Rymdfart - Epoken för den amerikanska rymdfärjan

En presentation över ämnet: "Rymdfart - Epoken för den amerikanska rymdfärjan"— Presentationens avskrift:

1 Rymdfart - Epoken för den amerikanska rymdfärjan
Ett kort föredrag vid EAF 25 års jubileum Av Staffan Skogby Ett kort föredrag med över epoken med amerikanska rymdfärjan

2 Översikt över föredraget
Föregångar till rymdfärjan Bakgrund till programmet till utvecklingen av rymdfärjan Framgångar och motgångar Visioner om framtiden

3 Discovery Discovery uppskjutning.,
Discovery var uppkallat efter två skepp. Henry Hudson som upptäckte Hudson Bay. Kapten Cook som upptäckte Hawaii öarna. Discovery var den tredje rymdfärjan som konstruerades och testades. Den levererades till Kennedy Space center den 9 november, 1983.

4 Bakgrund för Apolloprogrammet Utveckling av rymdstationer Salyut 1
Den första rymstationen Sovjet 1971 Apollo Spacelab Rymdstationen Mir Rymdstation Alpha (President Reagan) Internationella Rymdstationen ISS

5 Översiktbild av rymdfärjan
This illustration is an orbiter cutaway view with callouts. The orbiter is both the brains and heart of the Space Transportation System (STS). About the same size and weight as a DC-9 aircraft, the orbiter contains the pressurized crew compartment (which can normally carry up to seven crew members), the huge cargo bay, and the three main engines mounted on its aft end. There are three levels to the crew cabin. Uppermost is the flight deck where the commander and the pilot control the mission. The middeck is where the gallery, toilet, sleep stations, and storage and experiment lockers are found for the basic needs of weightless daily living. Also located in the middeck is the airlock hatch into the cargo bay and space beyond. It is through this hatch and airlock that astronauts go to don their spacesuits and marned maneuvering units in preparation for extravehicular activities, more popularly known as spacewalks. The Space Shuttle's cargo bay is adaptable to hundreds of tasks. Large enough to accommodate a tour bus (60 x 15 feet or 18.3 x 4.6 meters), the cargo bay carries satellites, spacecraft, and spacelab scientific laboratories to and from Earth orbit. It is also a work station for astronauts to repair satellites, a foundation from which to erect space structures, and a hold for retrieved satellites to be returned to Earth. Thermal tile insulation and blankets (also known as the thermal protection system or TPS) cover the underbelly, bottom of the wings, and other heat-bearing surfaces of the orbiter to protect it during its fiery reentry into the Earth's atmosphere. The Shuttle's 24,000 individual tiles are made primarily of pure-sand silicate fibers, mixed with a ceramic binder. The solid rocket boosters (SRB's) are designed as an in-house Marshall Space Flight Center project, with United Space Boosters as the assembly and refurbishment contractor. The solid rocket motor (SRM) is provided by the Morton Thiokol Corporation.

6 Den första rymdfärjan Columbia
Den amerikanska rymdstyrelsen NASA har sedan 1981 utfört över hundra flygningar med rymdfärjan Space Shuttle. Den har byggts i fem flygande exemplar, varav tre ännu är i drift, medan två havererat. Space Shuttle har utgjort ryggraden i det amerikanska bemannade rymdprogrammet under närmare tre decennier. Rymdfärjan skjuts normalt upp med en besättning om 5-7 personer. I lastrummet kan cirka 25 ton last tas upp. Färjorna går in i omloppsbana kring jorden och når en höjd på upp till cirka 1000 km. De tillbringar normalt 1-2 veckor i rymden, antingen friflygande eller dockade till den internationella rymdstationen ISS. Huvudfarkosten servas och är redo för en ny flygning inom några månader. Även krutraketmotorerna kan återanvändas. Den externa bränsletanken byggs ny för varje färd. Den första rymdfärjan som användes, Columbia, landar i Kalifornien efter sitt första uppdrag STS-1, 14 april 1981.

7 Space Shuttle Atlantis transported by a Boeing 747 Shuttle Carrier Aircraft (SCA), 1998 (NASA).

8 Space Shuttle Endeavour being transported by a Boeing 747.

9 Översikt över Atlantis för STS-79
An overhead view of Atlantis as it sits atop the Mobile Launcher Platform (MLP) before STS-79. Two Tail Service Masts (TSMs) to either side of the orbiter's tail provide umbilical connections for propellant loading and electrical power.

10 Uppskjutningsplattform
Water is released onto the mobile launcher platform on Launch Pad 39A at the start of a sound suppression system test in During launch, 300,000 US gallons (1,100 m³) are poured onto the pad in only 41 seconds.

11 Boosterraket Solid Rocket Boosters
Main article: Space Shuttle Solid Rocket Booster Two solid rocket boosters (SRBs) each provide 12.5 million newtons (2.8 million lbf) of thrust at liftoff,[15] which is 83% of the total thrust needed for liftoff. The SRBs are jettisoned two minutes after launch at a height of about 150,000 feet (46 km), and then deploy parachutes and land in the ocean to be recovered.[16] The SRB cases are made of steel about ½ inch (13 mm) thick.[17] The Solid Rocket Boosters are re-used many times; the casing used in Ares I engine testing in 2009 consisted of motor cases that have been flown, collectively, on 48 shuttle missions, including STS-1.[18]

12 Instrumentpanel med ”glascockpit”
During STS-101, Atlantis was the first shuttle to fly with a glass cockpit.

13 Huvudmotorer The three nozzles of the Main Engine cluster with the two Orbital Maneuvering System (OMS) pods, and the vertical stabilizer above.

14 Internationella Rymdstationen
En rymdstation ägd av USA, Ryssland, Kanada, Japan och Europa Efteföljare till den rysska rymdsstationen MIR Första sektionen sattes i omloppsbana 1988. ISS (av engelska: International Space Station, Internationella rymdstationen) är en rymdstation ägd av USA, Ryssland, Kanada, Japan och Europa. För USA och Ryssland är den en efterföljare till två tidigare rymdstationer: USA:s Skylab och det tidigare Sovjetunionens, sedermera Rysslands, Mir. ISS är ett internationellt projekt, och kan ses som en symbol för att det kalla kriget, där rymdkapplöpningen spelade en stor roll, är över. Den första sektionen sattes i omloppsbana Sedan den 2 november 2000 har stationen varit bemannad med minst två besättningsmän, och sedan 29 maj 2009 är ISS normalt bemannad med minst sex personer. De första besättningsmännen kallade stationen Alpha, men detta namn användes bara under deras uppdrag. ISS betjänas främst av NASA:s rymdfärjor och Rysslands Sojuz och Progress, men även av ESA:s ATV (Automated Transfer Vehicle) och japanska H-II Transfer Vehicle. Stationen har fått mycket kritik på grund av sin höga kostnad, uppskattningsvis 100 miljarder dollar, innan den är klar. Tidigare rymdprogram beräknas ha återfört närmare sju gånger sin insats i form av tekniska tillämpningar som kunnat återanvändas i andra sammanhang, men det återstår att se om ISS kan ha en liknande inverkan.

15 The International Space Station (ISS) is an internationally developed research facility that is being assembled in low Earth orbit. On-orbit construction of the station began in 1998 and is scheduled for completion by late The station is expected to remain in operation until at least 2015, and likely 2020.[6][7] With a greater cross-sectional area than that of any previous space station, the ISS can be seen from Earth with the naked eye,[8] and is by far the largest artificial satellite that has ever orbited Earth.[9] The ISS serves as a research laboratory that has a microgravity environment in which crews conduct experiments in biology, chemistry, medicine, physiology and physics, as well as astronomical and meteorological observations.[10][11][12] The station provides a unique environment for the testing of the spacecraft systems that will be required for missions to the Moon and Mars.[13] The ISS is operated by Expedition crews of six astronauts and cosmonauts, with the station programme maintaining an uninterrupted human presence in space since the launch of Expedition 1 on 31 October 2000, a total of & years and & days. The programme is thus approaching the current record for uninterrupted human presence on a space station, set aboard Mir, of 3,644 days (8 days short of 10 years), with the ISS expected to take the record on 23 October 2010.[14] As of 25 September 2010 ( )[update], the crew of Expedition 25 is aboard.[15]

16

17

18 ISS Bemanning Normalt 6 man i bemanning
Den första rymdturisten Dennis Tito, kostnad 20MUSD Christer Fuglesang reste och arbetade på rymdstationen under december 2006 Den andra resan för Christer blev med Discovery den 29 augusti 2009 196 människor har besökt ISS (10 oktober 2010), inklusive de sex personer som för tillfället är ISS-besättning nummer 25 Varav 7 rymdturister Bemannade ISS-expeditioner [redigera] Huvudartikel: Bemannade ISS-expeditioner Sedan den 2 november 2000 har rymdstationen alltid varit bemannad med minst två besättningsmän. Kortvarigt har ISS varit obemannad under rymdpromenader, till exempel den 30 mars 2007 i 24 minuter då Sojuz TMA-9 skulle byta plats. ISS har tagit emot den förste rymdturisten, amerikanen Dennis Tito som betalade 20 miljoner dollar för att föras upp ombord på en rysk underhållsfarkost, och det första rymdbröllopet när Jurij I. Malentjenko ombord på stationen gifte sig med Ekaterina Dmitrieva som var i Texas, USA. Världens första kvinnliga rymdturist besökte ISS under år Ur svensk synvinkel är den kanske viktigaste personen som besökt ISS Christer Fuglesang som reste till och arbetade på stationen under december Den nu 52-årige Fuglesang utsågs 2008 till att göra en andra resa till ISS, då han bl a ska utföra en del egna vetenskapliga undersökningar. Denna resa påbörjades med rymdfärjan Discovery den 29 augusti 2009, kl lokal tid. Fuglesang har sällskap med sex andra besättningsmedlemmar.

19 En uppskjutning av rymdfärjan Atlantis 16 september 1966
En bild från uppskjutningen av rymdfärjan Atlantis som jag tog tidigt på morgonen den 16 september 1996 från Floridas kust. Den mörka natthimlen lystes upp av det orangefärgade ljuset från boosterraketerna. Marken skakade under ett öronbedövande dån på 8km avstånd.  Atlantis var på väg mot den ryska rymdstationen Mir. Atlantis gjorde sin sista flygning i maj Atlantis  förekom för övrigt i filmen Armageddon från 1998.

20 Genomslagshål i Endevour STS-118
The entry hole in Space Shuttle Endeavour's radiator panel caused by space debris during STS-118

21 Styrdatorer ombord 5st datorer ombord 4st parallell kopplade
1st reservdator med alternativ programvara Har aldrig behövts användas Flight systems Atlantis deploys the landing gear before landing on a selected runway just like a common aircraft. The shuttle was one of the earliest craft to use a computerized fly-by-wire digital flight control system. This means no mechanical or hydraulic linkages connect the pilot's control stick to the control surfaces or reaction control system thrusters. A primary concern with digital fly-by-wire systems is reliability. Much research went into the shuttle computer system. The shuttle uses five identical redundant IBM 32-bit general purpose computers (GPCs), model AP-101, constituting a type of embedded system. Four computers run specialized software called the Primary Avionics Software System (PASS). A fifth backup computer runs separate software called the Backup Flight System (BFS). Collectively they are called the Data Processing System (DPS).[19][20] The design goal of the shuttle's DPS is fail-operational/fail-safe reliability. After a single failure, the shuttle can still continue the mission. After two failures, it can still land safely. The four general-purpose computers operate essentially in lockstep, checking each other. If one computer fails, the three functioning computers "vote" it out of the system. This isolates it from vehicle control. If a second computer of the three remaining fails, the two functioning computers vote it out. In the rare case of two out of four computers simultaneously failing (a two-two split), one group is picked at random. The Backup Flight System (BFS) is separately developed software running on the fifth computer, used only if the entire four-computer primary system fails. The BFS was created because although the four primary computers are hardware redundant, they all run the same software, so a generic software problem could crash all of them. Embedded system avionic software is developed under totally different conditions from public commercial software: the number of code lines is tiny compared to a public commercial software, changes are only made infrequently and with extensive testing, and many programming and test personnel work on the small amount of computer code. However, in theory it can still fail, and the BFS exists for that contingency. While BFS will run in parallel with PASS, to date, BFS has never been engaged to take over control from PASS during any shuttle mission. The software for the shuttle computers is written in a high-level language called HAL/S, somewhat similar to PL/I. It is specifically designed for a real time embedded system environment. The IBM AP-101 computers originally had about 424 kilobytes of magnetic core memory each. The CPU could process about 400,000 instructions per second. They have no hard disk drive, and load software from magnetic tape cartridges. In 1990, the original computers were replaced with an upgraded model AP-101S, which has about 2.5 times the memory capacity (about 1 megabyte) and three times the processor speed (about 1.2 million instructions per second). The memory was changed from magnetic core to semiconductor with battery backup. Early shuttle missions, starting in November 1983, took along the GRiD Compass, arguably one of the first laptop computers. The GRiD was given the name SPOC, for Shuttle Portable Onboard Computer. Use on the Shuttle required both hardware and software modifications which were incorporated into later versions of the commercial product. It was used to monitor and display the Shuttle's ground position, path of the next two orbits, show where the shuttle had line of site communications with ground stations, and determine points for location-specific observations of the Earth. The Compass sold poorly, as it cost at least US$8000, but it offered unmatched performance for its weight and size.[21] NASA was one of its main customers.[22]

22 Rymdstationen ISS HSC September 2000
Bildtext: "Stjärnreportrarna från EAF-nytt" på plats i rymdstationen redan i september 2000 med den blivande astronauten Christer Fuglesang. Bilden är tagen vid ett studiebesök på Houston Space Center-

23 Rysska rymdfärjan Buran
Ett konkurrent En bild från utställningen i Moskva Buran [redigera] Huvudartikel: Buran 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 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. Hermes [redigera] Huvudartikel: Hermes (rymdfarkost) Den europeiska rymdorganisationen ESA:s projekt Hermes syftade till en rymdfärja för tre personers besättning, som skulle skjutas upp på toppen av den europeiska bärraketen Ariane 5. Projektet lades ner 1993 utan att någon rymdfärja byggts.

24 Visionen om framtiden Behoven från rymdstationen
Bemannad färd till månen

25 Översikt över rymdfärjor
Namn Land Jungfrufärd Antal färder Tagen ur bruk Kommentar Columbia USA 1981 28 2003 havererade vid återinträde Challenger 1983 10 1986 havererad vid start Discovery 1984 37 i drift Atlantis 1985 30 Endeavour 1992 23 Buran Sovjet 1988 1 skrotad, ingen bemannad färd

26 Den flexibla rymdfärjan
Rymdteleskopet Hubble sändes upp i rymdfärjans lastrum och teleskopet har servats med ny utrustning vid fem rymdfärjefärder Den ryska rymdstationen Mir fick besök av dockande amerikanska rymdfärjor vid elva tillfällen och h 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 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.

27 Orion förslag President Obama utspel 2009
Satsning på obemannade rymdfärder Stor debatt kring nedskärning bemannade rymdfärder Bilden visar fullskalemodell av Orion kapseln som fanns utställd vid Kennedy Space Center i december 2009. 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. 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. Uppskjutningarna har försenats och f.n. planeras de sista uppskjutningarna ske under 2011.

28