Кіріспе
NASA ғарыш бағдарламасының орбиталық аппараты; 1981 жылдан бастап 2003 жылғы Колумбия ғарыш апатына дейін жұмыс істеді (OV 102) – Rockwell International компаниясы жасаған және NASA басқаратын ғарыш айлағы. Солтүстік Американың Тынық мұхитының жағалауын айналып өткен алғашқы американдық кеме және Америка Құрама Штаттарының бейнесі ретінде танымал Колумбия – ғарышқа ұшқан бес ғарыш айлағының біріншісі болды. 1981 жылғы 12 сәуірде ол ғарыш айлағының ұшыру құралын алғашқы рет сынақтан өткізді. «Энтерпрайз» ұшу және қону сынақ аппаратынан кейін жасалған екінші толық көлемді орбиталық аппарат ретінде Колумбия кейінгі аппараттардан өзгеше ерекшеліктерін сақтап қалды, мысалы, сынақ құралдары және ерекше қара түсті қанаттары. Ауыр фюзеляжы мен өмірі бойындағы ішкі шлюзінің болуымен қатар, бұл Колумбияны бес ғарыш айлағының ең ауыр аппараты етті – Challenger-ден салмағы артық, ал Endeavour-дан одан да ауыр. Колумбия 1983 жылға дейін алғашқы алты ұшуында SR-71 ұшағынан алынған катапульді орындықтарды орнатты, ал 1986 жылдан бастап тік қанаттарында бейнелеу құрылғысын орнатты. 22 жыл бойы жұмыс істеген Колумбия ғарыш бағдарламасы аясында 28 миссия орындады, 300-ден астам күн ғарышта болды және Жерді 4000-нан астам айналды. Ғарыш айлағы жүйесін сынау мақсатын орындағаннан кейін ол сирек қолданылса да, ауыр салмағы мен ішкі шлюзі жоспарланған Shuttle Centaur ұшырулары мен ғарыш станцияларымен байланыс үшін тиімсіз болды. Бірақ 1986 жылы Challenger апатынан кейін ғылыми зерттеулер үшін өте пайдалы болды. Колумбия Spacelab зертханаларының он бес ұшуының он бірінде, АҚШ-тың барлық төрт микрогравитациялық жүк миссиясында және Spacehab зерттеу модулінің жалғыз ұшуында қолданылды. Extended Duration Orbiter платформасы орбиталық аппараттың он төрт ұшуының он үшінде қолданылды, бұл ғылыми және технологиялық зерттеулер үшін ұзақ уақыт ғарышта қалуға көмектесті. Колумбия сонымен қатар Ұзақ мерзімді әсерге ұшырату құрылымын алу және Чандра обсерваториясын орналастыру үшін пайдаланылды, сондай-ақ американдық ғарыш миссиясының алғашқы әйел командирі, алғашқы Еуропалық ғарыш агенттігінің астронавты, алғашқы үндістандық әйел астронавт және алғашқы израильдік астронавтты ғарышқа алып шықты. 2003 жылғы ақпан айындағы соңғы ұшуынан кейін Колумбия атмосфераға қайта кірген кезде жарылып, STS-107 экипажының жеті мүшесі қаза тапты және борттағы ғылыми жүктердің көп бөлігі жойылды. Апатты тергеу комиссиясы STS-107 ұшырылған кезде орбиталық аппараттың сол қанатына келген зақымның жылу қорғау жүйесін бұзғанын анықтады. Колумбия мен оның экипажының қаза болуы НАСА-ның адамдарды зерттеу бағдарламаларын қайта қарастыруға және 2005 жылы Constellation бағдарламасын құруға, сондай-ақ 2011 жылы ғарыш айлағы бағдарламасын тоқтатуға әкелді. Апаттан кейін экипажты құрметтеу үшін көптеген ескерткіштер мен арнаулар жасалды; Колумбия мемориалдық ғарыш орталығы апатқа арналған ұлттық ескерткіш ретінде ашылды, ал Марстағы Гусев кратеріндегі Колумбия төбелері, Spirit марсоходы зерттеген аймақ, экипаж есімімен аталады. Колумбияның қалдықтарының көп бөлігі Кеннеди ғарыш орталығының құрастыру ғимаратында сақталады, бірақ кейбір бөліктері жақын маңдағы келушілер орталығында қойылған.
Space Shuttle Columbia (OV 102) was a Space Shuttle orbiter manufactured by Rockwell International and operated by NASA. Named after the first American ship to circumnavigate the upper North American Pacific coast and the female personification of the United States, Columbia was the first of five Space Shuttle orbiters to fly in space, debuting the Space Shuttle launch vehicle on its maiden flight on April 12, 1981. As only the second full scale orbiter to be manufactured after the Approach and Landing Test vehicle Enterprise, Columbia retained unique features indicative of its experimental design compared to later orbiters, such as test instrumentation and distinctive black chines. In addition to a heavier fuselage and the retention of an internal airlock throughout its lifetime, these made Columbia the heaviest of the five spacefaring orbiters; around heavier than Challenger and heavier than Endeavour. Columbia also carried ejection seats based on those from the SR 71 during its first six flights until 1983, and from 1986 onwards carried an imaging pod on its vertical stabilizer. During its 22 years of operation, Columbia was flown on 28 missions in the Space Shuttle program, spending over 300 days in space and completing over 4,000 orbits around Earth. While it was seldom used after completing its objective of testing the Space Shuttle system, and its heavier mass and internal airlock made it less than ideal for planned Shuttle Centaur launches and dockings with space stations, it nonetheless proved useful as a workhorse for scientific research in orbit following the loss of Challenger in 1986. Columbia was used for eleven of the fifteen flights of Spacelab laboratories, all four United States Microgravity Payload missions, and the only flight of Spacehab's Research Double Module. The Extended Duration Orbiter pallet was used by the orbiter in thirteen of the pallet's fourteen flights, which aided lengthy stays in orbit for scientific and technological research missions. Columbia was also used to retrieve the Long Duration Exposure Facility and deploy the Chandra observatory, and also carried into space the first female commander of an American spaceflight mission, the first ESA astronaut, the first female astronaut of Indian origin, and the first Israeli astronaut. At the end of its final flight in February 2003, Columbia disintegrated upon reentry, killing the seven member crew of STS 107 and destroying most of the scientific payloads aboard. The Columbia Accident Investigation Board convened shortly afterwards concluded that damage sustained to the orbiter's left wing during the launch of STS 107 fatally compromised the vehicle's thermal protection system. The loss of Columbia and its crew led to a refocusing of NASA's human exploration programs and led to the establishment of the Constellation program in 2005 and the eventual retirement of the Space Shuttle program in 2011. Numerous memorials and dedications were made to honor the crew following the disaster; the Columbia Memorial Space Center was opened as a national memorial for the accident, and the Columbia Hills in Mars' Gusev crater, which the Spirit rover explored, were named after the crew. The majority of Columbias recovered remains are stored at the Kennedy Space Center's Vehicle Assembly Building, though some pieces are on public display at the nearby Visitor Complex.
Салмағы
Екінші орбиталық аппарат ретінде және ғарышқа ұша алатын алғашқы аппарат ретінде Колумбия, кейінірек салынған Endeavour сияқты орбиталық аппараттарға қарағанда салмағы жағынан ауыррақ болды. Бұл аппараттар сәл өзгеше конструкцияланған және материалдар технологиясының жетістіктерінен пайда көрген. Мұның бір себебі – қанаттар мен фюзеляждың ауыр конструкциясы, авиациялық жиынтыққа орнатылған алғашқы сынақ құралдарының салмағы және бастапқыда басқа орбиталық аппараттарға орнатылған, бірақ Шаттл/Мир және Шаттл/Халықаралық ғарыш станциясының доктандыруын жеңілдету үшін кейіннен сыртқы ауа шлюзіне алмастырылған ішкі ауа шлюзі болды. Салмағының арқасында Колумбия жоспарланған Centaur G күшейткішін (Challenger жоғалғаннан кейін жойылған) пайдалана алмады. Ішкі ауа шлюзінің сақталуы НАСА-ға Колумбияны STS-109 Хаббл ғарыш телескопын күзеу миссиясы үшін, сондай-ақ STS-107-де қолданылған Spacehab қос модулімен бірге пайдалануға мүмкіндік берді. Колумбияның салмағы жоғары болғандықтан, оны Халықаралық ғарыш станциясына миссияларға жіберу НАСА үшін тиімді болмады, алайда егер ғарыш кемесі мұндай тапсырмалар үшін қажет болса, Шаттлдың соңғы жөндеу кезінде өзгерістер енгізілді.
Жылудан қорғау жүйесі
Сыртқы жағынан, «Колумбия» – флоттағы беті негізінен жоғары және төмен температуралы қайта пайдаланылатын беттік оқшаулау (HRSI/LRSI) плиткаларымен жабылған алғашқы орбиталық аппарат болды, бұл оның негізгі жылу қорғау жүйесі (TPS) еді. Қанаттардың, фюзеляждың және жүк бөлімінің есіктерінде ақ силикон резеңкемен боялған Nomex материалынан жасалған Felt Reusable Surface Insulation (FRSI) жамылғылары қолданылды. FRSI бір кезде орбиталық аппараттың шамамен 25% -ын құрады; алғашқы жаңарту нәтижесінде көптеген бөліктері алынып тасталды, ал кейінгі ұшуларда ол жүк бөлімінің есіктерінің жоғарғы бөлігінде және қанаттың жоғарғы бетінің ішкі бөліктерінде ғана қолданылды. Жаңартуға сондай-ақ жоғарғы беттердегі көптеген ақ LRSI плиткаларын Advanced Flexible Reusable Surface Insulation (AFRSI) жамылғыларымен (Фиброзды оқшаулау жамылғылары немесе FIBs деп те аталады) алмастыру кірді, бұлар «Дискавери» мен «Атлантис» шаттлдарында қолданылған. Бастапқыда «Колумбияда» 32 000 плитка болды, жаңарту осы санды 24 300-ге дейін азайтты. AFRSI жамылғылары сыртқы жағында кремний матасының, ал ішкі жағында S Glass матасының арасында орналасқан таза кремний матасының қабаттарынан тұрады. Олар 1 дюймдік торда таза кремний жіптерімен тігіліп, содан кейін жоғары тазалықтағы кремний жабынымен қапталады. Бұл жамылғылар жартылай қатаң болып, өлшемі 30х30 дюймға дейін жете алады. Әрбір жамылғы 25 плитканы алмастырып, орбиталық аппаратқа тікелей бекітілді. Бұл жұмыстың бәрі «Колумбияның» алғашқы қайта жаңарту кезінде және «Челленджер» апаттан кейін тоқтатылған кезде орындалды. Орбиталық аппараттың жылу қорғау жүйесі мен басқа да жақсартулар жасалса да, «Колумбия» флоттағы басқа орбиталық аппараттар сияқты жеңіл болмады. Келесі ең көне шаттл – «Челленджер» де салыстырмалы түрде ауыр болды, бірақ «Колумбиядан» жеңіл.