vpravo|náhled|Logo projektu Space Shuttle (oficiálně Space Transportation System) byl americký program provozovaný vládní organizací NASA, v rámci kterého byly uskutečňovány pilotované lety do vesmíru za pomoci kosmických raketoplánů. Lety byly řízeny z řídicího střediska v Johnsonově kosmickém středisku v texaském Houstonu.
Celkem bylo zkonstruováno pět plně funkčních raketoplánů: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis a Endeavour. První let proběhl v dubnu 1981 a poslední let se uskutečnil v červenci 2011.
Popis raketoplánu vpravo|náhled|Start raketoplánu Atlantis na misi STS-27Snímek: NASA Kompletní raketoplán při jeho vzletu tvoří tři části: dva pomocné startovací stupně SRB (Solid Rocket Boosters); odhazovací nádrž ET (External Tank); družicový stupeň (Orbiter), vybavený hlavními motory SSME (Space Shuttle Main Engines).
Celková délka sestavy raketoplánu Space Shuttle při vzletu je 56,14 m. Vzletová hmotnost se u jednotlivých exemplářů i jejich misí liší a pohybovala se přibližně kolem 2050 tun. Celková přistávací hmotnost vlastního raketoplánu také kolísala a závisela zejména na množství dopravovaného nákladu, obvykle se pohybovala od 90 do 115 tun.
Na oběžnou dráhu mohl raketoplán vynést náklad do hmotnosti 29,5 tuny, dopravit zpět mohl náklad do hmotnosti až 14.5 tuny.
Jednotlivé raketoplány ve flotile nebyly zcela identické, s postupnou stavbou se jejich parametry zlepšovaly, primárně snižováním hmotnosti.
Postaveny byly: Enterprise (jen demonstrátor, do kosmu neletěl), Columbia, Endeavour, Challenger, Discovery, Atlantis.
Družicový stupeň vpravo|náhled|Družicový stupeňKresba: NASA
Okřídlený družicový stupeň vyvinul hlavní dodavatel celého raketoplánu. Jedná se o dolnoplošník s deltovitým křídlem s dvojí šípovitostí o celkové délce 37,24 m, výšce 17,25 m a rozpětí 23,79 m. Jeho prázdná hmotnost je různá u jednotlivých exemplářů (Columbia byla nejtěžší) a pohybuje se kolem 90 tun. Družicový stupeň tři hlavní konstrukční části: dvoupodlažní kabina pro posádku; trup s nákladovým prostorem; motorový prostor s motory SSME.
Prostor pro posádku (7 osob, v nouzových případech až 10 osob) má objem 71,5 m3 a v jeho prostorách je atmosféra normálního vzduchu o tlaku 1014 hPa. V jeho horní části se nachází letová paluba, vybavená 10 okny, na níž jsou soustředěny prvky řízení, v dolní části je obytná paluba s bočním průlezem pro nástup a výstup osádky a s průlezem do nákladového prostoru, sanitárním zařízením, kuchyňkou a místy pro odpočinek. Za přepážkou v přední části obytné paluby je umístěna většina řídicí elektroniky včetně pěti palubních počítačů. Pod podlahou obytné paluby se nachází klimatizační zařízení.
Řízení systémů raketoplánu zajišťuje pět hlavních palubních počítačů typu IBM AP-101S (původně AP-101) s výkonem přes 1 milion operací za sekundu a s operační pamětí 256K 32bitových slov. Během kritických fází letu, jako je vzlet a přistání, jsou všechny čtyři počítače propojeny a vzájemně se kontrolují. Pátý, vybavený jednodušším programovým vybavením, slouží jako záloha.
Navigační systém využívá především tří inerciálních plošin IMU (), které zásobují palubní počítače informacemi o aktuální orientaci družicového stupně v prostoru a o negravitačních zrychleních (např. působených chodem motorů). Pro jejich nastavování slouží automatické i manuální zaměřovače hvězd. Negravitační zrychlení měří i další souprava čtyř lineárních akcelerometrů. V průběhu setkávacích manévrů slouží ke stanovení vzdálenosti družicového stupně od cíle a relativní rychlosti palubní radiolokátor. Pro navigaci v závěru přistání slouží přijímač systému TACAN. V poslední době se zkušebně užívá navigační systém GPS. Vlastní pilotáž letu zajišťuje prostřednictvím hlavních počítačů autopilot, který může také přebírat příkazy pilotů z ručních ovládacích prvků, umístěných na letové palubě.
Komunikační systém pracuje v pásmech Ku (15,25 až 17,25 GHz) a S (1,7 až 2,4 GHz). Většina spojení s řídicím střediskem je zprostředkována přes družice systému TDRSS (), umístěných na geostacionární dráze. V prvních přibližně 4 minutách letu může systém pracující v pásmu S komunikovat s pozemní stanicí na kosmodromu přímo. Pro spojení s Mezinárodní vesmírnou stanicí v její blízkosti nebo s členy osádky, pracujícími ve skafandrech ve volném prostoru se používá systém pracující v pásmu UKV (243 až 300 MHz). Tento systém slouží také jako záložní pro spojení s pozemními stanicemi.
V trupu je nákladový prostor o rozměrech 18,3×5,2×4,0 m. Je uzavřen dvoukřídlými dveřmi, na jejichž vnitřní straně jsou radiátory chlazení. Chladicí okruh je naplněn glykolem a odvádí teplo z nitra družicového stupně. V trupu se nachází mj. dálkový manipulátor RMS (), tři palivové baterie s výkonem 3×7 kW (v maximu 3×12 kW) a čtyři nádrže s kyslíkem a čtyři nádrže s vodíkem nutným pro jejich provoz. V zadní části jsou umístěna tři turbočerpadla APU () hydraulického systému pro ovládání motorů SSME a aerodynamických řídicích ploch.
Pod motorovým prostorem je umístěn trupový elevon. Nad motorovým prostorem jsou po stranách kýlové plochy s kormidly a aerodynamickou brzdou připevněny dva moduly manévrovacích motorů OMS (), každý s jedním motorem OMS o tahu 26,7 kN, 12 řídicími motory RCS () o tahu 3,87 kN a dvěma vernierovými motory o tahu 111 N. Jako pohonné látky pro OMS a RCS slouží monometylhydrazin a oxid dusičitý. Další modul RCS se 14 motory o tahu 3,87 kN a se dvěma motory o tahu 111 N je zabudován v přídi raketoplánu před prostorem pro posádku.
Konstrukce trupu raketoplánu je vyrobena především z lehkých hliníkových slitin. Pro nejvíce mechanicky namáhané části je použito oceli a titanových slitin.
Povrch raketoplánu je pokryt systémem tepelné ochrany TPS (), chránícím trup raketoplánu před aerodynamickým ohřevem během sestupu do atmosféry Země. Nejvíce namáhané části, tj. příď trupu a náběžná hrana křídla, jsou chráněny panely z uhlík-uhlíkového laminátu, krytého glazurou ze směsi oxidu hlinitého, oxidu křemičitého a karbidu křemíku jako ochranou proti oxidaci. Spodek trupu a křídla jsou kryty dlaždicemi z vysoce porézního oxidu křemičitého, vyrobené slinutím křemenné vaty, a opatřené černou glazurou, zajišťující vysokou emitivitu (zpětné vyzařování) tepelného záření. Horní část křídla, boky trupu a boky kýlové plochy jsou kryty podobnými křemennými dlaždicemi, avšak s bílou glazurou, zajišťující vysokou reflektivitu (odrazivost) tepelného záření. Celkový počet dlaždic je přes 30 tisíc. Jejich tloušťka kolísá podle předpokládaného tepelného zatížení jednotlivých míst trupu od 25 do 125 mm. Dlaždice nejsou lepeny přímo na hliníkový trup, ale na pružnou podložku z nomexové plsti (vyrobené z aramidu) a mezi jednotlivými dlaždicemi je ponechána dilatační mezera, zaplněná pružnou ucpávkou z keramické tkaniny. Nejméně tepelně namáhaný vršek trupu (dveře nákladového prostoru) je pokryt panely FRSI () z nomexové plsti. Před vyvezením raketoplánu na startovní rampu je celý povrch družicového stupně impregnován vodoodpudivým postřikem.
Pro přistání je raketoplán vybaven vysouvacím podvozkem. Pro zkrácení dojezdu po přistání je ve spodní části kýlové plochy zabudován brzdicí páskový padák.
Historie projektu Program STS byl oficiálně zahájen 5. ledna 1972, kdy prezident Richard Nixon oznámil, že NASA byla pověřena vyvinout mnohonásobně použitelný dopravní prostředek pro lety ze Země na oběžnou dráhu a zpět. Kromě raketoplánu bylo v plánu vyvinout též navazující systém meziorbitálních tahačů a případně i prostředků pro kyvadlovou dopravu k Měsíci a zpět, s vylepšenými verzemi rakety Saturn V pro vynášení těžkých nákladů. Tyto navazující projekty, tvořící komplex prostředků označovaných STS však nikdy nebyly realizovány.
Kvůli rozpočtovým problémům byly učiněny značné kompromisy proti původním návrhům NASA, které předpokládaly systém složený z družicového stupně (orbiteru) a nosného stupně (boosteru), s tím že oba měly být okřídlené a plně znovupoužitelné. Mimo jiné bylo kvůli ukončení výroby raket Saturn V nutné zvýšit nákladovou kapacitu na více než dvojnásobek. Dále bylo původní koncept s přímými křídly nutné změnit na dvojitou deltu kvůli problémům s jeho tepelnou ochranou a nedostatečném doletu v případě nouze (crossrange). Často je v tomto kontextu zmiňováno zapojení ministerstva obrany USA, ale jedná se pouze o mýtus. Projekt se kvůli podobným problémům několikrát měnil a konečná realizace se dostávala do skluzu. Kvůli zlevnění vývoje bylo nejdříve palivo družicového stupně přesunuto do odhazovací nádrže ET (External Tank), a poté byl okřídlený nosný stupeň nahrazen dvojicí pomocných startovacích stupňů SRB (Solid Rocket Boosters). Tyto změny zvýšily cenu za jeden let, ale výrazně snížily rozpočet pro vývoj.
Kromě několika funkčních ověřovacích modelů byl konečně postaven první letuschopný exemplář (výr. č. OV-101), který však nebyl vybaven ani tepelnou ochranou, ani kyslíkovodíkovými hlavními motory SSME a byl určen výhradně k letovým zkouškám v zemské atmosféře. Měl být původně pojmenován Constitution (Ústava), ale na základě celonárodní dopisové kampaně byl na nátlak fanoušků televizního seriálu Star Trek nakonec pojmenován Enterprise. Jeho slavnostní předání se uskutečnilo 17. září 1976 a v průběhu roku 1977 uskutečnil pět zkušebních klouzavých letů v atmosféře.
Prvním exemplářem, určeným pro lety do vesmíru, byl raketoplán Columbia (OV-102). Ten byl předán NASA 8. března 1979 a 23. března téhož roku byl letecky na hřbetě letounu Boeing 747-SCA přepraven na kosmodrom do Kennedyho vesmírného střediska. První let do vesmíru (STS-1) absolvoval ve dnech 12. až 14. dubna 1981 s dvoučlennou posádkou. Poslední let do vesmíru (STS-107) absolvoval ve dnech 16. ledna až 1. února 2003 se sedmičlennou posádkou; let však skončil havárií, při které všichni členové posádky zahynuli.
Další exemplář Challenger (OV-099) byl předělán z exempláře původně určeného k zatěžkávacím zkouškám a byl předán NASA 30. června 1982. K prvnímu letu odstartoval 4. dubna 1983. Zničen byl při havárii během startu 28. ledna 1986, při které zahynula celá sedmičlenná posádka.
Třetím exemplářem byl Discovery předaný NASA 16. října 1983. Stejně jako čtvrtý raketoplán Atlantis, dokončený 6. dubna 1985, byl ve službě až do ukončení mise.
Pátý raketoplán pojmenovaný Endeavour byl postaven jako náhrada za zničený Challenger. Do služby byl předán 25. dubna 1991.
Z rozhodnutí vlády USA měly být raketoplány Space Shuttle vyřazeny z provozu po dobudování ISS v roce 2010, avšak toto datum bylo posunuto o rok. NASA nakonec vytvořila program Commercial Orbital Transportation Services (COTS) v rámci kterého soukromé firmy SpaceX a Boeing vyvinuly pilotované kosmické lodě určené pro zajištění dopravy na Mezinárodní kosmickou stanici. Loď Dragon 2 od SpaceX vzlétla k ISS poprvé v roce 2020 v rámci mise Crew Dragon Demo 2. Loď Starliner od Boeingu uskutečnila první pilotovaný let v roce 2024 v rámci mise Boeing Crew Flight Test. Samotná agentura se soustředí na cíle mimo nízkou oběžnou dráhu Země, které bude obstarávat systém SLS s pilotovanou lodí Orion.
Všechny čtyři vyřazené exempláře byly uloženy do muzeí, Enterprise v New Yorku, Discovery v Washingtonu, Endeavour v Los Angeles a Atlantis na Floridě, na Kennedyho letišti.
Havárie raketoplánů vpravo|náhled|250px|Katastrofa raketoplánu Challenger (1986)
Od zahájení provozu raketoplánů v roce 1980 došlo ke dvěma haváriím, při nichž byly zcela zničeny družicové stupně Challenger a Columbia. V obou případech zahynula celá posádka (7 lidí).
Challenger