθορά των ελαστικών δακτυλίων, στα σημεία σύνδεσης των τεσσάρων στοιχείων από τα οποία αποτελείται κάθε πύραυλος, προκάλεσε την καταστροφή του «Τσάλεντζερ».
Εκτόξευση και επάνοδος
Το διαστημικό λεωφορείο «Ατλαντίς» έτοιμο για εκτόξευση. Στην «κοιλιά» του διαστημόπλοιου διακρίνεται η κίτρινη δεξαμενή των υγρών καυσίμων και στις δύο πλευρές της οι δύο βοηθητικοί πύραυλοι στερεών καυσίμων. Στο ρύγχος και στην πρόσθια πλευρά των πτερύγων του σκάφους διακρίνεται η γκριζόμαυρη θερμομόνωση
Κατά την εκτόξευση οι πύραυλοι στερεών καυσίμων λειτουργούν μόνο για δύο λεπτά και απορρίπτονται όταν το ΔΛ φθάσει σε ύψος 46 χιλιομέτρων. Οι τρεις κύριοι κινητήρες συνεχίζουν τη λειτουργία τους για άλλα έξι λεπτά, έως ότου το ΔΛ φθάσει στην τελική τροχιά του, οπότε και απορρίπτεται η δεξαμενή υγρού υδρογόνου-υγρού οξυγόνου που τους τροφοδοτεί. Για την επάνοδο του ΔΛ στη Γη ακολουθείται μια απλούστερη διαδικασία. Πυροδοτούνται οι δύο κινητήρες ελιγμών για να μειωθεί η ταχύτητα του ΔΛ και αυτό αρχίζει να «πέφτει» προς τη Γη. Το σημαντικότερο πρόβλημα σε αυτή τη φάση είναι η μείωση της ταχύτητας του σκάφους, από τα 28.000 χιλιόμετρα την ώρα που έχει στην τροχιά του, στα 350 χιλιόμετρα την ώρα που έχει τη στιγμή της προσγείωσης. Αυτή η μείωση επιτυγχάνεται βασικά με «αεροδυναμικό φρενάρισμα», όταν το ΔΛ εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης «με την κοιλιά». Στη φάση αυτή η κάτω επιφάνεια του ΔΛ, που φέρει εξαιρετικά ισχυρή θερμομόνωση από κεραμικές πλάκες, θερμαίνεται στους 1.500 βαθμούς Κελσίου. Η θερμομόνωση αυτή αποδείχθηκε ακόμα ένα από τα ασθενή σημεία του ΔΛ και η αστοχία της προκάλεσε την καταστροφή του ΔΛ «Κολούμπια».
Παρ' όλο που το ΔΛ κατασκευάστηκε με στόχο το «φθηνό» λειτουργικό κόστος, η χρήση του δεν ήταν ιδιαίτερα οικονομική, αφού κάθε εκτόξευση κόστιζε 450 εκατ. δολάρια. Το αποτέλεσμα ήταν ότι το πρόγραμμα των ΔΛ απορροφούσε ένα πολύ σημαντικό μέρος του προϋπολογισμού της NASA. Τώρα που αποσύρθηκε από την υπηρεσία και το τελευταίο ΔΛ, υπάρχει περιθώριο ενίσχυσης των άλλων δραστηριοτήτων του διαστημικού οργανισμού των ΗΠΑ. Το μεγαλύτερο μέρος των κονδυλίων που απελευθερώνονται θα διατεθεί στην έρευνα της κλιματικής αλλαγής (2,3 δισ. δολάρια), στην ανάπτυξη τεχνολογίας διαστημικής εξερεύνησης (2,1 δισ.) και στην πλανητολογία (1,7 δισ.).
ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ
Οπως είναι γνωστό και από τα αεροπορικά δυστυχήματα, οι ευαίσθητες φάσεις μιας πτητικής συσκευής είναι η απογείωση και η προσγείωση. Από τον κανόνα αυτόν δεν ξέφυγαν και τα ΔΛ, με μία καταστροφή σε κάθε μία από τις δύο αυτές φάσεις.
Στις 28 Ιανουαρίου του 1986 το ΔΛ «Τσάλεντζερ» καταστράφηκε 73 δευτερόλεπτα μετά την εκτόξευσή του, όταν διαλύθηκε ένας από τους ελαστικούς δακτυλίους που συνδέουν μεταξύ τους τα τμήματα του κάθε πυραύλου στερεών καυσίμων και οι φλόγες προκάλεσαν την έκρηξη της δεξαμενής του υγρού οξυγόνου και υγρού υδρογόνου. Από την έκρηξη σκοτώθηκαν οι επτά επιβάτες του ΔΛ. Μετά το δυστύχημα διεκόπησαν οι εκτοξεύσεις ΔΛ για δυόμισι χρόνια, έως ότου διορθωθεί το πρόβλημα της αστοχίας των ελαστικών δακτυλίων.
Την 1η Φεβρουαρίου του 2003 το ΔΛ «Κολούμπια» διαλύθηκε κατά την επάνοδό του στη Γη, με αποτέλεσμα τον θάνατο των επτά μελών του πληρώματος. Το δυστύχημα προκλήθηκε από την καταστροφή της θερμομόνωσης της αριστερής πτέρυγας, όταν ένα κομμάτι της θερμομόνωσης της δεξαμενής υγρών καυσίμων αποσπάστηκε κατά την εκτόξευση και χτύπησε την πτέρυγα. Ετσι η πτέρυγα δεν άντεξε στην υψηλή θερμοκρασία που αναπτύχθηκε κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα και καταστράφηκε, με αποτέλεσμα το «Κολούμπια» να μείνει ακυβέρνητο και να εκτεθεί στην υψηλή θερμοκρασία το επάνω τμήμα του, που δεν είχε θερμομόνωση. Μετά το δυστύχημα διεκόπησαν οι πτήσεις των ΔΛ για άλλα δυόμισι χρόνια, έως ότου αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της αστοχίας της θερμομόνωσης.
Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου