תוכנית מעבורות החלל

תוכנית מעבורות החלל
מעבורת החלל אנדוור במשימת STS-113
מפעילה	נאס"א
פעילות	1981-2011
מטרה	שימוש בחללית רב פעמית
משימות	שיגור ותיקון לוויינים, בניית ואספקת תחנת החלל הבינלאומית
אבדות	אסון מעבורת החלל צ'לנג'ר (1986) אסון מעבורת החלל קולומביה (2003)

תוכנית מעבורות החלל (באנגלית: Space Shuttle program, רשמית: Space Transportation System או STS - מערכת תעבורת חלל) של נאס"א הייתה תוכנית חלל מאוישת של ארצות הברית בין 1981 ל־2011. מעבורת החלל הייתה משוגרת אנכית כשבתוכה בדרך כלל בין 4 ל־7 אסטרונאוטים ועד לכ־23,000 ק"ג של מטען למסלול לווייני נמוך. כשהמשימה הושלמה, הייתה המעבורת מבצעת מספר תמרונים על מנת לחדור לאטמוספירה. לאחר החדירה לאטמוספירה הייתה המעבורת דואה כמו דאון ונוחתת אופקית על גלגליה כמטוס רגיל.

מעבורת החלל היא רכב החלל היחיד בעל הכנפיים עד כה שהגיע למסלול ונחת חזרה בכדור הארץ, והחללית רב־הפעמית היחידה ששוגרה מספר פעמים. משימות מעבורות החלל כללו נשיאת מטענים שונים למסלולים שונים (יחידות שונות של תחנת החלל הבינלאומית, לדוגמה), החלפת צוותים בתחנת החלל הבינלאומית ושירותים שונים. המעבורת שימשה גם להחזרת לוויינים ומטענים (מתחנת החלל הבינלאומית) ממסלול LEO אל כדור הארץ. כל מעבורת תוכננה לעמוד ב־100 טיסות או 10 שנות שירות.

התוכנית החלה בסוף שנות ה־60 ותכנונה היה מרכז הפעילות של נאס"א בתחום הטיסות המאוישות לחלל מאמצע שנות ה־70. לפי החזון לחקר החלל, תפקיד מעבורות החלל היה צריך להתמקד בהשלמת בניית תחנת החלל הבינלאומית עד ל־2011 ולאחר מכן לפרוש. נאס"א תכננה להחליף את מעבורות החלל בחללית אוריון שאחר כך הוחלפה ל־Multi-Purpose Crew Vehicle. התוכנית החלה מעשית ב־12 באפריל 1981 עם שיגור מעבורת החלל קולומביה למשימת STS-1, משימת המעבורת הראשונה בהיסטוריה. התוכנית הסתיימה עם נחיתת מעבורת החלל אטלנטיס שסיימה את משימה STS-135 ב־21 ביולי 2011. התוכנית הסתיימה רשמית ב־31 באוגוסט 2011.^[1]

היסטוריית התוכנית

תכנון ופיתוח

תכנונים מוקדמים של מעבורת החלל

שיגור מעבורת החלל קולומביה למשימת STS-1 - משימת המעבורות הראשונה לחלל, ב־12 באפריל 1981

מעבורת החלל צ'לנג'ר מוקפת כדור עשן ואש בעת התפוצצותה בעת שיגורה למשימת STS-51-L ב־28 בינואר 1986

מעבורת החלל אטלנטיס נוחתת ממשימת STS-135 - משימתה האחרונה של המעבורת ושל תוכנית מעבורות החלל

צוות STS-107 שנספה באסון מעבורת החלל קולומביה ב־1 בפברואר 2003. מימין עומד האסטרונאוט הישראלי הראשון - אילן רמון.

הדמיית אמן של חללית הדרגון המפותחת על ידי חברת SpaceX מחוברת לתחנת החלל הבינלאומית. חללית הדרגון היא אחת ממחליפותיה של מעבורת החלל יחד עם ה־MPCV.

ערך מורחב – מעבורת חלל

עוד לפני נחיתת אפולו 11 על הירח ב־1969, החלה נאס"א בתכנונים מוקדמים של מעבורת החלל. ב־1969, נשיא ארצות הברית ריצ'רד ניקסון הקים את "קבוצת משימות החלל" (Space Task Group) שנוהלה על ידי סגן נשיא ארצות הברית ספירו אגניו. הקבוצה העריכה את כל ממצאי המחקר של נאס"א, והמליצה על אסטרטגיית חלל חדשה שתכלול בניית מעבורת חלל.^[2] המטרה, כפי שהוצגה על ידי נאס"א בקונגרס, הייתה לספק אמצעי זול בהרבה להגעה לחלל, שישמש את נאס"א, מחלקת ההגנה ומשתמשים מסחריים ומדעיים אחרים.^[3]

במהלך התכנונים המוקדמים של המעבורת, היו דיונים רבים בקשר לעיצוב האופטימלי למעבורת, שייקח בחשבון את יכולות, עלויות הפיתוח ועלויות התפעול. בסופו של דבר נבחר העיצוב הנוכחי, המשתמש במעבורת מכונפת בעלת יכולת שימוש חוזר, רקטות האצה לשימוש חוזר ומכל דלק מתכלה.^[2]

תוכנית מעבורות החלל החלה רשמית ב־5 בינואר 1972, כשהנשיא ניקסון הודיע כי נאס"א תמשיך עם פיתוח מערכת שיגור לחלל בעלת יכולת שימוש חוזר.^[2] התכנון היה לשגר 50 משימות בשנה, בתקווה להוריד את העלויות לכל משימה.^[4]

העיצוב הסופי שנבחר למעבורת היה זול יותר לבנייה ופחות שאפתני מבחינה טכנית מאשר עיצובים אחרים של המעבורת. התכנון המקורי של המעבורת כלל מכל דלק חיצוני גדול יותר, שהיה נכנס למסלול יחד עם המעבורת, שם היה יכול לשמש כמחלקה של תחנת חלל, אבל רעיון זה "חוסל" משיקולים כלכליים ופוליטיים.

הקבלנית הראשית של התוכנית הייתה חברת נורת' אמריקן אוויאיישן (מאוחר יותר רוקוול אינטרנשיונל וכיום בואינג), אותה חברה שהייתה אחראית על בניית תאי הפיקוד/שירות של החללית אפולו. הקבלן הראשי לייצור רקטות ההאצה של המעבורת הייתה חברת ט'יאוקול (כיום חלק מאליאנט טקסיסטמס). לייצור מכל הדלק הנתיק חברת מרטין מריאטה (כיום חלק מלוקהיד מרטין), ולייצור מנועיה הראשיים של מעבורת החלל חברת רוקטדיין (כיום חלק מחברת פראט אנד ויטני).^[2]

המעבורת הראשונה שנבנתה תוכננה להיקרא בשם "קונסטיטושן" (Constitution - חוקה), אבל מסע תעמולה של מעריצי סדרת הטלוויזיה "מסע בין כוכבים" שכנע את הבית הלבן לשנות את שמה לאנטרפרייז.^[5] בקולות רבים, מעבורת החלל אנטרפרייז (OV-101) הוצגה לראשונה ב־17 בספטמבר 1976, ומאוחר יותר ביצעה סדרת משימות ניסוי שכללו דאיות ונחיתות מוצלחות.

כני השיגור במרכז החלל קנדי, שנבנו במקור על מנת לשמש את טילי הסטורן 5 של תוכנית אפולו, עברו הסבה כך שיתאימו לשיגורי מעבורות החלל. אתר שיגור נוסף נבחר, בסיס חיל האוויר ונדנברג בקליפורניה, ומתחם שלם בבסיס עבר שיפוץ. ונדנברג יועד לשמש כבסיס השיגור מהחוף המערבי של ארצות הברית אך לאחר אסון מעבורת החלל צ'לנג'ר הוחלט לצמצם את היקף הטיסות של המעבורות והתוכנית לשגר מעבורות מונדנברג בוטלה. רוב משימות מעבורות החלל (78) נחתו במרכז החלל קנדי, שאר המשימות למעט משימה אחת (STS-3) נחתו בבסיס חיל האוויר אדוארדס שבקליפורניה ומשימת STS-3 נחתה בנמל החלל וייט סנדס שבניו מקסיקו. בסיס חיל האוויר ונדנברג היה אמור לשמש גם כן כאתר נחיתה אך לאחר אסון צ'לנג'ר וביטול השיגורים המתוכננים מונדנברג בוטלו גם הנחיתות באתר. שדות תעופה שונים ברחבי העולם יועדו לשמש כאתרי נחיתה עבור המעבורות במקרה חרום.

צי המעבורות

זיהוי	שם	טיסה ראשונה	משימה ראשונה	משימה אחרונה	הערות
OV-098	פאת'פיינדר	–	–	–	דגם עשוי עץ ופלדה לצורך בדיקות וניסויים.
OV-099	צ'לנג'ר	4 באפריל 1983	STS-6	STS-51-L	נבנתה כמעבורת ניסוי והוסבה למבצעית. אבדה באסון מעבורת החלל צ'לנג'ר (1986).
OV-101	אנטרפרייז	–	–	–	מעבורת לניסויים אטמוספיריים (דאייה, נחיתה וכו')
OV-102	קולומביה	12 באפריל 1981	STS-1	STS-107	המעבורת המבצעית הראשונה. אבדה באסון מעבורת החלל קולומביה ב־2003
OV-103	דיסקברי	30 באוגוסט 1984	STS-41-D	STS-133	פרשה לגמלאות בפברואר 2011
OV-104	אטלנטיס	3 באוקטובר 1985	STS-51-J	STS-135	המעבורת המבצעית האחרונה. פרשה לגמלאות ביולי 2011.
OV-105	אנדוור	7 במאי 1992	STS-49	STS-134	נבנתה כמחליפה למעבורת צ'לנג'ר שהתפוצצה. פרשה במאי 2011

פעילות

ערך מורחב – משימות מעבורות החלל

המעבורת המבצעית הראשונה הייתה מעבורת החלל קולומביה (OV-102), שנבנתה בפאלמדייל, קליפורניה. קולומביה הועברה למרכז החלל קנדי (KSC) ב־25 במרץ 1979, ושוגרה לראשונה ב־12 באפריל 1981 - יום השנה ה־20 לשיגורו של יורי גאגארין לטיסת החלל המאוישת הראשונה בהיסטוריה. במשימה זו שוגרו רק שני אסטרונאוטים. מעבורת החלל צ'לנג'ר (OV-099) הועברה ל־KSC ביולי 1982 וביצעה את טיסתה הראשונה (STS-6) ב־4 באפריל 1983 בה בוצעה הליכת החלל הראשונה בתוכנית. צ'לנג'ר נשאה במשימת STS-7 ב־18 ביוני 1983 את סאלי רייד, האסטרונאוטית האמריקאית הראשונה. צ'לנג'ר נבנתה במקור כמעבורת לניסויים מבניים (STA-099) אבל לבסוף שופצה והפכה למעבורת לכל דבר כאשר התברר שהמרת המעבורת אנטרפרייז (שנבנתה כמעבורת לבחינת הדאייה והנחיתה) יקרה יותר. מעבורת החלל דיסקברי (OV-103) הועברה ל־KSC בנובמבר 1983 ושוגרה למשימתה הראשונה (STS-41-D) ב־30 באוגוסט 1984. מעבורת החלל אטלנטיס (OV-104) הועברה ל־KSC באפריל 1985 וביצעה את טיסתה הראשונה (STS-51-J) ב־3 באוקטובר 1985.

ב־28 בינואר 1986, 73 שניות לאחר שיגור מעבורת החלל צ'לנג'ר למשימת STS-51-L, התפוצצה המעבורת בגלל כשל ברקטת ההאצה הימנית. שבעת האסטרונאוטים במעבורת נספו והתוכנית קורקעה. רק כעבור כמעט 3 שנים ב־29 בספטמבר 1988 שוגרה המעבורת דיסקברי למשימת STS-26. בעקבות אסון המעבורת צ'לנג'ר הוקמה ועדת חקירה שחוץ מחקירת האירוע הציגה מסקנות שבעקבותם הוחלט לצמצם את מספר הטיסות מטיסה אחת כל שבועיים לטיסה אחת כל חודשיים והוחלט שלא יתוכננו עוד מעבורות מלבד אלו שכבר החלו בשירטוטם. מעבורת החלל אנדוור נבנתה בעיקר מחלקי חילוף שיועדו למעבורות האחרות החליפה את המעבורת צ'לנג'ר והועברה ל־KSC במאי 1991. אנדוור ביצעה את טיסתה הראשונה (STS-49) ב־7 במאי 1992.

ב־1995 המעבורת דיסקברי עגנה בהצלחה בתחנת החלל מיר הרוסית כחלק מתוכנית מיר ומעבורות החלל במהלכה בוצעו 11 טיסות בשיתוף פעולה עם סוכנות החלל הרוסית. ב־4 בדצמבר 1998 נשאה המעבורת אנדור STS-88 את היחידה השנייה של תחנת החלל הבינלאומית והראשונה שנישאה על ידי מעבורת. עוד עשר משימות מעבורת נשאו יחידות נוספות ועוד משימות רבות שימשו לאספקת מטען והחלפת צוותים בתחנה.

ב־1 בפברואר 2003, בעת החדירה לאטמוספירה, כ־16 דקות לפני הנחיתה המתוכננת במרכז קנדי, התפרקה מעבורת החלל קולומביה בעקבות פגיעה במגני החום של המעבורת בעת השיגור. למעבורת קולומביה שהתפוצצה בפברואר 2003 לא נבנתה מחליפה. המעבורת אנטרפרייז שימשה במהלך השנים כספקית חלקי חילוף למעבורות האחרות. בנוסף למעבורות אלו נבנה על ידי נאס"א דגם מעבורת שקיבל את השם פאת'פיינדר.

מעבורות החלל שוגרו למגוון רחב של פעילויות ביניהם:

• ספייסלאב (Spacelab) - משימות בהם בוצעו ניסויים מדעיים מכל הסוגים.
• נשיאת לוויינים למסלול סביב כדור הארץ כמו סינקום.
• משימות לתחזוק לוויינים שונים כמו למשל תחזוק טלסקופ החלל האבל.
• נשיאת יחידות לבניית תחנת החלל הבינלאומית.
• נשיאת אספקה לתחנת החלל הבינלאומית.
• החלפת צוותים בתחנת החלל מיר ובתחנת החלל הבינלאומית.
• נשיאת לוויינים וגשושיות למסלול לווייני נמוך ממנו הם שוגרו אל יעדם הסופי על ידי שלב נוסף.

אסונות

ב־135 משימות ששוגרו, שתי מעבורות אבדו, וצוותי המעבורות (14 סך הכל) נספו:

• מעבורת החלל צ'לנג'ר התפוצצה 73 שניות לאחר השיגור למשימת STS-51-L ב־28 בינואר 1986 בעקבות כשל ברקטת ההאצה הימנית - שבעת האסטרונאוטים במעבורת נספו.
• מעבורת החלל קולומביה התפרקה בעת החדירה לאטמוספירה כ־16 דקות לפני מועד הנחיתה המתוכנן ממשימת STS-107 ב־1 בפברואר 2003 - שבעת האסטרונאוטים במעבורת נספו.

תהליכי פרישה

ב־14 בינואר 2004 הציג נשיא ארצות הברית דאז ג'ורג' בוש את החזון לחקר החלל. לפי החזון, מעבורות החלל היו צריכות להתמקד בהשלמת בניית תחנת החלל הבינלאומית עד ל־2011 ולאחר מכן לפרוש.

חוק ההרשאה של נאס"א לשנת 2008

ב־15 באוקטובר 2008 חתם נשיא ארצות הברית דאז, ג'ורג' בוש, על חוק ההרשאה של נאס"א לשנת 2008 שאושר בקונגרס והוסיף משימה נוספת לתוכנית מעבורות החלל - משימת STS-134 - שתביא אל תחנת החלל הבינלאומית את ה־Alpha Magnetic Spectrometer.^[6]

חוק ההרשאה של נאס"א לשנת 2010

ב־11 באוקטובר 2010 חתם נשיא ארצות הברית ברק אובמה, על חוק ההרשאה של נאס"א לשנת 2010 שאושר בקונגרס והוסיף עוד משימה לתוכנית מעבורות החלל - משימת STS-135 - שנועדה להשלים את בניית תחנת החלל הבינלאומית.^[7]

פרישה

ב־24 בפברואר 2011 נחתה דיסקברי ממשימת STS-133 ופרשה משירות, ב־16 במאי 2011 חזרה אנדוור ממשימת STS-134 ופרשה משירות וב־21 ביולי 2011 נחתה אטלנטיס ממשימת המעבורת האחרונה - STS-135 - ופרשה משירות.

מחליף

החללית אוריון יועדה להיות מחליפתה של המעבורת כחלק מתוכנית קונסטליישן אך התוכנית בוטלה ב־2010. למרות ביטול התוכנית, נאס"א הודיעה ב־24 במאי 2011 כי פיתוח החללית אוריון יימשך תחת השם Multi-Purpose Crew Vehicle.^[8] בספטמבר 2011 הודיעה נאס"א כי היא החלה בתכנון המשגר החדש (במקום ארס 1 וארס 5 שבוטלו עם תוכנית קונסטליישן) שישא את חלליות ה־MPCV.

בנוסף לחללית אוריון מפתחת חברת SpaceX את חללית הדרגון שתשמש לטיסות מאוישות ובלתי מאוישות גם אל תחנת החלל הבינלאומית. טיסת הבכורה של החללית בוצעה בהצלחה בדצמבר 2010. החללית נישאה ותינשא על גבי משגר הפאלקון 9 שפותח גם הוא על ידי חברת SpaceX.

עלויות

במהלך התכנונים המוקדמים של תוכנית מעבורות החלל, נאס"א העריכה כי פיתוח התוכנית יעלה כ־7.45 מיליארד דולרים (כ־43 מיליארד בדולרים של 2011) ועוד כ־9.3 מיליון דולרים (45 מיליון בדולרים של 2011) לכל שיגור.^[9] העלות המוערכת לשיגור מטען למסלול לווייני נמוך היה 260 דולר לכל ק"ג (1,400 בדולרים של 2011) בהנחה שכל יכולת הנשיאה של המעבורת (30,000 ק"ג) נמצאת בשימוש וש־50 משימות משוגרות כל שנה.^[10][11]

העלות הכוללת בסך הכל, מוערכת נכון ל־2011 בכ־196 מיליארד דולרים (של 2011).^[4]

תקציב נאס"א לשנת 2005 הקצה כ־30% (5 מיליארד דולר) מהתקציב של שנה זו לתוכנית מעבורות החלל^[12] וב־2006 ירד הסכום ל־4.3 מיליארד דולר.^[13] סכומים רבים בתוכנית שימשו לא רק לשיגור המעבורות. בין 2004 ל־2006 למשל, נאס"א הוציאה כ־13 מיליארד דולרים על תוכנית מעבורות החלל^[14] אף על פי שהמעבורות היו מקורקעות בעקבות אסון הקולומביה ורק שלוש משימות שוגרו במהלך שנים אלו. בשנת 2009 הקצה תקציב נאס"א 2.98 מיליארד דולר ל־5 טיסות, כולל 490 מיליון דולרים ל"תיכלול התוכנית", 1.03 מיליארד לתפעול מרכזי הבקרה ו־1.46 מיליארד לתחזוקת המעבורות.

כלים נוספים בתוכנית מעבורות החלל

מעבורת החלל דיסקברי מובלת אל כן השיגור למשימת STS-114 על גבי הזחל

מעבורת החלל אטלנטיס מובלת על גבי מטוס בואינג 747 של נאס"א שהותאם לכך. מנועי המעבורת מוגנים במגן מיוחד.

על מנת לתפעל את מעבורות החלל, לתחזק אותם ולאימון צוותי המעבורות, נבנו מספר כלים נוספים:

• מדמה מעבורת החלל - 4 מטוסי גאלפסטרים שופצו והפכו לכלי לאימון טייסי ומפקדי המעבורות.
• זחל ענק שנשא את המעבורת ממבנה ההרכבה אל אתר השיגור. משקלו של הזחל הוא 2,721 טון והוא עובר את המרחק בין מבנה ההרכבה לאתר השיגור (5.6 ק"מ) במהירות מקסימלית של 1.6 קמ"ש (כאשר הוא טעון).
• שני מטוסי בואינג 747 שנקנו על ידי נאס"א עברו הסבה והותאמו לנשיאת מעבורות החלל. המטוסים שימשו בתחילה לנשיאת המעבורת אנטרפרייז ושחרורה על מנת לבחון את יכולות הדאייה והנחיתה שלה. לאחר כניסת המעבורות לשירות שימשו המטוסים להעברת המעבורות מאתרי הנחיתה (למשל בסיס אדוארדס) אל מרכז קנדי להכנה לשיגור הבא.
• גשר עלייה למטוס מיוחד נבנה על מנת לשמש את האסטרונאוטים לאחר נחיתת המעבורת.
• מעבורת החלל אקספלורר (כינוי מקצועי: OV-100) היא העתק מדויק של מעבורת חלל, שנבנתה לשם הצגתה במוזיאון נאס"א.

ראו גם

• משימות מעבורות החלל
• מעבורת חלל
• תוכנית מיר ומעבורות החלל
• חקר החלל

לקריאה נוספת

• Shuttle Reference manual (באנגלית)
• NASA Space Shuttle News Reference – 1981 (באנגלית)

קישורים חיצוניים

מיזמי קרן ויקימדיה
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: תוכנית מעבורות החלל

• דף התוכנית באתר נאס"א (באנגלית)
• הארכיון הרשמי של תוכנית מעבורות החלל (באנגלית)
• התוכנית באנציקלופדיה אסטרונאוטיקה (באנגלית)
• תוכנית מעבורות החלל האמריקאית, באתר סוכנות החלל הישראלית

הערות שוליים

1. Shannon to review options for deep space exploration
2. Hepplewhite, T.A. The Space Shuttle Decision: NASA's Search for a Reusable Space Vehicle . Washington, DC: National Aeronautics and Space Administration, 1999.
3. General Accounting Office. Cost Benefit Analysis Used in Support of the Space Shuttle Program. Washington, DC: General Accounting Office, 1972.
4. Borenstein, Seth (July 5, 2011). "AP Science Writer" . הבוסטון גלוב. Associated Press. Retrieved July 5, 2011.
5. NASA: The Names of the Space Shuttle Orbiters אוחזר: 2-12-2004
6. "Obama backs NASA waiver, possible shuttle extension"
7. "Obama signs Nasa up to new future"
8. Mike Wall published, NASA Unveils New Spaceship for Deep Space Exploration, Space.com, ‏2011-05-24 (באנגלית)
9. Bulletin of the Atomic Scientists. February 1973. p. 39.
10. NASA (2003) Columbia Accident Investigation Board Public Hearing Transcript
11. Comptroller General (1972). "Report to the Congress: Cost-Benefit Analylsis Used in Support of the Space Shuttle Program" United States General Accounting Office. Retrieved November 25, 2008.
12. David, Leonard (February 11, 2005). "Total Tally of Shuttle Fleet Costs Exceed Initial Estimates" Retrieved August 6, 2006.
13. Berger, Brian (February 7, 2006). "NASA 2006 Budget Presented: Hubble, Nuclear Initiative Suffer" . Retrieved August 6, 2006.
14. "NASA Budget Information"