O transbordador espacial ou lanzadera espacial (em inglês Space Shuttle) da NASA, chamado oficialmente Space Transportation System (STS), traduzido Sistema de Transporte Espacial", é o único veículo espacial utilizado actualmente para o transporte de astronautas por parte dos Estados Unidos. Em particular o destacable dele é que é parcialmente reutilizável.
Desde a descolagem da primeira missão do transbordador espacial (STS-1) utilizou-se para o transporte de grandes ónus para várias órbitas, para o abastecimento e colocação de módulos orbita na Estação Espacial Internacional (ISS) e para realizar missões da manutenção (como por exemplo no Telescópio espacial Hubble). Visto de antemão, um de seus aprovechamientos originais e que ainda não se aproveitou, é a possibilidade de trazer de novo à Terra satélites em sua adega para ser consertados. Ainda que desde a ISS nela se se trouxeram grandes ónus, já que as Soyuz não pode as trazer de regresso por ter uma capacidade mais limitada.
O veículo está programado inicialmente para realizar aproximadamente 100 voos.
O programa do transbordador espacial começa no final dos anos 60 e converte-se em prioridade principal da NASA nos 70. Em janeiro de 1986 , um impactante acidente do Challenger no que morreram seus sete tripulantes, deteve dois anos o programa de lançamentos. Igualmente, depois do desastre do Columbia em 2003 , não teve mais voos nos seguintes dois anos. Em janeiro de 2004 a NASA anunciou que retirará a frota inteira de transbordadores e substitui-los-á em 2010 . O regresso dos voos com a missão STS-114 foi programado inicialmente em julho de 2005 , mas devido a problemas em um sensor do tanque externo descartou-se. Após mais de dois anos de suspensão, o 26 de julho de 2005 o Discovery retomou as operações com a Estação Espacial Internacional (ISS) para a transferência de material e abastecimento. Na reentrada à Terra teve problemas técnicos com o rastreamento da nave por causa do mau tempo sucedido o 9 de agosto.
Já que em uma sozinha missão o orbitador não pode compartilhar o transporte de módulos à ISS e continuar a manutenção do telescópio espacial Hubble, e de previamente ter cancelado estas missões, a NASA anunciou que realizaria uma missão, a cúal foi a última realizada ao telescópio Hubble, o 11 de maio do 2009.
Segundo o discurso que sustentou o presidente estadounidense George W. Bush o 14 de janeiro de 2004, o uso do transbordador espacial será concentrado totalmente na montagem da ISS até 2010, ano no qual teria que ser substituído pelo veículo Orión, ainda em fase de desenvolvimento.
O Programa do transbordador espacial foi criado principalmente como sucessor das missões Apolo para dotar à NASA de um programa espacial tripulado na década dos 80.
A NASA queria abaratar os custos e precisava uma nave multifuncional. Um de seus usos seria trazer os satélites que eram lançados ao espaço para seu reparo em caso de alguma falha. Outra função seria que fosse reutilizável para evitar a perda de milhares de milhões de dólares em foguetes que se iam separando em fases menores e uma vez eliminados se queimavam durante a reentrada à atmosfera. Por último usar-se-ia como transporte à estação espacial que tinha planeada construir a NASA.
Com todos estes princípios durante a década dos 60, a NASA tinha delineado uma série de projectos em papel sobre veículos espaciais reusables para substituir os sistemas de uso único como o Projecto Mercury, o Projecto Gemini e o Programa Apollo. A Força Aérea dos Estados Unidos (USAF) também tinha interesse em sistemas mais pequenos, com maior capacidade de maniobrabilidad e estava a realizar seu próprio projecto de avião espacial, chamado X-20 Dyna-Soar. Para poder elaborar um estado da arte na matéria, ambos equipas trabalharam juntos.
Na segunda metade da década dos 60, o esforço para melhorar o Apollo estava-se diluyendo, e a NASA começou a procurar o futuro do programa espacial. Sua visão foi a de um programa ambicioso que contemplava o desenvolvimento de uma enorme estação espacial que se lançasse com grandes foguetes, e que fosse mantida por um "transbordador espacial" reutilizável que pudesse dar serviço a uma colónia lunar permanente e que eventualmente pudesse transportar pessoas a Marte .
No entanto, a realidade era outra, já que o orçamento da NASA diminuiu rapidamente. Em lugar de retroceder e reorganizar seu futuro em função de sua nova situação económica, a agência tentou salvar tanto como fosse possível de seus projectos. Descartou-se a missão a Marte, mas tanto a estação espacial como o transbordador ainda estavam em pé. Eventualmente só se pôde salvar um deles, que foi o transbordador por razões económicas e logísticas, já que sem esse sistema não poder-se-ia construir uma estação espacial.
A seguir propuseram-se uma quantidade de desenhos, muitos deles complexos e diferentes entre eles. Maxime Faget, desenhador da cápsula do Mercury, entre outros, criou o "DC-3", um pequeno avião capaz de levar um ónus de 9.070 kg ou menos, quatro tripulantes, ainda que com maniobrabilidad limitada. O DC-3 constituiu-se na plataforma básica com a qual comparar-se-iam os demais desenhos.
Com o desespero de ver seu último projecto salvado, a NASA pediu a bênção da Força Aérea dos Estados Unidos (USAF). A agência fez a solicitação de que os futuros lançamentos da USAF se fizessem com o transbordador em vez dos lanzadores descartables que se estavam a usar, como o foguete Titan II. Como retribuição, a USAF veria poupanças significativos na construção e actualização de suas lanzadores, já que o transbordador teria capacidade mais que suficiente para conseguir os objectivos.
Sem muito entusiasmo, a USAF assentiu, não sem dantes pedir um incremento significativo na capacidade para lhe permitir lançar seus satélites espiões projectados. Estes eram grandes, com um peso aproximado de 18.144 kg, e teriam que se pôr em órbitas polares, o qual precisa mais energia que a que se requer para pôr um objecto em órbita baixa (LEIO). O veículo também teria que ter a habilidade de maniobrar para qualquer lado de sua impressão orbital para se ajustar à deriva rotacional do ponto de lançamento enquanto estivesse na órbita polar - por exemplo, em uma órbita de 90 minutos, o ponto Vandenberg AFB em Califórnia , EE.UU. teria uma deriva de 1.600 km, enquanto em órbitas mais alinhadas com o ecuador, a deriva seria de menos de 400 km. Para conseguir o anterior, o veículo deveria ter asas maiores e pesadas.
Com isso, o singelo DC-3 ficava fora da equação devido a sua reduzida capacidade de ónus e habilidade de manobra. De facto, todos os desenhos eram insuficientes. Todos os novos desenhos teriam que incorporar uma asa delta. E esse não era o único inconveniente, com o incremento da capacidade do veículo, os propulsores também deviam ser bem mais poderosos. De repente, o sistema tinha crescido até ser mais alto que o foguete Saturno V e seus custos e complexidade se saíram de todos os prognósticos.
Enquanto tudo isto sucedia, outras pessoas sugeriram um enfoque diferente: que a NASA utilizasse o Saturno existente para lançar a estação espacial, a qual seria mantida por cápsulas Gemini modificadas que iriam em foguetes Titan II-M, da USAF. O custo seria provavelmente menor, e atingiria o objectivo da estação internacional mais cedo.
A resposta não se fez esperar: um transbordador reutilizável pagaria com cresces o custo de seu desenvolvimento, se comparava-se com a despesa de lançar foguetes de uso único. Outro factor na análise foi a inflação, que foi tão alta na década dos 70 que qualquer reposição do custo do desenvolvimento tinha que ser rápida. Precisava-se então uma taxa de lançamentos para fazer que o sistema fosse plausible desde o ponto de vista económico. Estas condições não as cumpriam nem a estação espacial, nem o ónus da USAF. A recomendação foi, então, fazer os lançamentos desde o transbordador, uma vez construído. O custo de lançar o transbordador teria que ser menor que qualquer outro sistema, excetuando os foguetes pequenos e os muito grandes.
Com o tema da plausibilidad solucionado, a NASA dedicou-se a obter fundos para os cinco anos que demoraria o desenvolvimento do projecto, empresa que não resultou para nada fácil. A inflação e a Guerra do Vietname ameaçavam com dar ao fracasso com o transbordador, mas era o único projecto viável, e suspendê-lo significava que EE.UU. não teria um programa espacial tripulado na década dos 80. No entanto, os orçamentos deviam ajustar-se, o qual levou outra vez à mesa de desenho. Abandonou-se o projecto de foguete reutilizável em favor de um foguete singelo que se desprendesse e fora recuperado posteriormente. O combustível sacou-se do orbitador a um tanque externo, o qual permitiu aumentar a capacidade de ónus a costa de eliminar o tanque.
O último escollo de desenho foi a natureza dos propulsores. Pelo menos quatro soluções propuseram-se, e optou-se finalmente pela que contemplava dois foguetes sólidos (em vez de um grande), devido a menores custos de desenho (aspecto que esteve permanentemente presente ao desenho do transbordador).
O desenvolvimento do transbordador fez-se oficial o 5 de janeiro de 1972 , quando o presidente Richard Nixon anunciou que a NASA começaria a criar um sistema de transbordador reusable, de baixo custo. Devido aos topos de orçamento, o projecto já estava condenado a durar mais do que se tinha antecipado originalmente. No entanto, o trabalho começou rapidamente, e um par de anos depois já tinha vários artigos de prova.
Destes, o mais notável era o primeiro Orbitador completo, que originalmente conhecer-se-ia como "Constitution". No entanto, uma campanha em massa de cartas de fanáticos da série Star Trek convenceu à Casa Branca de rebaptizar ao orbitador como "Enterprise". Com bombo e platillos, o Enterprise fez seu primeiro carreteo o 17 de setembro de 1976 e começou uma série de provas exitosas que foram a primeira validação real do desenho.
O primeiro orbitador completamente funcional, o Columbia, foi construído em Palmdale, Califórnia, e enviado ao Centro Espacial Kennedy o 25 de março de 1979 . Dois tripulantes iam na primeira viagem do Columbia, o 12 de abril de 1981 . Em julho de 1982 o CEK viu chegar ao Challenger. Em novembro de 1983 chegou o Discovery, e o Atlantis em abril de 1985 . Com o tempo as tripulações foram crescendo: a primeira tripulação de cinco astronautas foi no STS-7 em 1983 e a de seis foi no STS-9 no final do mesmo ano. A primeira tripulação de 7 pessoas foi em STS 41-C em 1984 e o recorde de oito foi em 1985 a bordo do STS 61-A ..
Devido às grandes tripulações, os astronautas foram divididos em dois grupos: pilotos, responsáveis pelo voo e manutenção do orbitador; e os especialistas de missão, encarregados dos experimentos e do ónus útil. Finalmente criou-se outra categoria: os especialistas de ónus, os quais não têm que fazer necessariamente um curso de astronauta. Estes se ocupam de experimentos de abordo.
A segunda parte do projecto, a chamada Estação Espacial Liberdade, anunciada em 1984, converteu-se, com modificações e reduções, na Estação Espacial Internacional. Na manhã do 28 de janeiro de 1986 o Challenger explodiu 73 segundos após a descolagem (missão STS-51-L). O problema deveu-se a um escape em uma junta de sellado dos foguetes auxiliares. A tripulação de sete pessoas perdeu a vida. Para substituí-lo construiu-se o Endeavour, que chegou em maio de 1991 .
Em 1995 o transbordador espacial foi preparado para a concepção da Estação Espacial Internacional, motivo pelo qual realizou uma série de acoplamentos com os russos na estação Mir. Finalmente e devido aos atrasos por orçamento da agência espacial russa deu-se começo à construção da ISS em 1998 .
O 1 de fevereiro de 2003 outro trágico acidente sacudiu à família de transbordadores espaciais da NASA ao desintegrarse o Columbia nos céus durante seu reentrada, quando regressava depois de finalizar com sucesso a missão STS-107.
A NASA suspendeu todos os voos de transbordadores programados enquanto pesquisava o sucedido. O resultado foi que o desastre do Columbia se produziu por um pedaço de espuma que recobre o tanque externo que se desprendeu e chocou contra a asa do transbordador a uns 800 km/h, este golpeou e produziu um orifício que depois resultaria fatal já que por este entraria o plasma produzido pelo rozamiento com a atmosfera o que a fundiu.
Os voos reiniciaram-se com a descolagem do Discovery dois anos e médio depois, o 26 de julho de 2005 , para levar a cabo a missão STS-114, esta se realizou sem ter solucionado por completo o problema do tanque externo, o Discovery regressou a casa o 9 de agosto de 2005 na Base Edwards em Califórnia. A seguinte missão do Transbordador realizou-se em julho de 2006 com o lançamento do Discovery. A missão compreendeu uma viagem à Estação Espacial Internacional e provas de segurança.
O transbordador tem requerido de importantes avanços tecnológicos para seu desenvolvimento, incluindo milhares de losetas de protecção térmica, capazes de resistir o calor da reentrada no curso de várias missões, além de sofisticados motores que pudessem ser usados uma e outra vez sem ser eliminados. O orbitador com forma de avião tem três destes motores principais, os quais queimam hidrógeno e oxigénio líquido que estão armazenados no tanque externo. Fixados ao tanque externo encontram-se dois foguetes de combustível sólido ou aceleradores chamados SRB, em inglês Solid Rocket Boosters, os quais proveen a maior parte do empurre durante a descolagem. Os “boosters” apagam-se e são arrojados ao oceano para ser recuperados, recheados e preparados para o próximo uso. Uma vez que os foguetes de combustível sólido têm sido eliminados, os três motores principais do orbitador seguem queimando o combustível do tanque externo até aproximadamente os oito minutos de voo.
O STS introduziu muitas ferramentas que são utilizadas no espaço: o sistema de manipulação remota, um braço de 15,24 metros de longitude construído pela Agência Espacial Canadiana, é capaz de mover grandes e pesados objectos desde e para a adega de ónus do transbordador, a qual mede uns 18,29 metros de longo. O módulo Spacelab construído pela Agência Espacial Européia (ESSA), provee um laboratório presurizado e completamente equipado para que os cientistas possam realizar diversos experimentos, cobrindo um amplo espectro da investigação: desde a astronomia, a criação de novos materiais, a observação da Terra, o estudo de fenómenos físicos e até a investigação biomédica. A Unidade de Voo Maniobrable (MMU) permite aos astronautas mover-se livremente no espaço sem estar conectado ao Transbordador valendo-se de uns pequenos foguetes fixados à estrutura em forma de cadeira para a deslocação.
A maioria das missões têm sido científicas e de defesa. Entre os projectos científicos mais importantes destaca-se a posta em órbita do Telescópio Espacial Hubble, a nave espacial Galileo que realizou importantes descobertas, o Observatório de Raios Gama e o transporte de módulos e abastecimento para a construção da Estação Espacial Internacional (ISS).
O Transbordador tem duas fontes de combustível: o Tanque Externo e dois Foguetes Aceleradores Sólidos, em inglês Solid Rocket Boosters (SRB). O orbitador também armazena combustíveis hipergólicos que são usados durante a estadía no espaço.
O impulso combinado é tal que em um lapso de 0 a 8,5 s o Transbordador atinge uma velocidade de 250 m/s. Isto equivale a uns 3 G, isto é, mais de 3 vezes a força exercida pela terra.
O Tanque Externo é o elemento maior e mais pesado do transbordador espacial. Além de alimentar aos três motores principais do Orbitador, o Tanque cumpre a função de espinha dorsal do Transbordador ao absorver o ónus de empurre durante o lançamento. É eyectado aos 10 s do apagado dos motores principais do transbordador, reentrando na atmosfera terrestre e impactando sobre o oceano índico ou pacífico, em função do tipo de missão. Não é reutilizável.
Nas duas primeiras missões ia pintado de alvo mas a partir da STS-3 deixou de pintar-se para reduzir peso. Desde então apresenta essa cor laranja tão característico.
São três, e proveen do empurre necessário para atingir a velocidade de escape. Os motores principais estão localizados na parte inferior do orbitador e dantes de ser instalados no mesmo têm de ter passado por uma prova de ignição no Centro Espacial Dennis em Misisipi de onde são transportados em camião até o edifício de montagem do veículo.
Os motores medem uns 4,2 m de altura e a cada um pesa umas 2 t. A potência que produzem é tremenda: 12 milhões de CV de potência, o necessário para proveer de energia a 10.000 lares. O elemento principal dos motores é a turbobomba a qual se encarrega de alimentar de propelente à câmara de combustão. A potência da turbobomba também é descomunal, já que com só o tamanho de um motor V-8 tem a força de 28 locomotoras, pelo que se chegasse a explodir enviaria uma coluna de hidrógeno a 58 km à redonda. Quando se acende, a turbobomba consome 1 t/s de combustível.
Os motores principais utilizam LOX e LH2 que se acendem na câmara de combustão que não mede mais de 25 cm de diâmetro a uma temperatura de 3.300 °C o que lhe dá uma grande pressão. Uma vez que são libertos, os gases quentes são expulsos pela tobera. Após a separação dos boosters, os motores principais seguem acendidos por vários minutos. Os motores principais são reutilizáveis para 55 descolagens e operam com um rendimento máximo de 104%
Após proveer um empurre equivalente a um terço do total, os SRBs separam-se aos 2:12 min de voo. Caem no oceano Atlántico, com ajuda de uns paracaídas, de onde são resgatados e posteriormente reutilizados.
O combustível utilizado pelo transbordador espacial prove do Tanque Externo e dos foguetes aceleradores ou também conhecidos como Boosters. O propelente empregado nos boosters é perclorato de amonio e tem uma consistência sólida; com respeito ao Tanque Externo, aqui sucede o contrário já que está dividido em dois tanques o superior contém oxigénio líquido (LOX) e o segundo tanque contém hidrógeno líquido (LH2) os quais se misturam na câmara de combustão dos motores principais do transbordador espacial proveyendo a combustão.
Uma característica importante dos combustíveis é seu impulso específico, o qual é utilizado para medir a eficiência dos propelentes dos foguetes em termos de segundos. Quanto mais alto é o número, mais “quente” é o propelente.
A NASA utiliza quatro tipos de propelentes: petróleo, criogénicos, hipergólicos e sólidos.
O petróleo é em realidade um tipo de kerosén similar ao queimado nos lustres e estufas. No entanto, neste caso trata-se de um tipo chamado RP-1 (Petróleo Refinado) que é queimado com oxigénio líquido (oxidante) para proveer de impulso. O RP-1 só se utiliza nos foguetes Delta, Atlas-Centauro e também foi utilizado nas primeiras etapas do Saturn IB e o Saturn 5.
No programa do Transbordador não se utiliza o petróleo, salvo para etapas de satélites. Na descolagem, o transbordador espacial utiliza o tipo criogénico e sólido, enquanto em órbita faz uso dos tipos hipergólicos.
Os motores criogénicos baseiam-se na união de oxigénio líquido (LOX), que é utilizado como oxidante, e hidrógeno líquido (LH2) que é o combustível. O LOX permanece em estado líquido a –183 °C e o LH2 a –253 °C.
Em seu estado gasoso, o oxigénio e o hidrógeno têm densidades tão baixas que seriam necessários enormes tanque para seu armazenamento, por isso devem ser arrefecidos e comprimidos para ser armazenados nos tanques dos foguetes. Devido à contínua tendência dos criogénicos a voltar a seu estado natural, isto é, gasoso, seu uso é menos frequente nos foguetes militares como estes devem permanecer nas bases de lançamento por longos períodos de tempo.
Apesar das dificuldades que acarretam para seu armazenamento, a combinação LOX-LH2 tem uma grande eficiência. O hidrógeno tem uma potência um 40% maior que outros combustíveis sendo muito ligeiro com uma densidade de 0,071 g/cm3. O oxigénio é 16 vezes mais denso atingindo 1,14 g/cm3 de densidade.
Os motores de alta eficiência a bordo do orbitador utilizam hidrógeno e oxigénio líquido conseguindo um impulso específico de 455 segundos, o qual é um grande avanço com respeito ao motores F-1 do Saturno 5, que chegavam a 260 s. As células de combustível a bordo do orbitador usam estes dois líquidos para produzir energia eléctrica em um processo conhecido como electrólisis inversa. Queima-a do LOX com LH2 produz-se sem produzir gases tóxicos deixando só como subproducto vapor de água.
Os hipergólicos são combustíveis e oxidantes que entram em ignición quando entram em contacto, pelo que não precisam de uma fonte de ignición. Esta capacidade de ignição fá-los especialmente úteis em sistemas de maniobramiento, tanto tripulados como não tripulados. Outra de suas vantagens é o armazenamento, já que não precisam temperaturas extremamente baixas como os criogénicos.
O combustível é monometilhidracina (MMH) e o oxidante é tetróxido de nitrógeno (N2Ou4). A hidracina é um composto de nitrógeno e hidrógeno com um cheiro muito forte similar ao amoníaco. O tetróxido de nitrógeno é de cor rojizo e tem um cheiro repugnante. Como ambos são altamente tóxicos, seu tratamento se realiza baixo condições de segurança extrema.
O orbitador usa hipergólicos para o Sistema de Maniobramiento Orbital (OMS) para a inserção em órbita, manobras orbitais e saída de órbita. O sistema de controle de reacção usa hipergólicos para o controle de atitude.
A eficiência da combinação MMH/N2Ou4 no orbitador é de 260 a 280 segundos no SCR e 313 segundos na OMS. A maior eficiência da OMS explica-se pela maior expansão das toberas e as elevadas pressões nas câmaras de combustão.
Os propelentes sólidos são os mais simples de todos. Seu uso não requer de turbobombas ou complexos sistemas de alimentação de propelentes. Seu ignición produz-se com um longo chorro de lumes produzido desde a ponta do foguete o qual produz a ignição imediata. Os combustíveis sólidos, compostos por um metal e diferentes misturas químicas são mais estáveis e permitem um melhor armazenamento. Por outra parte, a grande desventaja que apresentam é que os propelentes sólidos uma vez acendidos não podem se apagar.
Os propelentes sólidos usam-se em uma grande variedade de naves e sistemas como o Módulo de Assistência de Ónus (PAM) e na Etapa Superior Inercial (IUS) que proveen o impulso necessário para que os satélites atinjam órbitas geosincrónicas ou para entrar em órbitas planetarias. O IUS utiliza-se no transbordador espacial.
Um propelente sólido sempre possui sua própria fonte de oxigénio. O oxidante do propelente sólido do transbordador espacial é perclorato de amonio, que constitui o 63,93% da mistura. O combustível é uma forma de alumínio em pó (16%) com um oxidante de ferro em pó (0,07%) como catalizador. O fijador que mantém à mistura unida é ácido acrilonitril polibutadieno (12,04%). Ademais, a mistura contém um agente de protecção epoxy (1,96%). Tanto o fijador como o agente epoxy se queimam junto com o resto do propelente, contribuindo ao empurre.
O impulso específico dos SRB do transbordador espacial é de 242 segundos a nível do mar e 268,6 segundos no vazio.
O Centro Espacial Kennedy é o centro principal da NASA para as provas, revisões e lançamentos do transbordador espacial e seu ónus. O centro também é um dos lugares de aterragem do Transbordador.
Os Transbordadores descolam do Complexo de Lançamento 39 localizado sobre Merrit Island, Flórida, ao norte de Cabo Cañaveral. As instalações do complexo 39 têm sofrido modificações desde a época das missões Apollo para poder adaptar à tecnologia do Programa do transbordador espacial.
A pista de aterragem para o transbordador espacial é uma das maiores do mundo. A pista do Centro Espacial Kennedy está localizada a uns três quilómetros ao noroeste do edifício de montagem, em um alineamiento noroeste/sudeste. A pista de aterragem tem o duplo de longitude que as pistas dos aeroportos comerciais. Mede aproximadamente uns 4.752 m de longo e 91,4 metros de largo, e tem 406 milímetros de espessura no centro. Na cada extremo há um espaço de 305 metros para propósitos de segurança. À cada lado da pista correm uns pequenos surcos de 0,63 cm de largo e profundidade.
Como o orbitador, uma vez que tem reentrado na atmosfera, carece de um sistema de propulsão próprio, tem que valer da suspensão aerodinámica provista pelo ar. A velocidade de aterragem varia entre 343 e 364 quilómetros por hora.
Para conseguir uma aterragem perfeita, o orbitador precisa de ajuda de navegação, que se encontra tanto em terra como a bordo da mesma nave. O escáner de raios microondas do sistema de aterragem serve para a aproximação final e dirige ao orbitador a um ponto determinado da pista.
As aterragens realizam-se de noroeste a sudeste (Pista 15) ou de sudeste a nordeste (Pista 33). A pista não é perfeitamente plana, já que tem uma pendente de 61 cm desde a linha central até a borda. Esta pendente junto com os surcos constituem um efectivo método de dispersión da água. Os surcos ademais são de utilidade para a resistência ao deslizamento superficial. Modificações posteriores da pista de aterragem aumentaram sua longitude, pelo que actualmente mede uns 5.182 metros de longo.
Horas após ter aterrado o orbitador é transportado até o edifício de processamento no centro espacial. O edifício tem três hangares, a cada um de 60 m de longo, 46 m de largo e 29 m de alto, que ocupam uma área de 2.694 m². O hangar inferior liga aos hangares 1 e 2. Tem 71 m de longo, 30 de largo e cerca de 8 m de altura. O hangar 3 está localizado ao norte e ao este das duas primeiras; tem ademais um hangar inferior adjacente.
Outros anexos e estruturas proveen do espaço necessário para realizar a manutenção do orbitador. A cada hangar superior está acompanhado de um braço grúa de 27 t de importância com uma altura aproximada de 20 m. Uma série de plataformas, uma ponte de acesso principal e duas pontes móveis motorizados proveen os acessos ao orbitador. Os hangares superiores têm um sistema de escape de emergência em caso que produza-se o escape de hipergólicos. O hangar inferior tem equipas eléctricos, mecânicos uma sala de comunicações, escritórios e salas de supervisión do controle. Todos os hangares têm sistemas de protecção em caso de incêndio.
O controle pós-voo e melhoras, além da instalação de ónus em posição horizontal, realizam-se neste edifício. Os satélites colocados em posição vertical normalmente são instalados na plataforma de lançamento.
Após o processamento, o orbitador é remolcado até o edifício de montagem através da grande porta ao extremo norte do hangar superior.
Um Sistema de Protecção Térmica, composto de uma rede de losetas, filtros e mantas de isolamento, protegem o interior da cada orbitador do calor produzido na descolagem e durante a reentrada, além das baixas temperaturas do espaço. Estes materiais podem resistir algum dano dentro do tempo de voo e devem ser inspeccionados, consertados ou algumas vezes substituídos para a próxima missão.
O reparo e a elaboração final dos materiais do sistema de protecção térmica toma lugar na instalação de dito sistema, um edifício de 2 andares com uma área de 4.088 metros quadrados. O edifício está localizado cruzando a rua desde o complexo de processamento do orbitador.
O Complexo de Logística, com uma área de 30.159 metros quadrados está localizado ao sul do edifício de montagem. Contém cerca de 160.000 partes de repostos do transbordador espacial e mais de 500 trabalhadores da NASA e de empresas contratadas. Uma das características destacables deste edifício é a existência do sistema de recuperação de partes, o qual automaticamente encontra e retira partes específicas do Transbordador.
Após 2 minutos do lançamento, os SRB separam-se do tanque externo graças à ignição de retrocohetes e abrem suas paracaídas para cair ao norte do Oceano Atlántico em onde são resgatados por barcos especiais que os transportam até a estação da Força Aérea de Cabo Cañaveral.
Corresponde à área em e ao redor do hangar AF que junto ao edifício formam a instalação do desarmado do Foguete Acelerador. Elevadores especiais por trás do hangar AF elevam aos SRB da água. Ali passam por uma lavagem inicial e a cada foguete é separado em suas quatro secções e as montagens superiores e inferiores. Os segmentos principais são devolvidos ao complexo de lançamento no Centro Espacial Kennedy a bordo de veículos sobre guias para ser enviados ao fabricante e recarrega-a do propelente.
O reacondicionamiento e a instalação das secções superior e inferior leva-se a cabo neste edifício localizado ao sul do edifício de montagem. Este complexo está formado por cinco edifícios: construção, engenharia, serviço, prova da secção inferior ou prova de fogo e a instalação de enfriamiento. O edifício de três andares para a construção conta com sistema de controle automático, uma grúa de 24 X 61 metros no hangar superior e três robôs grúas, estando estes últimos entre os maiores do mundo.
Localizada ao norte do edifício de montagem, esta instalação recebe os segmentos dos SRB carregados com propelente através de um sistema férreo desde o fabricante. O complexo inclui um edifício de processamento e dois edifícios de despacho. A inspecção, rotação e o armado da parte inferior do booster ocorre no edifício de processamento. Os outros dois edifícios de despacho servem para o armazenamento dos segmentos carregados com propelentes e permanecem ali até ser transportados ao edifício de montagem para ser integrados às outras partes do booster prontas para o seguinte voo.
Após que os dois boosters caiam no Oceano Atlántico, duas embarcações os recuperam e também retiram os paracaídas que são enrollados em enormes rolos os quais são enviados a esta instalação. Uma vez ali, os paracaídas são lavagens, secados e armazenados em tanques para um uso futuro.
Aqui, os boosters são unidos ao tanque externo e ao orbitador para ser transportados até a plataforma de lançamento.
Localizado no centro do complexo de lançamento 39, o edifício de montagem do veículo é um dos maiores do mundo cobrindo uma área de 3,24 tem e com um volume de aproximadamente 3.884.460 m³. O edifício tem 160 m de altura, 218 m de longo e 158 m de largo.
A estrutura pode resistir ventos de 125 km/h e está reforçada com vigas de aço de 406 mm de diâmetro até uma profundidade de 49 m.
O hangar superior tem uma altura de 160 m e o hangar inferior, 64 m. Ao este se encontram os hangares superiores 1 e 3 onde se unem os componentes do transbordador espacial em posição vertical na plataforma lanzadora. Ao oeste estão os hangares 2 e 4 onde se chequea o tanque externo e é também onde se realiza o armazenamento.
Este edifício tem mais de 70 dispositivos de elevação incluindo dois grúas de 227 t.
Uma vez que a montagem do transbordador espacial está completo, se abrem as enormes portas do edifício para permitir a entrada do transportador caterpillar que se desloca embaixo da Plataforma Lanzadora Móvel e os leva –com o Transbordador montado- até o lugar de lançamento.
É um edifício de quatro andares conectado à parte oriental do edifício de montagem através de uma elevada ponte fechada. O centro de controle conta com duas salas de operações e outras duas de apoio a cada uma equipada com o sistema de processamento de lançamento –um sistema automático de operação computarizada– o qual monitorea e controla em montagem do transbordador espacial, o controle e as operações de lançamento.
A conta regresiva para o transbordador espacial tomada cerca de 43 h graças ao sistema de processamento de lançamento, de outra maneira, levaria mais de 80 h, como nas missões Apollo.
Por outro lado, o uso do sistema de processamento de lançamento requer a presença de 225 a 230 pessoas na sala de lançamento, a diferença das missões Apollo que requeriam de cerca de 450 pessoas.
Uma vez que os foguetes de propulsão sólida se acendem na descolagem, o controle passa automaticamente ao centro de controle de missão no Centro Espacial Johnson em Houston , Texas.
É uma estrutura de aço de dois andares que provee de uma base de lançamento transportable para o transbordador espacial. O corpo principal da plataforma tem 7,6 m de altura, 49 m de longo e 41 m de largo. A plataforma descansa sobre seis pedestales de 6,7 m de altura.
Sem ser carregada, uma plataforma pesa cerca de 3.730 t. Com um Transbordador sem combustível, pesa umas 5.000 t.
O corpo principal da plataforma tem três saídas: uma para os gases expelidos pelos foguetes de propulsão sólida e outra localizada no médio, para os três motores principais.
Sobre a estrutura há dois dispositivos de tamanho considerável à cada lado do oco de escape dos motores principais. Estes dispositivos denominados "mastros de serviço trasero" proveen de várias conexões umbilicais ao orbitador incluindo uma linha de oxigénio líquido através de um e uma linha de hidrógeno líquido através do outro. Estes combustíveis criogénicos são alimentados ao tanque externo através destas conexões desde a plataforma. No momento de lançamento estes umbilicais são retraídos até os mastros onde são protegidos dos lumes dos motores por uma coberta giratória.
A cada mastro tem 4,5 m de longo, 2,7 m de largo e elevam-se a uns 9,4 m de altura sobre o andar da plataforma.
Outros umbilicais transportam helio e nitrógeno, além de energia eléctrica e enlaces de comunicação.
Oito parafusos, quatro na cada base do os SRB sustentam ao transbordador espacial sobre a plataforma lanzadora. Estes parafusos encaixam com outros parafusos opostos sobre os dois ocos de escape dos SRB. A nave desliga-se da plataforma mediante pirotecnia que rompe os enlaces destes parafusos.
A cada plataforma lanzadora contém dois níveis internos que proveen de equipas eléctricos, de prova e de ónus de propelentes.
Estes veículos especiais transportam ao transbordador espacial montado sobre a plataforma lanzadora desde o edifício de montagem até a zona de lançamento. Trata-se de dois caterpillares (nome dado ao veículo cuja tracção se dá sobre correias móveis como a dos tanques de guerra) que têm 6,1 metros de altura, 40 m de longo e 34,7 m de largo. A cada uma pesa umas 2.700 t sem ónus. Um veículo deste tipo tem seis caterpillares com 57 secções a cada uma. A cada conjunto de rodas contido no caterpillar pesa uns 907 kg.
A velocidade máxima do caterpillar com o transbordador a bordo é de 1,6 km/h, enquanto sem ónus tem uma velocidade máxima de 3,2 km/h.
O caterpillar tem um sistema de nivelação para contrarrestar os 5 graus de inclinação até o lugar de lançamento e possui ademais, um sistema de raios laser que lhe permite localizar em uma posição precisa.
A cada caterpillar é impulsionado por dois motores diésel de 2.750 CV. Os motores controlam uns geradores de 1.000 kW que proveen de energia eléctrica aos 16 motores de tracção.
Uma estrada de 39,6 m de largo é usada pelo transportador caterpillar em um trajecto desde o edifício de montagem até a plataforma de lançamento que estão separados por uns 4,8 km.
O caminho consiste em dois carriles de 12 metros separados por uma faixa central de 15 m. Para suportar o peso do ónus total (umas 7.700 t) o caminho está composto por quatro capas. A parte superior é uma capa de grava de rio de 20,3 cm nas curvas e 10,2 cm nos trajectos rectos. As outras capas —em sentido descendente— são: 1,2 m de rocha comprimida, 76 cm de um recheado selecto e 30 cm de um recheado compacto.
A distância desde o edifício de montagem à Plataforma 39A é uns 5,5 km e à Plataforma 39B, uns 6,8 km.
Este contêiner instala o ónus úteis em sentido vertical e opera em várias instalações. Na instalação de processamento do orbitador serve para o ónus de posição horizontal.
A cada contêiner está sellado herméticamente e pode levar ónus de até 4,5 m de diâmetro e 18,3 m de longitude. O peso máximo que permite é de aproximadamente 22,68 t.
É um camião de 48 rodas que pode transportar o contêiner já seja em posição vertical ou horizontal. O Transportador tem uns 19,8 m de longo e 7 m de largo, com uma plataforma que pode ser elevada ou baixada desde 1,5 m até 2,1 m.
A cada roda tem um eixo independente o que lhe permite se deslocar livremente em qualquer direcção. Um motor diésel impulsiona ao transportador nas actividades exteriores, mas quando está dentro de uma instalação funciona com um motor eléctrico.
Quando está completamente carregado tem uma velocidade máxima de 8 km/h, mas também se pode deslocar a velocidades da ordem de 0,636 centímetros por segundo (ou o que é o mesmo: 0,022 km/h) para o ónus que precisam um movimento de precisão.
As plataformas A e B do Complexo de Lançamento têm um tamanho quase octogonal. A cada uma cobre uma área de 0,65 km². A parte central da Plataforma A está situada a uns 14,6 metros sobre o nível do mar, e a Plataforma B a 16,8 m. Dantes da volta a voos em 1988 após a trágica missão do Challenger, o Complexo sofreu 105 modificações. As modificações foram realizadas para melhorar a inspecção dos sistemas.
A parte superior da cada Plataforma mede 119 X 99 m. As duas estruturas principais da cada plataforma de lançamento são a Estrutura de Serviço Fixa e a Estrutura de Serviço Giratória.
Está localizada ao norte da cada plataforma de lançamento. É uma estrutura aberta de cerca de 12,2 metros quadrados. Uma grúa na parte superior provee de acesso para as operações pró-lançamento. A estrutura tem 12 andares de trabalho a intervalos de 6,1 m a cada um. A altura da estrutura é de 75 m. Enquanto a altura até a grúa superior é de 81 m acima de todo se encontra o pararrayos: uma estrutura cilíndrica de fibra de vidro com uma longitude de 24 m. Com o pararrayos, a estrutura tem uma altura de 106 m.
A estrutura fixa tem três braços de serviço:
O braço de acesso permanece em posição estendida até os 7 min 24 s prévios ao lançamento para proveer uma saída de emergência à tripulação. Mede 19,8 m de longo, 1,5 m de largo e 2,4 m de altura. Este braço está fixado à Estrutura de Serviço Fixa a um nível de 44,8 m sobre a superfície.
Em caso de emergência, o braço pode ser estendido mecânica ou manualmente em cerca de 15 s.
O braço de linha de acesso para a ventilación de hidrógeno do tanque externo mede 48 m de longo e está unido à estrutura de serviço fixa a um nível de 51 m.
O cobertor é retirado da abertura de ventilación aos 2 min e 30 s prévios ao lançamento e o braço é retraído até a estrutura da torre e pode ser voltado a sua posição estendida se detém-se a conta regresiva.
Provee de protecção ao transbordador e acesso à adega de ónus para a instalação e serviço de ónus na plataforma. A estrutura gira de um terço de círculo a 120° pára que as portas da sala de mudança de ónus se acoplem à adega de ónus do orbitador. O corpo desta estrutura começa a um nível de 18 metros e estende-se até um nível de 57,6 m proveyendo o acesso a cinco níveis. A estrutura giratória, desloca-se em 8 carroças sobre guias. O corpo giratório mede 31 m de longo, 15 m de largo e 40 m de alto.
O propósito principal da estrutura giratória é a de instalar ónus na adega do orbitador. Somente encarrega-se da instalação de ónus livianas, para os casos mais pesados como compartimentos, laboratórios, etc. realizam-se na instalação de processamento do orbitador.
O quarto de intercâmbio de ónus encontra-se na parte central desta estrutura e constitui um quarto sellado que recebe o ónus do contêiner de ónus. A limpeza deste ónus mantém-se graças a cobertores que impedem que os dispositivos sejam expostos ao ar livre.
Esta unidade permite o acesso e trabalho na área central do orbitador. A mesma estende-se desde a Estrutura de Serviço Giratória desde os níveis de 48 a 53,6 m. Esta unidade tem 6,7 m de longo, 4 m de largo e 6 m de alto. Uma plataforma de extensão e um mecanismo manual de deslocação horizontal permite o acesso à porta do corpo central do orbitador.
Esta unidade serve para a alimentação de hidrógeno e oxigénio líquido das células de combustível, e gases como o nitrógeno e helio.
O sistema transporta o combustível hipergólico e o oxidante, além de linhas de serviço para o hidrógeno e helio desde a estrutura de serviço fixa até o transbordador espacial. É sistema também permite a rápida conexão das linhas e sua desconexão do veículo. Seis unidades umbilicais são operadas manualmente na plataforma. Estas unidades estão localizadas à cada lado da parte inferior do orbitador. Estas unidades servem ao sistema de maniobramiento orbital e o sistema de reacção de controle, além da adega de ónus e a área do morro do orbitador.
Este sistema localizado nas plataformas A e B serve para proteger ao orbitador das inclemencias do tempo como granizo, chaparrones e escombros transportados pelo vento que poderiam danificar ao sistema de protecção térmica e as mantas de isolamento.
A estrutura giratória ao fechar-se cobre a maior parte do orbitador, o sistema de protecção climática cobre os espaços livres.
Portas corredizas que se deslocam entre a panza do orbitador e o tanque externo proveen protecção para a parte inferior do orbitador. Estas portas que medem 16 m de longo e 11,6 m de alto pesam uns 20.866 kg. As portas estão ligadas à estrutura giratória e a Estrutura de Serviço Fixa. As portas movem-se em lados opostos sobre guias.
Um selo inflable que protege a parte superior do orbitador se estende desde o quarto de intercâmbio de ónus, formando um semicírculo que cobre 90 graus de arco entre o veículo e o tanque externo. Uma série de 20 ou mais portas metálicas dobros de 24,4 por 1,2 metros estendem-se desde o quarto de intercâmbio de ónus na Estrutura de Serviço Giratória para cobrir as áreas laterais entre o tanque externo e o orbitador.
O sistema serve para proteger do fogo do lançamento ao veículo e as estruturas da plataforma.
Um deflector de lumes é uma estrutura em forma de V investida que serve para desviar os lumes do lançamento e as dirigir através das aberturas da plataforma lanzadora até as fosas localizadas embaixo. As paredes desta estrutura curvam-se à medida que apartam-se da zona central e atingem uma pendente quase horizontal.
Esta estrutura deflectora mede 149 m de longo, 18 de largo e 12 m de alto. O sistema deflector que utiliza o transbordador espacial é duplo já que um lado do V investido recebe os lumes dos motores principais, enquanto o lado oposto recebe os lumes dos foguetes de propulsão sólida.
Os deflectores do orbitador e os foguetes aceleradores estão construídos com aço e cobertos com um material de ablación com uma espessura de 127 mm. A cada deflector pesa mais de 453,6 t.
Além dos deflectores fixos, também há outros dois que se deslocam sobre a fosa para proveer de protecção adicional dos lumes dos foguetes aceleradores.
Provee uma rota de escape para os astronautas do orbitador e os técnicos na Estrutura de Serviço Fixa até os últimos 30 segundos da conta regresiva. O sistema está composto por sete cabos que se estendem desde a Estrutura de Serviço Fixa ao nível do Braço de Acesso ao Orbitador cujos trajectos terminam no solo.
Em caso de emergência os astronautas introduzem-se em uma estrutura em forma de balde feito de aço e rodeado de uma rede. A cada balde pode servir para três pessoas. O cabo estende-se uns 366 m até um búnker de refúgio localizado ao oeste da Estrutura de Serviço Fixa. O descenso dura uns 35 s e o freado leva-se a cabo graças a uma rede e a um sistema de freado por correntes.
O pararrayos estende-se desde a parte superior da estrutura fixa e provee a protecção ao veículo e as estruturas da plataforma. O pararrayos está ligado a um cabo que se fixa a uma âncora a 335 m ao sul da estrutura e outro cabo se estende a mesma distância para o norte. O raio que golpeie a ponta corre por este cabo até o solo, desta maneira, o mastro do pararrayos funciona como um aislador eléctrico mantendo o cabo isolado da estrutura fixa. O mastro junto a estrutura-a acompanhante eleva ao cabo uns 30,5 m sobre a estrutura.
O sistema de exclusão sonora inclui um tanque de água com uma capacidade de 1.135.620 L. O tanque tem 88 m de alto e está localizado a uma posição elevada adjacente à cada plataforma. O água é libertada justo dantes da ignición dos motores do transbordador espacial e flui através de cañerías de um diâmetro de 2,1 m. O trajecto realiza-o em cerca de 20 s. O água é expulsada através de 16 soquetes em cima dos deflectores de lumes e através de umas aberturas no oco da plataforma lanzadora para os motores principais do orbitador, começando a T menos 6,6 s (T corresponde a tempo (time, em inglês) que define o preciso momento do lançamento).
Para o momento em que os SRB entrem em ignición, uma torrente de água cobre a plataforma lanzadora graças a seis enormes toberas ou rociadores fixados em sua superfície.
Os rociadores medem 3,7 m de altura. Os duas centrais medem 107 cm de diâmetro; os restantes quatro têm 76 cm de diâmetro.
O ponto de maior fluxo de água dá-se aos 9 segundos após a descolagem com 3.406.860 L desde todas as fontes.
Os níveis acústicos chegam a seu máximo quando o transbordador está a uns 300 m sobre a plataforma de lançamento. O perigo diminui a uma altitude de 305 m.
Este sistema pertence ao sistema de exclusão sonora. Neste caso, encarrega-se de diminuir os efeitos das pressões refletidas que ocorrem quando os foguetes aceleradores entram em ignición. Sem o sistema de exclusão a pressão exerceria muita tensão nas asas e as superfícies de controle de orbitador.
Há dois componentes principais para este sistema de exclusão de energia acústica:
Usados juntos, esta barreira de água impede o passo das ondas de pressão dos boosters, diminuindo sua intensidade.
Em caso de uma missão abortada, um sistema de inundação pós-apagado encarregar-se-ia de arrefecer a parte inferior do orbitador. Também controla a queima do gás de hidrógeno residual após que os motores tenham sido apagados com o veículo na plataforma. Há 22 bocas de água ao redor do oco de escape para os motores principais dentro da plataforma lanzadora. O água é alimentada por uma linha de abastecimento com um diâmetro de 15 cm, conseguindo que a água flua a 9.463,5 L/min.
Os vapores de hidrógeno que se produzem durante o começo da sequência de ignición são expelidos nas toberas dos motores justo dantes da ignición. Como resultado se obtém uma atmosfera rica em hidrógeno dentro das toberas. Para evitar danos aos motores, seis preiniciadores de remoción estão instalados no mastro trasero. Justo dantes da ignición dos motores principais estes preiniciadores são activados e produzem a ignición de qualquer remanente de hidrógeno na área embaixo das toberas. Este processo evita uma brusca combustão na ignição dos motores principais.
Estas instalações estão localizadas nas duas plataformas de lançamento. Um tanque de 3.406.860 L situado no extremo noroeste da cada plataforma armazena o oxigénio líquido (LOX) que é usado como o oxidante dos motores principais do orbitador.
Em realidade estes tanques são enormes garrafas ao vazio. Estas mantêm ao LOX a temperaturas de –183 °C. Duas bombas que abastece 4.540 L oxidante/min (a cada uma) transferem o LOX desde o tanque de armazenamento até o tanque externo do orbitador.
Garrafas ao vazio similares com uma capacidade de 3.217.590 L e localizadas no extremo nordeste das plataformas, armazenam o hidrógeno para os três motores principais do orbitador. Neste caso, não se precisam bombas para mover o LH2 até o tanque externo durante as operações de abastecimento, já que primeiro um pouco de hidrógeno se evaporiza e esta acção cria uma pressão de gás na parte superior do tanque que move ao liviano combustível através das linhas de transferência.
As linhas de transferência levam aos propelentes súper arrefecidos até a plataforma lanzadora e alimentam ao tanque externo através dos mastros traseros.
Os propelentes hipergólicos usados pelos motores de maniobramiento orbital e os foguetes de controle de atitude também estão armazenados nas plataformas, em áreas bem separadas. Uma instalação localizada no extremo sudeste da cada plataforma contém o combustível monometil hidracina. Uma instalação no extremo sudoeste armazena o oxidante, tetróxido de nitrógeno. Estes propelentes são armazenados por linhas de transferência até a estrutura fixa e continuam até o sistema umbilical de hipergólicos da estrutura giratória, com seus três pares de linhas umbilicais conectadas ao orbitador.
Os elementos localizados na Sala de Conexão Terminal da plataforma proveen os enlaces vitais entre o sistema de processamento de lançamento no centro de controle de lançamento, a equipa de apoio terrestre, e os dispositivos de voo do transbordador. Esta sala reside embaixo da elevada posição da plataforma.