home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SHUTTLE / ORBITER.TXT < prev    next >
Text File  |  1993-02-05  |  22KB  |  529 lines

  1. "6_2_9_2.TXT" (11989 bytes) was created on 02-21-89
  2.  
  3. SPACE SHUTTLE STATISTICS
  4.  
  5.  
  6. N A S A
  7. EDUCATIONAL BRIEFS For The Classroom
  8.  
  9.  
  10. The Space Shuttle is NASA's first true aerospace vehicle. It takes off
  11. like a rocket, operate in orbit as a spacecraft, and land on the Earth
  12. as an airplane. The Shuttle is a four part vehicle consisting of the
  13. Orbiter, an expendable External Tank (ET), and two Solid Rocket
  14. Boosters (SRB's).
  15.  
  16. Launched in a conventional manner, the Space Shuttle's Main Engines
  17. (SSME's) and the SRB's produce approximately 30,800,000 newtons of
  18. thrust. At 45 kilometers above the Earth the boosters separate and
  19. return to the Earth by parachute for sea recovery. Eight minutes into
  20. the flight, at an approximate altitude of 110 kilometers, the ET
  21. propellants are exhausted. The tank will separate from the Orbiter and
  22. disintegrate upon reentry into the Earth's atmosphere. Any surviving
  23. pieces fall into remote ocean areas. To complete orbital insertion to
  24. altitudes between 160 and 1110 kilometers, and later to make orbital
  25. adjustments, two Orbiter Manuvering System (OMS) engines fire.
  26.  
  27. Once in space, the Space Shuttle Orbiter serves as a base to deploy
  28. payloads such as satellites or space probes. Satellites needing repair
  29. or servicing can be brought on board and later released or returned to
  30. Earth. The Orbiter can also be used as a platform for scientific
  31. research.
  32.  
  33. At the completion of the orbital phase of the mission, the Orbiter is
  34. rotated in space by firing combinations of small rockets called the
  35. Reaction Control System (RCS). When the OMS engines are aimed in the
  36. direction of motion, they fire and the resulting thrust slows the
  37. Orbiter, initiating reentry. Before making atmospheric contact, the
  38. Orbiter is again rotated so that the underside will experience the
  39. major share of atmospheric friction. To protect the Orbiter, three
  40. types of reusable surface insulation are used. In areas of greatest
  41. heating, the nose area, and leading edges of the wings, reinforced
  42. carbon is used (carbon cloth impregnated with additional carbon, heat
  43. treated, and then coated with silicon carbide). Other areas are
  44. covered with thermal tiles made of silica fibers or a Nomex felt
  45. blanket material (nylon felt coated with silicon). To aid in heat
  46. rejection, the tiles are given a glassy ceramic coating.
  47.  
  48. As the altitude and speed of the orbiter decreases, the Orbiter begins
  49. to function as a glider. The glide angle to the runway is about six
  50. times steeper than a commercial jet liner on landing approach. Landing
  51. speeds are approximately 340 kilometers per hour.
  52.  
  53. Following landing, the Orbiter undergoes refurbishment, new payloads
  54. are inserted, a new External Tank installed, the booster refueled and
  55. the entire vehicle assembly is made ready for a new launch a few
  56. months later. To reduce costs, the Orbiter is designed to be used
  57. again for up to 80 missions and the SRB's are designed for about 6
  58. flights each.
  59.  
  60.  
  61.           S O L I D     R O C K E T     B O O S T E R S
  62.  
  63. The SRB's provide the major portion of the thrust at the time of
  64. liftoff. They are the largest solid rocket boosters ever built, the
  65. first to be used to launch humans into space, and the first designed
  66. for reuse. The SRB's are assembled out of four tubular segments of
  67. 1.25 centimeter steel. The fore end is capped with a nose cone
  68. containing a parachute assembly. The aft end has a steerable nozzle.
  69. Eight small rocket motors, four in the nose and four in the aft, are
  70. used, at burn out, to separate the SRB's from the external tank.
  71.  
  72. Each booster contains a solid propellant that looks and feels like the
  73. hard rubber of a typewriter eraser. A hollow core runs the entire
  74. length of the propellant load. To ignite the propellants, a small
  75. rocket motor, fixed at the fore end of the core, is fired first.
  76. Flames from the small rocket spread across the entire face of the core
  77. and the SRB's come to full thrust in less than one-half second.
  78.  
  79.  
  80.                         S T A T I S T I C S
  81.  
  82.  
  83. Length  ....................................          45.46 meters
  84. Diameter ...................................           3.70 meters
  85. Mass empty .................................   82,879  kilograms each
  86. Propellant Mass ............................  503,627  kilograms each
  87. Thrust.................................... 12,899,200  newtons each at
  88.                                                        sea level
  89. Nozzles...................................Covergent-divergent. All-
  90.                                           axis gimbaling of 8 degrees.
  91.  
  92. Propellant Composition....................Aluminum perchlorate powder
  93.                                           (oxidizer)
  94.                       ....................Aluminum powder (fuel)
  95.                       ....................Iron oxide  (catalyst)
  96.                       ....................Polymer (binder and fuel)
  97.                       ....................Epoxy curing agent
  98.  
  99. SRB Surface Insulation....................Ablative
  100.  
  101.  
  102.                    E X T E R N A L     T A N K
  103.  
  104. The external tank contains the propellants used for liftoff and ascent
  105. by the Shuttle Orbiter's three main engines. The ET has an external
  106. shell which encloses three inner tanks. The forward inner tank
  107. contains liquid oxygen under pressure. An unpressurized intertank
  108. holds most of the electrical components. The aft inner tank contains
  109. liquid hydrogen under pressure. Tank walls are manufactured of
  110. aluminum alloys and are up to 5.23 centimeters thick. Antivortex and
  111. antislosh baffles are built inside the fore and aft tank walls to
  112. dampen any motions of the liquid propellants that might throw the
  113. Shuttle off course.
  114.  
  115. Propellants are fed to the Orbiters SSME's by gas pressure derived
  116. from the controlled boiling of the propellants. Following the
  117. depletion of the liquid propellants. Following the depletion of liquid
  118. propellants, the ET is destroyed on atmospheric reentry.
  119.  
  120.  
  121.                         S T A T I S T I C S
  122.  
  123.  
  124. Length .....................................         47 meters
  125. Diameter....................................       8.38 meters
  126. Mass empty..................................  37,452 kilograms
  127.  
  128. Propellants................................. Liquid oxygen (LO2)
  129.            ................................. Liquid hydrogen (LH2)
  130.  
  131. Propellant mass ............................. LO2--609,195 kilograms
  132.                ............................. LH2--101,606 kilograms
  133. Propellant feed lines ...................... (2) 43 centimeters in
  134.                                              diameter
  135. Propellant feed rate.................LO2--242,000 liters per minute
  136.                     .................LH2--184,420 liters per minute
  137.  
  138. Surface insulation  ................ 1.27 centimeters thick core/epoxy
  139.                                      layer covered with a 2.54 centi-
  140.                                      meter thick Spray-on foam.
  141.  
  142.  
  143.  
  144.                             O R B I T E R
  145.  
  146.  
  147. The Space Shuttle Orbiter is a wide-body, delta-winged airplane and
  148. space vehicle. It is constructed primarily out of aluminum and covered
  149. with reusable surface insulation. The Orbiter is propelled by 49
  150. rocket engines employed in various combinations for liftoff, attitude
  151. control in space, and in initiating reentry. Electrical power for
  152. Orbiter systems is provided by fuel cells which produce, as a
  153. byproduct, water for drinking.
  154.  
  155. The heart of the Orbiter is the cargo bay which can carry up to four
  156. satellites for launching at one time. The cargo bay permits the
  157. science laboratory Spacelab, to be carried into space and returned to
  158. the Earth at the completion of a mission. A highly articulated
  159. mechanical arm called the Remote Manipulator System (RMS), can be
  160. operated by Shuttle astronauts while inside the Orbiter cabin. The arm
  161. will be used to extract payloads from the cargo bay and deploy them
  162. outside of the Orbiter.
  163.  
  164. The forward section of the Orbiter contains the flight deck and crew
  165. quarters for the astronauts. During launch up to four astronauts may
  166. sit on the flight deck and up to three more may sit on the crew
  167. quarters deck. The forward portion of the flight deck resembles the
  168. cockpit of a jet liner but features separate controls for flying in
  169. space and flying in the atmosphere. The aft portion of the flight deck
  170. contains four stand-up duty stations including the controls for the
  171. RMS. The crew quarters deck is entered through an open hatch through
  172. the flight deck floor. The crew quarters contain eating, sleeping, and
  173. sanitary facilities. When extravehicular activities are necessary, an
  174. airlock is installed in the orbiter cargo bay and entry is gained
  175. through a hatch in the crew quarters.
  176.  
  177.  
  178.                        S T A T I S T I C S
  179.  
  180. EXTERIOR DIMENSIONS
  181.  
  182. Length....................................        37.24 meters
  183. Body width................................         6.9  meters
  184. Wingspan..................................        23.79 meters
  185. Height with gear extended.................        17.27 meters
  186. Mass empty................................    68,040 (Orbiter 102.
  187.                                          Other orbiters have lower
  188.                                          masses.)
  189. Cargo Bay length..........................        18.28 meters
  190. Cargo Bay diameter........................         4.57 meters
  191. Payload mass for launch...................    29,484 kilograms
  192.                                          to low Earth orbit.
  193. Payload mass on return....................    14,515 kilograms
  194.  
  195. ENGINES
  196.  
  197. SSME: 3 (Total)
  198. Liquid hydrogen and liquid oxygen propellants. Gambaling +/- 10.5
  199. degrees on pitch axis and +/- 8.5 degrees on yaw axis.
  200.  
  201. Thrust...................................  1,668,000 newtons each at
  202.                                            sea level
  203.  
  204. OMS 2 (Total)
  205. Nitrogen tetroxide (N2 O4) and monomethyl hydrazine (MMH) propellants
  206.  
  207. Thrust.................................... 26,688 newtons in a
  208.                                            vacuum
  209.  
  210.  
  211. RCS
  212. Primary Thrusters..........................38 (14 fore and 24 aft)
  213.                                            N2 04 and MMH propellants
  214. Thrust.................................... 3,870 newtons each in a
  215.                                            vacuum
  216. Vernier Thrusters..........................6 (2 fore and 4 aft)
  217.                                            N2 04 and MMH propellants
  218. Thrust.....................................106 newtons each in a
  219.                                            vacuum
  220.  
  221.  
  222. CREW QUARTERS..............................2 decks
  223. Cabin volume...............................71.5 meters (cubed)
  224. Atmosphere.................................normal
  225. Pressure...................................normal
  226.  
  227.  
  228. THERMAL PROTECTION SYSTEM..................Reusable
  229.                                            RCC, coated silica tiles,
  230.                                            and coated Nomex felt
  231.  
  232.  
  233.  
  234. ----------------------------------------------------------------------
  235.  
  236. ACTIVITIES AND QUESTIONS FOR THE CLASSROOM
  237.  
  238. 1.  What are the four main parts of the Space Shuttle?
  239.  
  240. 2.  What is the major cost saving feature of the Space Shuttle over
  241.     previous launch vehicles?
  242.  
  243. 3.  Describe the sequence of events for the Space Shuttle from launch
  244.     to landing.
  245.  
  246. 4.  Compare the mass of the Space Shuttle empty to the mass of all
  247.     propellants used to thrust it into space. Why is there such a
  248.     difference between the two masses?
  249.  
  250. 5.  What is a newton of thrust in English system measurement?
  251.  
  252. 6   Illustrate the size of the Orbiter by measuring and marking its
  253.     outline on a large open area such as an athletic field or play-
  254.     ground.
  255.  
  256. 7.  Why is the thrust for some rocket engines listed as "sea level"
  257.     and for others as "vacuum"?
  258.  
  259. 8.  What is the volume of the cargo bay of the Orbiter?
  260.  
  261. 9.  Research previous launch vehicles and compare their sizes and
  262.     payload capacities to the Space Shuttle.
  263.  
  264. 10. What is the orbiter altitude range of the Space Shuttle?
  265.  
  266. ----------------------------------------------------------------------
  267. NASA EDUCATIONAL BRIEFS For The Classroom, EB-81-1
  268.  
  269. "6_2_9_3.TXT" (9813 bytes) was created on 10-29-92
  270.  
  271.                    NASA'S ORBITER FLEET
  272. COLUMBIA
  273.    Columbia (OV 102), the first of NASA's orbiter fleet, was
  274. elivered to Kennedy Space Center in March l979.
  275.  
  276.    Columbia initiated the Space Shuttle flight program when
  277. t lifted off from Launch Complex 39's Pad A on April 12,
  278. 981. It proved the operational concept of a winged,
  279. eusable spaceship by successfully completing the Orbital
  280. light Test Program -- missions STS-1 through 4.
  281.  
  282.    Other achievements for Columbia include the first launch
  283. of satellites from a Space Shuttle (STS-5) and the first
  284. flight of the European-built scientific workshop -- Spacelab
  285. -- on mission STS-9.
  286.  
  287.    Columbia is named after a small sailing vessel that
  288. operated out of Boston in l792 and explored the mouth of the
  289. Columbia River. One of the first U.S. Navy ships to circum-
  290. navigate the globe was named Columbia. The command module
  291. for the Apollo 11 lunar mission was also named Columbia.
  292.  
  293. DISCOVERY
  294.  
  295.    Discovery (OV 103), the third of NASA's fleet of
  296. reusable, winged spaceships, arrived at Kennedy Space Center
  297. in November 1983. (Challenger was the second orbiter to ar-
  298. rive at KSC.  See "Challenger" for its history.)  It was
  299. launched on its first mission, flight 41-D, on August 30,
  300. 1984, from Pad A. It carried aloft three communications
  301. satellites for deployment by its astronaut crew. Other Dis-
  302. covery milestones include the first dedicated Department of
  303. Defense mission, the first flight to retrieve and return
  304. disabled satellites to Earth for repair and the first Space
  305. Shuttle mission of the post-Challenger era.
  306.  
  307.    Discovery is named for two famous sailing ships; one
  308. sailed by Henry Hudson in 1610-11 to search for a northwest
  309. passage between the Atlantic and Pacific Oceans, and the
  310. other by James Cook on a voyage during which he discovered
  311. the Hawaiian Islands.
  312.  
  313. ATLANTIS
  314.  
  315.    Atlantis (OV 104) was delivered to Kennedy Space Center
  316. in April 1985, as the fourth spaceship of NASA's orbiter
  317. fleet.
  318.  
  319.    Atlantis lifted off from Pad A on its maiden voyage on
  320. Oct. 3, 1985, on mission 51-J, the second dedicated Depart-
  321. ment of Defense flight. On its second mission, 61-B, Nov.
  322. 26, 1985, its astronaut crew conducted the first experiments
  323. for assembling erectable structures in space.
  324.  
  325.    Atlantis is named after a two-masted sailing ship that
  326. was operated for the Woods Hole Oceanographic Institute from
  327. 1930 to 1966.
  328.  
  329.  
  330. ENDEAVOUR
  331.  
  332.  
  333.      Endeavour was the first ship commanded by James Cook, the 18th century
  334. British explorer, navigator and astronomer.  In August 1768, on Endeavour's
  335. maiden voyage, Cook sailed to the South Pacific, around Tahiti, on a mission to
  336. observe and record the important and seldom occurring event when the planet
  337. Venus passes between Earth and the sun.  Determining the transit of Venus
  338. allowed early astronomers to determine the distance of the sun from Earth. This
  339. distance then could be used as a unit of measurement essential in calculating
  340. the parameters of the universe.  On June 3, 1769, Cook completed this mission
  341. and continued his voyage to explore the southern hemisphere.  He discovered and
  342. charted New Zealand and surveyed the eastern coast of Australia and navigated
  343. the Great Barrier Reef.
  344.  
  345.      In addition, Cook's voyage on the Endeavour set a precedent of
  346. establishing the usefulness of sending scientists on voyages of exploration.
  347. Joseph Banks and Carl Solander, who sailed with Cook, became the first
  348. naturalists to examine plants and animals in an organized manner.  The wealth
  349. of scientifically collected material was unique.  They collected specimens from
  350. more than 100 new plant families with 800 to 1,000 new species.  They also
  351. encountered hundreds of new species of animals.  Cook also had astronomers and
  352. artists onboard.
  353.  
  354.      Endeavour and her crew made the first long-distance voyage on which no
  355. crewmen died from scurvy, the dietary disease caused by the lack of ascorbic
  356. acids.  Cook is credited with being the first to use diet as a cure for scurvy,
  357. making his crew follow a strict diet that included cress, sauerkraut and an
  358. orange extract.  He also ensured cleanliness and ventilation in the crew's
  359. quarters.
  360.  
  361.      The Endeavour was small, 368 tons, about 100-feet long and 20-feet wide.
  362. She had a round bluff bow and a flat bottom that provided uncommon spaciousness
  363. and helped prevent her from being torn apart by coral.  However, in 1795,
  364. Endeavour ended her career on a reef along Rhode Island.
  365.  
  366.  
  367.    Atlantis (OV 105) was delivered to Kennedy Space Center
  368. in May, 1991, as the fifth spaceship of NASA's orbiter
  369. fleet.
  370.  
  371.    Endeavour lifted off from Kennedy Space Center for the first time on
  372. May 7, 1992, on mission STS-49.
  373.  
  374.  
  375.  
  376. MISSION
  377.  
  378.    The delta-winged orbiter  resembles an airplane and is
  379. about the size of a DC-9 jetliner. It is  launched  into
  380. space like a conventional rocket while bolted to an external
  381. propellant tank  and two solid rocket boosters.
  382.  
  383.    After liftoff, the boosters burn for a little over two
  384. minutes before being jettisoned and  carried by parachutes
  385. to  a watery landing. After splashdown, they are  retrieved
  386. and returned to  Kennedy Space Center  for refurbishment.
  387.  
  388.    The orbiter's main engines continue to burn  until about
  389. 8 1/2 minutes  into the flight.  After shutdown, the exter-
  390. nal tank is jettisoned, breaks up in the atmosphere, and
  391. falls into the Indian Ocean.  It is the only piece of
  392. Shuttle flight hardware that is not reused.  The orbiter
  393. then carries out its mission in space and returns to Earth
  394. like a glider.
  395.  
  396. LAUNCH PROCESSING
  397.  
  398.    After completing a space mission, the orbiter is returned
  399. to Kennedy Space Center to undergo preparations  for its
  400. next flight in a sophisticated  aircraft-like hanger  called
  401. the Orbiter Processing Facility (OPF).  Here, the vehicle is
  402. safed, residual propellants are drained and any returning
  403. payloads are removed.
  404.  
  405.    Any  problems that may have  occurred with orbiter sys-
  406. tems and equipment  on the previous mission  are  checked
  407. out and  corrected.  Equipment is repaired or replaced and
  408. extensively tested. Any  modifications  to the orbiter that
  409. are required  for the next mission are also made in the OPF.
  410.  
  411.    Orbiter refurbishment operations  and processing for the
  412. next mission also begin in the OPF. Large horizontal
  413. payloads, such as Spacelab, are installed in the orbiter
  414. cargo bay.  Vertical payloads  are installed at the launch
  415. pad.
  416.  
  417.    Following  extensive testing and verification of all
  418. electrical and mechanical interfaces, the orbiter is trans-
  419. ferred to the nearby Vehicle Assembly Building where it is
  420. mated to the external tank  and solid rocket boosters. Then,
  421. the assembled Space Shuttle vehicle is carried to the launch
  422. pad  by a large tracked vehicle called the crawler-
  423. transporter.
  424.  
  425.    At the launch pad, final preflight and interface checks
  426. of the orbiter, its cargo and associated ground support
  427. equipment are conducted. After a positive Flight Readiness
  428. Review, the decision  to launch is given and the final
  429. countdown begins.
  430.  
  431. ORBITER MODIFICATIONS
  432.  
  433.    More than  200 significant modifications are being made
  434. to  the orbiter fleet. These modifications involve  orbiter
  435. main engines, brakes and landing gear, thermal protection
  436. system and propellant supply systems, as well as a new crew
  437. escape system.
  438.  
  439.    Main engine  modifications include  changes to the high-
  440. pressure  turbomachinery, hydraulic actuators, and main
  441. combustion chamber.
  442.  
  443.    The orbiter braking system will be upgraded to increase
  444. braking  capacity, improve steering, and reduce the effects
  445. of tire damage and failure. Additions to the system also in-
  446. clude  tire pressure monitoring.
  447.  
  448.    Some of the tiles that make up the orbiter thermal
  449. protection system have been replaced with thermal blankets
  450. to make the system lighter, stronger and more durable. Also,
  451. a reinforced carbon-carbon panel  will be added  to  the or-
  452. biter chin  between the nose cap and the nose wheel door  to
  453. provide improved insulation against the searing heat of
  454. reentry.
  455.  
  456.    Improvements to the orbiter propellant supply system in-
  457. clude a redesigned 17-inch  quick disconnect  valve between
  458. the  orbiter and the external tank. Additional modifications
  459. will be made to the propellant systems of the orbiter reac-
  460. tion control system, orbital maneuvering system, and the
  461. auxiliary power units.
  462.  
  463.    A new crew  escape  system has been added  that allows
  464. the Space Shuttle  crew to bail out  if the orbiter has to
  465. make  an emergency  return descent and a safe runway cannot
  466. be reached. This system consists of an escape pole that
  467. would be extended from the opened crew hatch. The crew would
  468. then fasten a lanyard hook assembly that is a part of the
  469. pole  to their parachute harnesses. Once attached to this
  470. hook, the crew would slide down the deployed pole, away from
  471. the orbiter. Once free of the pole, they would parachute to
  472. safety.
  473.  
  474.  
  475.  
  476. SPACE SHUTTLE
  477.  
  478. Height: 184.2 feet
  479.  
  480. Gross liftoff weight: 4,500,000 pounds
  481.  
  482. Total liftoff thrust: 7,700,000 pounds
  483.  
  484. ORBITER
  485.  
  486.    Length: 122.17 feet
  487.  
  488.    Wingspan: 78.06 feet
  489.  
  490. Dry Weight:
  491.  
  492.    Columbia  (OV 102) 178,000 pounds
  493.  
  494.    Discovery (OV-103) 171,000 pounds
  495.  
  496.    Atlantis  (OV-104) 171,000 pounds
  497.  
  498. Main Engines: (3) 375,000  pounds of
  499.                thrust each (sea level)
  500.  
  501. Cargo Bay:  length - 60 feet
  502.  
  503.             diameter - 15 feet
  504.  
  505. SOLID ROCKET BOOSTERS (2)
  506.  
  507.    Length: 149.16 feet
  508.    Diameter: 12.17 feet
  509.    Liftoff Weight: (each) 1,300,000 pounds
  510.    Recovery weight: (each) 192,000 pounds
  511.    Thrust: (each) 3,300,000 pounds (sea level)
  512.  
  513. EXTERNAL TANK
  514.  
  515.    Length: 153.8 feet
  516.    Diameter: 27.6 feet
  517.    Weight:
  518.      Liftoff: 1,655,600 pounds (535,000 gallons)
  519.      Empty : 66,000 pounds
  520.    Propellants
  521.      Liquid Oxygen:
  522.           Capacity: 143,351 gallons
  523.           Volume: 19,600 cubic feet
  524.     Liquid Hydrogen:
  525.           Capacity: 385,265 gallons
  526.           Volume: 53,500 cubic feet
  527.  
  528.  
  529.