О́рбітер, Орбіта́льний апара́т, або «Спейс Шаттл» — компонент космічного літака «Спейс Шаттл», частково багаторазової системи орбітального космічного корабля, яка була частиною припиненої програми «Спейс Шаттл». Активний від 1977 до 2011 року під орудою космічного агентства США NASA, цей транспортний засіб міг перевозити астронавтів і корисний вантаж на низьку навколоземну орбіту, виконувати операції в космосі, а потім знову входити в атмосферу і приземлятися як планер, повертаючи екіпаж і будь-який корисний бортовий вантаж на Землю.
Збудовано шість орбітальних апаратів: «Ентерпрайз», «Колумбія», «Челленджер», «Діскавері», «Атлантіс» і «Індевор». Усі вони були збудовані в Палмдейлі, штат Каліфорнія, компанією Rockwell International з Піттсбурга, штат Пенсільванія. Перший орбітальний корабель Enterprise здійснив перший політ у 1977 році. Безмоторний планер перевозився модифікованим авіалайнером Boeing 747 під назвою Shuttle Carrier Aircraft і був випущений для серії випробувальних польотів і посадок в атмосфері. Enterprise був частково розібраний і знятий з експлуатації після завершення критичних випробувань. Решта орбітальних апаратів були цілком готовими космічними кораблями й були запущені вертикально як частина стека космічних човників.
Колумбія була першим орбітальним апаратом, здатним на політ у космос; вона здійснила перший політ у 1981 році. У 1983, 1984 і 1985 роках вийшли відповідно Challenger, Discovery й Atlantis. У 1986 році Челленджер був знищений унаслідок аварії незабаром після свого 10-го запуску. Endeavour був побудований як заміна шатла Challenger і вперше був запущений у 1992 році. У 2003 році «Колумбія» була знищена під час входу в атмосферу, пілся чого залишилося лише три орбітальні апарати. «Діскавері» завершив свій останній політ 9 березня 2011 року, а «Індевор» завершив свій останній політ 1 червня 2011 року. 21 липня 2011 року Atlantis здійснив останній політ шаттла STS-135.
Окрім екіпажу й корисного навантаження, багаторазовий орбітальний корабель містив більшу частину рідинної ракетної системи Space Shuttle System, однак і рідке водневе паливо, і рідкий кисневий окислювач для трьох основних ракетних двигунів подавалися з зовнішнього бака кріогенного палива. Крім того, два багаторазові твердопаливні ракетні прискорювачі (SRB) забезпечували додаткову тягу приблизно протягом перших двох хвилин. Самі орбітальні кораблі мали гіперголічне паливо для двигунів реактивної системи керування (RCS) і двигунів системи орбітального маневрування (OMS).
Опис Приблизно завбільшки з McDonnell Douglas DC-9, орбітальний корабель «Спейс Шаттл» своєю конструкцією нагадував літак зі стандартним фюзеляжем і двома подвійно дельтоподібними крилами зі стрілоподібністю 81° у внутрішньому передньому краї і 45° у зовнішньому передньому краї. Вертикальний стабілізатор орбітального апарата мав передній край, відхилений назад під кутом 45°. Було чотири елевони, встановлені на задніх краях дельтоподібних крил, а комбінація керма і гальма швидкості була прикріплена до задньої кромки вертикального стабілізатора. Вони, а також рухомий фюзеляжний закрилок, розташований під головними двигунами, керували орбітальним апаратом на пізніх етапах входження в атмосферу.
Головним підрядником орбітального апарата була компанія Rockwell International, яка будувала герметичну кабіну, термічний захист, передню систему контролю положення, а також передню й задню частини фюзеляжу на заводі в Давні, штат Каліфорнія, двері вантажного відділення на заводі в Талсі, штат Оклагома, а фюзеляжний закрилок на заводі в Коламбусі, Штат Огайо. Серед субпідрядників були компанії Convair у Сан-Дієго, яка виготовляла середню частину фюзеляжу, Fairchild Aircraft у Фармінгдейлі, штат Нью-Йорк, яка виготовляла вертикальний стабілізатор, Grumman у Бетпейджі, штат Нью-Йорк, яка виготовляла крила, Marquardt Corporation у Ван-Найзі, штат Каліфорнія, яка виготовляла систему контролю положення, Aerojet у Ранчо-Кордова, штат Каліфорнія, яка виготовляла системи виходу на орбіту й деорбітації, McDonnell Douglas, що виготовляла оточуючі капсули, а також Rocketdyne у Каноґа-Парк, Лос-Анджелес, що виготовляла двигуни запуску й підйому. 12 000 співробітників компанії Rockwell працювало на будуванні орбітерів у Давні на піку програми. Підсумкове збирання відбувалося на заводі № 42 ВПС США близько Палмдейла, штат Каліфорнія.
Реактивна система керування
Реактивна система керування (RCS) складалася з 44 невеликих ракетних двигунів на рідкому паливі і їхньої дуже складної дротової системи керування польотом, яка використовувала цифрову фільтрацію Калмана, що потребує інтенсивних обчислень. Ця система керування виконувала звичайне керування положенням уздовж осей тангажу, крену й повороту під час усіх етапів польоту: запуску, виходу на орбіту і входу в атмосферу. Ця система також виконувала будь-які необхідні орбітальні маневри, включаючи всі зміни висоти орбіти, орбітальної площини й ексцентриситету. Усі ці операції вимагали більше поштовху й імпульсу, ніж простий контроль позиції.
Передні ракети реактивної системи керування, розташовані поблизу носа орбітера Space Shuttle, включали 14 первинних і два маневрові ракетні двигуни. Задні двигуни реактивної системи керування розташовані у двох модулях системи орбітального маневрування позаду орбітера; у кожному модулі по 12 первинних і два маневрові двигуни. Система первинних двигунів забезпечувала наведення орбітера, а маневрова слугувала для точного маневрування під час маневрів зближення, стикування й відстикування від МКС. Реактивна система керування також контролювала положення орбітера під час більшої частини повернення в земну атмосферу — поки щільність повітря ставала достатньо висока для того, щоб кермо напрямку, елевони й корпусний закрилок починали діяти.
Гермокабіна
Польотна кабіна або кабіна орбітального літака спочатку мала 2214 елементів керування й дисплеїв, приблизно в три рази більше, ніж у командному модулі Apollo. Кабіна екіпажу складалася з польотної палуби, середньої палуби й підсобної зони. Найвищою з них була пілотна кабіна, в якій сиділи командир і пілот космічного човника, а за ними сиділи до двох спеціалістів місії. Середня палуба, яка розташовувалася нижче від екіпажу, мала ще три місця для решти членів екіпажу.
Камбуз, туалет, місця для сну, шафи для зберігання й бічний люк для входу й виходу з орбітального корабля, а також шлюз розташовувалися на середній палубі. Шлюз мав додатковий люк у відсік корисного вантажу. Цей повітряний шлюз дозволяв двом або трьом астронавтам, одягненим у скафандр позакорабельної мобільності (EMU), скинути тиск перед виходом у відкритий космос (EVA), а також повторно набрати тиск і знову ввійти в орбітальний апарат по завершенні виходу в космос.
Підсобна зона була розташована під підлогою середньої палуби і містила резервуари для повітря й води на додаток до системи фільтрації вуглекислого газу.
Силова установка
Три головні двигуни космічного човника (SSMEs) були встановлені на задній частині фюзеляжу орбітального корабля у вигляді рівностороннього трикутника. Ці три двигуни на рідкому паливі можна було повертати на 10,5° вертикально і на 8,5° горизонтально під час підйому орбітального апарата з ракетою, щоб змінити напрямок їхньої тяги. Таким чином вони керували всім космічним човником, а також забезпечували ракетну тягу до орбіти. У кормовій частині фюзеляжу також розташовувалися три допоміжні силові установки (ДСУ). ДСУ хімічно перетворювали гідразинове паливо з рідкого стану в газоподібний, приводячи в дію гідравлічний насос, який забезпечував тиск для всієї гідравлічної системи, включаючи гідравлічну підсистему, що направляла три основні рідинні ракетні двигуни, під комп'ютеризованим керуванням польотом. Створений гідравлічний тиск також використовувався для керування всіма керувальними поверхнями орбітального апарата (елевонами, кермом, гальмом швидкості тощо), для розгортання шасі орбітального апарата і для втягування з'єднувальних дверей пуповинного шланга, розташованих біля задніх шасі, через який водень і кисень подавалися в головні двигуни орбітального корабля з зовнішнього бака.
Тепловий захист
Орбітальні апарати були захищені матеріалами системи теплового захисту (TPS), розробленими Rockwell Space Systems, усередині й зовні, від зовнішньої поверхні орбітального апарата до відсіку корисного вантажу. TPS захищав його від холоду у космосі до , температури під час входження в атмосферу. Нижні, чорні черепичні матеріали складалися здебільшого з повітря, що утримувалося в майже чистих кремнеземних волокнах, що робило його ефективним у вогнетривкій ізоляції, яка поглинала й перенаправляла тепло назад у повітря і була покрита боридами кремнію і боросилікатним склом. Верхні білі матеріали були виготовлені з бета-тканини — сплетених кремнеземних волокон, покритих тефлоном.
Шасі
Орбітальний корабель «Спейс Шаттл» мав три набори шасі, які виходили вниз через двері в тепловому екрані. З міркувань економії ваги шасі не можна було втягнути після випущення. Оскільки будь-який передчасний випуск шасі був би, дуже ймовірно, катастрофічним (оскільки воно випускалося через шари теплозахисного екрана), шасі можна було випустити лише руками, а не за допомогою жодної автоматичної системи.
Маркування і знаки розрізнення
На орбітальному кораблі «Спейс Шаттл» використовувався шрифт Helvetica.
Прототип орбітального корабля «Ентерпрайз» спочатку мав прапор Сполучених Штатів на верхній поверхні лівого крила й літери «USA» чорного кольору на правому крилі. Назва «Enterprise» чорним кольором була нанесена на двері відсіку корисного вантажу трохи вище від передньої петлі й позаду модуля екіпажу; на кормовій частині дверей відсіку корисного вантажу містився логотип NASA сірого кольору. Під задньою частиною дверей відсіку корисного вантажу збоку фюзеляжу трохи вище від крила був текст «United States» чорного кольору з прапором Сполучених Штатів попереду.
Флот
Окремі орбітальні апарати Space Shuttle були названі на честь старовинних вітрильних кораблів військово-морських сил світу (хоча назву випробувального орбітального корабля «Ентерпрайз», який спочатку мав назву «Конституція», змінено на честь зорельота Star Trek, названого на честь серії кораблів американських ВМС), і вони також були пронумеровані за допомогою системи позначення орбітальних апаратів NASA. Три назви також були надані космічним кораблям «Аполлон» між 1969 і 1972 роками: «Аполлон-11» — командний модуль «Колумбія», «Аполлон-15» — командний модуль «Індевор» і «Аполлон-17» — місячний модуль «Челленджер».
Позначення орбітального корабля