Blog o ciekawych sprzętach i ich historiach Wahadłowiec STS to potężny temat, ale zanim zabiorę się za całościowe opisywanie jego historii od zarania do STS-1, przypomnę Wam pewne opcje, które nie zostały podczas jego rozwoju wybrane, choć były rozważane.
Na orbitę tylko z bagażem podręcznym
Dawno nie było niczego kosmicznego, więc oto perełka z czasów końcowego etapu rozwoju Space Transportation System, gdy inżynierom NASA i Rockwellowi wydawało się, że będą wykorzystywali wahadłowce do wszystkiego.
Zaprojektowali mnóstwo modułów dodatkowych mieszczących się w ładowni, w tym taki oto moduł pasażerski na 74 miejsca, połączony z kabiną przez wąski tunel. Na widoki za oknem nie było co liczyć, bo takowych nie przewidziano, ale 7 osób w kabinie i 74 w ładowni to już solidna pojemność.
Instalacja modułu wymogła szereg modyfikacji samego wahadłowca – poszerzenia krawędzi natarcia skrzydła, by zwiększyć siłę nośną podczas podejścia do lądowania i przesunąć jej środek do przodu. Zamiast otwieranych na boki wrót ładowni, zastosowano nowe sklepienie kadłuba z wyjściami ewakuacyjnymi i klapą systemu cumowania.
Wahadłowiec miał maksymalnie 23 tony udźwigu na niską orbitę okołoziemską, więc ten cylinder i pozostałe zmiany konstrukcyjne musiały być cokolwiek lekkie, żeby zmieścić jeszcze tyle ludzi i potrzebne im zaopatrzenie.
Szkoda tylko, że poza takim autobusem, w kosmosie nigdy nie znalazł się żaden obiekt dość pojemny by wszystkich ich pomieścić. Może chodziło tylko o orbitalne wycieczki. Tylko na co komu taka wycieczka, kiedy nie ma nawet okna? EDIT: zagadka się rozwiązała.
A ten nosiciel to jest w ogóle potrzebny?
Podobnie jak radziecki testowy wahadłowiec OK-GLI, amerykański orbiter Space Transportation System miał otrzymać swój zestaw silników odrzutowych. O ile jednak maszyna ze wschodu dysponowała czterema rurami tylko do testów atmosferycznych, tak wahadłowiec NASA miał otrzymać zestaw sześciu odłączanych Pratt & Whitney TF33 by umożliwić sprawne przebazowanie między miejscem lądowania po misji, a centrum imienia Kennedy’ego na Florydzie.
– Nie za dużo?
– Niech będzie sześć.
Zasadniczo pomysł ma ręce i nogi: wahadłowiec ma skrzydła, lata co prawda trochę kulawo, ale jak się dołoży dość ciągu to da radę. Zbiornik paliwa zmieści się w ładowni, pylony można podwieszać na żądanie.
Problemy zaczęły się piętrzyć wraz z dorysowaniem do projektu dodatkowych systemów wymaganych do zainstalowania napędu odrzutowego. Elektryka, przewody paliwowe, mocowania pylonów – wszystko to ważyło i ograniczałoby użyteczny udźwig, jaki wahadłowiec mógł zabrać w kosmos. Dodatkowe skomplikowanie konstrukcji również nie pomagało. Dołożenie do dwóch i pół miliona ruchomych części kolejnego systemu zwiększało ryzyko awarii. Lepiej też nie myśleć co stałoby się, gdyby jedna z cudownie kruchych płytek osłony termicznej odpadła podczas lotu, a byłaby to akurat ta, której zadaniem było osłanianie przewodów paliwowych prowadzących od mocowań pylonów do ładowni.
Poza tymi drobnymi niedogodnościami, podczas przelotu silniki główne wahadłowca musiałyby być usunięte, by nie bruździły w jego wyważeniu. Zasadniczo w drogę udałaby się tylko część orbitera, a reszta musiałaby dolecieć pocztą, względnie transportowcem pożyczonym od wojska. Skoro tak, może już lepiej było to ustrojstwo przewieźć w całości jednym samolotem. Wtedy zdecydowano się usunąć opcję montażu silników odrzutowych i ogłoszono konkurs na nosiciela dla wahadłowca. Jack Conroy zakasał rękawy i wyszedł mu Virtus.
Dookoła Blocku – Space Transportation System Shuttle Orbiter Block II // Advanced Shuttle
Amerykanie lubują się czasem w określaniu kolejnych różnych iteracji swoich maszyn mianem „blocków”. Główne silniki wahadłowca, Rocketdyne RS-25, doczekały się kilku wersji rozwojowych oprócz początkowych FMOF i phase 1 i 2: block I, IA, IIA i II. Sam wahadłowiec, mimo znaczących różnic między poszczególnymi egzemplarzami, nigdy nie został przechrzczony na block II, ale to nie znaczy, że takich planów nie było.
STS Orbiter Block II to robocza nazwa koncepcji, nazywanej też czasem Advanced Shuttle, powstałej po katastrofie Challengera w 1986 roku. Pobieżny rzut oka na rysunki i zdjęcia wskazuje na to, że ktoś mocno popłynął, próbując polepszyć przeżywalność misji w razie dezintegracji maszyny. Wszelkie pokazane tu udogodnienia znacząco zwiększyłyby masę i stopień skomplikowania wahadłowca i zredukowały ilość towaru, jaką ten mógłby zabrać na orbitę.
Ewakuacja z pokładu wahadłowca na dowolnym etapie lotu była utrudniona. Pierwotnie, tylko do celów testowych, planowano użycie foteli wyrzucanych. Columbia posiadała dwa takie na wyposażeniu, ale zostały one dezaktywowane po misji STS-5 i całkowicie usunięte po STS-61-C. Były one tego samego typu, który montowano w Lockheedzie A-12 i SR-71. Pozwalały one jednak tylko na ewakuację pilotów, nikt z pozostałej piątki na pokładzie nie posiadał takiego udogodnienia, ani pozostała dwójka na górnym pokładzie, ani trójka na środkowym. Przy tej ilości glazury, jaką pokryty był wahadłowiec, fotele wyrzucane w dół nie były sensowną opcją, zwłaszcza, że na wznoszeniu pod orbiterem znajdował się zbiornik na paliwo ciekłe. Inna sprawa, że trójka ze środkowego pokładu musiałaby się jeszcze przebić przez wypełniony oprzyrządowaniem pokład dolny.
Wszystkie opcje zapasowe w razie awarii podczas wznoszenia zakładały, że maszyna musi pozostać strukturalnie nienaruszona na tyle, by móc obrócić się o 180 stopni w rzadkim powietrzu i wrócić na Florydę (Return To Launch Site), przeskoczyć Atlantyk lotem parabolicznym (Transoceanic Abort Landing), wrócić na miejsce startu po odbyciu jednej orbity (Abort Once Around), lub osiągnąć niższą niż planowaną orbitę (Abort To Orbit). Ta ostatnia opcja była preferowaną i wykorzystano ją podczas STS-51-F, gdy jeden z RS-25 Challengera zaniemógł podczas wznoszenia, a drugi groził tym samym.
Co zaś w przypadku problemów podczas wejścia w atmosferę? Cóż, podobnie – wahadłowiec musiał na tyle trzymać się kupy, by zejść w gęstsze warstwy atmosfery i pozwolić na skok ze spadochronem, co mogło odbyć się dopiero poniżej wysokości 10 tysięcy metrów.
Podczas katastrofy Challengera w styczniu 1986 roku okazało się, że pomimo eksplozji, która rozdarła wahadłowiec na strzępy, kabina pasażerska pozostała względnie nienaruszona i przynajmniej część astronautów przeżyła dezintegrację maszyny – bliższa ekspertyza szczątków wykazała, że niektóre przełączniki znajdywały się w innych pozycjach niż powinny być w tej fazie lotu, a zostały zaprojektowane tak, by siła uderzenia czy eksplozji nie była w stanie ich przestawić. Skoro więc kapsuła załogi była w stanie przetrwać wybuch i przeciążenia przewyższające 10 g, może system jej odrzucania byłby w stanie ocalić astronautów.
Tak wyglądała kabina załogi podczas montażu w zakładach Rockwella w Palmdale. Był to praktycznie osobny moduł, który po prostu „wypadł” z Challengera podczas katastrofy. 
Kabina załogi Challengera zaznaczona na zbliżeniu jednego ze zdjęć katastrofy.
Zdjęcia i rysunki podłączone do tego wpisu przedstawiają różne podejście do ulepszenia wahadłowca, ale mają jedną część wspólną – odrzucaną kabinę pasażerską. Wyposażona jest ona we własne stateczniki i powierzchnie sterowe, w normalnym ustawieniu służące za ster wysokości wahadłowca Block II, gdyż miał on mieć układ kaczki. Mało tego, kabinę planowano wyposażyć w osobne silniki i klapę kadłubową do kontrolowania kąta wejścia w atmosferę.
Na tym zmiany się nie kończą. Zaawansowany wahadłowiec miałby dwa stateczniki pionowe wraz ze sterami kierunku na końcach skrzydeł, nieco przypominające w kształcie przerośnięte winglety znane z samolotów pasażerskich. Zastosowano je, gdyż pojedynczy statecznik pionowy znajdował się częściowo w cieniu aerodynamicznym za wahadłowcem podczas wejścia w atmosferę, co w niektórych warunkach utrudniało sterowanie.
Jeden z rysunków pozostawia trzy RS-25 w ogonie wahadłowca, ale inny przesuwa je pod główny zbiornik paliwa. Planowano też użyć nowych rakiet dodatkowych i zamiast opalać je paliwem stałym (Solid Rocket Booster, SRB) zastosować ciekłe (Liquid Rocket Booster, LRB). Na wahadłowcu zostałyby tylko silniki orbitalnego systemu manewrowego. To z pewnością odchudziłoby sam orbiter, ale też nie pozwalałoby na odzyskanie silników, gdyż płonęłyby w atmosferze wraz ze zbiornikiem głównym. Swoją drogą, projekt ów był swoistym ukłonem w stronę Sowietów: niektóre rozwiązania bardzo przypominają te zastosowane w Buranie i jego rakiecie nośnej – Energii.
Rysunki rysunkami, wahadłowiec przedstawiony na nich byłby drogi i ciężki, ale jeszcze w zasięgu ówczesnej technologii. Nie wiem za to na ile wykonalna byłaby koncepcja przedstawiona na modelu. Dostęp do ładowni poprzez złamanie wahadłowca w pół to dość odważna wizja, zwłaszcza jeśli pamiętamy, że Columbia rozpadła się w 2003 roku przez niewielką rysę w krawędzi natarcia skrzydła i niemalże została stracona podczas swego pierwszego lotu przez kawałek dylatacji, który wpuścił gorące powietrze do komory podwozia głównego. Zastosowanie fabrycznej szpary w poprzek kadłuba i płytek formujących osłonę termiczną to chyba proszenie się o kłopoty.
Trudno powiedzieć, na ile ktokolwiek poważnie rozważał takie podejście do wahadłowca Block II, zwłaszcza w obliczu spadającego budżetu NASA. Ogromne skomplikowanie konstrukcji i masa na pewno również by nie pomogły. Ostatecznie następcą wahadłowców do lotów załogowych w ich mateczniku zostanie podobny do wcześniejszych Apollo i Gemini statek Orion, lub któryś z projektów komercyjnych.
Kosmiczny chlebak – Rockwell C-1057
Tym razem mamy odpowiedź na pytanie: jak upchnąć możliwie największą ładownię w jak najkrótszym wahadłowcu? Nie wiem, po co komu było to potrzebne, ale rozwiązanie było nadzwyczaj kreatywne – ładownię zabudowujemy w poprzek, a wahadłowcowi nadajemy kształt szerokiej bryły wyporowej z niewielkimi skrzydłami. Ponoć aerodynamicznie był to całkiem sprawny sprzęt, ale w kosmos poleciał jednak bardziej konwencjonalny wahadłowiec, skądinąd również projektu Rockwella. Chlebak został w kuchni…