space shuttle (1971)

8/8/2019 Space Shuttle (1971)

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S B 4 C ESHUTIl

( M A S A - E P - 7 7 ) S P A C E S H U T T L E ( N A S A ) 1 0 p N7U-74092

Unclas00/99 39412


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N a t i o n a lA e r o n a u t i c sa n d S p a c eA d m i n i s t r a t i o n

I l l u s t r a t i o n s i n t h i s b o o k c o n s i s to f ar t i s t s ' c o n c e p t s o f v a r i o u sc o n f i g u r a t i o n s p r o p o s e d f o r t h es p a c e s h u t t l e s y s t e m , w h i c h i se x p e c t e d t o r e p l a c e a l m o s t a l lp r e s e n t e x p e n d a b l e l a u n c h v e h i c l eI t w i l l c a r r y s p a c e c r a f t i n t o o r b i t fN A S A , a n d f o r t h e U . S . W e a t h e rB u r e a u , t h e D e p a r t m e n t o f D e f e na n d o t h e r G o v e r n m e n t a g e n c i e s , t hc o m m u n i c a t i o n s i n d u s t r y , f o re i g ng o v e r n m e n t s a n d o t h e r c o m m e r c i ausers,-and w H l r e tu r n t h e m to E a r tf o r r e f u r b i s h m e n t a n d r e - u s e .


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SB4CESHUTHE

In the d e c a d e o f th e 1960's m e nlear n ed h o w t o l e a v e t h e i r h o m ep l a n e t and i t s a t m o s p h e r e a n d t oo per a te in s pace a r o u n d th e E a r t han d b ey o n d . Th ey w alk ed o n t h eM o o n a n d s e n t a u t o m a t e d o b s e r v e r st o t h e n e a r p l a n e t s , scient i f ic pr o b esin to d eep s pace , an d w o r k in gsa te l l i tes in to E ar th o r b i t .The cos ts of space f l igh t werer ed u ced co n s id er ab ly in t h e f i rs td ecad e ; b u t t h ey a r e still h ig h . Th eym u s t c o m e d o w n m u c h f u r t h e r i f weare to r ea l iz e th e f u l l p r o m i s e o fs pace . T h e costs a re h i g h b e c a u s eth e l a u n c h v e h i c l e s a n d s pacecr a f ta r e expen d ed o n each f l ig h tas i fw e j u n k e d a n a u t o m o b i l e o r a na i r p lan e af ter o n ly o n e t r ip .Fo r t he 1970 's , N A S A i nc o o p e r a t i o n w i t h o t h e r G o v e r n m e n t

agencies , th e a e r o sp a c e i n d u s t r y ,a n d t h e scient i f ic c o m m u n i t y i sp l a n n i n g m a jo r im p r o v e m e n t s i n t h euse o f a i r c r a f t ty pe s pace v eh ic lest h a t can b e o per a ted a t lo w er co s t s.Th e k ey e lem en t in t h es e p lan s i sth e r eu s ab le s pace s h u t t l e , w h ichwil l b r i n g a b o u t e c o n o m i e s b o t h int r a n s p o r t a t i o n and in the cost o f t h esp a c e c r a f t .

Rollout of a space s h u t t l e booster e l e m e n t .

Fo r sale b y t h e S u p e r i n t e n d e n t o f D o c u m e n t s , U . S . G o v e r n m e n t P r i n t i n g Off iceW a s h i n g t o n , D .C . 2 0 40 2 - Pr ice 25 c e n t s S t o c k N u m b e r 3300-0386


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W e h a v e c o m e a l o n g w a y i n t h er e d u c t i o n o f s p a c e t r a n s p o r t a t i o ncosts in the f i r s t dozen years o f thespace age .T h e f i r st U .S . s a t e l l i t e , Ex p l o r e r I,w e i g h i n g 3 0 .8 p o u n d s , w a s p l a c e din o r b i t a t a cost o f m o r e t h a n$100,000 a p o u n d . W i t h th e v e r yl a r g e l a u n c h v e h i c l e s i n u se t o d a yw e c a n d e l i v e r a u s e f u l p a y l o a d i n t oo r b i t a t a cost o f l e s s t h a n $1,000 ap o u n d .F u r t h e r i m p r o v e m e n t s i n p re s e n tvehic les c a n lead to a d d i t i o n a l co s tr e d u c t i o n s . B u t w i t h t h e t e c h n o l og yn o w a v a i l a b l e , t h e r e is theo p p o r t u n i t y t o d o m u c h b e t t e r . T h ec h a l l e n g e o f th e 1970's is to m a k ef u l l u s e o f t h e n ew t e c h n o l o g y t h a t

Diagram of the launch,separation and r e t u r n toEarth of the space shuttlebooster and arbiter.

L a u n c h of a spaces h u t t l e v e h i c l e .

Space s h u t t l e arbiterseparates f r o m booster e l e m e n t .


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a s n o t o n h a n d w h e n th e S a t u r na n d t h e A p o l l oi n t h eThere a re s e v e r a l o p p o r t u n i t i e so r i n c r e a s i n g t h e s p a c e p r o g r a m

f m a n n e d a n d a u t o m a t e d f l ig h tf o r m a x im u m m u tu a ld u s i n g e a c h t y p e o fw i l l c o n t r i b u t et o t h e o v e r a l l p r o d u c t .o t h e r i s b y m a i n t a i n i n g an u m b e r o f k i n d s o fs a t i s fy a m a x im u mp o r t i o n o f s p a c e p r o g r a m n e e d s .T h i r d a n d p r o b a b l y m o s ti m p o r t a n t i s t h e r e u s a b i l i t y o f t h es a m e e q u i p m e n t o v e r a l o n g p e r i o dn u m b e r o f m i s s i o n s .T h e s p a c e s h u t t l e w i l l b e t h e f i r s tr e u s a b l e s p a c e v e h i c l e . W i t h i t ,s p o r t a t i o n c o st t o o r b i t w i l lto a b o u t a t e n t h o fa s a r e s u l t o f t h e u s ef t h i s v e h i c l e u p t o 1 0 0 t i m e s o rm o r e , a n d t h e f a c t t h a t i t w i l l l a n do n a j e t- s i z e d a i r s t r i p o n l a n d r a t h e rt h a n a t s e a p r e c l u d e s th e n e e d f o r ar e c o v e r y f o r c e o f s h i p s , a i r p l a n e s ,h e l i c o p t e r s a n d f r o g m e n .T h e s h u t t l e w i l l a l so b r in g a b o u t

r e d u c t i o n s i n t h e cos t s o f t h et h e m s e l v e s . I t w i l l h a v e a si n t e r n a l s p a c e a s l a r g e m o d e r nT h u s i t w i l l b e p o s s i b l e tos e r e l a t iv e l y i n e x p e n s i v e l a b o r a t o r ys p a c e , ra t h e r t h a nh i g h l y m i n i a t u r i z e ds i v e l y t e s t e d a n d c h e c k e di t io n ,h e s h u t t l e w i l l b e a b l e t o b r i n gb a c k to E a r t h a s e a s i l y a sp \i ts t h e m i n t o o r b i t . T h u s th ec a n b e r e p a i r e d ,a n d u s e d a g a i n .T h e s p a c e s h u t t le w i l l r e p l a c eo s t a ll p r e s e n t e x p e n d a b l ev e h i c l e s . I t w i l l c a r r yi n t o o r b i t f o r t h e U . S .W e a t h e r B u r e a u , th em u n i c a t i o n s i n d u s t r y , t h e N A S As p a c e s c i e n c e a n d a p p l i c a t i o n sg r a m a n d th e D e p a r t m e n t o fIt w i l l a l s o t a k e c a r e o f t h en e e d s o f c o m m e r c i a l u s e r s ,v e r n m e n t a g e n c ie s , a n d

f o r e i g n g o v e r n m e n t s . Later, i t willc a r r y p a s s e n g e r s a n d cargo b e t w e e nth e Earth a n d a n o r b i t i n g spaces ta t ion or laboratory.

T h e arbiter injects spacecraft i n t o o r b i t , a n d t h e n r e t u r n s to E a r t h .The s h u t t l e arbiter checks out a spacecraft b e fo re i n j e c t i n g it i n t o o r b i t .


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NEHIn p l a n n i n g th e s p a c e s h u t t l e th et e c h n o l o g i e s o f a e r o n a u t i c s a n da s t r o n a u t i c s a re b e i n g m e s h e d top r o d u c e a n e w g e n e r a t i o n o f spacev e h i c l e s t h a t w o u l d l e a v e E a r t h a srocket s a n d r e t u r n a s a i r p l a n e s . T h ek e y f e a t u r e o f t h e s e s p a c e s h u t t l e sis t h a t , l i k e a i r l i n e r s , t h e y w o u l d b ef l o w n r e p e a t e d l y b e t w e e n E a r t ha n d space.A s c u r r e n t l y p l a n n e d , a t y p i c a ls pa c e s h u t t l e v o y a g e w o u l d g os o m e t h i n g l i k e t h i s: T h e t w o - s t a g ev e h i c l e , a n o r b i t e r a n d a booster,w o u l d l i f t v e r t i c a l l y f r o m th e l a u n c hp a d . A t a n a l t i t u d e o f a b o u t 4 0 m i le sa n d a speed o f a b o u t 8,000 m i l e sa n h o u r , t h e t w o s ta g e s w o u l d b es e p a r a t e d a n d t h e b o o s t e r w o u l d b ep i l o t e d b a c k to a h o r i z o n t a l l a n d i n go n a r e g u l a r a i r p o r t r u n w a y . T h ee n g i n e s o f t h e o r b i t e r w o u l d b e

i g n i t e d to speed i t u p t o a b o u t

18,000 m i l e s a n h o u r t o g o i n t o a no r b i t f r o m 1 0 0 t o 7 0 0 m i l e s h i g h .A f t e r p e r f o r m i n g o n e o f a n u m b e ro f p o t e n t i a l m i s s i o n s , t h e o r b i t e rw o u l d f i r e it s r o c k e t s t o s l o w d o w n ,e n t e r th e a t m o s p h e r e , a n d b e f l o w nt h r o u g h th e a t m o s p h e r e to as e l e c t e d a i r s t r i p o n E a r t h , b r i n g i n gb a c k p a s s e n g e r s , cargo,p h o t o g r a p h i c f il m , m a g n e t i c t a p e s,a n d s a t e l l i te s o r c o m p o n e n t s f o rr e p a i r , r e p l a c e m e n t o r re-use .

Orbiter e l e m e n t of space s h u t t l e r e - e n t e r i n g Earth's atmosphere.


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Space s h u t t l el a n d i n g at ac o n v e n t i o n a l airport.

N A S A a n d i n d u s t r y c o n t r a c t o r sa re c o n d u c t i n g d e f i n i t io n s tu d i e s o fth e t w o - s t a g e , f u l l y r e u s a b l e c o n c e p tof th e s p a c e s h u t t l e . T h e s t u d i e st e n d to c o n f i r m t h a t t h i s d e l t as h a p e d c o n c e p t is best. H o w e v e r ,o t h e r c a n d i d a t e c o n f i g u r a t io n s a r eb e i n g s t u d i e d a n d w i l l b e c o n s id e r e din t h e f i n a l deci s ions to p r o c e e d toa c t u a l d e s i g n .T h i s d e l t a ( t r i a n g l e ) s h a p e dv e h i c l e h a s h a d m u c h s u c c es s int h e n a t i o n ' s m i l i t a r y f l i g h t p r o g r a m s .NASA's e x p e r i m e n t a l l i f t in g bodyp r o g r a m a l s o h a s c o n t r i b u t e d tot h i s c o n c e p t . T h e l i f t i n g b o d y w h i c hget s i t s g l i d i n g c a p a b i l i ti e s f r o m i t sb o d y s h a p e a n d n o t f r o m w i n g s , h a sb e e n d e m o n s t r a t e d i n t e st s a tN A S A ' s F l i g h t Re s e a rc h Center inth e C a l i f o r n i a desert.D e v e l o p m e n t o f t h e r e u s a b l es h u t t l e c a l l s fo r an e x t e n s i o n o ft e c h n o l o g y i n s o m e a r e a s . O n e o ft h e s e i s th e d e s ig n o f a l i g h t w e i g h ta i r c r a f t s t r u c t u r e w i t h m a t e ri a ls t h a tc a n r e p e a t e d l y w i t h s t a n dt e m p e r a t u r e s u p t o a b o u t 3,000d e g r e e s F a h r e n h e i t t h a t m a y o c c u rw h e n e n t e r i n g t h e Earth'sa t m o s p h e r e .T o m e e t th e c h a l l e n g e o f t h er e u s a b l e s p a ce s h u t t l e , N A S A a n di n d u s t r y t e a m s a r e i n v e s t i g a t i n gs u c h a s p e c t s a s s t r u c t u r e s , m a t e r i a l s ,

v e h i c l e d y n a m i c s , p r o p u l si o n ,

e l e c t r o n i c s , a n d h u m a n f a c to rs a st h e y m i g h t b e a p p l i e d t o t h e spaces h u t t l e p r o g r a m . P r e l i m i n a r yc o n f i g u r a t i o n s o f s p a c e s h u t t l em o d e l s a re b e i n g t e s t e d in w i n dt u n n e l s in s e v e r a l g o v e r n m e n tr e s e a r c h c e n t e r s. In d u s t r y te a m s a res t u d y i n g p o s s i b l e e n g i n e a n dv e h i c l e d e s i g n s .


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S B 4 C ESHUTTlfMISSIONS


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N A S A h a s d r a w n u p a n u m b e r o ff o r a r e u s a b l e s p a c ew i l l b e t h ef o r e f f e c t i v e a n ds p a c e m i s s i o n s o f t h eA m o n g th e m a r e t h e To s i g n i f i c a n t l y r e d u c ec o s t s , th e s h u t t l e s h o u l da l ife o f about 1 0 0 m i s s i o n so n ly m i n o r r e f u r b i s h m e n tf l i g h t s . P o s t f l i g h t

r e f u r b i s h m e n t , r e f u e l i n g ,n d t a k e o f f p r o c e d u r e s a n ds iv e m a i n t e n a n c e a n dp r o g r a m s c o m p a r a b l e too f s c h e d u l e d je t a i r l i n e r s wil le d e v e l o p e d . C o n t r i b u t i n g to t h i sw i l l b e o n - b o a r d c h e c k o u t

The i n t e r i o r of the spacew o u l d b e p r e s s u r i z e d ,p a s s e n g e r s a n d crew toin c o m f o r t w i t h o u t sp a c e sui ts .a n d e n t r y i n t o t h e

d e v e l o p i n g a c c e l e r a t i o n o re r t h a n t h r e e t i m e s n o r m a lg r a v i t y . N o r m a l l y h e a l t h ys i ly w i t h s t a n da f o r c e . The c r a f t w o u l d be b u i l t anda b o u t th e l e n g t h u s e d b y

t i m e f r o m l a n d i n g t ol a u n c h s h o u l d r e q u i r et w o w e e k s . Two c r e w m e n may man e a c ha g e . T h e c o m p a r t m e n t fo ro r f r e i g h t o r ao f t h e t w o w i l l b ef e e t in d i a m e t e r , a n dfee t l o n g . The o r b i t e r s t a g e of the s p a c ew i l l b e d e s i g n e d f o ro p e r a t i o n in E a r t hf o r a s l o n g a s a w e e k .

The r o c k e t e n g i n e s on b o t hs t a g e s w i l l b e t h r o t t l e a b l e a n dr e q u i r e l i t t le m o r e t h a n r e f u e l i n ga n d m i n o r r e f u r b i sh m e n t b e tw e e nm i s s i o n s . A n u m b e r o fh i g h - p e r f o r m a n c e e n g i n e s p o w e r e db y l i q u i d h y d r o g e n a n d l i q u i do x y g e n w o u l d b e u s e d f o r e a c hs t a g e . T h e b o o s t e r is e x p e c t e d toh a v e a c l u s t e r o f 1 0 o r m o r e , th eo r b i t e r t w o o r t h r e e . E a c h e n g i n ew o u l d b e a b l e to g e n e r a t e o v e r550,000 p o u n d s o f t h r u s t a t s e al e v e l c o n d i t i o n s . E a c h s t a g e may h a v ec o n v e n t i o n a l a i r - b r e a t h i n g j e te n g i n e s f o r p o w e r e d f l i gh t i n t h el o w e r a t m o s p h e r e . The first m i s s i o n s of the s p a c es h u t t l e w i l l b e t o p l a c e i n o r b i t a n dr e t r i e v e a u t o m a t e d s a t e l l i t e s . The s h u t t l e w i l l be a b l e tod e l i v e r a p a y l o a d o f 65,000 p o u n d si n t o a d u e - e a s t o r b i t . B e f o r e l a n d i n g ,it w i l l b e a b l e t o t u r n a n d l a n d 1100m i l e s t o t h e r i g h t o r t h e l e f t o f t h eo r b i t a l p a t h .D u r i n g 1971 c o n t r a c t o r s a res u p p o r t i n g t h e e f for t to d e f i n e th es p a c e s h u t t l e in d e t a i l a n d t oe s t a b l i s h a s c h e d u l e f o r d e s i g n a n dd e v e l o p m e n t .S i n c e t h e s h u t t l e w i l l b e d e s i g n e ds o t h a t i t c a n b e m a i n t a i n e d in as ta te o f r e a d i n e s s f o r l o n g p e r i o d s ,y e t b e l a u n c h e d w i t h i n t w o h o u r sn o t i c e , i t w o u l d m e e t t h e n e e d f o r a

r e s c u e s y s t e m i n t h e e v e n t o f a ne m e r g e n c y in space . I f anE a r t h - o r b i t i n g s p a c e s t a t i o n o ra n o t h e r s h u t t l e b e c a m e d i s a b l e d , ar e s c u e s h u t t l e co u l d b e s e n t u p t or e a c h i t w i t h i n 2 4 h o u r s .T h e s h u t t l e c o u l d a l s o o p e r a t e i nth e f u t u r e a s a n e m e r g e n c y r e p a i rs e r v i c e f o r m a n n e d s p a c e c r a f t , a n dc o u l d d e l i v e r u r g e n t l y n e e d e dr e p l a c e m e n t p a r t s f o r c r i t i c a le q u i p m e n t s u c h a s a l i f e - s u p p o r ts y s t e m .


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C u t a w a y view o f t h e arbiter e l e m e n t .

SATELLITE A N DF L IG H T D E C K U P P E R S T A G E

O N O R B I T E N G IN E ST U R B O F A N

E N G I N E S

L I Q U I D H Y D R O G E N T A N K P A Y L O A D B A Y O N O R B I T MAIN E N G I N E SL IQ U I D H Y D R O G E NT A N K

LIQUID O X Y G E N T A N K S

A W A DR e u s a b l e s h u t t le s , m a k i n g re g u l a rf l i g h t s l ike c o m m e r c ia l a i r l i n e r s , w i l lca r r y s a te l l i t e s an d s pace pay lo ad sfor a n u m b e r of U. S . and f o r e i g ng o v e r n m e n t a g e n c ie s , i n d u s t r i a lc o m p a n i e s a n d u n iv er s i ty s c ien t i s t s.

D i s c u s s i o n s a r e u n d e r w a y o na r r a n g e m e n t s b y w h i c h o t h e rc o u n t r i e s m i g h t p a r t i c i p a t e i n t h eSpace shuttle arbiter approaching space station.

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s p a c e s h u t t l e d e v e l o p m e n t .W i t h a s h i r t - s leev e cab ine n v i r o n m e n t s i m i l a r to t h a t int o d a y ' s c o m m e r c i a l a i r l i n e r s , a n dw i t h lo w g r a v i t y f o r c e s d u r i n gl a u n c h a n d r e e n t r y , th e spacesh u t t l e c o u l d c a r r y p a s s e n g e r s w h oa r e n o t t r a i n e d a s t r o n a u t s a n d w hd o n o t n eces s a r i ly m ee t t h e ph y s icas t a n d a r d s n o w r eq u i r ed fo r spacef l ight . Th ey co u ld b e scientists ,p h y s i c i a n s , en g in eer s ,p h o t o g r a p h e r s , a n d o t h e rt e c h n i c i a n s b o t h m e n a n d w o m e o f m a n y o r g a n i z a t i o n s a n d m a nlan d s .U l t i m a t e l y , t h e s pace s h u t t l ec o u l d b eco m e a par t o f a l a r g et r a n s p o r t a t i o n s y s t e m t h a t w o u l dexten d th e b e n e f i t s o f reusabi l i tyth e n a t io n ' s s pace p r o g r am . T h es h u t t l e w o u ld ca r r y pas s en g er s a n df r e i g h t to an E ar th - o r b i t in g s pacestation w h er e th ey w o u ld t r an s f e ro th er v eh ic les f o r f l i g h t s to t h eM o o n a n d b e y o n d .B ecau s e of l o w e r i n g th e cost oft r a n s p o r t a t i o n , an d b ecau s e of i tsf lex ibi l i ty , the s h u t t l e w i l l al low newm o r e eff ic ient co n cep ts to d ev e lo pin c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s in E ar to r b i t , d a ta h a n d l i n g s y s t e m s a n dlarge scale assemblies in space .

G PO : 1971 O - 4 2 6 - 5


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N a t i o n a l A e r o n a u t i c s a n d S p a c e A d m i n i s t r a t i o n , W a s h i n g t o n , D . C . 2 0 5 4 6

EP-77

space shuttle (1971)

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