Det var en kvart million mennesker på den tørre innsjøen den morgenen den 14. april 1981, oversvømmet i et hav av Winnebagos, blå bunting, amerikanske flagg og nettverksankere. Men de fleste av de halv million øynene ble trent mot himmelen.
Selv om de ikke kunne se romfartøyet ennå - Columbia var fremdeles langt ut over Stillehavet - tilskuerne hadde vært i stand til å høre utvekslingen mellom misjonskontrollsenteret og de to pilot-astronautene, takket være høyttalere plassert ute på den høye ørkenbunnen i Edwards Air Force Base.
‘OK, forstå, gå for deorbitforbrenning,’ hadde kommandør John Young sagt da tiden kom til å falle ut av bane. 'Takk, nå.'
Kledd i lyse oransje trykkdrakter, sittende på utstøtingsseter, var Young og pilot Robert Crippen i ferd med å utøve den ene evnen som gjorde romfartøyet deres virkelig revolusjonerende: de skulle bringe det tilbake i ett stykke. Alt sammen. Og så skulle de lande den på en rullebane. Men først var det inngangsgrensesnitt for å komme forbi, punktet der romfartøyet begynte å stupe gjennom tettere og tettere lag av atmosfæren, etterfølgende varme og en plasmaskjede mens det gikk. Fordi denne nedstigningen aldri før hadde blitt gjort med en slik maskin, fordi flyelektronikken var ny og sterkt utfordret av det som kom, på grunn av skjøre varmeskjoldfliser og spådommer om en 'glidelåseffekt' som kunne rive en rekke av disse flisene borte fra flyrammen så millioner av mennesker på planeten nedenfor og ventet. Det var et kanten av setet.
‘Fint og enkelt gjør det, John,’ sendte astronaut Joe Allen radio fra misjonskontroll. ‘Vi kjører alle sammen med deg. Vi får se deg om Mach 12. ’Og så trakk de knitrende sendingene seg tilbake, luftbølgene ble stille, og mange av tilskuerne på sjøbedet snakket om hvordan dette må være radio-blackout fra re-entry. De var i ferd med å bli vitne til en unik historie i historien, og en del av lokken var at ingen visste hva de kunne forvente seg videre.
Fortsatt ut over havet, Columbia trappet ned gjennom de høye Mach-tallene nå, nesehøye, i en tilstand av likevekt midt i ildkulen, mens luftfartsbuktene nynnet med automatiske flykontroller på jobben, avfyrte thrusterpulser og styrte gjennom flyregimer aldri før navigert av et fartøy med vinger. Inntil nå hadde alt vært teori, denne virksomheten med å balansere motstridende krefter langs en glidende skala av høyder, hastigheter og trykk, der hver tiendedel av et Mach-nummer var et tydelig og eget sted, en annen aerodynamisk adresse.
Men i de øyeblikkene av frykt mens du utforsket nye konsepter, kom den tekniske arven til amerikansk høyhastighets flyforskning og den praktiske opplevelsen av å sende menn til månen på en eller annen måte gjennom for å bidra til bestefaren til alle flyturer. Forfatter Tom Wolfe observerte i 1981 at flukten av Columbia lukket en sirkel og broet luft- og luftfartsprogrammene på 1950- og 60-tallet med romfartsprogrammet på 80-tallet. Wolfe hevdet at det å sende folk ut i rommet på toppen av brukbare ballistiske missiler var en anomali, 'den menneskelige kanonkule-tilnærmingen', et hjelpemiddel i stasjonen for prestisje og dominans i den kalde krigen, og ikke et resultat av noen langtrekkende luftfartsvisjon. Den første skytteloppdraget, skrev han, returnerte det amerikanske romprogrammet 'til der det startet - som ikke var Cape Canaveral, men tilbakevendingslandskapet til Edwards Air Force Base, et terreng som evolusjonen etterlot seg, en ørken dekorert med de artrittiske lemmer av Joshua. trær og minner fra Chuck Yeager, Scott Crossfield, Joe Walker, Iven Kincheloe og andre pionerer innen bemannet rakettflyging. '
Faktisk var det opprinnelige navnet på Project Mercury, landets første bemannede romfartsbedrift, 'Man in Space Soonest', og den raskeste måten å få en amerikaner i verdensrommet var på toppen av en rakett. På den tiden gikk det amerikanske luftforsvaret videre med X-20 Dyna Soar-prosjektet, en gjenbrukbar bevinget bane, men utviklingen ville ta for lang tid under omstendighetene. Selv Wernher von Braun, som overvåket crescendo av amerikansk rakett med utviklingen av Saturn V, opprinnelig forestilt seg i en Collier’s Magazine serie på begynnelsen av 1950-tallet som astronauter ville ri i bane og tilbake på bevingede, gjenbrukbare kjøretøy. En generasjon senere, da øyeblikket endelig kom til Edwards med Columbia , menneskene som bygde skyttelbussen kunne bare se og vente, som alle andre.
Henry Pohl var en av dem, og han undrer seg fortsatt over hvordan rakett og luftfart kom sammen den dagen i skyttelprogrammet. 'De fleste kan ikke sette pris på at skyttelbussen, når den er i bane der oppe, går åtte ganger raskere enn en kule når den forlater snuten til en .30-06,' sa Pohl, som er direktør for ingeniør ved National. Aeronautics and Space Administration (NASA) Johnson Space Center (JSC) i Houston. ‘Det er et fly. Men vi lanserer den som en rakett. Vi sparker den ut av bane halvveis rundt om i verden, dead stick, ingen motorer. Den flyr som en stein, men likevel setter vi den ned på rullebanen, og vi gjør det gang på gang. '
Det har faktisk vært nesten 50 flyreiser til dags dato, og skyttelprogrammet vil overgå den milepælen senere i år. Siden 1981 har kretsløperne til NASAs romfergerflåte fraktet flere passasjerer, reist nesten like mange miles og trukket mer last enn alle tidligere amerikanske bemannede romfartøy til sammen. Det har nå gått 20 år siden president Richard M. Nixon godkjente utviklingen av dette bemerkelsesverdige romfartøyet, og på den tiden har orbiterne kommet for å tilby den mest imponerende formen for formidling mennesker har klart å oppnå i mer enn 50 århundrer med forsøk. Likevel har romfergen for alt dette blitt en av de mest omdiskuterte transportformene i historien, hovedpunktet som en flerårig kamp om romprogrammets hjerte og sjel har vippet frem og tilbake, år etter år, for nesten to tredjedeler av tiden NASA har eksistert. Å forstå hvorfor dette er så tar litt perspektiv.
En romferge-flytur begynner med ren forestilling. I øyeblikket med kontrollert detonasjon - også kjent som liftoff - skaper en skyttelbuss og utnytter 6,5 millioner pund skyvekraft. Dens tre hovedmotorer alene, diminutive i forhold til den rå kraften til de to faste rakettforsterkere, genererer selv utgangsekvivalenten til 23 Hoover Dams.
Når du forlater skyteplassen, er en romferge alt rakett, vingene har liten praktisk konsekvens bortsett fra som hindringer for luftstrømningsmønstre. Når du når 100 km / t når det rydder tårnet, er skytten en studie i tordnende vibrasjon, og dette bygger bare på intensitet de første to minuttene til de solide boosterne haler av og faller av med et pyroteknisk klatter. Men hva opplevelsen mangler i subtilitet under løfting, er mer enn motvekt av den uanstrengt nåde som en romferge bruker all den energien til å navigere når den har nådd havene med lav jordbane. Når du er der, gir den dypstrupede buldringen og bukingen av oppstigningen vei til det mer rolige miljøet i livet i bane, som bare kan svare til lovene om banemekanikk og flyreglene for oppdragskontroll.
Men hvis skyttelbussen er et så vidunderlig kjøretøy, 'verdens største, helelektriske flymaskin', som fire ganger flyger Robert Crippen uttrykte det, hvorfor har det også inspirert beskrivelser som 'uberørbar dårskap, romssitron' og ' flygende murverk '? Morton Dean, som har dekket romfergen for to fjernsynsnett, sa at skyssens PR-problemer går helt tilbake til det han kaller originalsynd i begynnelsen av programmet. Det ble gitt for mange fantastiske løfter, sa han, for at det ikke skulle være noe annet, fra en lansering i uken til fraktgods godt under $ 1000 per pund (den nåværende satsen beregnes forskjellig mellom $ 5000 og $ 6000 per pund).
Men i løpet av det første tiåret av drift ble det smertefullt åpenbart at skyttelbussen - i strid med realiteten til lanseringsskrubb, planlegger glider, remanifiserte nyttelast, opprørte og svært kritiske kunder og til slutt det cauteriserende skuespillet til Utfordrer eksplosjon - kom ikke til å oppfylle sin forhåndsfakturering. ‘Det var en aura av forventning,’ sa Joe Loftus, assisterende direktør for planer i JSC, ‘og manglende oppfyllelse av noen av disse forventningene har fullstendig tilslørt noen som faktisk ser på hva som er oppnådd. '
Romfergenes tekniske arv går tilbake i det minste til 1950-tallet, men man kan argumentere for at romflysens røtter strekker seg helt til de tidligste flydagene. Byrået som muliggjorde transporten i utgangspunktet var ikke NASA, men forgjengeren, National Advisory Committee for Aeronautics, ofte referert til som NACA. Organisasjonen ble opprettet i 1915 og hadde til oppgave å overvåke og lede den vitenskapelige studien av problemene med flukt, med tanke på deres praktiske løsning. '
Det er mange bånd mellom NACA og romfergen. På 1950-tallet lanserte for eksempel arbeidet til Pilotless Aircraft Research Division (PARD) ved det gamle Langley Memorial Aeronautical Laboratory i Hampton, Va., Instrumenterte skalemodeller på toppen av lydende raketter og telemeterdata tilbake til bakken. Selv om det var vanskelig og primitivt etter dagens standarder, var forskningen både levedyktig og grunnleggende. Det ga ingeniører verdifull innsikt i problemene med høyhastighetsflyging utover Mach 2 eller 3 og i det hypersoniske regimet.
Lederen for PARD var Robert Gilruth, som hadde vært hos NACA siden 1940-tallet og var bestemt til å lede Project Mercury. Gilruth var senere direktør for Manned Spacecraft Center i Houston da de første seriøse mulighetsstudiene for skyssen ble gjennomført. Hans stedfortreder ved PARD var en ung mann fra Virginia Polytechnic Institute ved navn Chris Kraft, som fortsatte med å bli den første flydirektøren i det første oppdragskontrollsenteret, og som, som Gilruths etterfølger i Houston, bidro til å skape romfergen. Et annet medlem av PARD-teamet var en strålende ingeniør fra dypt i Louisiana ved navn Maxime Faget. Han fortsatte med å overvåke designene som ble Merkur-kapsler, Apollo kommando- og servicemoduler og romferger. Faktisk ble mange av ingeniørene i PARD med i Space Task Group i 1959 for å lage Project Mercury, som mange andre fra Langley-laboratoriet gjorde.
Erfaringen fra disse erfarne ekspertene strakte seg langt tilbake i bedriftsminnet til NACA, for bedriftsminne var en av de mange tingene der NACA utmerket seg, og de satte et uutslettelig preg på romprogrammet.
For å forstå hvorfor talsmenn var så optimistiske om romfergen på 1970-tallet, må man gå tilbake til de tøffe dagene til Project Apollo. ‘Du kunne ikke ha bygget skyttelbussen uten Apollo-arven,’ sa Loftus. ‘Du kunne ikke ha gjort det med et annet team.’ Pohl var enig. ‘Mange mennesker som jobbet på orbiteren, jobbet på X-15,’ sa han. ‘Så jobbet de på Apollo. Så de hadde kunnskapen om hvordan man skulle bygge fly, de hadde kunnskapen om hvordan man skulle bygge raketter og hva slags ting man måtte være bekymret for når man opererte i romfartsmiljøet. '
Skyttens designere tenkte i form av et grovt og klart, robust og robust hjuldrevet slags romfartøy som er i stand til å sprette rundt bakveiene i rommet med et stort utvalg av overflødige systemer, fire dype i mange tilfeller, for å gi forsvaret grundig forsvar mot maskinvareproblemer og hodepine i bakken.
Dybdeforsvaret, kjent som quad-redundans, hadde et merkelig akronym (selv for NASA) for å uttrykke sin driftsmetode: FO / FO / FS. Det ble uttalt 'Fo-Fo-Fis', og det sto for 'Fail Operational / Fail Operational / Fail Safe.' Trygt nok til å få mannskapet hjem selv om tre nivåer av systemer mislyktes, og for noe kort av det, du bare holdt på med drift - og lansering.
Hvis innflytelsen fra Apollo-tiden ble følt dypt i de første årene av skyttelprogrammet, er det all grunn til å tro at den vanlige opplevelsen mange i NASA delte fra de gamle NACA-dagene var like viktig. De unge ingeniørene som vokste opp rundt vindtunneler og flylinjer på 1940- og 50-tallet, og som ble ledere på 60-tallet, hadde en sterk, nesten overveldende tro på resultatene av forskningen. Hensynet deres var fokusert på å bygge skyttelbussen, å få den til å fungere og finne de tekniske gjennombruddene som gjorde at et 100-tonns kjøretøy kunne falle ut av rommet og lande trygt en halv verden unna.
'Det var aldri en maskin forestilt som skyttelbussen før det var en skyttelbuss,' sa Faget. ‘Liggende i den ene maskinen du har en bærerakett, har du et romfartøy, og du har et fly som kommer tilbake - ikke et kjøretøy for retur. Før skyttelbussen, da Apollo kom ned, falt den bare ned. '
Skyttelen må derimot forbli perfekt balansert på vingene gjennom den lange, bratte nedgangen til jorden, sa Kraft, en ingeniør med litt erfaring i verden av flykontrollsystemer. ‘Måten du balanserer noe på er med ren kraft,’ sa han, ‘og disse kreftene er helt kjent fordi det ikke er noen aerodynamiske krefter [på orbiteren] ovenfor om Mach 10. Det virkelige problemet var mellom Mach 8 og Mach 1. '
Og det var den regionen av inngangsprofilen som krevde et verktøy for handelen kalt en Monte Carlo-analyse. I den prosedyren, forklarte Kraft, ble aerodynamiske parametere tegnet opp mot forskjellige Mach-tall i tilfeldige kombinasjoner. Ideen var å først utforme en aerodynamisk kurve langs hvilken skyttelbussen skulle fly, en korridor der flykontrollsystemet ville være designet for å lede skipet gjennom presise krefter ved bestemte hastigheter, kompensere for skiftende forhold helt ned. Så utvidet de konvolutten over og under kurven ved å legge til variasjoner i flykontrollinnstillingene.
De gikk til og med så langt at de brøt Mach-tallene ned i tiendedeler av Mach-tallene, kastet alle parametrene tilbake i trakten, og kjørte den igjen og igjen til de kunne gå tusen ganger uten feil. 'Hvis vi hadde en enkelt feil, gikk vi tilbake og gjorde en korreksjon til systemet til vi fikk 1000 kjøringer uten feil for hvert maskinnummer,' sa Kraft.
Siden teorien alene ikke kunne redegjøre for alle kompleksitetene i en typisk shuttle-flyprofil, brukte ingeniørene minst 50 forskjellige vindtunneler for å finpusse og forme kjøretøyet. Mange av disse tunnelene, for eksempel den 8 fots termiske strukturtunnelen på Langley, ble opprinnelig unnfanget på NACA.
Med tiden akkumulerte skytteldesignet mer enn 100.000 timer med vindtunneltid, fire ganger så mye som Boeing 757 og 767 utviklingsprogrammer, i et forsøk på å forutsi hva parametrene ville være langs flykorridoren. Transportens designere målte også deres evne til å forutsi flyfenomenene ved å pore data fra høyhastighets forskningsfly som X-15 og YF-12. Ennå ikke fornøyd, justerte de responsene til kontrollene ved å legge til gevinster i systemet, dempet og stramt på ett sted, høyt og løst på et annet sted. De varierte gevinstene gjennom Mach-tallene de var opptatt av, sa Kraft og justerte flyveivinkelen her, angrepsvinkelen der, til de aerodynamiske faktorene, de termiske begrensningene og den strukturelle integriteten til kjøretøyene var harmonisk balansert.
Det skyttelbussens skapere ikke skjønte, var dessverre at det ikke er noe harmonisk i riket som romfartøyet flyr i dag: den skumle sfæren hvor teknologi, budsjetter og politikk møtes. Penger var aldri et problem under Apollo-programmet, men på tidspunktet for skyttelbussen var det aldri en tid da det var penger ikke et problem.
‘Veldig tidlig i diskusjonene våre med Office of Management and Budget [OMB], husker Kraft,‘ vi fant ut at vi ikke kunne bygge det vi ønsket å bygge. Og vi måtte inngå kompromisser for å få programmet til å passe inn i budsjettet som folk tillot oss å ha. Vi estimerte 15 milliarder dollar for å bygge en helt gjenbrukbar maskin, og de sa: 'Du kan ha fem.' Og vi kom til å inngå kompromisser med en fastpriskontrakt på omtrent seks og en halv, med en overkjøringsmulighet på 1 milliard dollar. '
Hva dette betydde praktisk, var at OMB effektivt hadde satt et forbrukstak fra begynnelsen av programmet til 1,1 milliarder dollar årlig i 1971 dollar. For å holde seg innenfor dette taket, godtok NASA-ledere rutetabeller i stedet for å gå på kompromiss med ytelsen til skyttelbussen, og i løpet av de neste 10 årene fungerte det til en 50-prosent hit på programtidslinjene. Det virket som et rimelig kompromiss på den tiden, riktignok smertefullt, men skyttelederne fikk 20 års ødeleggelse i pressen. Myten oppstod at NASA snublet blindt på i løpet av 1970-tallet, og ignorerte tidsplanforsinkelsene og gjorde den ene unnskyldningen etter den andre for kostnadsoverskridelsene, som i to tiår har blitt karakterisert som 'massive' til tross for at de totale design- og utviklingskostnadene av skyttelbussen oversteg de opprinnelige estimatene med mindre enn 5 prosent.
Det ble aldri lettere etter det. En nedgang traff luftfartsindustrien tidlig på 1970-tallet, tusenvis av ingeniører mistet jobben, reduksjoner i kraft (kjent som RIF) feide NASA, og byrået mistet nesten en tredjedel av sine ansatte, ned fra 33 000 i løpet av Apollo-toppen til rundt 24 000, antallet NASA fortsatt sysselsetter i dag. Tjenestetilskuddet i romsenteret i Houston ble redusert fra 4800 til 3200 ansatte. Alt dette skjedde mens du prøvde å bringe et revolusjonerende romfartøy på nett.
For den personen som drev orbiterprosjektet på den tiden, var budsjettsituasjonen 'veldig alvorlig og veldig vanskelig.' Men Aaron Cohen, som i dag driver JSC, er like rask med å påpeke at når budsjettøksen måtte falle, var det generelt falt på timeplanen, ikke kvalitet og ikke på sikkerhet. 'Jeg tror ikke vi laget noen snarveier i den forstand,' minnes han, 'men når jeg hadde et problem, kunne jeg ikke løse det så raskt fordi jeg ikke kunne gå med parallelle tilnærminger. Jeg måtte velge en tilnærming og så håpe det var riktig, i stedet for å gå ned to eller tre stier samtidig, slik vi gjorde i Apollo-programmet. ’
Til slutt kunne verken ingeniørene eller de tekniske lederne eller menneskene som kjørte ting i Washington gjøre skyttelbussen til alle ting og på en eller annen måte også klare å oppnå alle de enorme løftene som ble gitt. Så sent som i 1979 snakket NASA-administrator Robert Frosch fremdeles offentlig om at skyttelbussen regelmessig mandag morgen løper ut i verdensrommet.
Men selv om dette høres ut som fantasi i dag, er det opplysende å vurdere bare noen av elementene som var en del av listen over ting som NASA planla å gjøre det mulig å lage 60 shuttle-flyreiser om året. Denne listen inkluderte en grunnlinje på syv bommere, tre lanseringsputer, to orbiter-prosesseringsanlegg, tilstrekkelige reservedeler, vanlige landinger i Florida og en stor prosentandel av svært standardiserte, kommersielle satellittdistribusjonsoppdrag. Den inkluderte også en romstasjon og en flåte med romfartøyer for å ply satellitter frem og tilbake fra geosynkron jordbane. På en eller annen måte, av en eller annen grunn, ble ikke noen av disse grunnleggende antagelsene oppfylt; likevel ble forventningene som ble satt til skyttelbussen knapt redusert.
Til tross for alle hindringene fortsatte arbeidet med skyttelprogrammet, og nå flyr flåten. Var det et godt valg for nasjonen å ta? Var det en god ting? Historien vil trenge lang tid for å utarbeide spørsmålene. Men det er noen observasjoner som kan gjøres basert på statistikken og ytelsen til systemet.
Til tross for den dårlige pressen har skyttelbussen blitt en av de mest pålitelige lanseringsbilene i historien, med en suksess-til-feil-rasjon på .978-til-1, hvor 1 er perfekt. I løpet av programmet har flåten logget mer enn 100 millioner miles, mer enn tilsvarende en astronomisk enhet (AU) - avstanden til solen - med en ulykke. Denne figuren gjøres mer imponerende av at lanseringsbiler vanligvis opplever en høyere svikt i de første årene av driften, før de treffer et steg med modenhet etter 100 eller flere flyreiser. Men skyssen har en høyere pålitelighetsvurdering enn noen annen amerikansk bærerakett, og de fleste andre typer bæreraketter som har vært i drift i mer enn 30 år. Europas Ariane-booster, det eneste andre kjøretøyet som ble designet på 1970-tallet og operert på 80-tallet, hadde fem feil på de første 40 flyvningene.
I løpet av det første tiåret av drift, flyr ikke skyttelbanen hver bane, men den lanserte nesten halvparten av all massen USA noensinne har distribuert til verdensrommet. 'For alle formål,' sa Loftus, 'vi har lansert 1200 tonn nyttelast hvert tiår. Det tok oss 215 oppskytninger på 1960-tallet, 152 oppskytninger på 70-tallet og 102 oppskytninger på 80-tallet. Shuttle, med 4 prosent av alle amerikanske lanseringer, har båret 41 prosent av all massen. Ikke inkludert bane. '
Det er andre, mer tekniske måter som skyttelen har forvitret godt over tid. Dens design fra 1970-tallet er fremdeles moderne innen mange områder, inkludert datastyrt flykontroll, design av flyramme, det elektriske kraftsystemet, det termiske beskyttelsessystemet og hoveddrivsystemet. Shuttle-hovedmotorene er verdens mest effektive kjemiske raketter, og de er fortsatt de eneste rakettene som kan strupes. Shuttle-flyprogramvaren er den mest sofistikerte romfartskoden på planeten, selv etter mer enn et tiår med fly. Det er også det ene kjøretøyet som flyr som tilbyr noen form for meningsfylt evne til å returnere last fra verdensrommet til jorden. I tillegg er det den eneste kjøretøystypen som er vurdert av mennesker nå, etterlignes av alle de andre store romfartsmaktene.
Hvordan vil historien dømme skyttelbussen? Max Faget, en av dette århundrets mest anerkjente romfartsdesignere, tilbød et innsynsperspektiv: ‘Da vi først brøt lydens hastighet, gjorde vi dette i et forskningsfly. Etter at vi fløy det flyet et dusin ganger, kastet vi det, la det inn på et museum, og deretter fikk vi jobbe med å designe fly basert på kunnskapen vi fikk fra det. Shuttle er den første som ... fløy dette enorme Mach-nummerområdet, men det gjorde også jobben med et bærerakett og et romfartøy som kunne holde seg i bane i flere dager eller uker av gangen. Hvis det er litt lyst på noen av dets operative funksjoner, tror jeg det er unnskyldelig. Kanskje andre og tredje generasjons skyttelbusser kan være veldig bra, men jeg vet ikke hvordan du kan lage tredje generasjon skyttelbuss uten å ha første og andre generasjon skyttelbuss. Vi lærer fremdeles. ’
For menneskene som var pionerer i amerikansk høyhastighetsflyging, deretter jobbet på Apollo og deretter vendte seg til romfergen, var det målet hele tiden.
Denne artikkelen ble skrevet av Brian Welch og ble opprinnelig publisert i juli ’97-utgaven av Luftfartshistorie Blad.
For flere flotte artikler abonnerer du på Luftfartshistorie magasin i dag!
