miniatyr|250px|Uppskjutning av rymdfärjan Columbia STS-1, april 1981. Foto: Nasa miniatyr|250px|Skytteln i rymden beredd att docka med rymdstationen ISS. Fotot taget från ISS i juli 2006. miniatyr|250px|Rymdskytteln Atlantis på väg att landa efter slutfört uppdrag STS-30. Landningsställen på väg att fällas ut. Foto: Nasa, maj 1989. miniatyr|250px|Rymdskytteln Atlantis har tagit mark och bromsfallskärmen fällts ut. Foto: Nasa, juni 2007. miniatyr|250px|En extern bränsletank (ET) levereras till Kennedy Space Center. Foto: Nasa, maj 2010. miniatyr|250px|Två fastbränsleraketer (SRB), monterade på en Mobile Launcher Platform som bärs av en Crawler-transporter. Foto: Nasa, oktober 2010.
Space Shuttle, eller officiellt Space Transportation System, på svenska ofta kallad rymdfärjan, rymdskytteln eller skytteln, trots att det är ord som beskriver typen av farkost snarare än just denna specifika modell, var en bemannad rymdfarkost av typen rymdfärja, som användes av USA:s rymdstyrelse NASA mellan åren 1981 och 2011. Namnet Space Transportation System härstammar ifrån en plan framfört 1969 av dåvarande USA:s vicepresident Spiro Agnew för en system återanvändbara rymdfarkoster där det var den enda delen som finansierades för utveckling.Williamson, Ray (1999). "Developing the Space Shuttle" (PDF). Exploring the Unknown: Selected Documents in the History of the U.S. Civil Space Program, Volume IV: Accessing Space. Washington, D.C.: NASA. Archived (PDF) from the original on May 31, 2020. Retrieved April 23, 2019.
Den första (STS-1) av fyra testflygningar till omloppsbana ägde rum 1981, innan programmet togs helt i drift med STS-5 1982. Totalt har fem exemplar av Space Shuttle tagits i bruk och flugit 135 uppdrag mellan 1981 och 2011. De sköts upp från Kennedy Space Center (KSC) i Florida, USA. Det fick till uppdrag att bära Satelliter, interplanetära rymdsonder, och Hubbleteleskopet, samt att utföra vetenskapliga experiment i omloppsbanan, delta i Shuttle-Mir programmet med Ryssland, och att bygga och underhålla den Internationella rymdstationen (ISS). Space Shuttle flottans total sammanlagd uppdragstid var 1,323 dagar.
Space Shuttles komponenter inkluderar omloppsfordonet (Orbiter Vehicle eller OV) med tre klustrade Rocketdyne RS-25 huvudmotorer, ett par återvinnbara Fastbränslemotorer (Solid Rocket Boosters eller SRBs) och den förbrukningsbara Externa Tanken (External Tank eller ET) som innehöll flytande väte och flytande syre. Space Shuttle sköts upp vertikalt som en vanlig raket. De två SRBs brann parallellt med omloppsfordonets tre huvudmotorer som fick bränsle av ET:n. SRB:erna kastades bort innan fordonet nådde omloppsbanan mellan huvudmotorerna fortsatte brinna, och ET:n kastades bort efter att huvudmotorerna stängdes av och just innan ankomsten till omloppsbana, vilket fordonet nådde genom sitt omloppsmanövreringssystem (Orbital Maneuvering System eller OMS), ett par små motorer som användes också för att återinträde i atmosfären. Fordonet skyddes under återinträdet av dess tegel värmesköld (Thermal Protection System eller TPS) och gled som Rymdflygplan till en landningsbana, oftast Shuttle Landing Facility på KSC i Florida eller till Rogers Dry Lake i Edwards Air Force Base, Kalifornien. Om landningen skedde på Edwards flögs omloppsfordonet tillbaka till KSC på Shuttle Carrier Aircraft (SCA), ett speciellt modifierat Boeing 747 som hade designerats att bära rymdfärjor.
Det första omloppsfordonet, Enterprise, färdigställdes år 1976 och användes till inflygnings- och landningstester (Approach and Landing Tests eller ALT) men hade inte förmågan av att flyga i rymden. Fyra fullt-inredda omloppsfordon blev ursprungligen byggda: Columbia, Challenger, Discovery och Atlantis, varav två förolyckats under sina uppdrag: Challenger år 1986 och Columbia år 2003 som ledde till att 14 astronauter dog. Ett femte rymdfärdigt fordon (och sjätte fordon totalt) som hette Endeavour byggdes 1991 för att ersätta Challenger. De tre bevarade fordonen togs som planerat ur drift efter Atlantis sista flygning den 21 juli 2011.Space shuttle Atlantis in historic final lift-off, BBC den 8 juli 2011. USA använde då den ryska Sojuz rymdfarkosten för att flyga astronauter till ISS fram tills uppskjutningen av Crew Dragon Demo-2 uppdraget Maj 2020
Uppbyggnad Det startfärdiga ekipaget (engelska stack) består av fyra huvuddelar; huvudfarkost (skytteln), extern bränsletank och två lika stora separata fastbränsleraketer. Den kompletta enheten har följande huvuddata: Höjd: 56,14 m Total startvikt: 2 040 ton Total dragkraft vid start: 30,18 MN
Huvudfarkost Detta är själva rymdskytteln (på engelska Orbiting Vehicle, OV, det vill säga kretsande farkost). Det är här besättningen (Astronauterna) befinner sig under uppskjutningen, under hela rymdfärden och fram till att skytteln landar på jorden. Enstaka astronauter genomför också vid behov vissa arbeten i rymden utanför skytteln, så kallade rymdpromenader, men är då förbundna med skytteln med säkerhetslinor. Skytteln har ett flygplansliknande skrov med kabin i fören för besättningen, ett rymligt lastrum som upptar den större delen av flygplanskroppen och tre huvudmotorer i aktern.
Jämfört med ett konventionellt flygplan har skytteln dåliga flygegenskaper eftersom dess huvuduppgift inte är att flyga utan att klara återinträdet in i atmosfären från omloppsbanan i rymden genom att glidflyga ner genom atmosfären och landa som ett normalt flygplan fast med betydligt högre hastighet. Skyttelns glidflygningsegenskaper har skämtsamt jämförts med en flygande tegelsten genom att sjunkhastigheten är så hög.
De tre huvudmotorerna i skytteln får sin bränsletillförsel från den externa bränsletanken. För mindre kurskorrigeringar i rymden och för justering av farkostens läge, exempelvis justering för dockningen med rymdstationen ISS, används flera mindre styrraketer, som sitter både i för och akter. Farkostens huvudhastighet och riktning i rymden runt jordklotet ligger fast från det läget att huvudmotorerna stängdes av vid utträdet ur atmosfären efter uppskjutningen och hålls i höjdläge i förhållande till jorden av att farkostens centrifugalkraft är i jämvikt med gravitationskraften från jordens massa.
I lastutrymmet kan satelliter, ISS-moduler och annat gods förvaras under start och landning. Två stora dörrar öppnas när färjan nått omloppsbana och en robotarm används för att manövrera lasten ut och in i lastutrymmet.
Längd: 37,24 m Vingspann: 23,79 m Höjd: 17,25 m Tomvikt: 68,6 ton Total startvikt: 109 ton Max landningsvikt: 104 ton Huvudmotorer: Tre Rocketdyne Block 2 A SSME, vardera med dragkraft på 1,75 MN Max nyttolastvikt: 25 ton Nyttolastutrymme: 4,6 m × 18,3 m Arbetshöjd: 185 till 1 000 km Hastighet: 7 743 m/s eller 27 875 km/h Crossrange: 1 085 nautiska mil (2 009 km)
Besättning Besättningen består normalt av 5-7 personer. Som ett minimum kan rymdfärjan flygas med 2 personer. Som flest har åtta personer flugit tillsammans, men i en nödsituation kan färjan ta elva personer. Besättningen består normalt av en befälhavare (kapten), pilot och ett antal uppdrags- och nyttolastspecialister.
Extern bränsletank
En 47 m hög bränsletank med en total vätskevolym på cirka 2000 m3 förser de tre huvudmotorerna i rymdfärjan med flytande syre och flytande väte som blandas ihop nere vid motorerna. Efter 8,5 minuters färd är bränslet slut och tanken lösgörs, faller tillbaka mot jorden och förstörs vid inträdet i atmosfären. De delar som återstår av den externa bränsletanken efter återinträdet i atmosfären faller ner i havet på platser som är avlysta för reguljär fartygstrafik.
Fastbränsleraketer
De två cylinderformade raketerna på vardera sidan av färjan är 47 meter höga boosterraketer och drivs med fast bränsle. De står för huvuddelen av dragkraften vid start, men brinner i endast i cirka 2 minuter varefter de frikopplas från färjan. Fastbränsleraketerna faller ner i Atlanten och bromsas i hastighet med fallskärmar för att inte skadas när de slår i vattenytan. Raketerna, som flyter i vatten, bärgas av specialbyggda fartyg. Efter översyn och utbyte av vissa delar kan de fyllas med nytt bränsle och återanvändas för andra uppskjutningar.
Rymdfärdens olika faser Transport till rampen Rymdfärjan, den externa huvudtanken och fastbränsletankarna sätts samman i den så kallade Vehicle Assembly Building. De transporteras sedan stående helt upprätt på den mobila uppskjutningsrampen (Mobile Launcher Platform) av Nasas Crawler-transporter-fordon.
Start Huvudfarkosten kan inte, trots sitt utseende, lyfta som ett flygplan. Det krävs enorma krafter för att accelerera farkosten till den hastighet som krävs för att gå in i omloppsbana runt jorden. Skytteln har varken tillräcklig kraft eller bränslekapacitet för att självständigt utveckla erforderlig dragkraft. För att lyfta och föra ut skytteln i rymden används därför extra raketer fästade till skytteln, så kallade fastbränsleraketer, och en extern stor bränsletank med flytande syre och väte för de tre huvudmotorerna i skytteln som efter att bränslet är förbrukat kopplas loss och faller tillbaka in i atmosfären.
Vid start tänds först de tre huvudmotorernaDragkraften på de tre huvudmotorerna på skytteln omräknat till mekanisk effekt motsvarar 37 miljoner hk. Skytteln hålls fast med mekaniska armar och hydrauliska dämpare under 3 sekunder varvid dragkraften mäts. Under denna tidsrymd finns det chans att stoppa huvudmotorerna på skytteln och avbryta uppskjutningen om dragkraften visar sig för låg, vilket har hänt vid några tillfällenOm motorerna stoppas måste de demonteras, rengöras in i minsta detalj och provköras i testbänk för att kunna användas på nytt. Denna procedur brukar ta minst en månad. Om allt är OK tänds automatiskt de två sidoraketerna med fast bränsle. Dessa går inte att stänga av varför skytteln släpps iväg samtidigt som fastbränsleraketerna startas och därefter finns ingen möjlighet att avbryta förloppet. Under skyttelns huvudmotorer finns en betongklädd tunnel som leder bort de heta rökgaserna från uppskjutningsrampen åt sidorna. Hettan är så stark att det yttre betonglagret smälter och rinner utefter väggarna. Förloppet med start av huvudmotorerna och efter 3 sekunder tändning av fastbränsleraketerna framgår av en videoupptagning i bildgalleriet i artikeln.
Vid start kommer huvuddelen av dragkraften från sidoraketerna. De innehåller ett kompositkrut, baserat på ammoniumperklorat, aluminium och polybutadienakrylonitril. Vid förbränning bildas stora mängder giftig saltsyra (HCl). Saltsyran syns tydligt i samband med uppskjutning som en tät vit rök. Ungefär 600 ton ren saltsyra sprids vid varje uppskjutning kring startplatsen, vilket bidragit till svåra miljöproblem kring avskjutningsplatsen. Vatten används även i stora mängder för att dämpa ljudnivån. Ungefär 9 sekunder före start dränks startplattan med nästan 3,5 miljoner liter per minut för att i första hand reducera värmeskador på startramp och den avgastunnel som finns nedanför. Vattnet dämpar också ljudnivån från raketmotorerna.
Uppfärd