El Transbordador Espacial de la NASA, oficialmente llamado Sistema de Transporte Espacial (STS por sus siglas en ingles), es el vehículo espacial utilizado actualmente por el gobierno de Estados Unidos para sus misiones de los vuelos espaciales tripulados. Durante el lanzamiento, se compone de un tanque externo (ET) de color oscuro, dos cohetes de color blanco de combustible sólido (SRBs), y el vehículo orbital, una nave espacial con alas, que es el transbordador espacial en sentido estricto.

Transborador Espacial

El orbitador transporta los astronautas y la carga útil, tal como los satélites o partes de la Estación Espacial Libertad a la órbita terrestre baja de la Tierra que es básicamente la parte superior de la atmósfera o termosfera. Por lo general, de cinco a siete miembros componen la tripulación de vuelo en el vehículo orbital.

La capacidad de carga útil es de 22.700 kg (50.000 libras). Cuando la misión del vehículo orbital es completada activa los propulsores de su sistema de maniobra orbital (OMS) para abandonar la órbita y re-entrar en la atmósfera inferior. Durante el descenso y el aterrizaje, el transbordador o vehículo orbital actúa como un planeador, y hace un aterrizaje completo sin el uso de ningún sistema de propulsión.

El transbordador espacial es la primera nave espacial orbital diseñada para reutilización parcial. Puede transportar cargas útiles a la órbita terrestre baja, provee la rotación de la tripulación de la Estación Espacial Internacional (ISS), y realiza misiones de servicios de diversos tipos. El vehículo orbital puede también recuperar los satélites y otras cargas útiles de la órbita para retornarlas a la Tierra, pero esta capacidad no se ha utilizado con frecuencia.

Sin embargo, se ha utilizado para retornar grandes cargas útiles de la ISS a la Tierra ya que la nave espacial rusa Soyuz tiene una capacidad de carga limitada que reduce la cantidad de carga útil que puede regresar a la tierra. Cada transbordador fue diseñado para una vida útil proyectada de 100 lanzamientos o 10 años de vida operativa. El hombre responsable del diseño de la STS se llama Maxime Faget, que también ha supervisado los diseños de naves espaciales Mercury, Gemini y Apollo.

Transborador EspacialEl factor crucial en el tamaño y la forma del transbordador orbital fue la exigencia de que se pueda dar cabida a la mayor parte de los grandes satélites comerciales y militares previstos.  Además, debía ser capaz de realizar misiones clasificadas para diversas ramas militares como la USAF.

Entre los factores que intervinieron en la elección de ‘cohetes sólidos’ reutilizables y un depósito de combustible desechable se incluía el deseo del Pentágono para obtener una alta capacidad de carga útil del vehículo para el despliegue de los satélites, y el deseo de la administración Nixon por reducir los costos de la exploración del espacio mediante el desarrollo de una serie de naves espaciales con componentes reutilizables.

Como parte del programa se han construido seis Transbordares Espaciales, el primer vehículo orbital, Enterprise, no se construyó para los vuelos espaciales, y fue utilizado sólo con fines de prueba. Los siguientes vehículos orbitales construidos fueron: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis y Endeavor.

El Challenger sufrió un trágico accidente y se desintegró 73 segundos después de su lanzamiento en 1986 y el Endeavor fue construido como un sustituto poco despues. Por su parte el Columbia se desintegró durante la reentrada en el año 2003.

Cada transbordador espacial es parcialmente un sistema de lanzamiento reutilizable que se compone de tres conjuntos principales: el vehículo orbital reutilizable (OV), el tanque externo de combustible desechable (ET), y los dos parcialmente reutilizables cohetes impulsores sólidos (SRBs).

El depósito y los impulsores son separados durante el ascenso, y sólo el vehículo orbital entra en órbita. El vehículo es lanzado verticalmente como un cohete convencional y a partir de cierta altura el orbitador maniobra hasta colocarse en posición horizontal al estar en órbita. Una vez finalizada su misión, maniobra entrando en la atmosfera terrestre para después planear y realizar el aterrizaje a la manera que lo hace un avión convencional.

A veces, el propio vehículo orbital se conoce como el transbordador espacial. Técnicamente, se trata de un nombre inapropiado, ya que el actual “Sistema de Transporte Espacial” (Transbordador espacial) es la combinación del vehículo orbital, el tanque externo (ET), y los dos parcialmente reutilizables cohetes impulsores sólidos.

Datos Técnicos

Especificaciones del Orbitador

  • Longitud: 37.24 m
  • Envergadura: 23.79 m
  • Altura: 17.86 m
  • Peso vacio: 68,585 kg
  • Peso máximo al despegue: 109,000 kg
  • Propulsion: Tres motores Rocketdyne Block IIA SSMEs, con un empuje unitario de of 1.75 meganewtons
  • Capacidad de carga: 25,061 kilograms (55,250 lb)
  • Dimensiones bahía de carga: 4.6 m por18 m.
  • Altura Operacional: 185 to 960 km
  • Velocidad: 7,743 m/s (27,875 km/h)

Especificaciones del tanque externo

  • Longitud: 46.9 m
  • Diámetro: 8.4 m
  • Capacidad de carga de propelente: 2025 m³.
  • Peso vacio: 26,535 kg
  • Peso con carga máxima: 756,000 kg

Especificaciones de los propulsores de combustible sólido

  • Longitud: 45.6 m (149.6 ft)
  • Diámetro: 3.7 m (12.14 ft)
  • Peso vacio: 63,272 kg (139,491 lb)
  • Peso con carga máxima 590,000 kg
  • Empuje: 12.5 meganewtons

Transborador Espacial

Partes del Transbordador Espacial

Vehículo orbital

El vehículo orbital se asemeja a un avión con dos alas delta, con un barrido de 81 ° en el interior de la vanguardia y de 45 ° en el exterior de la vanguardia de las alas. Su estabilizador vertical cuenta con un borde de ataque con un ángulo de 50 °. Los cuatro alerones montados en el borde de las alas, el timón y el freno de velocidad, los cuales se adjuntan en el borde del estabilizador, con el cuerpo solapado, ayudan al control del vehículo orbital durante el descenso y el aterrizaje. El vehículo orbital tiene una bahía de carga útil de grandes dimensiones con 4,6 m por 18,3 m que comprende la mayor parte del fuselaje.

El orbitador cuenta con tres motores principales que están montados en la popa del fuselaje en un patrón triangular. Los tres motores pueden moverse 10,5 grados hacia arriba y hacia abajo, y 8,5 grados de lado a lado durante el ascenso para cambiar la dirección de su empuje y dirigir el vuelo, así como para brindar mayor empuje. El vehículo orbital se estructura principalmente a partir de aleación de aluminio, aunque la estructura del motor de empuje está hecha de titanio (aleación).

Cohetes impulsores sólidos

Dos cohetes impulsores sólidos cada uno capaz de proporcionar 12,5 millones de newtons (2,8 millones de lbf) de empuje en el lanzamiento, que es básicamente el 83% del total de empuje necesario para lanzamiento. Estos cohetes son devueltos dos minutos después del lanzamiento a una altura de unos 45,7 km (150.000 pies) para a continuación desplegar los paracaídas y aterrizar en el océano para ser finalmente recuperados. Los fuselajes de estos impulsores están hechos de acero de alrededor de 1,3 cm de espesor.

Sistemas de vuelo

Al inicio del programa del transbordador espacial, las misiones usaban los sistemas GRID Compass, posiblemente uno de los primeros ordenadores portátiles. El sistema Compass se vendió mal, ya que tenía un costo de alrededor 8000 dólares, sin embargo ofrecía un rendimiento sin igual por su peso y tamaño por lo que la NASA fue uno de sus principales clientes.

El transbordador espacial fue una de las primeras naves en utilizar un sistema de control de vuelo computarizado “fly-by-wire digital. Esto significa que no cuenta con sistemas mecánicos o hidráulicos vinculados al comando de control del piloto para las superficies de vuelo o para los sistemas de control de los propulsores.

Una de las principales preocupaciones con los sistemas digitales fly-by-wire era la fiabilidad. Gran parte de investigación se centró en el sistema computadorizado de la nave. El transbordador utiliza cinco computadoras idénticas redundantes IBM de 32 bits de uso general (GPC), de modelo AP-101, lo que constituye un tipo de sistema empotrado y centrado. Cuatro equipos especializados ejecutan software llamado Sistema de Software de Avionica Primaria(PASS). Un quinto equipo con una copia de seguridad ejecuta por separado el llamado software de copia de seguridad del sistema de vuelo (BFS). Colectivamente se les llama el sistema de procesamiento de datos (DPS).

El objetivo de diseño del sistema DPS es básicamente constituir un respaldo a prueba de fallos. Gracias a esto si se produce un solo fallo, el transbordador puede seguir la misión sin problemas. Incluso después de dos fallos, todavía puede aterrizar a salvo.

Las cuatro computadoras de uso general operan esencialmente en conjunto, vigilándose una a la otra. Si un equipo falla, las otras tres computadoras “votan” y deciden dejarla fuera del sistema asumiendo sus funciones. Esto la aísla del control del vehículo. Si un segundo equipo de los tres restantes no funciona correctamente, las otras dos a su vez “votan” y la dejan fuera del sistema.

El sistema de copia de seguridad de vuelo (BFS) es software desarrollado por separado en ejecución en el quinto equipo, utilizado sólo si todo el equipo de cuatro primarias el sistema falla. La BFS se creó porque, aunque los cuatro principales equipos de hardware son redundantes, todos corren el mismo software, de modo genérico un problema de software podría accidente todos ellos. Embedded sistema de aviónica de software es desarrollado bajo condiciones totalmente diferentes de público del software comercial, el número de líneas de código es pequeño en comparación con un software comercial, los cambios sólo se realizan con poca frecuencia y con amplias pruebas, y muchas de programación prueba personal y el trabajo en la pequeña cantidad de código de computadora. Sin embargo, en teoría, todavía puede fracasar, y la BFS que existe para la contingencia. Y mientras BFS se ejecutarán en paralelo con PASS, hasta la fecha, BFS nunca ha sido contratado para tomar el control de PASS en cualquier misión de lanzadera.

El software para el servicio de computadoras está escrito en un lenguaje de alto nivel llamado HAL / S, algo similar a PL / I. Esta específicamente diseñado para lo que era en su tiempo un sistema de computadoras altamente moderno y sofisticado.

Las computadoras IBM AP-101 originalmente tenían alrededor de 424 kilobytes de memoria magnética en cada núcleo. El CPU podía procesar hasta 400.000 instrucciones por segundo. No tenian unidad de disco duro, por lo que tenían que cargar el software de cartuchos de cinta magnética.

En 1990, las computadoras originales se sustituyeron con un actualizado modelo AP-101S, que tiene alrededor de 2,5 veces la capacidad de la memoria (alrededor de 1 megabyte) y tres veces la velocidad del procesador (cerca de 1,2 millones de instrucciones por segundo). La memoria se ha cambiado de una de núcleo magnético a otra de semiconductores con batería de respaldo.

Mejoras en el transbordador especial

Transbordador EspacialInternamente, el transbordador sigue siendo en gran medida similar al diseño original, con la excepción de la mejora de los equipos de aviónica. Además de las actualizaciones de los sistemas de computación, las pantallas originales de gráficos vectoriales monocromáticas de la cabina fueron sustituidas por modernas pantallas planas a todo color, similares a las de aeronaves contemporáneas como los aviones Airbus A380 y Boeing 777. Esto es llamado actualmente una “cabina de vidrio”. Computadoras calculadoras programables se llevan tan bien a bordo.

Con la llegada de la ISS, las esclusas internas del vehículo orbital fueron reemplazadas con sistemas externos de acoplamiento para permitir una mayor cantidad de carga que se almacena en la mitad de la cubierta de la lanzadera durante las misiones de reabastecimiento de la estación.

Los principales motores del transbordador espacial han tenido varias mejoras en cuanto a fiabilidad y potencia. Esto explica frases como “principales motores de aceleración de hasta 104% de rendimiento.” Esto no significa que los motores se estén forzando más allá de un límite seguro. El 100% es el nivel de potencia para el que fue diseñado el motor originalmente. Durante el largo programa de desarrollo, Rocketdyne determinó que el motor es capaz de tener un funcionamiento fiable hasta del 104% de la capacidad originalmente especificada de empuje. Las actualizaciones del motor han mejorado la fiabilidad, mantenibilidad y rendimiento. El nivel de empuje de 109% fue finalmente alcanzado con los motores de vuelo del Bloque II en el 2001.

Para las dos primeras misiones, STS-1 y STS-2, el tanque exterior fue pintado de color blanco para proteger el aislamiento que cubre gran parte del tanque, pero las mejoras y las pruebas mostraron que no era necesario. El peso ahorrado por no pintar el tanque se traduce en un aumento de la capacidad de carga útil en órbita. Peso adicional fue ahorrado por la eliminación de algunos de los “largueros” internos en el tanque de hidrógeno que resultaron ser innecesarios. El resultante “ligero tanque externo” se ha utilizado en la inmensa mayoría de las misiones del Transbordador.

La misión STS-91 vio el primer vuelo del “tanque ligero externo”. Esta versión del tanque está fabricada de la aleación 2195 de litio-aluminio. Pesa 3,4 toneladas (7.500 libras) menos que la última versión de tanques ligeros. Como la lanzadera no puede volar de manera automatica, cada uno de estas mejoras ha sido “probada” en los vuelos operativos.

Los cohetes impulsores sólidos han sido objeto de mejoras también. Los ingenieros de diseño añadieron una tercera junta en forma de anillo para sellar las articulaciones entre los segmentos después de que aconteciera el desastre del transbordador espacial Challenger. Varias otras mejoras a estos cohetes fueron previstas a fin de mejorar el rendimiento y la seguridad, pero nunca llegaron a implementarse. Sin embargo otras mejoras culminaron con un diseño considerablemente más simple y de bajo coste, probablemente más seguro y de mejor desempeño denominado Advanced Solid Rocket Booster (ASRB). Estos cohetes entraron en producción en la primera mitad del decenio de 1990 para apoyar a la Estación Espacial, pero más tarde se canceló el programa para ahorrar dinero después de que se gastaron $ 2,2 mil millones.

Transborador EspacialLa pérdida del programa ASRB se tradujo en el desarrollo del Tanque Externo Súper Liviano (SLWT), que proporcionó un mayor incremento en la capacidad de carga útil, aunque no brindó ninguna mejora en cuanto a la seguridad.

La misión STS-70 se retrasó en 1995, cuando los pájaros carpinteros realizaron agujeros en el aislamiento exterior de espuma del tanque del Discovery. Desde entonces, la NASA ha instalado búhos señuelos de plástico comerciales para alejar otras aves y que deben ser retirados antes del lanzamiento. La naturaleza delicada de la espuma de aislamiento ha sido la causa de los daños del sistema de protección térmica, el escudo de losas térmicas resistentes al calor del vehículo orbital durante los últimos lanzamientos. Actualmente la NASA sigue confiando en que este daño, si bien es la principal causa del desastre del Columbia el 1 de febrero de 2003, no pondrá en peligro el objetivo de la NASA de completar la Estación Espacial Internacional (ISS) en la fecha asignada.

Una variante no tripulada del transbordador para vuelos de carga se ha propuesto diversas oportunidades y siempre fue rechazada desde el decenio de 1980. Se llamaba la Shuttle-C, y hubiera sido de gran provecho por su capacidad de carga y por ser reutilizable, con un gran potencial de ahorro de recursos por el uso de la tecnología desarrollada para el transbordador espacial.

En las primeros cuatro misiones del transbordador, los astronautas llevaban trajes presurizados modificados de la Fuerza Aérea de los EE.UU para grandes alturas, que incluían un casco totalmente presurizado que funcionaba durante el ascenso y descenso. A partir del quinto vuelo STS-5, hasta la pérdida del Challenger, un traje de color azul de una solo pieza nomex y cascos parcialmente presurizados fueron usados. Poco después una versión menos voluminosa de los trajes presurizados con cascos empezaron a utilizarse cuando los vuelos reiniciaron en 1988. Los trajes de lanzamiento-entrada finalizaron su vida de servicio a finales de 1995, y fueron sustituidos por los trajes Advanced Crew Escape Suit (ACES) totalmente presurizados, que se asemejan al traje espacial de la misión Geminis usados a mediados del decenio de 1960.

Para ampliar el tiempo que los vehículos orbitales pueden permanecer acoplados a la ISS, el Station-to-Shuttle Power Transfer System (SSPTS) fue instalado. El SSPTS permite que los vehículos orbitales puedan utilizar energía proporcionada por el ISS para preservar su propio poder. El SSPTS se utilizó por primera vez con éxito en la misión STS-118.

Despegue y Desarrollo de la misión en el Transbordador Espacial

Todas las misiones del Transbordador Espacial son lanzados desde el Centro Espacial Kennedy (KSC). El transbordador no será jamas lanzado en las condiciones en que podría ser alcanzado por un rayo. Sin embargo a veces estas aeronaves suelen ser golpeadas por un rayo, sin efectos adversos debido a que la electricidad se disipa a través de su estructura la cual está conectada eléctricamente a tierra.

Como la mayoría de las naves de su tipo, el transbordador espacial está construido principalmente de materiales ligeros a base de aluminio, que normalmente sirve de escudo para proteger los sistemas internos. Sin embargo, al despegue del transbordador produce un largo penacho de gases en el escape, el cual al ascender la aeronave puede desencadenar un rayo por proporcionar una ruta de acceso directo al suelo. La NASA tiene por regla estricta no efectuar un lanzamiento si hay una nube a una distancia de menos de 10 millas náuticas. La NASA con un servicio especial cuya misión es supervisar las condiciones meteorológicas hasta que llegue el momento de tomar la decisión final de efectuar el lanzamiento.

Si bien el transbordor es capaz de soportar un rayo, puede sufrir un problema similar al sufrido por el Apolo 12 años atras, por lo que la NASA evita efectuar lanzamientos en la medida de lo posible cuando estén presentes condiciones meteorológicas que favorezcan los rayos.

En el día del lanzamiento, después de celebrar la cuenta regresiva final, en T menos 9 minutos, el transbordador comienza sus preparativos finales para el lanzamiento, la cuenta regresiva es controlada automáticamente por un programa de ordenador especial que es puesto en marcha en el Centro de Control. Esto se conoce como el Secuenciador de lanzamiento de Tierra (GLS), que detiene el conteo, si detecta un problema crítico con cualquiera de los sistemas de a bordo. El GLS pone en manos de las computadoras de a bordo el conteo en T menos 31 segundos, en un proceso llamado auto secuencia de inicio.

En T menos 16 segundos, el sistema de represión masiva del sonido (SPS) comienza a llenar la Plataforma de lanzamiento móvil (MLP) con300.000 galones de (1100 m³) de agua para proteger el vehículo orbital de los daños causados por la energía acústica y de los gases de escape de los cohetes que rebotan en la trinchera de la MLP durante el lanzamiento.

En T menos 10 segundos, se activa la ignición de hidrógeno en cada motor campana para sofocar el estancamiento de gas en el interior de los conos antes de la ignición. El hecho de no quemar estos gases antes de iniciar el viaje puede crear la posibilidad de una sobrepresión y la consecuente explosión del vehículo durante la fase de disparo. Las turbobombas del principal motor reciben la orden de iniciar la carga de las cámaras de combustión con hidrógeno líquido y oxígeno líquido en este momento.

El transbordador espacial cuenta con tres motores principales (SSMEs) que comenzarán a arder en T menos 6,6 segundos. Los principales motores de ignición inician de forma secuencial a través de los ordenadores de propósito general (GPC) de la aeronave en intervalos de 120 milisegundos. El GPC exige que los motores lleguen al 90% de su rendimiento nominal para completar la fase final antes de entrar en la configuración de lanzamiento.

Cuando los SSMEs empezan a funcionar, el agua del sistema de represión de sonido empezara a convertirse en un gran volumen de vapor que se dispara hacia afuera. Los tres SSMEs deben llegar a un rendimiento del 100% dentro de tres segundos, en caso contrario los equipos de abordo iniciarán un proceso de aborto del despegue. Si las computadoras a bordo de verifican un empuje normal, en T menos 0 segundos, el despegue se inicia.

En este punto, el vehículo se ha comprometido a despegar, ya que el sistema no puede ser apagado una vez encendido. Después de ser alcanzado un nivel de empuje estable, los amarres que mantienen sostenido el vehículo a la plataforma son soltados mediante radio control.

Los gases producidos por la combustión en los cohetes de combustible sólido salen del escape a casi la velocidad del sonido causando una serie de ondas de choque. Durante la ignición el sistema GPC controla las secuencias de disparo a través del Controlador de Eventos Master, un programa de ordenador integrado con el servicio de los cuatro sistemas redundantes. Hay una amplia gama de procedimientos de emergencia (los modos de abortar) para manejar diversos escenarios de fallo durante el ascenso. Muchos de estos escenarios se ciernen sobre los propulsores SSME ya que es el más complejo componente y es el que esta mas sujeto a estrés

Poco después de salir de la torre de lanzamiento el transbordador comienza una serie de movimientos de afinación para lograr una adecuada inclinación orbital y para que el vehículo está por debajo del tanque externo y los propulsores SRB y con las alas niveladas. El vehículo sube progresivamente en un arco cada vez más aplanado, acelerando conforme el peso de los propulsores SRB y del tanque principal de combustible disminuyen.

Transbordador EspacialPara alcanzar la órbita baja se requiere mucha más aceleracion horizontal que vertical. Esto no es visualmente evidente, ya que el vehículo se eleva verticalmente y está fuera de la vista la mayor parte de la aceleración horizontal. La velocidad orbital alcanzada a una altura de 380 km (236 millas), cerca de la Estación Espacial Internacional es de 7,68 kilómetros por segundo (27.650 km / h, 17,180 mph), aproximadamente el equivalente a Mach 23 a nivel del mar. Como la Estación Espacial Internacional esta en órbita con una inclinación de 51,6 grados, el transbordador tiene que alcanzar el mismo nivel de inclinación para llegar a la ISS.

En torno a un punto llamado Max-Q, donde las fuerzas de la aerodinámica están en su máximo, los principales motores son temporalmete apagados para evitar el exceso de estrés y velocidad sobre la aeronave la cual es particularmente vulnerable en zonas tales como las alas. En este punto, un fenómeno conocido como la singularidad Prandtl-Glauert ocurre, en la que ocurre condensación de nubes durante la transición del vehículo a velocidad supersónica.

Unos 126 segundos después del lanzamiento, los pernos explosivos liberan los cohetes SRBs con la ayuda de pequeños cohetes que sirven para empujarlos lateralmente fuera del vehículo. Los SRBs cuentan con paracaídas y aterrizan en el mar para ser reutilizados. El transbordador entonces comienza a acelerar hasta la órbita usando los motores del orbitador.

El vehículo sigue subiendo hasta tomar una posición con su nariz sobre el horizonte, utilizando los principales motores para ganar y al mismo tiempo mantener la altitud mientras continua acelerando horizontalmente hacia la órbita. En alrededor de menos de un minuto de ascenso, el vehículo orbital realiza maniobras para cambiar los enlaces de comunicación desde las estaciones terrestres de seguimiento y los satélites de retransmisión de datos.

Por último, en los últimos 10 segundos de la ignición del propulsor principal, la masa del vehículo es lo suficientemente baja para los motores desaceleren de todo tal que no se pase el límite de la aceleración del vehículo de 3 g (30 m / s ²), para mayor confort de los astronautas.

Los principales motores se apagan antes de completar el agotamiento del combustible, ya que tenerlos en funcionamiento sin combustible puede destruir los motores. El suministro de oxígeno se termina antes que el suministro de hidrógeno, ya que los SSMEs reaccionan desfavorablemente a otros modos de apagado. El oxígeno líquido tiene una tendencia a reaccionar violentamente cuando se encuentra el metal del motor caliente. El tanque externo es puesto en libertad al disparar los pernos explosivos correspondientes, gran parte del tanque se quema en la atmósfera, aunque algunos fragmentos caen en el Océano Índico.

Para evitar que la lanzadera siga el tanque externo de nuevo a la atmósfera inferior, el sistema de maniobra orbital (OMS) inicia el disparo de los motores para alcanzar el perigeo superior en la atmósfera superior. En algunas misiones (por ejemplo, las misiones a la ISS), los motores del sistema OMS también se utilizan al mismo tiempo que los principales motores se siguen disparando. La razón para poner el vehículo orbital en un camino que lo lleve de vuelta a la Tierra no es sólo para la eliminación del tanque externo. Es también por una medida de seguridad, en caso de mal funcionamiento de la OMS, o la puertas de la bahía de carga puertas no se puedan abrir por alguna razón, el transbordador ya está en camino a un retorno a la tierra para realizar un aterrizaje de emergencia.

Reentrada y aterrizaje del Transbordador espacial

Casi la totalidad del proceso de reentrada del transbordador con la excepción del despliegue del tren de aterrizaje y el despliegue de las sondas de datos aéreos, normalmente se realiza bajo el control de equipo computadorizado. Sin embargo, la re-entrada puede ser totalmente realizada mediante vuelo manual en caso de una emergencia. La aproximación y la fase de aterrizaje pueden ser controladas por el piloto automático, pero por lo general son realizadas manualmente.

El vehículo comienza de nuevo la entrada mediante el uso de los motores del sistema de maniobra orbital, mientras vuela al revés, en la dirección opuesta al movimiento orbital por aproximadamente tres minutos, lo que reduce la velocidad del orbitador a alrededor de 200 mph (90 m / s). La consiguiente disminución de la órbita baja del transbordador reduce su perigeo abajo en la parte superior de la atmósfera. La lanzadera maniobra tirando de su nariz hacia arriba (que en realidad es “abajo” porque el vuelo está siendo realizado al revés). Esta maniobra es realizada en un recorrido de alrededor de la mitad del globo terráqueo hasta llegar cerca del área de aterrizaje.

El vehículo empieza a encontrar una mayor densidad del aire en la parte baja de la termosfera a unos 400.000 pies (120 km), a una velocidad de Mach 25 (8,2 km / s). El vehículo es controlado por una combinación de propulsores RCS y superficies de control, para volar a 40 grados con la nariz hacia arriba, produciendo un gran arrastre, no solo para reducir significativamente su velocidad de entrada, sino también para reducir el calor producido por la reentrada. Además, el vehículo tiene que reducir la velocidad extra antes de llegar al sitio de aterrizaje. Esto se logra mediante la realización de curvas en forma de s hasta alcanzar un radio de giro de 70 grados.

En la atmósfera inferior, el vehículo orbital vuela como un planeador convencional, a excepción de una mucho mayor tasa de descenso, más de 10000 pies por minuto (50 m / s).

En aproximadamente Mach 3, dos sondas de datos aéreos, que se encuentra en los lados izquierdo y derecho del vehículo orbita, en la parte baja del fuselaje, se despliegan para medir la presión del aire en relación con la circulación del vehículo en la atmósfera.

Cuando la aproximación y la fase de aterrizaje comienzan, el vehículo orbital se encuentra a unos 3000 m (10000 pies) de altitud, a 12 km (7,5 millas) de la pista. Los pilotos aplican un frenado aerodinámico para ayudar a reducir la velocidad del vehículo. El vehículo orbital reduce su velocidad de 682 km / h (424 mph) a aproximadamente 346 km / h (215 mph), (en comparación a 260 km / h (160 mph) para un avión jet), antes de tocar la pista. El tren de aterrizaje se despliega, mientras que el orbital está volando a 430 km / h (267 mph). Para ayudar a los frenos de velocidad, un paracaídas de 12 m (40 pies) es desplegado ya sea antes o poco después de que la nave toque tierra (dependiendo del modo de despliegue escogido para el paracaídas) a una velocidad de alrededor de 343 km / h (213 mph). El paracaídas es desechado una vez que el vehículo orbital frena a 110 km / h (69 mph).

Después del aterrizaje, el vehículo permanece en la pista durante varios minutos para permitir que se disipen los humos tóxicos de hidracina, utilizado como un propulsor para control de altitud y para el fuselaje del orbitador se enfríe antes de desembarcar los astronautas.

Lugares de aterrizaje

Cuando las condiciones lo permiten, el transbordador espacial siempre aterriza en el Centro Espacial Kennedy, sin embargo, si las condiciones que hay son desfavorable, el transbordador puede aterrizar en la Edwards Air Force Base en California o en otros sitios en todo el mundo. Un aterrizaje en Edwards significa que el transbordador debe ser acoplado un avión que sirve para remolcar el transbordador a Cabo Cañaveral, lo que representa para la NASA un costo adicional de 1,7 millones de dólares. El Transbordador Espacial Columbia (misión STS-3) también aterrizó una vez en el White Sands Space Harbor en Nuevo Mexico, pero esto es a menudo un último recurso, ya que los científicos de la NASA creen que la arena puede causar daños en la parte exterior de la nave.

Retiro

En 2010, el transbordador espacial, después de casi 30 años de servicio, será retirado del servicio. Para llenar el vacío dejado por el transbordador después de su jubilación una nueva nave espacial será desarrollada la cual no sólo será capaz de emular la capacidad de los transbordadores de llevar pasajeros y carga a la ISS, sino también de viajar más allá de la órbita de la Tierra a otros mundos. Esta nave espacial ha sido denominada provisionalmente el Vehículo de Exploración Tripulados y el proyecto ha sido denominado Proyecto Constelación. Atlantis será el primero de los tres transbordadores de la NASA en ser retirado, muy probablemente en 2008 mientras el resto del programa acabara en 2-4 años.

La próxima generación de vehículos, los nuevos vehículos Ares / Orion, no será operativa hasta 2015 siendo este un estimado optimista. Por lo tanto, la NASA se enfrenta a la posibilidad de que sólo habrá miembros de tripulación de nacionalidad rusa en la Estación Espacial Internacional durante ese período de tiempo. En virtud de este dilema, los congresistas están discutiendo la posibilidad de aplazar la jubilación de los transbordadores espaciales.

Una de las propuestas, que costaría alrededor de $ 10 mil millones, tendría disponibles los transbordadores para realizar seis o siete vuelos adicionales entre 2010 y 2013 junto con el aceleramiento del desarrollo de las naves Orión que presumiblemente estarán listas para entonces. Una segunda propuesta de mantener los transbordadores en vuelo hasta 2015 y dejar que el programa del Orión continúe como estaba programado.

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