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.

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.