Romfergeprogrammet

NASAs romfergeprogram, offisielt Space Transportation System (STS), var USAs tidligere bemannede oppskytningsfartøy.^{[bør utdypes]} Den bevingede «Space Shuttle Orbiter» skytes opp vertikalt, vanligvis med fem til syv astronauter (og åtte har vært ombord) og opptil 22 700 kg av nyttelast inn i lav jordbane. Når oppdraget er fullført kan romfergen på eget initiativ forflytte seg ut av jordbanen ved hjelp av Orbital Maneuvering System (OMS) (den orienterer seg selv riktig og brenner de viktige OMS-motorene, og dermed bremser den ned) og re-entry inn i jordens atmosfære. Under nedstigningen og landingen oppfører orbiteren seg som et glidefly, ved hjelp av sitt OMS-system og flyoverflater til å gjøre justeringer.

Første oppskytning av romfergen «Columbia» den 12. april 1981. Dette er én av kun to ferder hvor den eksterne tanken var hvitmalt.

Romfergen er det eneste bevingede bemannede romfartøyet som har vært opp i bane rundt Jorden og landet igjen.

Ferdene inkluderer å bringe store nyttelaster til ulike baner (for eksempel moduler til den Internasjonale romstasjonen, ISS), mannskapsbytte på ISS, og utføring av serviceoppdrag.

Romfergen har også hentet satellitter og andre nyttelaster fra bane og returnert dem til Jorden, men disse oppdragene har vært mer sjelden. Imidlertid har romfergen tidligere blitt brukt til å returnere store nyttelaster fra ISS til Jorden, som det russiske romfartøyet Sojuz ikke hadde kapasitet til å ta med. Hvert fartøy ble bygd for å ha en levetid på 100 oppskytninger eller 10 års levetid.

Programmet startet i slutten av 1960-årene og har dominert NASAs bemannede operasjoner siden midten av 1970-tallet. Ifølge Vision for Space Exploration, bruken av romfergen fokuserte på å ferdigstille montering av ISS innen 2010, hvoretter den ville bli pensjonert.^{[bør utdypes]} NASA planla å erstatte romfergen med Orion romfartøyer, men kutt i budsjettet har satt full utvikling av Orion håndverket i tvil.^[1] Romfergeprogrammet ble avsluttet 31. august 2011, etter 135 oppskytninger.^[2]

Unnfangelse og utvikling

Tidlige amerikanske romfergekonsepter

Før Apollo 11s månelanding i 1969 hadde NASA startet på forstudier til romfergens design. I 1969 etablerte President Richard Nixon Space Task Group, som ble ledet av visepresident Spiro T. Agnew. Denne gruppen evaluert romfergestudiene og anbefalte en nasjonal romfartsstrategi som inkluderte å bygge en romferge.^[3] Målet, slik som NASA presenterte det til Kongressen, var å gi en mye mindre kostbar måte å aksessere rommet som skulle bli brukt av NASA, Department of Defense, samt andre kommersielle og vitenskapelige brukere.^[4]

Under den tidlige romfergeutviklingen var det stor debatt omkring den optimale romfergedesign som best balanserte evner, utviklingskostnader og driftskostnader. Til syvende og sist ble den nåværende utforming valgt, med et gjenbrukbar bevinget orbitalfartøy, gjenbrukbare eksterne raketter og en ikke-gjenbrukbar ekstern tank.^[3]

Romfergeprogrammet ble formelt lansert 5. januar 1972, da president Nixon kunngjorde at NASA ville gå videre med utviklingen av et gjenbrukbar romfergesystem.^[3] Den endelige utformingen var mindre kostbart å bygge og mindre teknisk ambisiøs enn den tidligere fullt gjenbrukbare designen. De innledende designparametre inkluderte en større ekstern tank, som ville ha vært med helt opp i bane, der den kunne brukes som en del av en romstasjon, men denne ideen ble vraket på grunn av budsjettmessige og politiske hensyn. Hovedentreprenør for programmet var North American Aviation (senere Rockwell International, nå Boeing), det samme selskapet som var ansvarlig for bygging av Apollos kommandoseksjon. Entreprenøren for romfergens Solid Rocket Boosters var Morton Thiokol (nå en del av Alliant Techsystems), for den eksterne tanken, Martin Marietta (nå Lockheed Martin), og for romfergenshovedmotorer, Rocketdyne (nå Pratt & Whitney Rocketdyne, en del av United Technologies).^[3]

Den første orbiter skulle opprinnelig hete Constitution, men etter en massiv brevkampanje fra fans til fjernsynsserien Star Trek overbeviste Det hvite hus å endre navnet til «Enterprise».^[5] Under stor fanfare ble «Enterprise» (designert OV-101) rullet ut den 17. september 1976, og senere gjennomførte en vellykket rekke glideinnflygings- og landingstester som ble den første virkelige validering av designet.

Programmets historie

«Challenger» gikk i oppløsning 1 minutt 13 sekunder etter oppskytning i 1986.

Se også: Liste over romfergeferder

Den første fullt funksjonelle romferge var «Columbia» (registreringsnr. OV-102), bygget i Palmdale i California. Den ble levert til John F. Kennedy Space Center den 25. mars 1979, og ble skutt opp første gang 12. april 1981 — 20 år etter Yuri Gagarins romferd — med en besetning på to. «Challenger» (OV-099) ble levert til KSC i juli 1982, «Discovery» (OV-103) i november 1983 og «Atlantis» (OV-104) in april 1985. «Challenger» ble opprinnelig bygget og brukt som en Structural Test Article (STA-099), men ble konvertert til en komplett romferge når det ble funnet for dyrt å konvertere «Enterprise» fra dens Approach and Landing Test konfigurasjon, ifølge NASA. «Challenger» ble ødelagt under oppskytningen på grunn av en O-Ring-svikt i den høyre SRBen den 28. januar 1986, med tap av alle sju astronauter om bord. «Endeavour» (OV-105) ble bygget for å erstatte «Challenger» (ved hjelp av strukturelle reservedeler opprinnelig ment for de andre romfergene) og levert i mai 1991, dens første oppskytning et år senere. 17 år etter «Challenger», «Columbia» brøt opp under reentry, som drepte alle syv besetningsmedlemmene, den 1. februar 2003, og den har ikke blitt erstattet. Av de fem fullt funksjonelle romfergene som ble bygget, gjenstår tre. «Enterprise», som ble brukt for atmosfæriske testflyvninger, men ikke beregnet på romreiser, hadde mange deler tatt ut av den for bruk i de andre romfergene. Den ble senere visuelt restaurert og er utstilt på National Air and Space Museums Steven F. Udvar-Hazy Center. (NASA har også et omfattende kataloger av gjenfunnede deler fra de to ødelagte romfergene.)

Katastrofer (1986, 2003)

To romferger har blitt ødelagt i løpet av de 130 oppdragene til romfergene, begge med tap av disses besetninger (14 astronauter totalt):

• «Challenger» — tapt 73 sekunder etter oppskytning, STS-51-L, 28. januar 1986 (Challenger-ulykken).
• «Columbia» — tapt cirka 16 minutter før dens forventede landing, STS-107, 1. februar 2003 (Columbia-ulykken).

Dette gir en 2 prosents dødsrate per astronaut-flight, og en gjennomsnittlig feilrate på 1 av hver 65. oppdrag. Den opprinnelige katastrofepotensialet, var skjønt en katastrofe ikke er definert som fatal eller ikke-fatal, ble estimert under romfergeutvikling til en av hvert 75. oppdrag.^{[trenger referanse]} 87 vellykkede oppdrag ble fløyet mellom STS-51-L og STS-107.

Statistikk

Romferge	Ferder	Tid i rommet	Ganger rundt jorden	Lengste ferd	Første ferd		Siste ferd		Mir/ISS dokkninger
					STS	Oppskytning	STS	Oppskytning
«Columbia» †	28	300d 17t 46m 42s	4 808	17d 15t 53m 18s	STS-1	12. april 1981	STS-107 †	16. januar 2003	0 / 0
«Challenger» †	10	62d 07t 56m 15s	995	08d 05t 23m 33s	STS-6	4. april 1983	STS-51-L †	28. januar 1986	0 / 0
«Discovery» x	39	365d 12t 53m 34s	5 830	15d 02t 48m 08s	STS-41-D	30. august 1984	STS-133	24. februar 2011	1 / 13
«Atlantis» x	32	293d 18t 29m 37s	4 648	13d 20t 12m 44s	STS-51-J	3. oktober 1985	STS-132	14. mai 2010	7 / 11
«Endeavour» x	24	280d 09t 39m 44s	4 429	16d 15t 08m 48s	STS-49	7. mai 1992	STS-130	8. februar 2010	1 / 10
Totalt	133	1301d 1t 45m 52s	20 710						9 / 34

x Ikke lengre i tjeneste (pensjonert) † Ikke lengre i tjeneste (ødelagt)

Romfergenes bruksområde

Romfergeprogrammets minneemblem

Romfergenes bruksområder inkluderte:

• Spacelab-oppdrag^[6] inkluderer:
  • Vitenskapelig^[6]
  • Astronomi^[6]
  • Kystalvekst^[6]
  • Romfysikk^[6]
• Mannskapsrotering og service av Mir og International Space Station (ISS)
• Bemannede serviceoppdrag, for eksempel til Hubble Space Telescope (HST)
• Bemannede eksperimenter i lav jordbane (LEO; Low Earth Orbit)
• Transport til LEO:
  • Deler til konstruksjonen av ISS
  • Rekvisita i Spacehab moduler eller Multi-Purpose Logistics Moduler
• Transport av satellitter med en booster, Payload Assist Module (PAM-D) eller Inertial Upper Stage (IUS), til et punkt der boosteren sender satellitten til:
  • En høyere jordbane, og disse har inkludert:
    • Chandra X-ray Observatory
    • Mange TDRS satellitter
    • To DSCS-III (Defense Satellite Communications System) kommunikasjonssatellitter i ett oppdrag
    • En Defense Support Program satellitt
  • Interplanetære oppdrag; som inkluderer:
    • Magellan
    • Galileo
    • Ulysses

Status

Astronautene har utført vital service på Hubble gjennom fire tjensteoppdrag siden desember 1993 for å utvide driftstiden ved å erstatte aldrende maskinvare og styrke vitenskapelig evne gjennom installasjon av avanserte vitenskapelige instrumenter.

Romfergen «Atlantis» tar av for oppdraget STS-27 den 2. desember 1988. Romfergen tar cirka 8,5 minutter å aksellere til en hastighet på over 27.000 km/t og komme i jordbane.

En bremseskjerm bak Endeavour etter dens fullføring av et 17. dagers oppdrag i rommet på Runway 22 ved Edwards Air Force Base i Sør-California. Landingen skjedde den 18. mars 1995 klokken 13:46.

Fra september 2005 inntil tidlig 2008, var sjefen for romfergeprogrammet Wayne Hale. Hale ble deretter NASAs vise fungerende administrator for strategiske partnerskap. John Shannon, som hadde vært Hales vise sinden november 2005, ettefulgte ham som Space Shuttle Program Manager.^[7]

Etter «Columbia»-ulykken i 2003 opererte International Space Station med et minimalt mannskap på to i over to år og ble primært betjent av russiske romfartøy. Mens «Return to Flight»-oppdraget, STS-114 i 2005 var vellykket, en tilsvarende stykke skum fra en annen del av tanken falt av. Selv om det ikke slo romfergen, ble programmet stoppet igjen på grunn av dette.

Den andre «Return to Flight»-oppdraget, STS-121 tok av 4. juli 2006, klokken 14:37 (EDT). To tidligere oppskytninger på avbrutt på grunn av dvelende tordenvær og sterke vinder rundt oppskytningsstedet, og oppskytningen ble utført selv om sjefsingeniøren og sikkerhetssjefen hadde motforestillinger. En 13 cm stor sprekk i isolasjonen til den eksterne tanke ga grunn til bekymring, dog oppdragets ledelsesteam ga grønt lys for oppskytning.^[8] Dette oppdraget økte ISS-mannskapet til tre personer. «Discovery» foretok en vellykket landing den 17. juli 2006 klokken 09:14 (EDT) på Runway 15 ved Kennedy Space Center.

Etter suksessen til STS-121 forløp alle etterfølgende oppdrag uten noen store isolasjonsproblemer, og konstruksjonen av ISS er nær ferdigstillt. Under STS-118 i august 2007, ble romfergen igjen truffet av et isolasjonsfragment under oppskytning, men denne skaden var minimal i sammenligning til skaden som «Columbia») fikk.

Columbia Accident Investigation Board, i sin rapport, bemerket den reduserte risikoen til mannskapet når romfergen flyr til International Space Station (ISS), da stasjonen kan bli benyttet som en sikker havn for mannskapet i avvente av redning i tilfelle at skade til romfergen under oppstigningen gjør den ikke sikker for reentry. Etterforskningsgruppen anbefalte at for de etterfølgende flightene at romfergen alltid skal møte stasjonen. Før «Return to Flight» bestemte NASA Administrator Sean O'Keefe at alle fremtidige flighter av romfergen skulle gå til ISS, som utelukker muligheten for å gjennomføre det endelige Hubble Space Telescope serviceoppdraget som hadde vært planlagt før «Columbia»-ulykken, til tross for at millioner av dollar verdt av oppgradering av utstyr til Hubble var klart og venter på et NASA lager. Mange dissentere, inkludert astronauter, ba NASA-ledelsen om å revurdere å godkjenne oppdraget, men til å begynne med var direktøren fast bestemt. Den 31. oktober 2006, annonserte NASA godkjenning av oppskytningen av romfergen, «Atlantis», den femte og siste romferge serviceoppdraget til Hubble Space Telescope, som var planlagt til 28. august 2008. Men SM4 / STS-125 tilslutt ble utført i mai 2009.

Pensjonering

Romfergeprogrammet er planlangt obligatorisk pensjonert i 2011, i samsvar med direktivene president George W. Bush utstedte i «Vision for Space Exploration». Romfergens planlagte etterfølger var planlagt å bli Constellation-programmet med Ares I- og Ares V bæreraketter og Orion romfartøyer, men tidlig i 2010 ba Obama-administrasjonen Kongressen om i stedet å godkjenne en mer redusert plan med store avhengighet til den private sektor.

NASA opprinnelig planla å gjøre om Hubble til en utstilling i Smithsonian museum, med bestemte seg for å beholde det i rommet inntil en etterfølger ble skutt opp.^[9][10]

I en intern e-post tilsynelatende sendt 18. august 2008 til NASA-ledere og lekket til pressen (utgitt den 6. september 2008 i Orlando Sentinel), NASA Administrator Michael Griffin uttrykt sin tro på at Bush-administrasjonen hadde ikke laget noen levedyktig plan for amerikansk mannskap til å delta i den internasjonale romstasjonen etter 2011, og at OMB og OSTP var faktisk søker dens bortgang.^[11][12] E-posten ser ut til å foreslå at Griffin mente at den eneste fornuftige løsningen var å forlenge driften av romfergen utover 2010, men bemerket at Executive Policy (dvs., det hvite hus) er fast bestemt på at det ikke blir noen forlengelse av romfergens tidspunktet for pensjonering, og dermed ingen amerikanske mulighet til å skyte opp mannskap i bane inntil Ares I /Orion systemet blir operativt tidligst i 2014. Han så ut til å indikere at han ikke så at kjøp av russiske oppskytninger for NASA mannskaper som en politisk akseptabel løsning etter krigen i Sør-Ossetia 2008, og håpet at den nye amerikanske administrasjonen vil løse problemet i 2009 ved å forlenge romfergedriften utover 2010.^[11] Men ifølge en artikkel av tidligere Romfergeprogrammets direktør Wayne Hale på sin offisielle NASA blogg, romfergeprogrammet, som forberedelse for 2010 nedleggelse, har allerede sagt opp mange kontrakter relatert til spesialdeler og materialer, mange kontrakter med små familieselskaper som hadde NASA som eneste kunde kan har vært romfergeprogrammet og som stengte forretningen og pensjonerte seg ved mottak av sit oppsigelsesbrev, som et resultat, vil det være vanskelig og dyrt på dette tidspunkt å utvide romfergeprogrammet, og det ville være en forsinkelse på minst et år (uten flights) før utslitt eksotiske deler og utstyr kan erstattes. Tapet av talent fra oppsagteansatte er et annet hinder for programforlengelse.^[13]

7. september 2008 sendte NASA ut en melding i referanse til den lekkede e-posten hvor Griffin sa:

«Den lekkede interne e-posten unnlater å gi den kontekstuelle rammen for mine bemerkninger, og min støtte til administrasjonens politikk. Administrasjonspolitikk er å pensjonere romfergen i 2010, og kjøpe mannskaptransport fra Russland til Ares og Orion er tilgjengelig. Administrasjonen fortsetter å støtte vår forespørsel om et INKSNA-unntak. Administrasjonspolitikk fortsetter å være den at vi vil gjøre noe for å hindre fortsatt drift av Den internasjonale romstasjonen etter 2016. Jeg sterkt støtter administrasjonspolitikk i dette, som også OSTP og OMB gjør.»

Michael D. Griffin

En USD 2,5 milliarder finansiering tillater NASA å fly romfergen utenover sitt daværende planlagte pensjonering i 2010 ble vedtok kongressen i april 2009, men hverken NASA eller Det hvite hus hadde spurt om en ett års forlengelse.^[14]

NASA Authorization Act of 2008

U.S. Representative Dave Weldon introduserte H.R. 4837, kjent som SPACE-loven.^[15] Lovgivningen ville ha holdt romfergen flyvende lengre enn 2010 til redusert rate inntil romfartøyet Orion ville være klar til å erstatte det. Det ville også tillate Alpha Magnetic Spectrometer til å bli skutt opp til ISS, som planen på den tiden ikke tillot.^[16]

Den 15. oktober 2008 signerte President Bush NASA Authorization Act of 2008 som ga NASA finansiering for en tilleggsopperasjon for å «levere vitenskapseksperimenter med stasjonen».^{[17][18][19][20]} Loven tillot for en ytligere romfergeflight, STS-134, til ISS for å installere Alpha Magnetic Spectrometer, som ble tidligere avbrutt.^[21]

Budsjett

Romfergen «Discovery» når den nærmer seg International Space Station under STS-114 den 28. juli 2005.

Den totale prisen på romfergeprogrammet var så tidlig som i 2005 USD 145 milliarder, og er estimert til USD 174 milliarder når romfergeprogrammet pensjoneres tidlig i 2011. NASAs budget for 2005 allokerte 30%, eller USD 5 milliarder, til romfergens driftsbudsjett;^[22] dette ble redusert i 2006 til en anmodning på USD 4,3 milliarder.^[23]

Før lanseringenskostnadene kan måles ved å dividere de totale kostnadene over levetiden til programmet (inkludert bygninger, anlegg, opplæring, lønn, etc.) med antall oppskytninger. Med 115 oppdrag (per 6. august 2006), og en total kostnad på 150 milliarder dollar (USD 145 000 000 000 per tidlig 2005 + USD 5 milliarder for 2005,^[22] dette gis cirka USD 1,3 milliarder per oppskytning.

Tidlige kostnadsestimater på USD 260/kg av nyttelast var basert på marginale eller trinnvis lansering kostnader, og basert på 1972 dollar og antar en £ 65 000 (30 000 kg) lastekapasitet.^[24][25] Med korrigering for inflasjon, tilsvarer dette rundt USD 36.000.000 inkrementelle per lanseringen kostnader; dagens faktiske inkrementelle per lanseringen kostnader på 60 millioner dollar er cirka to tredeler mer enn dette.

Eiendeler og overgangsplan

Romfergeprogrammet opptar over 654 anlegg, bruker over 1,2 millioner linjeelementer av utstyr og sysselsetter over 5 000. Den totale verdien av utstyret er over 12 milliarder dollar. Romfergeanleggene representerer over en fjerdedel av NASAs inventar. Det er over 1 200 aktive leverandører til programmet hele USA. NASAs overgangsplan har programmet opererende igjennom 2010 med en overgang og pensjonsfase som vil løpe til 2015. I løpet av denne tiden Ares I og Orion samt Altair Lunar Lander ville være under utvikling.^[26]

Kritikk

Romfergeprogrammet har blitt kritisert for ikke å ha oppnådd de lovede kostnads- og nyttemålene, så vel som design, kostnad, administrasjon og sikkerhetsutfordringer.^[27]

Etter både «Challenger»-ulykken og «Columbia»-ulykken ble høyt profilerte komiteene satt sammen for i undersøke ulykkene hvor begge komiteene returnerte med lovord og seriøs kritikk av programmet og NASA ledelse. En av de mest kritikerne kom fra nobelprisvinneren Richard Feynman.^[28]

Andre romfergeprogramkjøretøyer

Crawler-transporter #2 ("Franz") i desember 2004.

Romfergeprogrammets anordning for å koble romfergen til transportflyet. (Romfergen «Atlantis» i 1991)

Romfergen transporteres på ryggen av en spesialombygget jumbojet, Shuttle Carrier Aircraft (SCA)

Mange andre kjøretøyer er brukt for å støtte romfergeprogrammet, hovedsakelige bakkebaserte transportkjøretøy.

• Crawler-Transporter flytter de mobile oppskytingsriggene (Mobile Launcher Platform) med romferge-ekvipasjen fra Vehicle Assembly Building til oppskytingsrampe 39A.
• Shuttle Carrier Aircraft er to modifiserte Boeing 747. Begge kan fly romfergen fra alternative landingssteder tilbake til John F. Kennedy Space Center.
• En 36-hjuls transporttilhenger, Orbiter Transfer System, opprinnelig bygget for U.S. Air Forces oppskytningsanlegg på Vandenberg Air Force Base i California (siden da konvertert for Delta IV raketter) som transporterer romfergen fra landingsfasiliteten til oppskytningsplassen, som tillater både «stacking» og oppskytning uten å benytte en separat VAB-stilbygning og crawler-transportervei. Før stengingen av Vandenbergfasiliteten ble romfergene transportert fra OPF til VAB på sitt understell, for så å blir heist opp når romfergen ble løftet fra festet til SRB/ET-stakken. Tilhengeren tillater transport av romfergen fra OPF til både SCA-747s «Mate-Demate»-stativet eller VAB uten å legge unødig trykk på understellet.
• Crew Transport Vehicle (CTV), en modifisert ombordstigningsbro, brukes når astronautene forlater romfergen etter landingen. Etter at de kommer inn i CTV kan astronautene ta av seg draktene som de benytter under oppskytningen og landingen, og deretter fortsette til stoler og senger for medisinske tester før de blir transportert tilbake til mannskapskvarterene i Operations and Checkout Building.
• Astrovanen blir benyttet for å transportere astronautene fra mannskapskvarterene Operations and Checkout Building til oppskytningsstedet på oppskytningsdagen. Den brukes også for å transportere astronautene tilbake igjen fra Crew Transport Vehicle ved Shuttle Landing Facility.