Orbiter STS – zasadnicza część wahadłowca z amerykańskiego programu Space Transportation System.
Klasyfikacja pojazdu Rozpatrując orbiter jako konstrukcję lotniczą trudno jest ten pojazd zakwalifikować do konkretnej rodziny statków latających. Przy starcie jego działanie w połączeniu z pozostałymi elementami przypomina rakietę nośną, w locie orbitalnym jest on sztucznym satelitą, a podczas powrotu na Ziemię szybowcem. Brytyjski rocznik „Jane's all the World's Aircraft”, będący autorytetem w dziedzinie lotnictwa i astronautyki, określa go mianem reusable space transportation vehicle (transportowy pojazd kosmiczny wielokrotnego użytku). Orbiter jest, jak dotąd, najbardziej złożonym spośród wszystkich, kiedykolwiek zbudowanych, statków latających. Rozmiarami zbliżony do pasażerskiego odrzutowca średniej wielkości, na przykład DC-9, jest bezogonowym, wolnonośnym dolnopłatem ze skrzydłami w układzie podwójnej delty napędzanym silnikami rakietowymi. mały|skaluj=2|center|Podział orbitera na podstawowe elementy konstrukcyjne
Przednia część kadłuba mały|left|Przednia część kadłuba
A – Kabina ciśnieniowa, B – Konstrukcja nośna
1 – Przedział awioniki rozdzielony ścianką na dwie części, 2 – Podłoga pokładu pilotażowego, 3 – Właz boczny, 4 – Podłoga pokładu mieszkalnego, 5 – Wsporniki podwozia przedniego, 6 – Ramy przednich okien pokładu pilotażowego, 7 – Ramy górnych okien, 8 – Usztywnione segmenty pokrycia, 9 – Przednia wręga wzmocniona, 10 – Otwór włazu bocznego, 11 – Wręga obrobiona skrawaniem, 12 – Obrobiona skrawaniem konstrukcja nośna komory podwozia przedniego. mały|Wnętrze przedniej części kadłuba 1 – Systemy awioniki, 2 – Stelaż dla aparatury naukowo-badawczej, 3 – Fotel pilota, 4 i 5 – Tylna ściana oddzielająca kabinę od ładowni, 6 – Fotel dowódcy, 7 – Właz boczny, 8 – Poręcz ułatwiająca wejścia na pokład pilotażowy, 9 – Systemy awioniki, 10 – Przejścia między pokładem pilotażowym a pokładem mieszkalnym. Jest to klasyczna konstrukcja półskorupowa wykonana w większości ze stopu aluminium 2024, składająca się z usztywnionego podłużnicami pokrycia, wręg i wręg wzmocnionych. Jednokrzywiznowe segmenty pokrycia, formowane technologią obciągania uchwytami, są wzmocnione rozmieszczonymi co 8–13 cm podłużnicami. Co 76,2–94,4 cm do segmentów pokrycia są przynitowane wręgi. Wręga wzmocniona, łącząca przednią część kadłuba ze środkową, w górnej części jest wykonana z elementów płaskich i kształtowanych łączonych nitami i śrubami, w dolnej zaś z jednego elementu w całości obrobionego skrawaniem. W dolnej części kadłuba znajduje się komora podwozia przedniego, przykryta specjalnie uszczelnionymi dwoma segmentami pokryw o konstrukcji typu plaster miodu. Przedni człon silniczków RCS, który po locie jest każdorazowo odłączany od pojazdu, mocuje się do 16-punktowego przyłącza.
Ciśnieniowa kabina (ang. crew module) o objętości 71,5 m³ jest niejako opleciona konstrukcją przedniej części kadłuba. Wykonano ją ze spawanych ze sobą elementów, z których każdy stanowi fragment pokrycia (wraz z podłużnicami) obrobiony z jednego kawałka aluminium. Przód kabiny zajmuje przedział awioniki. Pozostała część jest podzielona podłogą na pomieszczenia górnego pokładu pilotażowego (ang. flight deck) i dolnego pokładu mieszkalnego (ang. mid deck). Na dolnym pokładzie znajdują się dwa włazy: boczny i tylny. We włazie tylnym umożliwiającym dostęp do ładowni, wewnątrz lub na zewnątrz kabiny, jest instalowana śluza powietrzna. Do tego włazu może być również mocowany tunel prowadzący do laboratorium Spacelab lub człon dokujący do łączenia z innymi obiektami na orbicie okołoziemskiej (np. ze stacją kosmiczną).
W przedniej części pokładu pilotażowego umieszczono sześć dużych hermetycznych okien dających widoczność pilotom pojazdu. Ich szyby wyprodukowano w firmie Corning Glass z trzech warstw krzemionkowego szkła odpornego na uderzenia i wysokie temperatury. Dwa mniejsze okna umieszczone w suficie kabiny również wykonano z trzech warstw, z tym że środkowa jest zrobiona z hartowanego szkła glinokrzemianowego. Dwa okna w tylnej ścianie pokładu pilotażowego, umożliwiające obserwację ładowni, ze względu na zdecydowanie mniejsze wymagania termiczne składają się jedynie z dwóch warstw takiego szkła.
Pod podłogą pokładu umieszczono urządzenia klimatyzacyjne, bagażniki, miejsce składowania zużytych pojemników z wodorotlenkiem litu i wkładów do filtrów. Dostęp do nich uzyskuje się poprzez dodatkowe pokrywy w podłodze pokładu.
Środkowa część kadłuba Środkowa część kadłuba wyprodukowana w firmie General Dynamics (w dziale Convair Division) przenosi największe obciążenia w całej konstrukcji. Do niej są dołączone skrzydła i, poprzez wzmocnione wręgi, przednia i tylna część kadłuba. We wnętrzu mieści się niehermetyczna ładownia o średnicy 4,6 m i długości 18,3 m, przykryta ogromnymi drzwiami (otwieranymi na orbicie okołoziemskiej). Długość środkowej części kadłuba wynosi 18,3 m, szerokość 5,2 m, wysokość 4 m a masa 6124 kg. Główną konstrukcją usztywniającą jest zespół dwunastu wręg. Są one złożone z elementów pionowych obrobionych skrawaniem, podpartych rurowymi zastrzałami aluminiowo-borowymi z tytanowymi końcówkami przyłączonymi technologią zgrzewania dyfuzyjnego. W górze środkowej części kadłuba znajdują się podłużnice główne i podłużnice drzwi ładowni. Podłużnice główne, obrobione skrawaniem, są nie tylko podstawowymi elementami „pracującymi” w wyginającym się kadłubie, lecz także przejmują naprężenia wzdłużne pochodzące od ładunków.
Drzwi ładowni składają się z dwóch pokryw o długości 18,3 m, promieniu krzywizny 4,6 m i powierzchni 146,8 m² przymocowanych do zawiasów (trzynaście na każdej burcie) umieszczonych na podłużnicach środkowej części kadłuba. Zamknięcie umożliwiają zamki umieszczone na przedniej i tylnej części kadłuba oraz na styku obu pokryw. Rdzeń pokrywy jest zrobiony z nomeksowej struktury typu plaster miodu. Jest on powleczony warstwą kompozytu epoksygrafitowego. Na wewnętrznej powierzchni obu pokryw zainstalowano osiem radiatorów firmy Vought Corp. służących do rozpraszania ciepła wytwarzanego przez pracujące urządzenia i przez załogę. Cztery przednie radiatory, tworzące dwie płyty o długości 9,4 m każda, po otwarciu drzwi ładowni są odchylane do góry tak, aby promieniowanie cieplne mogło uchodzić zarówno z ich wewnętrznej, jak i zewnętrznej powierzchni. Na tylnej części każdej z pokryw są zainstalowane jeszcze cztery stałe radiatory emitujące promieniowanie tylko z powierzchni zewnętrznej. Automatyczne lub ręczne sterowanie otwieraniem i zamykaniem drzwi ładowni oraz ustawieniem radiatorów odbywa się ze stanowiska w tylnej części pokładu pilotażowego.
We wnętrzu ładowni, na dwóch głównych podłużnicach, co 9,9 cm są rozmieszczone punkty zaczepienia ładunków. Na przedniej części lewej głównej podłużnicy jest instalowany zdalny manipulator RMS. Drugi manipulator może zostać umieszczony na przeciwległej burcie ładowni, również na podłużnicy. thumb|center|skaluj=2|Środkowa część kadłuba:
A – Drzwi ładowni, B – Konstrukcja środkowej części kadłuba
1 – Przedni segment pokrywy ładowni, 2 – Tylny segment pokrywy ładowni, 3 – Złącze kompensacyjne, 4 – Keson, 5 – Wręgi szczątkowe (13 szt.), 6 – Wręgi główne, 7 – Podłużnica główna, 8 – Stabilizator zawiasów drzwi ładowni (3 szt.), 9 – Osłonięty kanał z przewodami elektrycznymi, 10 – Podłużnica drzwi ładowni, 11 – Górna część śródpłata, 12 – Połączenie z tylną wręgą wzmocnioną, 13 – Otwór do podłączania zewnętrznych przewodów z urządzeń nieziemnych, 14 – Konstrukcja przejmująca obciążenia od zespołu podwozia głównego, 15 – Zawias drzwi ładowni (13 szt.), 16 – Pokrycie boczne kadłuba, 17 – Połączenia kadłuba ze skrzydłem, 18 – Oprofilowanie przechodzące w część przykadłubową skrzydła, 19 – Zastrzały podpierające wręgi główne, 20 – Pokrycie spodu kadłuba.
Tylna część kadłuba mały|Tylna część kadłuba: A – Konstrukcja nośna silników SSME i ich instalacji materiałów pędnych, B – Konstrukcja zewnętrzna.
1 – Górna część konstrukcji nośnej silników, 2 – Zespoły połączeń między orbiterem a zbiornikiem zewnętrznym, 3 – Dolna część konstrukcji nośnej silników, 4 – Zawieszenie turbopompy niskiego ciśnienia, 5 – Połączenie z drzwiami ładowni, 6 – Punkty mocowania statecznika pionowego, 7 – Tylna osłona cieplna, 8 – Połączenia z członem OMS/RCS, 9 – Połączenie z klapą kadłubową, 10 – Połączenie ze skrzydłem, 11 – Połączenie ze środkową częścią kadłuba, 12 – Tylna wręga wzmocniona. mały|left|Konstrukcja członu OMS/RCS 1 – Tytanowy pas izolacji cieplnej, 2 – Epoksygrafitowe pokrycie z konstrukcją typu plaster miodu, 3 – Wręga wzmocniona ze stopu aluminiowego wspierająca zbiorniki materiałów pędnych, 4 – Konstrukcja unosząca silnik OMS, 5 – Belki kratownicy stanowiącej podstawę członu, 6 – Wręgi o konstrukcji epoksygrafitowej, 7 – Poprzeczna belka usztywniająca, 8 – Poprzeczna wręga z tytanu unosząca zbiorniki materiałów pędnych, 9 – Górna pokrywa epoksygrafitowa, 10 – Żebro wspierające zbiorniki układu RCS, 11 – Belka usztywniająca umieszczona w osi symetrii modułu, 12 – Wręga wzmocniona obrobiona skrawaniem. W tylnej części kadłuba jest zainstalowany główny zespół napędowy orbitera: trzy silniki rakietowe SSME. Do niej również są dołączone dwa człony silnikowe OMS/RCS. Tylna część kadłuba konstrukcyjnie jest połączona z jego częścią środkową (poprzez wręgę wzmocnioną), dźwigarami skrzydeł, klapą kadłubową i statecznikiem pionowym. Wręga wzmocniona, oddzielająca środkową i tylną część kadłuba jest wykonana z elementów obrobionych skrawaniem z wytłoczonymi wgłębieniami usztywniającymi. Zapewnia ona ciągłość połączenia między dźwigarami skrzydeł i łączy się z przednim dźwigarem statecznika pionowego. Wewnątrz tej części kadłuba znajduje się konstrukcja nośna silników SSME, która przenosi nacisk pochodzący od pracujących silników na podłużnice środkowej części kadłuba, a także stanowi konstrukcję wsporczą dla instalacji doprowadzającej materiały pędne. W celu zabezpieczenia silników pozostałej części wyposażenia przed działaniem ciśnienia, narażeń akustycznych i cieplnych tylna część kadłuba jest szczelnie zamknięta i wypełniona azotem. W jej wnętrzu znajdują się trzy przedziały aparatury elektronicznej, a także gniazda do podłączenia przewodów startowych na wyrzutni.
W dolnej części jest zainstalowana klapa kadłubowa spełniająca rolę ruchomej osłony zabezpieczającej metalowe dysze silników SSME przed tarciem powietrza podczas wlotu w atmosferę, będącą również powierzchnią aerodynamiczną sterującą pochyleniem pojazdu. Ma ona konstrukcję aluminiową, składającą się z żeber dźwigarów i pokrycia (częściowo typu plaster miodu) i jest poruszana za pomocą czterech obrotowych serwomechanizmów. mały|skaluj=2|center|Klapa kadłubowa: A – Połączenie tylne części kadłuba z klapą, B – Konstrukcja klapy, C – Szczegóły przedniej części klapy.
1 – Obrotowy serwomechanizm, 2 – Zdejmowana pokrywa obsługowa, 3 – Górne pokrycie klapy, 4 – Krawędź spływu klapy całkowicie wypełniona konstrukcją typu plaster miodu, 5 – Żebro zamykające, 6 – Główna część dolnego pokrycia, 7 – Przednia część dolnego pokrycia, 8 – Obrobione skrawaniem żebro łączące z serwomechanizmem, 9 – Segmenty przedniego dźwigara klapy, 10 – Żebra usztywniające, 11 – Górna powierzchnia klapy, 12 – Dolna powierzchnia klapy, 13 – Dolna część krawędzi spływu tylnej części kadłuba, 14 – Uszczelnienie łańcuchowe, 15 – Aluminiowa powierzchnia trąca.
Skrzydła mały|Skrzydło: A – Konstrukcja skrzydła, B – Pokrycie typu plaster miodu o grubości 2,54 cm, C – Pokrycie gładkie, łączone z podłużnicami, D – Kąty wychylenia sterolotek.
1 – Przykadłubowa część skrzydła o dużym skosie, 2 – Część przejściowa, 3 – Keson, 4 – Połączenie skrzydło-sterolotka, 5 – Sterolotka, 6 – Płyty uszczelniające połączenie ze sterolotkami.