Het belangrijkste onderdeel van het Amerikaanse Space Shuttle programma was ongetwijfeld de zogeheten 'orbiter', ook wel het 'ruimteveer' genoemd. Hierin bevond zich de ruimtemissie de bemanning. In de orbiter bevond zich ook een grote laadruimte waarin satellieten, een wetenschappelijk labo, onderdelen voor een ruimtestation of wetenschappelijke experimenten konden worden ondergebracht. Alles samen gingen vijf Amerikaanse orbiters de ruimte in waarvan met twee tragische ongevallen gebeurden waarbij de crews om het leven kwamen. De orbiter werd door NASA ontworpen als een ruimtevliegtuig aangezien dit na zijn verblijf teruggleed naar de aarde als een zweefvliegtuig. Leer aan de hand van dit artikel alles over het Amerikaanse ruimteveer.
Elke orbiter had een lengte van 37,2 meter, hadden een spanwijdte van 23,7 meter en hadden zonder vracht elk een gewicht van 78 000 kilogram. Met zijn staartvin had de orbiter een hoogte van 17,2 meter. Tijdens het Amerikaanse Space Shuttle ruimteprogramma werden zes orbiters gebouwd waarvan vijf effectief de ruimte ingingen (Columbia, Challenger, Discovery, Endeavour en Atlantis). Het zesde ruimteveer (Enterprise) werd gebruikt om testen met uit te voeren. Al deze ruimteveren werden gebouwd door Rockwell International in Californië en de eerste orbiter rolde in 1976 voor het eerst uit de hangar van zijn fabrikant. De bemanning bevond zich tijdens een Space Shuttle missie vooraan de in de orbiter. De woon- en leefruimte was onderverdeeld in drie compartimenten: een flight deck waarin de cockpit zich bevond, een mid deck waarin zich de leefruimte voor de astronauten bevond en een utility area waarin zich alle elektronische onderdelen bevonden. De orbiter werd bestuurd door een gezagvoerder en een piloot die zich vooraan in de flight deck bevinden Achteraan deze ruimte bevonden zich nog eens twee zetels waar twee mission specialists konden plaatsnemen. Onder de flight deck, in de mid deck bevonden zich nog eens drie zetels. Deze werden meestal gebruikt door mission specialists of payload specialists. Terwijl de eerste Space Shuttle missies werden uitgevoerd met slechts twee astronauten kon een ruimteveer maximaal acht astronauten naar de ruimte brengen.
De verschillende onderdelen van de orbiter - Foto: NASA/Spacepage.
In het 'mid-deck' gedeelte van de orbiter bevonden zich de slaapruimtes, een toilet en tal van opbergruimtes die de astronauten gebruikten om ondermeer hun ruimtepakken in op te bergen. Tevens bevond zich in het mid-deck ook een toegangsluik naar een luchtsluis die uiteindelijk uitkwam in het grote laadruim van de orbiter en die astronauten gebruikten als ze een ruimtewandeling gingen maken. Het laadruim van de orbiter had een lengte van 18,3 meter en is 4,6 meter breed. Eenmaal de orbiter zich in een baan om de aarde bevond, werden de twee grote deuren van het laadruim geopend omdat zich aan de binnenkant van deze deuren grote radiatoren bevonden die voor koeling zorgden tijdens de ruimtemissie. Binnenin de laadruimte van de orbiter bevond zich ook het Remote Manipulator System (RMS) dat eigenlijk een grote robotarm was en de bijnaam “Canadarm” kreeg aangezien dit systeem werd ontworpen en vervaardigd in Canada. Deze robotarm werd bedient vanuit de orbiter en hiermee kon men in een baan om de aarde satellieten of modules voor een ruimtestation oppikken, uitzetten of aan elkaar koppelen. De Canadarm had een lengte van vijftien meter, een gewicht van ongeveer 400 kilogram en bestond uit drie onderdelen die elk afzonderlijk konden bewegen zoals de gewrichten van een menselijke arm. Wanneer de orbiter in een baan om de aarde cirkelde, kon de Canadarm tot 29 ton optillen. Tijdens elke Space Shuttle missie werd één astronaut speciaal opgeleid voor het werken met deze bijzondere robotarm. De duur van een Space Shuttle missie kon variëren van enkele dagen tot maximaal een tiental dagen.
De cockpit van de orbiter op in het flight deck gedeelte - Foto: NASA
Achteraan de obiter bevonden zich de drie Space Shuttle Main Engines (SSME). Dit waren de drie hoofdraketmotoren van het ruimteveer die werden gebouwd door het Amerikaanse bedrijf Rocketdyne. Elke SSME raketmotor had een prijskaartje van ongeveer vijftig miljoen dollar. Tijdens de lancering kon één SSME een kracht opwekken van 1,8 miljoen Newton (181 200 ton aan kracht). Deze gesofistikeerde raketmotoren konden werken in zeer extreme temperatuursomstandigheden en gebruikten de vloeibare waterstof en zuurstof van de External Tank (ET) als brandstof. Naast deze drie krachtige raketmotoren beschikte de orbiter ook nog eens over 44 kleinere raketmotoren die zich overal in de orbiter bevonden en deel uitmaakten van het Orbital Maneuvering System (OMS) dat ervoor zorgde dat het ruimteveer zich in een baan om de aarde in alle richtingen kon voortbewegen. De Amerikaanse Space Shuttle was één van de eerste ruimtetuigen dat beschikte over een computergestuurd vliegsysteem waardoor alle raketmotoren en hydraulische systemen gelinkt werden aan de handelingen die de piloot uitvoerde in de cockpit. NASA stak dan ook enorm veel research in de softwareprogramma’s van het automatische vliegsysteem. Daarvoor gebruikte de orbiter vijf identieke computers waarvan vier dienden om de software te draaien. De vijfde computer diende als back-up. Deze computers gebruikten geen harde schijven voor het opslaan of lezen van data maar hiervoor werden tape cartridges gebruikt. In 1990 kregen alle orbiters vernieuwde computers die onder andere driemaal sneller werkten dan de vorige computers.
Landing van een orbiter - Foto: NASA
Wanneer de missie van een Space Shuttle erop zat, werden de kleinere raketmotoren aan boord van de orbiter gebruikt om de orbiter te draaien zodat deze kon beginnen aan zijn terugkeer in de atmosfeer van de aarde. Het ruimteveer zou vervolgens de atmosfeer inglijden als een glijvliegtuig. Hiervoor werd de neus van de orbiter 40° gekanteld zodat de onderkant van het ruimteveer de warmte, die opgewekt werd door wrijving met de luchtlagen, kon opvangen. Om deze enorme temperaturen op te vangen tijdens de terugkeer in de atmosfeer, werden de orbiters voorzien van een speciaal hitteschild dat bestond uit ongeveer 34 000 thermische tegels die elk een afmeting hadden van 15 centimeter op 15 centimeter en gemaakt werden uit zeer licht keramisch materiaal. Omdat de constructie van de orbiter meestal vervaardigd werd uit aluminium, mocht de temperatuur dan ook nooit hoger worden dan 180°C. Hierdoor werd de volledige buitenkant van de orbiter betegelt met deze thermische tegels. De tegels zelf werden gelijmd aan de buitenkant van de orbiter. Aan de onderkant van het ruimteveer kregen deze tegels een zwarte kleur om de warmte uitstraling nog te vergroten. Omdat de temperatuur tijdens de terugkeer aan de buitenkant van de orbiter kon oplopen tot 1 700°C, werden tussen de hittetegels kleine spleten gelaten zodat de tegels zouden kunnen uitzetten. Indien het ruimteveer te veel vervormde of bewoog, konden deze tegels losspringen en zorgden zij tijdens ruimtemissies vaak voor veel kopzorgen. Na elke Space Shuttle vlucht werd de volledige buitenkant van de orbiter grondig gecontroleerd en tegels die schade vertoonden of werden losgerukt, werden vervangen.
De orbiter gebruikt de aërodynamica om zijn snelheid te minderen - Foto: NASA
Als de orbiter de onderste luchtlagen van de atmosfeer had bereikt, ging het ruimtetuig zich vervolgens voortbewegen als een zweefvliegtuig. Hiervoor werden achteraan de vleugels vier zogeheten 'elevons' gemonteerd die ervoor zorgden dat het ruimteveer kon veranderen van richting tijdens de terugkeer in de atmosfeer. De glijdende terugkeer zelf gebeurde meestal tegen een snelheid van Mach 3. Wanneer de orbiter zich op een afstand van twaalf kilometer van de landingsbaan bevond, probeerde de piloot de orbiter af te remmen door de neus van het ruimtetuig op te trekken waardoor de aërodynamica zorgde voor de afremming. Na deze handeling had de orbiter nog steeds een snelheid van 1 200 kilometer per uur en voerde de orbiter S-vormige manoeuvres uit zodat de snelheid nog afnam. Wanneer het ruimteveer zijn wielen aan de grond zette, had deze nog een snelheid van 350 kilometer per uur waarna een grote parachute zich openvouwde achteraan de orbiter en ervoor zorgde dat het ruimteveer tot stilstand kwam. Na de landing bleef de orbiter nog een tijd lang stil staan op de landingsbaan uit veiligheidsredenen aangezien alle chemische gassen uit de raketmotoren nog niet verdwenen waren en nog steeds voor explosies konden zorgen. De Amerikaanse ruimteveren hadden meestal de keuze te kunnen landen op het Kennedy Space Center in Florida waar zich een landingsbaan bevond die 4,5 kilometer lang was. Indien het weer daar te slecht was, kon het ruimteveer ook altijd landen op de Edwards Air Force Base in Californië dat eigendom was van de US Air Force en gebruikt werd als militaire test- en luchtmachtbasis. Indien er zich onverwacht een probleem zou voordoen tijdens de lancering of het ruimteveer wegens problemen zijn ruimtemissie vroegtijdig zou moeten stopzetten, kon het ook altijd gebruik maken van één van de noodlandingsbanen die verspreid waren over Europa en Afrika, waarvan enkele zich bevonden in Spanje, Frankrijk, Marokko en Gambia.
Het ruimteveer in een baan om de aarde - Foto: NASA
Na het stopzetten van het Amerikaanse Space Shuttle ruimteprogramma kregen alle drie operationele orbiters een laatste rustplaats, verspreid over de Verenigde Staten. Zo werd het ruimteveer Endeavour overgebracht naar het California Science Center en het ruimteveer Atlantis naar het Kennedy Space Center in Florida. Het derde ruimteveer, Discorvery, werd overgebracht naar het Smithsonian Institution's National Air and Space Museum in Virginia. Op deze drie locaties werden de orbiters tentoongesteld zodat iedereen deze nog vele jaren lang kan bewonderen. Het ruimteveer Enterprise, dat werd gebruikt voor tests, is te bewonderen in het Intrepid Sea-Air-Space Museum in New York.
