Ônibus espacial
O ônibus espacial (português brasileiro) ou vaivém espacial (português europeu) foi um sofisticado veículo parcialmente reutilizável usado pela NASA como veículo lançador de satélites, nave para suas missões tripuladas de reparos de aparelhos em órbita no espaço e reabastecimento da Estação Espacial Internacional. Ele tornou-se o sucessor da nave Apollo usada durante o Projeto Apollo. O ônibus espacial foi lançado pela primeira vez em 1981 e realizou sua última missão em 2011. Eles foram usados em um total de 135 missões desde 1981 até 2011, todos sendo lançados do Centro Espacial John F. Kennedy, na Flórida. Nas suas missões foram lançados inúmeros satélites, sondas interplanetárias, e o Telescópio espacial Hubble; também realizou experimentos científicos em órbita e participou da construção e manutenção da Estação Espacial Internacional. No tempo total, a frota de ônibus realizou 1 322 dias, 19 horas, 21 minutos e 23 segundos de missões espaciais. O custo total de desenvolvimento do projeto girou em torno de US$ 211 bilhões de dólares, com um custo de US$ 450 milhões por lançamento.
Entre os anos 1960 e 1970, realizaram-se experimentos com o corpo sustentante, um tipo de aeronave desprovida de asas onde a sustentação é gerada por sua própria fuselagem. A primeira destas aeronaves projetada pela NASA, o protótipo NASA M2-F1, teve sua construção concluída em 1963. Por seu formato peculiar, o M2-F1 foi apelidado de "banheira voadora". O conhecimento obtido nos estudos sobre corpos sustentantes contribuiu no desenvolvimento dos ônibus espaciais. O projeto de veículos espaciais reutilizáveis remonta a 1975, quando foram realizados os primeiros testes de um protótipo, o Enterprise, acoplado ao jato quadrimotor de grande porte Boeing 747 adaptado a testes de voo a grande altitude. O objetivo foi testar a aerodinâmica e a manobrabilidade do ônibus espacial. Neste cenário, o ônibus espacial ainda hoje prossegue sendo uma das máquinas mais complexas já construídas, um veículo espacial de transporte de tripulantes e de carga equipado com sistemas precisos de suporte e montagem, como o braço mecânico que colaborou veementemente no lançamento e na montagem da Estação Espacial Internacional (ou I.S.S. - International Space Station, em inglês), considerada o maior laboratório espacial do mundo.
Ao todo, foram construídos sete modelos de ônibus espaciais, sendo seis da NASA e um da União Soviética. Desses, 6 conseguiram sair da atmosfera da Terra. O Buran foi o único ônibus espacial da então União Soviética, seu único lançamento se deu em 15 de novembro de 1988 no Cosmódromo de Baikonur no Cazaquistão, na missão 1K1 não tripulada de uma hora e meia de duração em uma missão totalmente radiocontrolada, assim como o Enterprise, o Buran não tinha motores próprios, necessitando de veículos auxiliares para ser lançado, o projeto do Buran também ficou marcado pela produção do avião Antonov An-225, feito para transportar o ônibus espacial e que foi a maior aeronave do mundo em operação até ser destruído pelas forças russas em 27 de fevereiro de 2022 na Ucrânia. O projeto do Buran foi autorizado em 1976, mas a aeronave só começou a ser construída em 1980, fez um voo de teste suborbital em 1983, e o seu lançamento oficial em 1988, devido à crise da União Soviética o programa do Buran sofreu sérios cortes de orçamento até ser cancelado em 1993, as naves foram desmontadas em novembro de 1995, após o abandono do projeto. O ônibus espacial foi destruído em 2002 no desabamento do hangar no Cosmódromo de Baikonur.
Enterprise
O Enterprise (também chamado de OV-101) foi o primeiro ônibus espacial da história, sua construção começou em 26 de julho de 1972 com o objetivo para voos de testes orbitais, sua propulsão dependia das cápsulas auxiliares, seu primeiro lançamento foi em um voo teste acoplado em um Boeing 747 em 18 de fevereiro de 1977. O Enterprise não tinha motores para fazê-lo decolar do chão, não tinha sistemas de controle de voo, nem sistema de proteção térmica, sua fuselagem era de poliuretano, usava Célula de combustível para gerar energia, não tinha Sistema de controle de reação, nem mecanismos hidráulicos para o trem de pouso que eram abertos através de um mecanismo de explosão e gravidade.
Columbia
O Columbia foi o segundo ônibus espacial construído, baseado no Enterprise, e foi o primeiro com uma missão tripulada, sua construção começou em 1975 pela Rockwell International em Pasadena na Califórnia. Durante a construção em março de 1981 houve um incidente que causou a morte de 3 pessoas por asfixia. Sua primeira missão foi a STS-1 em 12 de abril de 1981 comandada pelo astronauta John Young. No total, o Columbia protagonizou 28 lançamentos, passou 300 dias no espaço, deu 4 808 voltas na Terra e pesava 3 600 toneladas, foi o mais pesado de todos os ônibus espaciais. A última missão do Columbia foi a STS-107, lançada em 16 de janeiro de 2003 que resultou em um trágico acidente no dia 1 de fevereiro de 2003. Durante a fase de reentrada na atmosfera terrestre, a apenas dezesseis minutos antes de tocar o solo, no regresso da missão STS-107, a nave desintegrou-se causando a destruição total da nave e a perda dos sete astronautas que compunham a tripulação. Esta missão de cariz científico teve a duração de dezesseis dias ao longo dos quais foram cumpridas com sucesso, as cerca de oitenta experiências programadas.
Challenger
O Challenger foi o terceiro ônibus espacial a ser lançado, sua construção começou em 1979 e seu primeiro lançamento foi em 4 de abril de 1983, foi construído pela Lockheed primeiro como uma aeronave teste, a STA-099, depois convertido em ônibus espacial, o Challenger tinha menos peças para o sistema de proteção térmica comparado ao Columbia, também utilizava materiais mais leves, também foi o primeiro ônibus espacial a ter head-up display. O acidente do Challenger ocorreu em 28 de janeiro de 1986 em sua décima missão (STS-51-L) 73 segundos após seu lançamento matando todos os 7 tripulantes a bordo. O momento da morte dos astronautas é incerto, mas foi estimado que eles morreram devido ao impacto da cápsula contra a água.
Discovery
O ônibus espacial Discovery é a mais antiga nave espacial americana que não se envolveu em nenhuma tragédia. Foi aposentada pela Nasa em 9 de março de 2011, quando pousou às 16h57 horas GMT no Centro Espacial Kennedy, na Flórida, nos Estados Unidos, depois de 27 anos de serviços prestados. Aquela foi a 35ª (trigésima quinta) viagem de um ônibus espacial com destino à Estação Espacial Internacional e a 39ª (trigésima nona) missão do Discovery ao espaço. Somando todas as horas de trabalho no espaço, o recordista Discovery passou o equivalente a cerca de um ano inteiro em órbita, sendo que nesta última missão de número STS-133, foram levados seis astronautas e um robô humanoide à Estação Espacial Internacional, designado de Robonauta. A equipe permaneceu no espaço por 13 dias e foram levados também novos instrumentos à Estação Espacial Internacional.
Atlantis
O Ônibus Espacial Atlantis começou a ser construído em 1979, sendo o seu primeiro lançamento em 3 de outubro de 1985 na missão STS-51-J, foi completada em metade do tempo do Columbia. Foi o primeiro ônibus espacial americano a acoplar na estação espacial russa Mir em 29 de junho de 1995 na missão STS-71, foi o único ônibus espacial com a possibilidade de ser abastecido de energia solar da Estação Espacial Internacional, também marcou o encerramento do programa de Ônibus Espacial na missão STS-135.
Endeavour
A Endeavour, construída com as peças remanescentes e de reserva do programa dos ônibus espaciais americanos, em substituição da fatalmente desintegrada nave Challenger, em 1986, teve sua primeira missão designada STS-49 lançada em 7 de maio de 1992, lançando o satélite Intelsat 603. Teve sua última missão, designada STS-134, realizada com êxito em 16 de Maio de 2011, levando um equipamento avaliado em US$ 2 bilhões, o chamado Espectrômetro Magnético Alfa (AMS, na sigla em inglês), que é utilizado para experiências de Física, pois este observatório irá esquadrinhar meticulosa e cientificamente os raios cósmicos, na busca pelo "antiuniverso", um suposto universo formado pela antimatéria e ainda, segundo as teorias astrofísicas em verificação, teria sido criada pelo Big Bang na mesma proporção que a matéria física ordinariamente já parcialmente conhecida.
O ônibus espacial é constituído por três partes: O ônibus espacial era operado por motores traseiros e 44 minijatos de controle de órbita. A decolagem era feita sempre na vertical, auxiliada pelos foguetes e pousava como um avião, em pistas de pouso convencionais. O veículo reutilizável possui asas em formato delta largo. É composto por uma estrutura de alumínio, sendo coberto / revestido por uma superfície de isolamento, em forma de placas cerâmicas adensadas ou sílica, de cor preta. Estas placas resistem aos 2 500 graus Celsius da reentrada e são peças únicas, projetadas uma a uma, individualmente, por computador, e coladas manualmente com um adesivo térmico especial ao corpo da espaçonave, em especial no dorso da fuselagem da espaçonave, nas asas e em outras partes que frequentemente, na reentrada, sofriam intenso atrito com o ar. O nariz, parte das asas e toda a parte inferior da nave estão cobertos por pequenas peças de cerâmica, a fim de resistir à elevada temperatura gerada através do acentuado atrito com a atmosfera quando o veículo regressava à Terra. Estas peças eram numeradas, colocadas manualmente, e não existem duas peças iguais.
Tanque externo
O grande tanque externo, fabricado com estrutura de alumínio, possui 48 metros de comprimento, com capacidade máxima de 2 000 000 de litros de combustíveis ou cerca de 800 toneladas de combustíveis, separado em dois reservatórios, o dianteiro, com oxigênio líquido, e o traseiro, com hidrogênio líquido. Porém, durante o lançamento a mistura combustível não era queimada no tanque externo, os combustíveis fluíam muito rapidamente e com altíssima pressão para os motores principais do ônibus espacial por meio de linha alimentadora. Outro compartimento interno do tanque externo contém a maioria dos equipamentos eletrônicos. As paredes do tanque externo são formadas por uma liga de alumínio, com cerca de 5 centímetros de espessura, e cobertos com uma espuma protetora isolante poli-isocianurato de cerca de 2,5 centímetros de espessura, para proteger o tanque do frio, antes do lançamento, e do calor gerado pelo atrito com o ar no lançamento.
Foguetes auxiliares
Na verdade, os dois foguetes propulsores auxiliares dispostos lateralmente ao tanque externo forneciam a maior parte do impulso de lançamento, cerca de 70% da força de empuxo. Eram realmente muito potentes, geravam simultaneamente mais de 5 000 000 de libras de potência no lançamento. A mistura combustível dos foguetes era formada por alumínio atomizado e perclorato de amônio. Os propulsores são formados por quatro unidades tubulares de aço. Na parte frontal do foguete há uma cápsula em forma de ogiva que contém quatro paraquedas, que eram acionados em dois estágios para que os foguetes caíssem no mar sem serem danificados, para que pudessem ser resgatados por embarcações da NASA e, posteriormente, reutilizados em outros lançamentos.
Os ônibus espaciais são exclusivamente de trajetória orbital, ao contrário das naves Apollo e das naves Orion, já que suas limitações de voo os impedem de sair da órbita terrestre baixa. Assim sendo, seria impossível, por exemplo, que os ônibus espaciais viajassem até à Lua. A órbita do ônibus espacial podia variar entre 185 quilômetros de altitude até 643 quilômetros de altitude. Nessa faixa de altitudes ele podia chegar a quase 29 000 km/h. A dinâmica do lançamento do ônibus espacial era semelhante à dinâmica do lançamento de satélites por foguetes convencionais: numa plataforma móvel, com o veículo na posição vertical, preso ao tanque de combustível externo, que por sua vez era preso aos dois foguetes auxiliares laterais. No momento do lançamento, os sistemas de propulsão do veículo exerciam um impulso de aproximadamente 30 800 000 newtons. Apenas para comparar, esta potência de 30 800 000 newtons equivale a soma do impulso de decolagem de cerca de 30 aviões do modelo Boeing 747.
A Nasa anunciou em 12 de abril de 2011 os locais e as instalações onde as quatro naves de transporte estão sendo exibidas permanentemente, após a conclusão do Programa de Ônibus Espaciais dos Estados Unidos. Depois de 30 anos de missões no espaço, com 130 missões realizadas com tecnologia de ponta, a frota dos ônibus espaciais da NASA foi aposentada e está em exibição em instituições e museus dos Estados Unidos, segundo a NASA para inspirar a próxima geração de exploradores e engenheiros. O primeiro exemplar a ser exposto, o Discovery, foi levado ao Museu do Ar e Espaço e posto em seu anexo Centro Steven F. Udvar-Hazy, localizado na Virgínia. O Centro Steven F. Udvar-Hazy é o novo lar para o ônibus espacial Discovery, que se aposentou depois de completar sua última missão, a STS-133, em março de 2011, e também depois de fazer algumas missões memoráveis, como por exemplo, a Discovery realizou as duas missões sucessoras aos acidentes da Columbia e do Challenger, lançou o Telescópio Espacial Hubble na STS-31, entre outras.
Novos foguetes, naves espaciais e sistemas foram propostos alguns anos antes do encerramento do Programa de Ônibus Espaciais, como, por exemplo, o Projeto Constellation. Porém foram suspensos devido ao corte orçamentário imposto à Nasa, como consequência de recessões econômicas, embora a Nasa tenha chegado a desenvolver e ensaiar uma cápsula de pouso e salvamento emergencial. Outros veículos com capacidade de acoplagem à Estação Espacial Internacional estão disponíveis no momento, para abastecimento, envio de tripulação e visitantes, e prestação de serviços de manutenção e reparos, bem como suprimentos, como por exemplo, o veículo russo Soyuz, confiável, embora menos confortável e espaçoso, e também um veículo automático japonês, que deverá servir de cargueiro espacial para envio de suprimentos à estação, todos com compatibilidade funcional para aproximação e acoplagem à Estação Espacial Internacional. Até que outra nave espacial tripulada dos EUA esteja pronta, as equipes estadunidenses terão de viajar para a Estação Espacial Internacional exclusivamente a bordo das naves russas Soyuz.
