مكوك الفضاء

مكوك الفضاء

انطلقت مركبة الفضاء ديسكفري في بداية مهمة STS-120 .
وظيفة	الإطلاق المداري المأهول وإعادة الدخول
الشركة المصنعة	تحالف الفضاء المتحد ثيوكول / أليانت تكس سيستمز (SRBs) لوكهيد مارتن / مارتن مارييتا (ET) بوينج / روكويل (مركبة مدارية)
بلد المنشأ	الولايات المتحدة
تكلفة المشروع	211 مليار دولار أمريكي (2012)
التكلفة لكل إطلاق	450 مليون دولار أمريكي (2011) [1]
مقاس
ارتفاع	56.1 متر (184 قدم)
القطر	8.7 متر (29 قدم)
كتلة	2,030,000 كجم (4,480,000 رطل)
مراحل	1½ [2] : 126، 140
سعة
الحمولة إلى مدار أرضي منخفض (LEO) (204 كم (127 ميل))
كتلة	27,500 كجم (60,600 رطل)
الحمولة إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) (407 كم (253 ميل))
كتلة	16,050 كجم (35,380 رطل)
نقل الحمولة إلى مدار النقل الجغرافي الثابت (GTO)
كتلة	10,890 كجم (24,010 رطل) مع المرحلة العلوية بالقصور الذاتي [3]
الحمولة إلى مدار ثابت جغرافيًا (GEO)
كتلة	2270 كجم (5000 رطل) مع المرحلة العلوية بالقصور الذاتي [3]
الحمولة إلى الأرض ، عادت
كتلة	14,400 كجم (31,700 رطل) [4]
تاريخ الإطلاق
حالة	متقاعد
مواقع الإطلاق	مركز كينيدي للفضاء ، LC-39 قاعدة فاندنبرج الجوية (غير مستخدمة)، SLC-6
مجموع الإطلاقات	135
النجاحات	133 [أ]
الفشل(ات)	2 تشالنجر ( فشل في الإطلاق، 7 وفيات ) كولومبيا ( فشل إعادة الدخول، 7 وفيات )
الرحلة الأولى	12 أبريل 1981
الرحلة الاخيرة	21 يوليو 2011
المعززات – معززات الصواريخ الصلبة
لا. المعززات	2
مدعوم بواسطة	2 محركات صاروخية تعمل بالوقود الصلب
أقصى قوة دفع	13000 كيلو نيوتن (3000000 رطل) لكل منهما، على مستوى سطح البحر (2650000 إقلاع)
دافع محدد	242 ثانية (2.37 كم/ثانية) [5]
وقت الحرق	124 ثانية
الدافع	مادة صلبة ( مركب بيركلورات الأمونيوم الدافع )
المرحلة الأولى – المركبة المدارية + خزان خارجي
مدعوم بواسطة	3 محركات RS-25 موجودة على المركبة المدارية
أقصى قوة دفع	5,250 كيلو نيوتن (1,180,000 رطل ) إجماليًا، عند الإقلاع من مستوى سطح البحر [6]
دافع محدد	455 ثانية (4.46 كم/ثانية)
وقت الحرق	480 ثانية
الدافع	LH 2 / LOX
نوع الركاب/البضائع	أقمار التتبع ونقل البيانات مختبر الفضاء تلسكوب هابل الفضائي جاليليو ماجلان أوليسيس مرصد كومبتون لأشعة جاما وحدة إرساء مير مرصد تشاندرا للأشعة السينية مكونات محطة الفضاء الدولية
[تعديل على ويكي بيانات]

جزء من سلسلة عن
رحلة الفضاء
تاريخ تاريخ الرحلات الفضائية سباق الفضاء الجدول الزمني لرحلات الفضاء مسبارات الفضاء البعثات القمرية بعثات المريخ
التطبيقات الاتصالات مراقبة الأرض استكشاف تجسس جيش ملاحة مستعمرة التلسكوبات السياحة
المركبة الفضائية مركبة فضائية روبوتية القمر الصناعي مسبار الفضاء مركبة شحن فضائية مركبة فضائية مأهولة وحدة أبولو القمرية كبسولات الفضاء مكوك الفضاء محطات الفضاء الطائرات الفضائية فوستوك
إطلاق إلى الفضاء ميناء فضائي منصة الإطلاق مركبات الإطلاق القابلة للتصرف وإعادة الاستخدام سرعة الهروب الإطلاق الفضائي غير الصاروخي
أنواع الرحلات الفضائية شبه مداري مداري بين الكواكب بين النجوم بين المجرات
قائمة المنظمات الفضائية وكالات الفضاء القوات الفضائية شركات
بوابة الرحلات الفضائية
ف ت هـ

مكوك الفضاء هو نظام مركبة فضائية مدارية منخفضة يمكن إعادة استخدامها جزئيًا، تم تشغيله من عام 1981 إلى عام 2011 بواسطة إدارة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) كجزء من برنامج مكوك الفضاء . كان الاسم الرسمي للبرنامج هو نظام النقل الفضائي (STS)، المأخوذ من خطة عام 1969 التي قادها نائب الرئيس الأمريكي سبيرو أجنيو لنظام من المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام حيث كان العنصر الوحيد الممول للتطوير. ^{[7] : 163–166  [8] [9]}

حدثت أول ( STS-1 ) من أربع رحلات تجريبية مدارية في عام 1981، مما أدى إلى الرحلات التشغيلية ( STS-5 ) التي بدأت في عام 1982. تم بناء خمس مركبات مدارية كاملة لمكوك الفضاء وتم إطلاقها في إجمالي 135 مهمة من عام 1981 إلى عام 2011. تم إطلاقها من مركز كينيدي للفضاء (KSC) في فلوريدا . أطلقت البعثات التشغيلية العديد من الأقمار الصناعية والمسبارات بين الكواكب وتلسكوب هابل الفضائي (HST)، وأجرت تجارب علمية في المدار، وشاركت في برنامج المكوك مير مع روسيا، وشاركت في بناء وصيانة محطة الفضاء الدولية (ISS). بلغ إجمالي وقت مهمة أسطول مكوك الفضاء 1323 يومًا. ^[10]

تشمل مكونات مكوك الفضاء المركبة المدارية (OV) بثلاثة محركات رئيسية من طراز Rocketdyne RS-25 ، وزوج من معززات الصواريخ الصلبة القابلة للاسترداد (SRBs)، والخزان الخارجي القابل للاستهلاك (ET) الذي يحتوي على الهيدروجين السائل والأكسجين السائل . تم إطلاق مكوك الفضاء عموديًا ، مثل الصاروخ التقليدي، مع تشغيل معززي الصواريخ الصلبة القابلة للاسترداد بالتوازي مع المحركات الثلاثة الرئيسية للمركبة المدارية ، والتي تم تزويدها بالوقود من الخزان الخارجي القابل للاستهلاك. تم التخلص من معززات الصواريخ الصلبة قبل وصول المركبة إلى المدار، بينما استمرت المحركات الرئيسية في العمل، وتم التخلص من الخزان الخارجي القابل للاستهلاك بعد قطع المحرك الرئيسي وقبل دخول المدار مباشرة، والذي استخدم محركي نظام المناورة المدارية (OMS) للمركبة المدارية . في ختام المهمة، أطلقت المركبة المدارية نظام المناورة المدارية الخاص بها لإخراجها من المدار وإعادة دخول الغلاف الجوي . تم حماية المركبة المدارية أثناء إعادة الدخول بواسطة بلاط نظام الحماية الحرارية الخاص بها، وانزلقت كطائرة فضائية إلى هبوط مدرج، عادةً إلى منشأة هبوط المكوك في مركز كينيدي للفضاء بولاية فلوريدا، أو إلى بحيرة روجرز الجافة في قاعدة إدواردز الجوية بولاية كاليفورنيا. إذا حدث الهبوط في إدواردز، يتم إعادة المركبة المدارية إلى مركز كينيدي للفضاء على متن طائرة حاملة المكوك (SCA)، وهي طائرة بوينج 747 معدلة خصيصًا ومصممة لحمل المكوك فوقها.

تم بناء أول مركبة مدارية، إنتربرايز ، في عام 1976 واستُخدمت في اختبارات الاقتراب والهبوط (ALT)، ولكن لم يكن لديها قدرة مدارية. تم بناء أربع مركبات مدارية عاملة بالكامل في البداية: كولومبيا وتشالنجر وديسكفري وأتلانتس . من بين هذه المركبات ، فقد اثنان في حوادث مهمة: تشالنجر في عام 1986 وكولومبيا في عام 2003 ، مع مقتل ما مجموعه 14 رائد فضاء. تم بناء مركبة مدارية خامسة عاملة (والسادسة في المجموع)، إنديفور ، في عام 1991 لتحل محل تشالنجر . تم تقاعد المركبات التشغيلية الثلاث الباقية من الخدمة بعد الرحلة الأخيرة لأتلانتس في 21 يوليو 2011. اعتمدت الولايات المتحدة على مركبة الفضاء الروسية سويوز لنقل رواد الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية من آخر رحلة مكوكية حتى إطلاق مهمة كرو دراغون ديمو-2 في مايو 2020. ^[11]

في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، أطلقت الحكومة الألمانية مشروع " Amerikabomber "، وكانت فكرة يوجين سانجر ، بالاشتراك مع عالمة الرياضيات إيرين بريدت ، عبارة عن صاروخ مجنح يسمى Silbervogel (بالألمانية: "الطائر الفضي"). ^[12] خلال الخمسينيات من القرن العشرين، اقترحت القوات الجوية الأمريكية استخدام طائرة شراعية قابلة لإعادة الاستخدام لأداء العمليات العسكرية مثل الاستطلاع والهجوم عبر الأقمار الصناعية واستخدام الأسلحة جو-أرض. في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، بدأت القوات الجوية في تطوير طائرة X-20 Dyna-Soar القابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا . تعاونت القوات الجوية مع وكالة ناسا في مشروع Dyna-Soar وبدأت في تدريب ستة طيارين في يونيو 1961. أدت تكاليف التطوير المتزايدة وإعطاء الأولوية لمشروع Gemini إلى إلغاء برنامج Dyna-Soar في ديسمبر 1963. بالإضافة إلى Dyna-Soar، أجرت القوات الجوية دراسة في عام 1957 لاختبار جدوى المعززات القابلة لإعادة الاستخدام. أصبح هذا الأساس للطائرة الفضائية ، وهي مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل لم يتم تطويرها أبدًا بعد مرحلة التصميم الأولية في 1962-1963. ^{[7] : 162-163}

بدءًا من أوائل الخمسينيات من القرن العشرين، تعاونت وكالة ناسا والقوات الجوية في تطوير أجسام الرفع لاختبار الطائرات التي تولد الرفع بشكل أساسي من أجسامها بدلاً من الأجنحة، واختبرت ناسا M2-F1 ، ونورثروب M2-F2 ، ونورثروب M2-F3 ، ونورثروب HL-10 ، ومارتن مارييتا X-24A ، ومارتن مارييتا X-24B . اختبر البرنامج الخصائص الديناميكية الهوائية التي سيتم دمجها لاحقًا في تصميم مكوك الفضاء، بما في ذلك الهبوط بدون محرك من ارتفاع عالٍ وبسرعة. ^{[13] : 142  [14] : 16–18}

في 24 سبتمبر 1966، مع اقتراب برنامج أبولو الفضائي من اكتمال تصميمه، أصدرت وكالة ناسا والقوات الجوية دراسة مشتركة خلصت إلى أن هناك حاجة إلى مركبة جديدة لتلبية متطلباتهما المستقبلية وأن النظام القابل لإعادة الاستخدام جزئيًا سيكون الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة. ^{[7] : 164} أعلن رئيس مكتب رحلات الفضاء المأهولة التابع لوكالة ناسا، جورج مولر ، عن خطة المكوك القابل لإعادة الاستخدام في 10 أغسطس 1968. أصدرت وكالة ناسا طلب تقديم عروض (RFP) لتصميمات مركبة الإطلاق والعودة المتكاملة (ILRV) في 30 أكتوبر 1968. ^[15] بدلاً من منح عقد بناءً على المقترحات الأولية، أعلنت وكالة ناسا عن نهج تدريجي لتعاقد وتطوير مكوك الفضاء؛ كانت المرحلة أ عبارة عن طلب للدراسات التي أكملتها شركات الطيران المتنافسة، وكانت المرحلة ب عبارة عن منافسة بين مقاولين للحصول على عقد محدد، وشملت المرحلة ج تصميم تفاصيل مكونات المركبة الفضائية، وكانت المرحلة د عبارة عن إنتاج المركبة الفضائية. ^{[16] [14] : 19–22}

في ديسمبر 1968، أنشأت وكالة ناسا فريق عمل مكوك الفضاء لتحديد التصميم الأمثل للمركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام، وأصدرت عقود دراسة لشركة جنرال ديناميكس ، ولوكهيد ، وماكدونيل دوغلاس ، ونورث أمريكان روكويل . في يوليو 1969، أصدرت مجموعة عمل مكوك الفضاء تقريرًا حدد أن المكوك سيدعم البعثات المأهولة قصيرة المدة ومحطة الفضاء، بالإضافة إلى القدرات اللازمة لإطلاق الأقمار الصناعية وخدمتها واسترجاعها. أنشأ التقرير أيضًا ثلاث فئات من المكوك المستقبلي القابل لإعادة الاستخدام: ستحتوي الفئة الأولى على مركبة مدارية قابلة لإعادة الاستخدام مثبتة على معززات قابلة للاستهلاك، وستستخدم الفئة الثانية محركات صاروخية متعددة قابلة للاستهلاك وخزان وقود واحد (مرحلة ونصف)، وستحتوي الفئة الثالثة على مركبة مدارية قابلة لإعادة الاستخدام ومعزز قابل لإعادة الاستخدام. في سبتمبر 1969، أصدرت مجموعة مهام الفضاء، تحت قيادة نائب الرئيس الأمريكي سبيرو أجنيو ، تقريرًا يدعو إلى تطوير مكوك فضائي لنقل الأشخاص والبضائع إلى مدار أرضي منخفض (LEO)، بالإضافة إلى قاطرة فضائية للنقل بين المدارات والقمر، ومرحلة نووية علوية قابلة لإعادة الاستخدام للسفر في الفضاء العميق. ^{[7] : 163–166  [8]}

بعد إصدار تقرير مجموعة عمل مكوك الفضاء، فضل العديد من مهندسي الفضاء تصميم الفئة الثالثة القابل لإعادة الاستخدام بالكامل بسبب التوفير الملحوظ في تكاليف الأجهزة. ماكس فاجيت ، وهو مهندس في وكالة ناسا عمل على تصميم كبسولة ميركوري ، حصل على براءة اختراع لتصميم لنظام قابل للاسترداد بالكامل من مرحلتين مع مركبة مدارية ذات أجنحة مستقيمة مثبتة على معزز أكبر ذات أجنحة مستقيمة. ^{[17] [18]} زعم مختبر ديناميكيات الطيران التابع للقوات الجوية أن التصميم ذو الأجنحة المستقيمة لن يكون قادرًا على تحمل الضغوط الحرارية والديناميكية الهوائية العالية أثناء إعادة الدخول، ولن يوفر القدرة المطلوبة على المدى المتقاطع. بالإضافة إلى ذلك، تطلبت القوات الجوية سعة حمولة أكبر مما يسمح به تصميم فاجيت. في يناير 1971، قررت قيادة وكالة ناسا والقوات الجوية أن المركبة المدارية ذات الأجنحة المثلثة القابلة لإعادة الاستخدام والمثبتة على خزان وقود قابل للاستهلاك ستكون التصميم الأمثل لمكوك الفضاء. ^{[7] : 166}

بعد أن أثبتوا الحاجة إلى مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام وذات حمولة ثقيلة، حددت وكالة ناسا والقوات الجوية متطلبات التصميم لخدماتهما الخاصة. توقعت القوات الجوية استخدام مكوك الفضاء لإطلاق أقمار صناعية كبيرة، وتطلبت أن تكون قادرة على رفع 29000 كجم (65000 رطل) إلى مدار أرضي منخفض باتجاه الشرق أو 18000 كجم (40000 رطل) إلى مدار قطبي . كما تطلبت تصاميم الأقمار الصناعية أن يكون للمكوك الفضائي حاوية حمولة بحجم 4.6 × 18 مترًا (15 × 60 قدمًا). قامت وكالة ناسا بتقييم محركات F-1 و J-2 من صواريخ زحل ، وقررت أنها غير كافية لمتطلبات مكوك الفضاء؛ في يوليو 1971، أصدرت عقدًا مع Rocketdyne لبدء تطوير محرك RS-25 . ^{[7] : 165–170}

راجعت وكالة ناسا 29 تصميمًا محتملاً لمكوك الفضاء وقررت أنه يجب استخدام تصميم بمعززين جانبيين، ويجب إعادة استخدام المعززات لتقليل التكاليف. ^{[7] : 167} اختارت وكالة ناسا والقوات الجوية استخدام معززات تعمل بالوقود الصلب بسبب انخفاض التكاليف وسهولة تجديدها لإعادة استخدامها بعد هبوطها في المحيط. في يناير 1972، وافق الرئيس ريتشارد نيكسون على المكوك، وقررت وكالة ناسا تصميمه النهائي في مارس. ظل تطوير المحرك الرئيسي للمكوك الفضائي (SSME) مسؤولية شركة Rocketdyne، وتم إصدار العقد في يوليو 1971، وتم تقديم مواصفات SSME المحدثة إلى Rocketdyne في أبريل من ذلك العام. ^[19] في أغسطس من ذلك العام، منحت وكالة ناسا عقد بناء المركبة المدارية لشركة نورث أمريكان روكويل. في أغسطس 1973، تم منح عقد الخزان الخارجي لمارتن مارييتا ، وفي نوفمبر تم منح عقد المعزز الصاروخي الصلب لشركة مورتون ثيوكول . ^{[7] : 170-173}

في 4 يونيو 1974، بدأت شركة روكويل في بناء أول مركبة مدارية، OV-101، والتي أطلق عليها اسم كونستيتيوشن، والتي أعيدت تسميتها لاحقًا باسم إنتربرايز . صُممت إنتربرايز كمركبة اختبار، ولم تتضمن محركات أو دروع حرارية. اكتمل البناء في 17 سبتمبر 1976، وتم نقل إنتربرايز إلى قاعدة إدواردز الجوية لبدء الاختبار. ^{[7] : 173  [20]} قامت شركة روكويل ببناء مادة اختبار الدفع الرئيسية (MPTA)-098 ، وهي عبارة عن جملون هيكلي مثبت على ET مع ثلاثة محركات RS-25 متصلة. تم اختباره في مختبر تكنولوجيا الفضاء الوطني (NSTL) للتأكد من أن المحركات يمكن أن تعمل بأمان من خلال ملف تعريف الإطلاق. ^{[21] : II-163} أجرت شركة روكويل اختبارات إجهاد ميكانيكية وحرارية على مادة اختبار الدفع الهيكلي (STA)-099 لتحديد تأثيرات الإجهادات الديناميكية الهوائية والحرارية أثناء الإطلاق وإعادة الدخول. ^{[21] : I-415}

تأخر بدء تطوير المحرك الرئيسي للمكوك الفضائي RS-25 لمدة تسعة أشهر بينما طعنت شركة برات آند ويتني في العقد الذي تم منحه لشركة روكيتداين. تم الانتهاء من المحرك الأول في مارس 1975، بعد مشاكل في تطوير أول محرك قابل للخنق وإعادة الاستخدام. أثناء اختبار المحرك، واجه RS-25 أعطالًا متعددة في الفوهة، بالإضافة إلى كسر شفرات التوربينات. على الرغم من المشاكل أثناء الاختبار، طلبت وكالة ناسا محركات RS-25 التسعة اللازمة لمركباتها المدارية الثلاثة قيد الإنشاء في مايو 1978. ^{[7] : 174–175}

واجهت وكالة ناسا تأخيرات كبيرة في تطوير نظام الحماية الحرارية للمكوك الفضائي . استخدمت المركبات الفضائية السابقة لوكالة ناسا دروعًا حرارية قابلة للتآكل ، ولكن لم يكن من الممكن إعادة استخدامها. اختارت وكالة ناسا استخدام البلاط الخزفي للحماية الحرارية، حيث يمكن بناء المكوك من الألومنيوم خفيف الوزن ، ويمكن استبدال البلاط بشكل فردي حسب الحاجة. بدأ البناء على كولومبيا في 27 مارس 1975، وتم تسليمه إلى مركز كينيدي للفضاء في 25 مارس 1979. ^{[7] : 175–177} في وقت وصولها إلى مركز كينيدي للفضاء، كان لا يزال لدى كولومبيا 6000 بلاطة من أصل 30000 بلاطة متبقية ليتم تثبيتها. ومع ذلك، كان لا بد من استبدال العديد من البلاطات التي تم تركيبها في الأصل، مما تطلب عامين من التثبيت قبل أن تتمكن كولومبيا من الطيران. ^{[14] : 46–48}

في 5 يناير 1979، قامت ناسا بتكليف مركبة مدارية ثانية. وفي وقت لاحق من ذلك الشهر، بدأت روكويل في تحويل STA-099 إلى OV-099، والتي سميت لاحقًا باسم Challenger . في 29 يناير 1979، طلبت ناسا مركبتين مداريتين إضافيتين، OV-103 وOV-104، والتي سميت باسم Discovery و Atlantis . بدأ بناء OV-105، والتي سميت لاحقًا باسم Endeavour ، في فبراير 1982، لكن ناسا قررت الحد من أسطول مكوك الفضاء إلى أربع مركبات مدارية في عام 1983. بعد خسارة Challenger ، استأنفت ناسا إنتاج Endeavour في سبتمبر 1987. ^{[14] : 52–53}

بعد وصولها إلى قاعدة إدواردز الجوية، خضعت إنتربرايز لاختبارات الطيران مع طائرة حاملة المكوك ، وهي طائرة بوينج 747 تم تعديلها لحمل المركبة المدارية. في فبراير 1977، بدأت إنتربرايز اختبارات الاقتراب والهبوط (ALT) وخضعت لرحلات أسيرة، حيث ظلت متصلة بطائرة حاملة المكوك طوال مدة الرحلة. في 12 أغسطس 1977، أجرت إنتربرايز أول اختبار انزلاق لها، حيث انفصلت عن طائرة حاملة المكوك وهبطت في قاعدة إدواردز الجوية. ^{[7] : 173–174} بعد أربع رحلات إضافية، تم نقل إنتربرايز إلى مركز مارشال لرحلات الفضاء (MSFC) في 13 مارس 1978. خضعت إنتربرايز لاختبارات الاهتزاز في اختبار الاهتزاز الأرضي الرأسي المتزاوج، حيث تم ربطها بخزان خارجي ومعززات صاروخية صلبة، وخضعت لاهتزازات لمحاكاة ضغوط الإطلاق. في أبريل 1979، تم نقل إنتربرايز إلى مركز كينيدي للفضاء، حيث تم ربطها بخزان خارجي ومعززات صاروخية صلبة، وتم نقلها إلى LC-39 . بمجرد تثبيتها على منصة الإطلاق، تم استخدام مكوك الفضاء للتحقق من الوضع الصحيح لأجهزة مجمع الإطلاق. تم نقل إنتربرايز إلى كاليفورنيا في أغسطس 1979، وخدمت لاحقًا في تطوير SLC-6 في قاعدة فاندنبرغ الجوية في عام 1984. ^{[14] : 40–41}

في 24 نوفمبر 1980، تم ربط كولومبيا بخزانها الخارجي ومعززات الصواريخ الصلبة، وتم نقلها إلى LC-39 في 29 ديسمبر. ^{[21] : III-22} ستكون أول مهمة مكوك فضائي، STS-1 ، هي المرة الأولى التي تقوم فيها وكالة ناسا بأول رحلة مأهولة لمركبة فضائية. ^{[21] : III-24} في 12 أبريل 1981، انطلق مكوك الفضاء لأول مرة، وكان يقوده جون يونج وروبرت كريبن . خلال المهمة التي استمرت يومين، اختبر يونج وكريبن المعدات على متن المكوك، ووجدا أن العديد من البلاط الخزفي قد سقط من الجانب العلوي من كولومبيا . ^{[22] : 277–278} نسقت وكالة ناسا مع القوات الجوية لاستخدام الأقمار الصناعية لتصوير الجانب السفلي من كولومبيا ، وقررت عدم وجود أي ضرر. ^{[22] : 335–337} عادت كولومبيا إلى الغلاف الجوي وهبطت في قاعدة إدواردز الجوية في 14 أبريل. ^{[21] : III-24}

أجرت وكالة ناسا ثلاث رحلات تجريبية إضافية مع كولومبيا في عامي 1981 و1982. في 4 يوليو 1982، هبطت الرحلة STS-4 ، التي قادها كين ماتينجلي وهنري هارتسفيلد ، على مدرج خرساني في قاعدة إدواردز الجوية. التقى الرئيس رونالد ريجان وزوجته نانسي بالطاقم وألقيا خطابًا. بعد الرحلة STS-4، أعلنت وكالة ناسا عن تشغيل نظام النقل الفضائي (STS). ^{[7] : 178–179  [23]}

كان مكوك الفضاء أول مركبة فضائية مدارية عاملة مصممة لإعادة الاستخدام . تم تصميم كل مركبة فضائية مدارية لمكوك الفضاء لعمر افتراضي متوقع يبلغ 100 عملية إطلاق أو عشر سنوات من العمر التشغيلي، على الرغم من تمديد هذا العمر لاحقًا. ^{[24] : 11} عند الإطلاق، كانت تتكون من المركبة المدارية ، التي تحتوي على الطاقم والحمولة، والخزان الخارجي (ET)، ومعززات الصواريخ الصلبة (SRBs). ^{[2] : 363}

كانت مسؤولية مكونات المكوك الفضائي موزعة بين مراكز ميدانية متعددة تابعة لوكالة ناسا. كان مركز كينيدي للفضاء مسؤولاً عن عمليات الإطلاق والهبوط والعودة للمدارات الاستوائية (ملف تعريف المدار الوحيد المستخدم بالفعل في البرنامج). كانت القوات الجوية الأمريكية في قاعدة فاندنبرج الجوية مسؤولة عن عمليات الإطلاق والهبوط والعودة للمدارات القطبية (على الرغم من عدم استخدامها مطلقًا). عمل مركز جونسون الفضائي (JSC) كنقطة مركزية لجميع عمليات المكوك وكان مركز رحلات الفضاء MSFC مسؤولاً عن المحركات الرئيسية والخزان الخارجي ومعززات الصواريخ الصلبة. تولى مركز جون سي ستينيس الفضائي اختبار المحرك الرئيسي، وأدار مركز جودارد لرحلات الفضاء شبكة التتبع العالمية. ^[25]

كان للمركبة المدارية عناصر تصميم وقدرات صاروخية وطائرة للسماح لها بالإطلاق عموديًا ثم الهبوط كطائرة شراعية. ^{[2] : 365} قدم جسمها المكون من ثلاثة أجزاء الدعم لحجرة الطاقم وحجرة الشحن وأسطح الطيران والمحركات. احتوى الجزء الخلفي من المركبة المدارية على محركات المكوك الفضائي الرئيسية (SSME)، والتي وفرت الدفع أثناء الإطلاق، بالإضافة إلى نظام المناورة المدارية (OMS)، والذي سمح للمركبة المدارية بالوصول إلى مدارها وتعديله والخروج منه بمجرد وصولها إلى الفضاء. كان طول أجنحتها دلتا المزدوجة 18 مترًا (60 قدمًا)، وكانت مائلة بزاوية 81 درجة عند الحافة الأمامية الداخلية و45 درجة عند الحافة الأمامية الخارجية. كان لكل جناح مرفاع داخلي وخارجي لتوفير التحكم في الطيران أثناء إعادة الدخول، إلى جانب رفرف يقع بين الأجنحة، أسفل المحركات للتحكم في درجة الميل . كان مثبت المركبة المدارية الرأسي مائلًا للخلف بزاوية 45 درجة ويحتوي على دفة يمكن أن تنقسم لتعمل كمكابح للسرعة . ^{[2] : 382–389} كما احتوى المثبت الرأسي على نظام مظلة سحب مكون من جزأين لإبطاء المركبة المدارية بعد الهبوط. استخدمت المركبة المدارية معدات هبوط قابلة للسحب مع معدات هبوط في المقدمة ومعدات هبوط رئيسية، كل منها يحتوي على إطارين. احتوى كل من معدات الهبوط الرئيسية على مجموعتي فرامل، واحتوى كل من معدات الهبوط في المقدمة على آلية توجيه كهروهيدروليكية. ^{[2] : 408–411}

كان طاقم مكوك الفضاء يختلف حسب المهمة. لقد خضعوا لاختبارات وتدريبات صارمة لتلبية متطلبات التأهيل لأدوارهم. تم تقسيم الطاقم إلى ثلاث فئات: الطيارون، ومتخصصو المهمة، ومتخصصو الحمولة. تم تقسيم الطيارين إلى دورين: قادة مكوك الفضاء وطيارون مكوك الفضاء. ^[26] كانت الرحلات التجريبية تضم عضوين فقط لكل منهما، القائد والطيار، وكلاهما طياران مؤهلان يمكنهما الطيران والهبوط بالمركبة المدارية. تم إجراء العمليات المدارية، مثل التجارب ونشر الحمولة والخروج خارج المركبة، في المقام الأول من قبل متخصصي المهمة الذين تم تدريبهم خصيصًا لمهامهم وأنظمتهم المقصودة. في وقت مبكر من برنامج مكوك الفضاء، طارت وكالة ناسا مع متخصصي الحمولة، الذين كانوا عادةً متخصصين في الأنظمة يعملون لصالح الشركة التي تدفع مقابل نشر الحمولة أو عملياتها. طار متخصص الحمولة الأخير، جريجوري ب. جارفيس ، على متن STS-51-L ، وتم تعيين غير الطيارين في المستقبل كمتخصصين في المهمة. طار رائد فضاء كمهندس رحلات فضائية مأهول في كل من STS-51-C و STS-51-J ليعمل كممثل عسكري لحمولة مكتب الاستطلاع الوطني . كان طاقم مكوك الفضاء يتكون عادةً من سبعة رواد فضاء، وكان طاقم STS-61-A يطير بثمانية. ^{[21] : III-21}

تتكون حجرة الطاقم من ثلاثة طوابق وكانت المنطقة المضغوطة الصالحة للسكن في جميع بعثات مكوك الفضاء. يتكون سطح الطيران من مقعدين للقائد والطيار، بالإضافة إلى مقعدين إلى أربعة مقاعد إضافية لأفراد الطاقم. يقع السطح الأوسط أسفل سطح الطيران وكان المكان الذي تم فيه إعداد المطبخ وأسرّة الطاقم، بالإضافة إلى ثلاثة أو أربعة مقاعد لأفراد الطاقم. يحتوي السطح الأوسط على غرفة الضغط، والتي يمكن أن تدعم رائدي فضاء في نشاط خارج المركبة (EVA)، بالإضافة إلى الوصول إلى وحدات البحث المضغوطة. كان هناك حجرة معدات أسفل السطح الأوسط، والتي تخزن أنظمة التحكم البيئي وإدارة النفايات. ^{[14] : 60–62  [2] : 365–369}

في أول أربع رحلات مكوكية، ارتدى رواد الفضاء بدلات طيران عالية الارتفاع معدلة تابعة للقوات الجوية الأمريكية، والتي تضمنت خوذة ذات ضغط كامل أثناء الصعود والنزول. من الرحلة الخامسة، STS-5 ، حتى خسارة تشالنجر ، ارتدى الطاقم بدلات طيران من قطعة واحدة زرقاء فاتحة اللون وخوذات ذات ضغط جزئي. بعد كارثة تشالنجر ، ارتدى أفراد الطاقم بدلة دخول الإطلاق (LES)، وهي نسخة ذات ضغط جزئي من بدلات الضغط عالية الارتفاع مع خوذة. في عام 1994، تم استبدال بدلة دخول الإطلاق ببدلة الهروب المتقدمة للطاقم ذات الضغط الكامل (ACES)، والتي حسنت من سلامة رواد الفضاء في حالات الطوارئ. كانت كولومبيا قد عدلت في الأصل مقاعد القذف صفر-صفر في SR-71 لـ ALT والأربع رحلات الأولى، ولكن تم تعطيلها بعد STS-4 وإزالتها بعد STS-9 . ^{[2] : 370–371}

كان سطح الطيران هو المستوى العلوي من حجرة الطاقم ويحتوي على أدوات التحكم في الطيران للمركبة المدارية. جلس القائد في المقعد الأمامي الأيسر، وجلس الطيار في المقعد الأمامي الأيمن، مع وجود مقعدين إلى أربعة مقاعد إضافية لأعضاء الطاقم الإضافيين. احتوت لوحات العدادات على أكثر من 2100 شاشة وتحكم، وكان القائد والطيار مجهزين بشاشة عرض أمامية (HUD) ووحدة تحكم يدوية دوارة (RHC) للتحكم في المحركات أثناء الطيران بالطاقة وتحليق المركبة المدارية أثناء الطيران بدون طاقة. كان كلا المقعدين مزودين أيضًا بعناصر تحكم في الدفة ، للسماح بحركة الدفة أثناء الطيران وتوجيه عجلة الأنف على الأرض. ^{[2] : 369–372} تم تركيب مركبات المدارية في الأصل بنظام عرض متعدد الوظائف CRT (MCDS) لعرض معلومات الطيران والتحكم فيها. عرض MCDS معلومات الطيران في مقاعد القائد والطيار، وكذلك في موقع الجلوس الخلفي، كما كان يتحكم في البيانات على HUD. في عام 1998، تم ترقية أتلانتس بنظام العرض الإلكتروني متعدد الوظائف (MEDS)، وهو ترقية قمرة القيادة الزجاجية لأدوات الطيران التي حلت محل وحدات العرض الثمانية MCDS بـ 11 شاشة رقمية ملونة متعددة الوظائف. تم تشغيل MEDS لأول مرة في مايو 2000 على متن STS-101 ، وتم ترقية المركبات المدارية الأخرى إليه. يحتوي القسم الخلفي من سطح الطيران على نوافذ تطل على حجرة الحمولة، بالإضافة إلى RHC للتحكم في نظام التحكم عن بعد أثناء عمليات الشحن. بالإضافة إلى ذلك، كان سطح الطيران الخلفي يحتوي على شاشات تلفزيونية مغلقة الدائرة لعرض حجرة الشحن. ^{[2] : 372–376}

احتوى الطابق الأوسط على مخزن معدات الطاقم ومنطقة النوم والمطبخ والمعدات الطبية ومحطات النظافة للطاقم. استخدم الطاقم خزانات معيارية لتخزين المعدات التي يمكن توسيعها حسب احتياجاتهم، بالإضافة إلى حجرات أرضية مثبتة بشكل دائم. احتوى الطابق الأوسط على فتحة على الجانب الأيسر استخدمها الطاقم للدخول والخروج أثناء وجودهم على الأرض. ^{[21] : II–26–33}

غرفة الهواء هي بنية مثبتة للسماح بالحركة بين مساحتين بمكونات غازية أو ظروف أو ضغوط مختلفة. استمرارًا لهيكل منتصف السطح، تم تركيب كل مركبة فضائية في الأصل بغرفة هواء داخلية في منتصف السطح. تم تركيب غرفة الهواء الداخلية كغرفة هواء خارجية في حجرة الحمولة على ديسكفري وأتلانتس وإنديفور لتحسين الالتحام مع مير ومحطة الفضاء الدولية ، جنبًا إلى جنب مع نظام إرساء المركبة الفضائية . ^{[21] : II–26–33} يمكن تركيب وحدة غرفة الهواء في منتصف الحجرة أو توصيلها بها ولكن في حجرة الحمولة. [ ^{14] : 81} بحجم أسطواني داخلي يبلغ قطره 1.60 مترًا (5 أقدام و 3 بوصات) وطوله 2.11 مترًا (6 أقدام و 11 بوصة)، يمكنها استيعاب اثنين من رواد الفضاء المجهزين. يحتوي على فتحتين على شكل حرف D بطول 1.02 متر (40 بوصة) (قطر) وعرض 0.91 متر (36 بوصة). ^{[14] : 82}

تم تجهيز المركبة المدارية بنظام إلكترونيات طيران لتوفير المعلومات والتحكم أثناء الرحلة الجوية. احتوت مجموعة إلكترونياتها على ثلاثة أنظمة هبوط بشعاع مسح ميكروويف وثلاثة جيروسكوبات وثلاثة أجهزة استشعار تاكان وثلاثة مقاييس تسارع ومقياسين للارتفاع بالرادار ومقياسين للارتفاع البارومتري وثلاثة مؤشرات للموقف ومؤشرين للماخ وجهازي إرسال واستقبال من النمط C. أثناء إعادة الدخول، نشر الطاقم مسبارين للبيانات الجوية بمجرد أن كانا يسافران بسرعة أبطأ من 5 ماخ. كان للمركبة المدارية ثلاث وحدات قياس بالقصور الذاتي (IMU) استخدمتها للتوجيه والملاحة خلال جميع مراحل الرحلة. تحتوي المركبة المدارية على جهازين لتتبع النجوم لمحاذاة وحدات القياس بالقصور الذاتي أثناء وجودها في المدار. يتم نشر أجهزة تتبع النجوم أثناء وجودها في المدار، ويمكنها المحاذاة تلقائيًا أو يدويًا على نجم. في عام 1991، بدأت وكالة ناسا في ترقية وحدات القياس بالقصور الذاتي بنظام ملاحة بالقصور الذاتي (INS)، والذي قدم معلومات موقع أكثر دقة. في عام 1993، أطلقت وكالة ناسا جهاز استقبال GPS لأول مرة على متن الرحلة STS-51 . وفي عام 1997، بدأت شركة هانيويل في تطوير نظام GPS/INS متكامل ليحل محل أنظمة IMU وINS وTACAN، والتي طارت لأول مرة على متن الرحلة STS-118 في أغسطس 2007. ^{[2] : 402–403}

أثناء وجوده في المدار، تواصل الطاقم في المقام الأول باستخدام أحد أجهزة الراديو الأربعة ذات النطاق S ، والتي وفرت كلًا من الاتصالات الصوتية والبيانات. كان اثنان من أجهزة الراديو ذات النطاق S عبارة عن أجهزة إرسال واستقبال بتعديل الطور ، ويمكنهما إرسال واستقبال المعلومات. كان جهازا الراديو الآخران ذات النطاق S عبارة عن أجهزة إرسال بتعديل التردد وتم استخدامهما لنقل البيانات إلى وكالة ناسا. نظرًا لأن أجهزة الراديو ذات النطاق S لا يمكنها العمل إلا ضمن مجال رؤيتها ، فقد استخدمت وكالة ناسا نظام الأقمار الصناعية للتتبع ونقل البيانات ومحطات أرضية لشبكة تتبع المركبات الفضائية واكتساب البيانات للتواصل مع المركبة طوال مدارها. بالإضافة إلى ذلك، نشرت المركبة راديوًا عالي النطاق الترددي بنطاق  K u _خارج حاوية الشحن، والذي يمكن استخدامه أيضًا كرادار للالتقاء. تم تجهيز المركبة أيضًا بجهازي راديو UHF للاتصالات مع مراقبة الحركة الجوية ورواد الفضاء الذين يقومون بالرحلات خارج المركبة. ^{[2] : 403-404}

كان نظام التحكم في الطيران بالأسلاك الخاص بمكوك الفضاء يعتمد بالكامل على حاسوبه الرئيسي، نظام معالجة البيانات (DPS). كان نظام معالجة البيانات يتحكم في أدوات التحكم في الطيران والدوافع على المركبة المدارية، بالإضافة إلى ET وSRBs أثناء الإطلاق. يتكون نظام معالجة البيانات من خمسة أجهزة كمبيوتر للأغراض العامة (GPC)، ووحدتي ذاكرة كتلة شريط مغناطيسي (MMUs)، وأجهزة الاستشعار المرتبطة لمراقبة مكونات مكوك الفضاء. ^{[2] : 232–233} كان GPC الأصلي المستخدم هو IBM AP-101B ، والذي استخدم وحدة معالجة مركزية منفصلة (CPU) ومعالج إدخال/إخراج (IOP)، وذاكرة الحالة الصلبة غير المتطايرة . من عام 1991 إلى عام 1993، تمت ترقية مركبات المدار إلى AP-101S، مما أدى إلى تحسين الذاكرة وقدرات المعالجة، وتقليل حجم ووزن أجهزة الكمبيوتر من خلال الجمع بين وحدة المعالجة المركزية وIOP في وحدة واحدة. تم تحميل أربعة من وحدات التحكم الرئيسية بنظام برمجيات الطيران الأساسي (PASS)، وهو برنامج خاص بمكوك الفضاء يوفر التحكم خلال جميع مراحل الرحلة. أثناء الصعود والمناورة وإعادة الدخول والهبوط، تعمل وحدات التحكم الرئيسية الأربعة بشكل متطابق لإنتاج تكرار رباعي وستتحقق من أخطاء نتائجها. في حالة حدوث خطأ في البرنامج من شأنه أن يتسبب في تقارير خاطئة من وحدات التحكم الرئيسية الأربعة، تقوم وحدة تحكم رئيسية خامسة بتشغيل نظام الطيران الاحتياطي، والذي يستخدم برنامجًا مختلفًا ويمكنه التحكم في مكوك الفضاء أثناء الصعود والمدار وإعادة الدخول، لكنه لا يمكنه دعم مهمة كاملة. تم فصل وحدات التحكم الرئيسية الخمسة في ثلاثة حجرات منفصلة داخل منتصف السطح لتوفير التكرار في حالة فشل مروحة التبريد. بعد الوصول إلى المدار، سيحول الطاقم بعض وظائف وحدات التحكم الرئيسية من التوجيه والملاحة والتحكم (GNC) إلى إدارة الأنظمة (SM) والحمولة (PL) لدعم المهمة التشغيلية. ^{[2] : 405–408} لم يتم إطلاق مكوك الفضاء إذا كانت رحلته ستتم من ديسمبر إلى يناير، حيث كان برنامج رحلته يتطلب إعادة ضبط أجهزة الكمبيوتر الخاصة بالمركبة المدارية عند تغيير العام. في عام 2007، ابتكر مهندسو ناسا حلاً حتى تتمكن رحلات مكوك الفضاء من عبور حدود نهاية العام. ^[27]

كانت بعثات مكوك الفضاء تحمل عادةً حاسوبًا محمولًا للدعم العام (PGSC) يمكن دمجه مع أجهزة الكمبيوتر ومجموعة الاتصالات الخاصة بالمركبة المدارية، بالإضافة إلى مراقبة البيانات العلمية وبيانات الحمولة. حملت البعثات المبكرة جهاز Grid Compass ، وهو أحد أول أجهزة الكمبيوتر المحمولة، باسم PGSC، لكن البعثات اللاحقة حملت أجهزة كمبيوتر محمولة من إنتاج Apple و Intel . ^{[2] : 408  [28]}

يتألف حجرة الحمولة من معظم جسم المركبة المدارية ، وتوفر مساحة حمل البضائع لحمولات مكوك الفضاء. كان طولها 18 مترًا (60 قدمًا) وعرضها 4.6 مترًا (15 قدمًا)، ويمكنها استيعاب حمولات أسطوانية يصل قطرها إلى 4.6 مترًا (15 قدمًا). تم تعليق بابين لحجرة الحمولة على جانبي الحجرة، ووفرا ختمًا محكمًا نسبيًا لحماية الحمولات من الحرارة أثناء الإطلاق والعودة. تم تأمين الحمولات في حجرة الحمولة بنقاط التثبيت على الأذرع الطويلة . خدمت أبواب حجرة الحمولة وظيفة إضافية كمشعات لحرارة المركبة المدارية، وتم فتحها عند الوصول إلى المدار لرفض الحرارة. ^{[14] : 62–64}

يمكن استخدام المركبة المدارية جنبًا إلى جنب مع مجموعة متنوعة من المكونات الإضافية اعتمادًا على المهمة. وشمل ذلك المختبرات المدارية، ^{[21] : II-304، 319} معززات لإطلاق الحمولات إلى أبعد في الفضاء، ^{[21] : II-326} نظام التحكم عن بعد (RMS)، ^{[21] : II-40} وبشكل اختياري منصة EDO لتمديد مدة المهمة. ^{[21] : II-86} للحد من استهلاك الوقود أثناء إرساء المركبة المدارية في محطة الفضاء الدولية، تم تطوير نظام نقل الطاقة من المحطة إلى المكوك (SSPTS) لتحويل ونقل طاقة المحطة إلى المركبة المدارية. ^{[21] : II-87–88} تم استخدام نظام نقل الطاقة من المحطة إلى المكوك لأول مرة في STS-118، وتم تثبيته على Discovery و Endeavour . ^{[21] : III-366–368}

كان نظام التحكم عن بعد (RMS)، المعروف أيضًا باسم Canadarm، ذراعًا ميكانيكية مثبتة في حاوية الشحن. يمكن استخدامه للإمساك بالحمولات والتلاعب بها، فضلاً عن العمل كمنصة متحركة لرواد الفضاء الذين يقومون بالخروج إلى الفضاء. تم بناء نظام التحكم عن بعد بواسطة شركة Spar Aerospace الكندية وكان يتم التحكم فيه بواسطة رائد فضاء داخل سطح طيران المركبة المدارية باستخدام نوافذهم ودائرة تلفزيونية مغلقة. يسمح نظام التحكم عن بعد بست درجات من الحرية وكان به ست وصلات تقع في ثلاث نقاط على طول الذراع. يمكن لنظام التحكم عن بعد الأصلي نشر أو استرداد حمولات تصل إلى 29000 كجم (65000 رطل)، والتي تم تحسينها لاحقًا إلى 270000 كجم (586000 رطل). ^{[2] : 384–385}

كانت وحدة مختبر الفضاء عبارة عن مختبر مضغوط ممول من أوروبا تم حمله داخل حاوية الحمولة وسمح بالبحث العلمي أثناء وجوده في المدار. تحتوي وحدة مختبر الفضاء على قطعتين بطول 2.7 متر (9 أقدام) تم تثبيتهما في الطرف الخلفي لحاوية الحمولة للحفاظ على مركز الجاذبية أثناء الرحلة. دخل رواد الفضاء وحدة مختبر الفضاء من خلال نفق بطول 2.7 أو 5.8 متر (8.72 أو 18.88 قدمًا) متصل بغرفة الهواء. تم تخزين معدات مختبر الفضاء في المقام الأول في منصات نقالة، والتي وفرت مساحة تخزين لكل من التجارب بالإضافة إلى معدات الكمبيوتر والطاقة. ^{[2] : 434–435} تم نقل أجهزة مختبر الفضاء في 28 مهمة حتى عام 1999 ودرست موضوعات بما في ذلك علم الفلك والجاذبية الدقيقة والرادار وعلوم الحياة. كما دعمت أجهزة مختبر الفضاء مهام مثل صيانة تلسكوب هابل الفضائي (HST) وإعادة إمداد محطة الفضاء. تم اختبار وحدة مختبر الفضاء في رحلتي STS-2 وSTS-3، وكانت أول مهمة كاملة في رحلة STS-9. ^[29]

تم تركيب ثلاثة محركات RS-25، والمعروفة أيضًا باسم محركات المكوك الفضائي الرئيسية (SSME)، على جسم المركبة الفضائية الخلفي في نمط مثلث. يمكن لفوهات المحرك أن تدور بمقدار ±10.5 درجة في الميل، و±8.5 درجة في الانحراف أثناء الصعود لتغيير اتجاه دفعها لتوجيه المكوك. كانت المحركات القابلة لإعادة الاستخدام المصنوعة من سبائك التيتانيوم مستقلة عن مركبة المركبة الفضائية وسيتم إزالتها واستبدالها بين الرحلات. RS-25 هو محرك تبريد مقسم إلى مراحل يستخدم الأكسجين السائل والهيدروجين وكان ضغط حجرته أعلى من أي صاروخ يعمل بالوقود السائل سابقًا. تعمل غرفة الاحتراق الرئيسية الأصلية عند ضغط أقصى يبلغ 226.5 بار (3285 رطل / بوصة مربعة). يبلغ ارتفاع فوهة المحرك 287 سم (113 بوصة) ويبلغ قطرها الداخلي 229 سم (90.3 بوصة). يتم تبريد الفوهة بواسطة 1080 خط داخلي يحمل الهيدروجين السائل ويتم حمايتها حرارياً بواسطة مادة عازلة ومانعة للتسرب. ^{[21] : II–177–183}

خضعت محركات RS-25 للعديد من التحسينات لتعزيز الموثوقية والقوة. أثناء برنامج التطوير، قررت Rocketdyne أن المحرك قادر على التشغيل الآمن والموثوق به بنسبة 104% من الدفع المحدد في الأصل. وللحفاظ على قيم دفع المحرك متوافقة مع الوثائق والبرمجيات السابقة، أبقت وكالة ناسا الدفع المحدد في الأصل بنسبة 100%، لكنها جعلت RS-25 يعمل بدفع أعلى. تمت الإشارة إلى إصدارات ترقية RS-25 باسم Block I وBlock II. تم تحقيق مستوى دفع 109% مع محركات Block II في عام 2001، مما أدى إلى تقليل ضغط الغرفة إلى 207.5 بار (3010 رطل/بوصة مربعة)، حيث كان لها مساحة حلق أكبر . كان الحد الأقصى الطبيعي للخانق 104 بالمائة، مع استخدام 106% أو 109% لإجهاض المهمة. ^{[14] : 106–107}

يتكون نظام المناورة المدارية (OMS) من محركين AJ10-190 مثبتين في المؤخرة وخزانات الوقود المرتبطة. استخدمت محركات AJ10 مونوميثيل هيدرازين (MMH) المؤكسد بواسطة رباعي أكسيد النيتروجين (N ₂ O ₄ ). حملت القرون حدًا أقصى قدره 2140 كجم (4718 رطلاً) من مونوميثيل هيدرازين و3526 كجم (7773 رطلاً) من N ₂ O _4. تم استخدام محركات OMS بعد قطع المحرك الرئيسي (MECO) للإدخال المداري. طوال الرحلة، تم استخدامها لتغييرات المدار، بالإضافة إلى حرق إخراج المدار قبل إعادة الدخول. أنتج كل محرك OMS 27080 نيوتن (6087 رطلاً) من الدفع، ويمكن للنظام بأكمله توفير 305 م / ث (1000 قدم / ثانية) من تغيير السرعة . ^{[21] : II–80}

تم حماية المركبة المدارية من الحرارة أثناء إعادة الدخول بواسطة نظام الحماية الحرارية (TPS)، وهي طبقة واقية حرارية حول المركبة المدارية. وعلى النقيض من المركبات الفضائية الأمريكية السابقة، التي استخدمت دروعًا حرارية قابلة للتآكل، فإن إعادة استخدام المركبة المدارية تتطلب درعًا حراريًا متعدد الاستخدامات. ^{[14] : 72–73} أثناء إعادة الدخول، تعرض نظام الحماية الحرارية لدرجات حرارة تصل إلى 1600 درجة مئوية (3000 درجة فهرنهايت)، ولكن كان عليه الحفاظ على درجة حرارة غلاف المركبة المدارية المصنوع من الألومنيوم أقل من 180 درجة مئوية (350 درجة فهرنهايت). يتكون نظام الحماية الحرارية بشكل أساسي من أربعة أنواع من البلاط. تعرض مخروط الأنف والحواف الأمامية للأجنحة لدرجات حرارة أعلى من 1300 درجة مئوية (2300 درجة فهرنهايت)، وكانت محمية ببلاط كربون-كربون مقوى (RCC). تم تطوير بلاط RCC أكثر سمكًا وتثبيته في عام 1998 لمنع الضرر الناجم عن الحطام الميكرونيزي والمداري ، وتم تحسينه بشكل أكبر بعد الضرر الذي تسبب فيه RCC في كارثة كولومبيا . بدءًا من STS-114 ، تم تجهيز مركبات المدار بنظام اكتشاف الاصطدام بالحافة الأمامية للجناح لتنبيه الطاقم إلى أي ضرر محتمل. ^{[21] : II-112-113} تم حماية الجزء السفلي بالكامل من مركبة المدار، بالإضافة إلى الأسطح الأخرى الأكثر سخونة، ببلاط من العزل السطحي القابل لإعادة الاستخدام عالي الحرارة، المصنوع من ألياف السيليكا المغطاة بالزجاج البوروسيليكاتي والتي تحبس الحرارة في جيوب الهواء وتعيد توجيهها للخارج. تم طلاء المناطق الموجودة في الأجزاء العلوية من مركبة المدار ببلاط من العزل السطحي الأبيض القابل لإعادة الاستخدام منخفض الحرارة بتركيبة مماثلة، مما يوفر الحماية لدرجات الحرارة أقل من 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت). تم طلاء أبواب حاوية الحمولة وأجزاء من أسطح الجناح العلوية بعزل سطحي من اللباد القابل لإعادة الاستخدام من نوع Nomex أو بقطعة قماش بيتا ، حيث ظلت درجة الحرارة هناك أقل من 370 درجة مئوية (700 درجة فهرنهايت). ^{[2] : 395}

كان الخزان الخارجي للمكوك الفضائي يحمل الوقود اللازم لتشغيل المحركات الرئيسية للمكوك الفضائي، ويربط المركبة المدارية بمعززات الصواريخ الصلبة. كان الخزان الخارجي يبلغ ارتفاعه 47 مترًا (153.8 قدمًا) وقطره 8.4 مترًا (27.6 قدمًا)، وكان يحتوي على خزانات منفصلة للأكسجين السائل والهيدروجين السائل. كان خزان الأكسجين السائل موجودًا في مقدمة الخزان الخارجي، وكان ارتفاعه 15 مترًا (49.3 قدمًا). كان خزان الهيدروجين السائل يشكل الجزء الأكبر من الخزان الخارجي، وكان ارتفاعه 29 مترًا (96.7 قدمًا). كانت المركبة المدارية متصلة بالخزان الخارجي من خلال لوحين سريين، يحتويان على خمسة وقود وسلكين سريين كهربائيين، وملحقات هيكلية أمامية وخلفية. كان الجزء الخارجي من الخزان الخارجي مغطى برغوة برتقالية اللون للسماح له بالبقاء على قيد الحياة في حرارة الصعود. ^{[2] : 421–422}

كانت الوحدة ET توفر الوقود للمحركات الرئيسية للمكوك الفضائي منذ الإقلاع حتى توقف المحرك الرئيسي. انفصلت الوحدة ET عن مركبة الفضاء بعد 18 ثانية من توقف المحرك ويمكن تشغيلها تلقائيًا أو يدويًا. في وقت الانفصال، سحبت مركبة الفضاء صفائحها السُرية، وتم إغلاق الحبال السُرية لمنع الوقود الزائد من التنفيس في مركبة الفضاء. بعد قص البراغي المرفقة بالملحقات الهيكلية، انفصلت الوحدة ET عن مركبة الفضاء. في وقت الانفصال، تم تنفيس الأكسجين الغازي من الأنف للتسبب في انقلاب الوحدة ET، مما يضمن تفككها عند إعادة الدخول. كانت الوحدة ET هي المكون الرئيسي الوحيد لنظام مكوك الفضاء الذي لم يتم إعادة استخدامه، وكان يسافر على طول مسار باليستي إلى المحيط الهندي أو المحيط الهادئ. ^{[2] : 422}

بالنسبة للمهمتين الأوليين، STS-1 و STS-2 ، تم تغطية ET بـ 270 كجم (595 رطلاً) من طلاء اللاتكس الأبيض المقاوم للحريق لتوفير الحماية ضد التلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية. حدد المزيد من البحث أن الرغوة البرتقالية نفسها محمية بدرجة كافية، ولم يعد ET مغطى بطلاء اللاتكس بدءًا من STS-3. ^{[21] : II-210} تم تحليق خزان خفيف الوزن (LWT) لأول مرة على STS-6، مما قلل من وزن الخزان بمقدار 4700 كجم (10300 رطل). تم تقليل وزن LWT عن طريق إزالة المكونات من خزان الهيدروجين وتقليل سمك بعض ألواح الجلد. ^{[2] : 422} في عام 1998، حلقت ET خفيفة الوزن للغاية (SLWT) لأول مرة على STS-91 . استخدم SLWT سبيكة الألومنيوم والليثيوم 2195، والتي كانت أقوى بنسبة 40% وأقل كثافة بنسبة 10% من سابقتها، سبيكة الألومنيوم والليثيوم 2219. كان وزن SLWT أقل بمقدار 3400 كجم (7500 رطل) من LWT، مما سمح لمكوك الفضاء بتوصيل عناصر ثقيلة إلى مدار محطة الفضاء الدولية ذي الميل العالي. ^{[2] : 423–424}

قدمت معززات الصواريخ الصلبة (SRB) 71.4٪ من قوة دفع المكوك الفضائي أثناء الإقلاع والصعود، وكانت أكبر محركات تعمل بالوقود الصلب على الإطلاق. ^[5] كان ارتفاع كل معزز صاروخي 45 مترًا (149.2 قدمًا) وعرضه 3.7 مترًا (12.2 قدمًا) ووزنه 68000 كجم (150000 رطل)، وكان له غلاف خارجي من الفولاذ يبلغ سمكه حوالي 13 مم (0.5 بوصة). كانت المكونات الفرعية لمعزز الصواريخ الصلبة هي المحرك الذي يعمل بالوقود الصلب ومخروط الأنف وفوهة الصاروخ. شكل المحرك الذي يعمل بالوقود الصلب غالبية هيكل معزز الصواريخ الصلبة. يتكون غلافه من 11 قسمًا فولاذيًا تشكل أجزائه الأربعة الرئيسية. يحتوي مخروط الأنف على محركات الفصل الأمامية وأنظمة المظلات التي تم استخدامها أثناء الاسترداد. يمكن لفوهات الصواريخ أن تدور حتى 8 درجات للسماح بالتعديلات أثناء الطيران. ^{[2] : 425–429}

تم ملء كل محرك صاروخي بإجمالي 500000 كجم (1106640 رطلاً) من الوقود الصاروخي الصلب ( APCP + PBAN )، وتم ربطه بمبنى تجميع المركبات (VAB) في مركز كينيدي للفضاء. ^{[2] : 425-426} بالإضافة إلى توفير الدفع خلال المرحلة الأولى من الإطلاق، قدمت قاذفات الصواريخ الصاروخية الدعم الهيكلي للمركبة المدارية وET، حيث كانت النظام الوحيد المتصل بمنصة الإطلاق المتنقلة (MLP). ^{[2] : 427} في وقت الإطلاق، تم تسليح قاذفات الصواريخ الصاروخية عند T-5 دقائق، ولا يمكن إشعالها كهربائيًا إلا بمجرد اشتعال محركات RS-25 ودون أي مشكلة. ^{[2] : 428} قدم كل منهما 12500 كيلو نيوتن (2800000 رطل) من الدفع، والذي تم تحسينه لاحقًا إلى 13300 كيلو نيوتن (3000000 رطل) بدءًا من STS-8 . ^{[2] : 425} بعد استهلاك وقودها، تم التخلص من الصواريخ الصاروخية بعد دقيقتين تقريبًا من الإطلاق على ارتفاع حوالي 46 كم (150000 قدم). بعد الانفصال، تم نشر المظلات الرئيسية والمظلات، وهبطت في المحيط، وتم استعادتها من قبل الطاقم على متن السفينتين MV Freedom Star و MV Liberty Star . ^{[2] : 430} بمجرد إعادتها إلى كيب كانافيرال، تم تنظيفها وتفكيكها. ثم تم شحن محرك الصاروخ والمشعل والفوهة إلى ثيوكول لتجديدها وإعادة استخدامها في الرحلات اللاحقة. ^{[14] : 124}

خضعت محركات الصواريخ الإس آر بي لعدة عمليات إعادة تصميم طوال عمر البرنامج. استخدمت المرحلتان STS-6 و STS-7 محركات صواريخ إس آر بي أخف وزنًا بمقدار 2300 كجم (5000 رطل) بسبب الجدران التي كانت أرق بمقدار 0.10 مم (0.004 بوصة)، ولكن تم تحديد أنها رقيقة جدًا بحيث لا يمكن الطيران بأمان. استخدمت الرحلات اللاحقة حتى STS-26 علبًا كانت أرق بمقدار 0.076 مم (0.003 بوصة) من العلب ذات الوزن القياسي، مما أدى إلى تقليل الوزن بمقدار 1800 كجم (4000 رطل). بعد كارثة تشالنجر نتيجة لفشل حلقة O في درجة حرارة منخفضة، أعيد تصميم محركات الصواريخ الإس آر بي لتوفير ختم ثابت بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة. ^{[2] : 425–426}

كانت عمليات مكوك الفضاء مدعومة بالمركبات والبنية التحتية التي سهلت نقلها وبنائها ووصول الطاقم. حملت ناقلات الزاحف MLP ومكوك الفضاء من VAB إلى موقع الإطلاق. ^[30] كانت طائرة حاملة المكوك (SCA) عبارة عن طائرتين بوينج 747 معدلتين يمكنهما حمل مركبة فضائية على ظهرها. تم إطلاق SCA الأصلية (N905NA) لأول مرة في عام 1975، وتم استخدامها لـ ALT ونقل المركبة الفضائية من قاعدة إدواردز الجوية إلى مركز كينيدي للفضاء في جميع المهام قبل عام 1991. تم الحصول على SCA ثانية (N911NA) في عام 1988، وتم استخدامها لأول مرة لنقل إنديفور من المصنع إلى مركز كينيدي للفضاء. بعد تقاعد مكوك الفضاء، تم عرض N905NA في JSC، وتم عرض N911NA في Joe Davies Heritage Airpark في بالمديل، كاليفورنيا . ^{[21] : I–377–391  [31]} كانت مركبة نقل الطاقم (CTV) عبارة عن جسر نفاث معدّل للمطار تم استخدامه لمساعدة رواد الفضاء على الخروج من المركبة المدارية بعد الهبوط، حيث سيخضعون لفحوصاتهم الطبية بعد المهمة. ^[32] نقلت مركبة أستروفان رواد الفضاء من أماكن الطاقم في مبنى العمليات والخروج إلى منصة الإطلاق في يوم الإطلاق. ^[33] تتألف سكة حديد ناسا من ثلاث قاطرات تنقل أجزاء من مركبة نقل الطاقم من سكة حديد ساحل فلوريدا الشرقي في تيتوسفيل إلى مركز كينيدي للفضاء. ^[34]

تم تجهيز مكوك الفضاء للإطلاق في المقام الأول في VAB في مركز كينيدي للفضاء. تم تجميع صواريخ الإطلاق الصاروخية وربطها بالخزان الخارجي على MLP. تم تجهيز مركبة المدار في منشأة معالجة المدار (OPF) ونقلها إلى VAB، حيث تم استخدام رافعة لتدويرها إلى الاتجاه الرأسي وربطها بالخزان الخارجي. ^{[14] : 132–133} بمجرد تجميع المكدس بالكامل، تم حمل MLP لمسافة 5.6 كم (3.5 ميل) إلى مجمع الإطلاق 39 بواسطة أحد ناقلات الزاحف . ^{[14] : 137} بعد وصول مكوك الفضاء إلى إحدى منصتي الإطلاق، سيتم توصيله بهياكل الخدمة الثابتة والدورانية، والتي توفر قدرات الخدمة وإدخال الحمولة ونقل الطاقم. ^{[14] : 139–141} تم نقل الطاقم إلى منصة الإطلاق في الساعة T-3 ودخلوا مركبة المدار، والتي كانت مغلقة في الساعة T-2. ^{[21] : III–8} تم تحميل الأكسجين السائل والهيدروجين في الخزان الخارجي عبر الحبال السُرية المرفقة بمركبة المدار، والتي بدأت عند T−5 ساعات و35 دقيقة. عند T−3 ساعات و45 دقيقة، اكتمل ملء الهيدروجين السريع، تبعه بعد 15 دقيقة ملء خزان الأكسجين. تم ملء كلا الخزانين ببطء حتى الإطلاق مع تبخر الأكسجين والهيدروجين. ^{[21] : II–186}

أخذت معايير الالتزام بالإطلاق في الاعتبار هطول الأمطار ودرجات الحرارة والغطاء السحابي وتوقعات البرق والرياح والرطوبة. ^[35] لم يتم إطلاق مكوك الفضاء في ظل ظروف يمكن أن تضربه فيها البرق ، حيث كان من الممكن أن يتسبب عمود العادم في إحداث البرق من خلال توفير مسار حالي إلى الأرض بعد الإطلاق، وهو ما حدث في أبولو 12. [ ^{36] : 239} ذكرت قاعدة سندان ناسا لإطلاق المكوك أنه لا يمكن أن تظهر سحابة سندان على مسافة 19  كم (10 أميال بحرية). ^[37] راقب ضابط طقس إطلاق المكوك الظروف حتى تم الإعلان عن القرار النهائي بإلغاء الإطلاق. بالإضافة إلى الطقس في موقع الإطلاق، يجب أن تكون الظروف مقبولة في أحد مواقع هبوط الإجهاض عبر الأطلسي ومنطقة استرداد صاروخ الفضاء. ^{[35] [38]}

أكمل طاقم المهمة وموظفو مركز التحكم في الإطلاق (LCC) فحوصات الأنظمة طوال العد التنازلي. وفرت فترتا الانتظار المدمجتان عند T−20 دقيقة وT−9 دقائق فترات راحة مجدولة لمعالجة أي مشكلات والتحضير الإضافي. ^{[21] : III–8} بعد الانتظار المدمج عند T−9 دقيقة، تم التحكم في العد التنازلي تلقائيًا بواسطة جهاز تسلسل الإطلاق الأرضي (GLS) في LCC، والذي أوقف العد التنازلي إذا استشعر مشكلة حرجة في أي من أنظمة مكوك الفضاء الموجودة على متن الطائرة. ^{[38] عند T−3 دقيقة و45 ثانية، بدأت المحركات في إجراء اختبارات المحور، والتي انتهت عند T−2 دقيقة و15 ثانية. سلم} نظام معالجة الإطلاق الأرضي التحكم إلى وحدات معالجة الإطلاق الأرضية للمركبة المدارية عند T−31 ثانية. عند T-16 ثانية، قامت وحدات التحكم في إطلاق الصواريخ بتسليح الصواريخ الصاروخية، وبدأ نظام إخماد الصوت (SPS) في غمر خنادق MLP وSRB بـ 1,100,000 لتر (300,000 جالون أمريكي) من الماء لحماية المركبة المدارية من التلف الناتج عن الطاقة الصوتية وعادم الصواريخ المنعكس من خندق اللهب وMLP أثناء الإقلاع. ^{[39] [40]} عند T-10 ثانية، تم تنشيط مشعلات الهيدروجين أسفل كل جرس محرك لقمع الغاز الراكد داخل المخاريط قبل الاشتعال. يمكن أن يؤدي الفشل في حرق هذه الغازات إلى تشغيل أجهزة الاستشعار الموجودة على متن المركبة وخلق احتمالية حدوث ضغط زائد وانفجار المركبة أثناء مرحلة إطلاق النار. تم فتح صمامات خزان الهيدروجين عند T-9.5 ثانية استعدادًا لبدء تشغيل المحرك. ^{[21] : II–186}

بدءًا من T−6.6 ثانية، تم إشعال المحركات الرئيسية بالتتابع على فترات 120 مللي ثانية. كان مطلوبًا من جميع محركات RS-25 الثلاثة الوصول إلى 90٪ من الدفع المقدر بحلول T−3 ثوانٍ، وإلا فإن GPCs ستبدأ في إجهاض RSLS . إذا أشارت جميع المحركات الثلاثة إلى الأداء الاسمي بحلول T−3 ثوانٍ، فقد أُمرت بالتحول إلى تكوين الإقلاع وسيتم إصدار الأمر لتسليح SRBs للإشعال عند T−0. ^[41] بين T−6.6 ثانية وT−3 ثانية، بينما كانت محركات RS-25 تطلق النار ولكن كانت SRBs لا تزال مثبتة على المنصة، فإن الدفع الإزاحي سيتسبب في انحدار مكوك الفضاء بمقدار 650 مم (25.5 بوصة) مقاسة عند طرف الخزان الخارجي؛ سمح التأخير لمدة 3 ثوانٍ للمدخنة بالعودة إلى الوضع الرأسي تقريبًا قبل اشتعال SRB. أُطلق على هذه الحركة اسم "الرنين". عند T-0، تم تفجير الصواميل الثمانية القابلة للكسر التي تثبت الصواريخ الباليستية على المنصة، وتم فصل الحبال السُرية النهائية، وتم إصدار الأوامر لوحدات التحكم في الإطلاق الذاتي بالخانق بنسبة 100%، وتم إشعال الصواريخ الباليستية. ^{[42] [43]} بحلول T+0.23 ثانية، اكتسبت الصواريخ الباليستية قوة دفع كافية لبدء الإقلاع، ووصلت إلى أقصى ضغط في الغرفة بحلول T+0.6 ثانية. ^{[44] [21] : II–186} عند T-0، تولى مركز التحكم في المهمة التابع لـ JSC السيطرة على الرحلة من مركز التحكم في الهبوط. ^{[21] : III–9}

عند T+4 ثوانٍ، عندما وصل مكوك الفضاء إلى ارتفاع 22 مترًا (73 قدمًا)، تم خنق محركات RS-25 حتى 104.5٪. عند حوالي T+7 ثوانٍ، انقلب مكوك الفضاء إلى اتجاه الرأس لأسفل على ارتفاع 110 أمتار (350 قدمًا)، مما قلل من الضغط الديناميكي الهوائي ووفر توجيهًا محسنًا للاتصال والملاحة. بعد حوالي 20-30 ثانية من الصعود وارتفاع 2700 متر (9000 قدم)، تم خنق محركات RS-25 إلى 65-72٪ لتقليل أقصى قوى ديناميكية هوائية عند Max Q. ^{[21] : III–8–9} بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم شكل الوقود الدافع SRB للتسبب في انخفاض الدفع في وقت Max Q. ^{[2] : 427} يمكن لـ GPCs التحكم ديناميكيًا في دواسة الوقود لمحركات RS-25 بناءً على أداء SRBs. ^{[21] : II–187}

عند حوالي T + 123 ثانية وعلى ارتفاع 46000 متر (150000 قدم)، أطلقت مثبتات الألعاب النارية صواريخ SRB، والتي وصلت إلى ذروة 67000 متر (220000 قدم) قبل الهبوط بالمظلة في المحيط الأطلسي . واصل مكوك الفضاء صعوده باستخدام محركات RS-25 فقط. في المهام السابقة، ظل مكوك الفضاء في وضع الرأس لأسفل للحفاظ على الاتصالات مع محطة التتبع في برمودا ، ولكن المهام اللاحقة، بدءًا من STS-87 ، تحولت إلى وضع الرأس لأعلى عند T + 6 دقائق للتواصل مع كوكبة أقمار التتبع ونقل البيانات . تم خنق محركات RS-25 عند T + 7 دقائق و 30 ثانية للحد من تسارع المركبة إلى 3 جي . قبل 6 ثوانٍ من قطع المحرك الرئيسي (MECO)، والذي حدث عند T + 8 دقائق و 30 ثانية، تم خنق محركات RS-25 إلى 67٪. كانت وحدات التحكم في الإطلاق تتحكم في فصل المواد المشعة وتتخلص من الأكسجين السائل والهيدروجين المتبقيين لمنع خروج الغازات أثناء وجودها في المدار. واستمرت المواد المشعة في مسارها الباليستي وانفصلت أثناء إعادة الدخول، مع هبوط بعض القطع الصغيرة في المحيط الهندي أو المحيط الهادئ. ^{[21] : III–9–10}

استخدمت البعثات المبكرة إطلاقين من محرك OMS للوصول إلى المدار؛ حيث أدى الإطلاق الأول إلى رفع الأوج بينما أدى الإطلاق الثاني إلى تدوير المدار. استخدمت البعثات بعد STS-38 محركات RS-25 لتحقيق الأوج الأمثل، واستخدمت محركات OMS لتدوير المدار. كان الارتفاع المداري والميل يعتمدان على المهمة، وتراوحت مدارات مكوك الفضاء من 220 إلى 620 كم (120 إلى 335 ميلًا بحريًا). ^{[21] : III–10}

نوع المهمة التي تم تكليف مكوك الفضاء بها يحدد نوع المدار الذي دخله. تصور التصميم الأولي لمكوك الفضاء القابل لإعادة الاستخدام منصة إطلاق رخيصة بشكل متزايد لنشر الأقمار الصناعية التجارية والحكومية. نقلت البعثات المبكرة الأقمار الصناعية بشكل روتيني، مما حدد نوع المدار الذي ستدخله مركبة المدار. بعد كارثة تشالنجر ، تم نقل العديد من الحمولات التجارية إلى صواريخ تجارية قابلة للتصرف ، مثل دلتا 2. ^{[21] : III-108، 123} بينما كانت البعثات اللاحقة لا تزال تطلق حمولات تجارية، كانت مهام مكوك الفضاء موجهة بشكل روتيني نحو الحمولات العلمية، مثل تلسكوب هابل الفضائي ، ^{[21] : III-148} مختبر الفضاء، ^{[2] : 434-435} ومركبة جاليليو الفضائية . ^{[21] : III-140} بدءًا من STS-71 ، أجرت مركبة المدار عمليات التحام مع محطة مير الفضائية . ^{[21] : III–224} في العقد الأخير من تشغيله، استُخدم مكوك الفضاء لبناء محطة الفضاء الدولية . ^{[21] : III–264} تضمنت معظم المهام البقاء في المدار لعدة أيام إلى أسبوعين، على الرغم من إمكانية القيام بمهام أطول باستخدام منصة مدارية ذات مدة ممتدة . ^{[21] : III–86} كانت مهمة STS-80 التي استغرقت 17 يومًا و15 ساعة هي أطول مدة لمهمة مكوك الفضاء. ^{[21] : III–238}

قبل حوالي أربع ساعات من الخروج من المدار، بدأ الطاقم في تجهيز المركبة المدارية للعودة عن طريق إغلاق أبواب الحمولة، وإشعاع الحرارة الزائدة، وسحب هوائي النطاق Ku. قامت المركبة المدارية بالمناورة إلى اتجاه مقلوب، الذيل أولاً وبدأت حرق OMS لمدة 2-4 دقائق قبل حوالي 20 دقيقة من عودتها إلى الغلاف الجوي. أعادت المركبة المدارية توجيه نفسها إلى وضع الأنف للأمام بزاوية هجوم 40 درجة، وتم تفريغ نفاثات نظام التحكم في رد الفعل الأمامي (RCS) من الوقود وتعطيلها قبل العودة. تم تعريف عودة المركبة المدارية على أنها تبدأ على ارتفاع 120 كم (400000 قدم)، عندما كانت تسافر بسرعة ماخ 25 تقريبًا. تم التحكم في عودة المركبة المدارية بواسطة GPCs، والتي اتبعت خطة زاوية هجوم محددة مسبقًا لمنع التسخين غير الآمن لنظام التحكم في رد الفعل. أثناء إعادة الدخول، تم تنظيم سرعة المركبة المدارية عن طريق تغيير كمية السحب المنتجة، والتي تم التحكم فيها عن طريق زاوية الهجوم، وكذلك زاوية الميل. يمكن استخدام الأخيرة للتحكم في السحب دون تغيير زاوية الهجوم. تم إجراء سلسلة من عمليات عكس التدحرج ^[ج] للتحكم في السمت أثناء الميل. ^[45] تم تعطيل نفاثات RCS الخلفية للمركبة المدارية حيث أصبحت جنيحاتها ومصاعدها ودفةها فعالة في الغلاف الجوي السفلي. على ارتفاع 46 كم (150000 قدم)، فتحت المركبة المدارية فرامل السرعة على المثبت الرأسي. قبل 8 دقائق و 44 ثانية من الهبوط، نشر الطاقم مجسات بيانات الهواء، وبدأوا في خفض زاوية الهجوم إلى 36 درجة. ^{[21] : III-12} تباينت نسبة الانزلاق القصوى للمركبة المدارية / نسبة الرفع إلى السحب بشكل كبير مع السرعة، حيث تراوحت من 1.3 بسرعات تفوق سرعة الصوت إلى 4.9 بسرعات دون سرعة الصوت. ^{[21] : II–1} طارت المركبة المدارية إلى أحد مخروطي محاذاة الاتجاه، الواقعين على بعد 48 كم (30 ميلاً) من كل طرف من طرفي خط وسط المدرج، حيث قامت بمنعطفاتها النهائية لتبديد الطاقة الزائدة قبل اقترابها وهبوطها. بمجرد أن بدأت المركبة المدارية في السفر بسرعة دون سرعة الصوت، تولى الطاقم التحكم اليدوي في الرحلة. ^{[21] : III–13}

بدأت مرحلة الاقتراب والهبوط عندما كانت المركبة المدارية على ارتفاع 3000 متر (10000 قدم) وتتحرك بسرعة 150 مترًا في الثانية (300 عقدة). اتبعت المركبة المدارية إما منحدر انزلاقي -20 درجة أو -18 درجة وهبطت بسرعة تقريبية 51 مترًا في الثانية (167 قدمًا في الثانية). تم استخدام فرامل السرعة للحفاظ على سرعة مستمرة، وبدأ الطاقم مناورة ما قبل الاشتعال إلى منحدر انزلاقي -1.5 درجة على ارتفاع 610 مترًا (2000 قدم). تم نشر معدات الهبوط قبل 10 ثوانٍ من الهبوط، عندما كانت المركبة المدارية على ارتفاع 91 مترًا (300 قدم) وتتحرك بسرعة 150 مترًا في الثانية (288 عقدة). أدت مناورة التوهج النهائية إلى تقليل معدل هبوط المركبة المدارية إلى 0.9 متر/ثانية (3 أقدام/ثانية)، مع حدوث الهبوط بسرعة 100-150 متر/ثانية (195-295 عقدة)، اعتمادًا على وزن المركبة المدارية. بعد أن لامست عجلات الهبوط الأرض، نشر الطاقم مظلّة سحب من المثبت الرأسي، وبدأوا في كبح العجلات عندما كانت المركبة المدارية تسير بسرعة أبطأ من 72 متر/ثانية (140 عقدة). بعد توقف عجلات المركبة المدارية، قام الطاقم بإلغاء تنشيط مكونات الرحلة واستعدوا للخروج. ^{[21] : III–13}

كان موقع هبوط المكوك الفضائي الأساسي هو منشأة هبوط المكوك في مركز كينيدي للفضاء، حيث حدثت 78 من أصل 133 هبوطًا ناجحًا. وفي حالة وجود ظروف هبوط غير مواتية، يمكن للمكوك تأخير هبوطه أو الهبوط في موقع بديل. وكان البديل الأساسي هو قاعدة إدواردز الجوية، التي استُخدمت في 54 هبوطًا. ^{[21] : III–18–20} هبطت STS-3 في ميناء وايت ساندز الفضائي في نيو مكسيكو وتطلبت معالجة لاحقة مكثفة بعد التعرض للرمال الغنية بالجبس ، والتي تم العثور على بعضها في حطام كولومبيا بعد STS-107 . ^{[21] : III–28} تطلبت عمليات الهبوط في المطارات البديلة من طائرة حاملة المكوك نقل المركبة المدارية إلى كيب كانافيرال . ^{[21] : III–13}

بالإضافة إلى مطارات الهبوط المخطط لها مسبقًا، كان هناك 85 موقع هبوط طارئ متفق عليها لاستخدامها في سيناريوهات الإجهاض المختلفة، مع وجود 58 موقعًا في دول أخرى. تم اختيار مواقع الهبوط بناءً على العلاقات السياسية والطقس الملائم ومدرج يبلغ طوله 2300 متر (7500 قدم) على الأقل ومعدات TACAN أو DME . بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن المركبة المدارية كانت بها أجهزة راديو UHF فقط، فإن المواقع الدولية التي بها أجهزة راديو VHF فقط لم تكن قادرة على الاتصال مباشرة بالطاقم. تم التخطيط لمرافق على الساحل الشرقي للولايات المتحدة لعمليات الهبوط الإجهاض على الساحل الشرقي، بينما تم التخطيط لعدة مواقع في أوروبا وأفريقيا في حالة هبوط الإجهاض عبر المحيط. تم تجهيز المرافق بالمعدات والأفراد في حالة هبوط المكوك الطارئ ولكن لم يتم استخدامها أبدًا. ^{[21] : III–19}

بعد الهبوط ، اقتربت أطقم الأرض من المركبة الفضائية لإجراء فحوصات السلامة. قامت الفرق التي ترتدي معدات تنفس ذاتية الاحتواء باختبار وجود الهيدروجين والهيدرازين ومونوميثيل هيدرازين ورباعي أكسيد النيتروجين والأمونيا للتأكد من أن منطقة الهبوط آمنة . ^[46] تم توصيل خطوط تكييف الهواء والفريون لتبريد الطاقم والمعدات وتبديد الحرارة الزائدة من إعادة الدخول. ^{[21] : III-13} صعد جراح طيران على متن المركبة الفضائية وأجرى فحوصات طبية للطاقم قبل نزولهم. بمجرد تأمين المركبة الفضائية، تم سحبها إلى OPF لفحصها وإصلاحها وإعدادها للمهمة التالية. ^[46]

انطلقت مركبة الفضاء المكوكية من 12 أبريل 1981، ^{[21] : III–24} حتى 21 يوليو 2011. ^{[21] : III–398} طوال البرنامج، كان لمكوك الفضاء 135 مهمة، ^{[21] : III–398} عاد منها 133 بأمان. ^{[21] : III–80، 304} طوال فترة حياتها، استُخدمت مركبة الفضاء المكوكية لإجراء البحوث العلمية، ^{[21] : III–188} ونشر الحمولات التجارية، ^{[21] : III–66} والعسكرية، ^{[21] : III–68} والعلمية، ^{[21] : III–148} وشاركت في بناء وتشغيل محطة مير ^{[21] : III–216} ومحطة الفضاء الدولية. ^{[21] : III–264} خلال فترة عملها، كانت مكوكة الفضاء بمثابة المركبة الأمريكية الوحيدة التي أطلقت رواد الفضاء، ولم يكن هناك بديل لها حتى إطلاق مركبة كرو دراغون ديمو-2 في 30 مايو 2020. ^[47]

تم تقدير الميزانية الإجمالية لوكالة ناسا لبرنامج مكوك الفضاء بنحو 221 مليار دولار (بدولارات عام 2012). ^{[21] : III−488} دعا مطورو مكوك الفضاء إلى إعادة الاستخدام كإجراء لتوفير التكاليف، مما أدى إلى ارتفاع تكاليف التطوير مقابل تكاليف أقل لكل إطلاق. أثناء تصميم مكوك الفضاء، لم تكن مقترحات المرحلة ب رخيصة كما أشارت التقديرات الأولية للمرحلة أ؛ أقر مدير برنامج مكوك الفضاء روبرت طومسون بأن تقليل التكلفة لكل رطل لم يكن الهدف الأساسي لمراحل التصميم الإضافية، حيث لا يمكن تلبية المتطلبات الفنية الأخرى بالتكاليف المنخفضة. ^{[21] : III−489−490} توقعت تقديرات التطوير التي أجريت في عام 1972 تكلفة حمولة لكل رطل تصل إلى 1109 دولارًا (في عام 2012) للرطل، ولكن تكاليف الحمولة الفعلية، باستثناء تكاليف البحث والتطوير لمكوك الفضاء، كانت 37207 دولارًا (في عام 2012) للرطل. ^{[21] : III−491} تباينت تكاليف الإطلاق طوال البرنامج وكانت تعتمد على معدل الرحلات بالإضافة إلى إجراءات البحث والتطوير والتحقيق طوال برنامج مكوك الفضاء. في عام 1982، نشرت وكالة ناسا تقديرًا قدره 260 مليون دولار (في عام 2012) لكل رحلة، والذي كان يستند إلى التنبؤ بـ 24 رحلة سنويًا لمدة عقد من الزمان. بلغت تكلفة الإطلاق من عام 1995 إلى عام 2002، عندما لم يتم بناء المركبات المدارية ومحطة الفضاء الدولية ولم تكن هناك أعمال استرداد بعد فقدان الطاقم، 806 مليون دولار. نشرت وكالة ناسا دراسة في عام 1999 خلصت إلى أن التكاليف بلغت 576 مليون دولار (في عام 2012) إذا كان هناك سبع عمليات إطلاق سنويًا. في عام 2009، حددت وكالة ناسا أن تكلفة إضافة عملية إطلاق واحدة سنويًا بلغت 252 مليون دولار (في عام 2012)، مما يشير إلى أن جزءًا كبيرًا من تكاليف برنامج مكوك الفضاء هي للأفراد والعمليات على مدار العام والتي استمرت بغض النظر عن معدل الإطلاق. مع مراعاة ميزانية برنامج مكوك الفضاء بالكامل، بلغت تكلفة الإطلاق الواحد 1.642 مليار دولار (في عام 2012). ^{[21] : III−490}

في 28 يناير 1986، تفككت STS-51-L بعد 73 ثانية من الإطلاق، بسبب فشل SRB الأيمن، مما أسفر عن مقتل جميع رواد الفضاء السبعة على متن تشالنجر . كانت الكارثة ناجمة عن تلف حلقة O بسبب انخفاض درجة الحرارة، وهي ختم مهم للمهمة يستخدم بين أجزاء غلاف SRB. سمح فشل الحلقة O للغازات الاحتراقية الساخنة بالهروب من بين أقسام التعزيز وحرق ET المجاورة، مما أدى إلى سلسلة من الأحداث الكارثية التي تسببت في تفكك المركبة المدارية. ^{[48] : 71} تجاهل مديرو ناسا التحذيرات المتكررة من مهندسي التصميم الذين أعربوا عن مخاوفهم بشأن عدم وجود دليل على سلامة الحلقات O عندما كانت درجة الحرارة أقل من 53 درجة فهرنهايت (12 درجة مئوية). ^{[48] : 148}

في الأول من فبراير 2003، تفككت كولومبيا أثناء إعادة الدخول، مما أدى إلى مقتل جميع أفراد طاقم الرحلة STS-107 السبعة ، بسبب الضرر الذي لحق بالحافة الأمامية الكربونية للجناح أثناء الإطلاق. قدم مهندسو التحكم الأرضي ثلاثة طلبات منفصلة للحصول على صور عالية الدقة التقطتها وزارة الدفاع والتي كانت ستوفر فهمًا لمدى الضرر، بينما طلب كبير مهندسي TPS في وكالة ناسا السماح لرواد الفضاء على متن كولومبيا بمغادرة المركبة لتفقد الضرر. تدخل مديرو وكالة ناسا لوقف تصوير وزارة الدفاع للمركبة المدارية ورفضوا طلب السير في الفضاء، ^{[21] : III–323  [49]} وبالتالي فإن جدوى سيناريوهات إصلاح أو إنقاذ رواد الفضاء بواسطة أتلانتس لم يتم النظر فيها من قبل إدارة وكالة ناسا في ذلك الوقت. ^[50]

كانت إعادة الاستخدام الجزئي لمكوك الفضاء أحد متطلبات التصميم الأساسية أثناء تطويره الأولي. ^{[7] : 164} أدت القرارات الفنية التي أملت عودة المركبة المدارية وإعادة استخدامها إلى تقليل قدرات الحمولة لكل إطلاق. كان القصد الأصلي هو التعويض عن هذه الحمولة المنخفضة عن طريق خفض تكاليف كل إطلاق وتكرار الإطلاق العالي. ومع ذلك، كانت التكاليف الفعلية لإطلاق مكوك الفضاء أعلى مما كان متوقعًا في البداية، ولم يقم مكوك الفضاء بتنفيذ المهام المقصودة البالغ عددها 24 مهمة سنويًا كما توقعت وكالة ناسا في البداية. ^{[51] [21] : III–489–490}

كان المقصود من مكوك الفضاء في الأصل أن يكون مركبة إطلاق لنشر الأقمار الصناعية، والتي استُخدمت في المقام الأول في المهام التي سبقت كارثة تشالنجر . كانت أسعار ناسا، التي كانت أقل من التكلفة، أقل من مركبات الإطلاق القابلة للتصرف؛ وكان القصد أن الحجم الكبير لمهام مكوك الفضاء سيعوض الخسائر المالية المبكرة. أدى تحسين مركبات الإطلاق القابلة للتصرف والانتقال بعيدًا عن الحمولات التجارية على مكوك الفضاء إلى أن تصبح مركبات الإطلاق القابلة للتصرف الخيار الأساسي لنشر الأقمار الصناعية. ^{[21] : III-109-112} كان أحد العملاء الرئيسيين لمكوك الفضاء هو مكتب الاستطلاع الوطني (NRO) المسؤول عن أقمار التجسس. تم تصنيف وجود اتصال NRO حتى عام 1993، وأدت الاعتبارات السرية لمتطلبات حمولة NRO إلى الافتقار إلى الشفافية في البرنامج. كان برنامج Shuttle-Centaur المقترح ، الذي تم إلغاؤه في أعقاب كارثة تشالنجر ، سيدفع المركبة الفضائية إلى ما هو أبعد من قدرتها التشغيلية. ^[52]

أظهرت كارثتا تشالنجر وكولومبيا المميتتان المخاطر الأمنية التي قد تترتب على مكوك الفضاء والتي قد تؤدي إلى فقدان الطاقم. حد تصميم الطائرة الفضائية للمكوك من خيارات الإجهاض، حيث تتطلب سيناريوهات الإجهاض الطيران المتحكم فيه للمكوك إلى مدرج أو السماح للطاقم بالخروج بشكل فردي، بدلاً من خيارات الهروب من الإجهاض في كبسولات الفضاء أبولو وسويوز . ^[53] تنبأت تحليلات السلامة المبكرة التي أعلن عنها مهندسو ناسا وإدارتها باحتمالية حدوث فشل كارثي يؤدي إلى وفاة الطاقم من 1 في 100 عملية إطلاق إلى 1 في 100000. [ ^{54] [55]} بعد خسارة مهمتين لمكوك الفضاء، أعيد تقييم المخاطر للمهمات الأولية، ووجد أن فرصة الخسارة الكارثية للمركبة والطاقم كانت تصل إلى 1 في 9. ^[56] تعرضت إدارة ناسا لانتقادات بعد ذلك لقبولها زيادة المخاطر على الطاقم مقابل معدلات أعلى للمهام. أوضح كل من تقريري تشالنجر وكولومبيا أن ثقافة ناسا فشلت في الحفاظ على سلامة الطاقم من خلال عدم تقييم المخاطر المحتملة للمهام بشكل موضوعي. ^{[55] [57] : 195–203}

تم الإعلان عن تقاعد مكوك الفضاء في يناير 2004. ^{[21] : III-347} أعلن الرئيس جورج دبليو بوش عن رؤيته لاستكشاف الفضاء ، والتي دعت إلى تقاعد مكوك الفضاء بمجرد الانتهاء من بناء محطة الفضاء الدولية. ^{[58] [59]} لضمان تجميع محطة الفضاء الدولية بشكل صحيح، قرر الشركاء المساهمون الحاجة إلى 16 مهمة تجميع متبقية في مارس 2006. ^{[21] : III-349} تمت الموافقة على مهمة خدمة تلسكوب هابل الفضائي الإضافية في أكتوبر 2006. ^{[21] : III-352} في الأصل، كان من المقرر أن تكون STS-134 هي مهمة مكوك الفضاء الأخيرة. ومع ذلك، أدت كارثة كولومبيا إلى إعداد مركبات مدارية إضافية للإطلاق عند الحاجة في حالة وجود مهمة إنقاذ. مع استعداد أتلانتس لمهمة الإطلاق النهائية عند الحاجة، تم اتخاذ القرار في سبتمبر 2010 بأنها ستطير كـ STS-135 بطاقم مكون من أربعة أفراد يمكن أن يظلوا في محطة الفضاء الدولية في حالة الطوارئ. ^{[21] :} تم إطلاق III-355 STS-135 في 8 يوليو 2011، وهبطت في مركز كينيدي للفضاء في 21 يوليو 2011، الساعة 5:57 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة (09:57 بتوقيت UTC). ^{[21] : III-398} ومنذ ذلك الحين وحتى إطلاق Crew Dragon Demo-2 في 30 مايو 2020، أطلقت الولايات المتحدة رواد فضاءها على متن مركبة الفضاء الروسية Soyuz. ^[60]

بعد الرحلة النهائية لكل مركبة مدارية، تمت معالجتها لجعلها آمنة للعرض. قدمت أنظمة OMS وRCS المستخدمة المخاطر الأساسية بسبب الوقود السام المفرط الاشتعال ، وتم إزالة معظم مكوناتها بشكل دائم لمنع أي انبعاث غازي خطير. ^{[21] : III-443} Atlantis معروض في مجمع زوار مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا، ^{[21] : III-456} Discovery معروض في مركز Steven F. Udvar-Hazy في فيرجينيا، ^{[21] : III-451} Endeavour معروض في مركز كاليفورنيا للعلوم في لوس أنجلوس، ^{[21] :} يتم عرض III-457 و Enterprise في متحف Intrepid في نيويورك. ^{[21] : III-464} تم نقل مكونات المركبات المدارية إلى القوات الجوية الأمريكية وبرنامج محطة الفضاء الدولية والحكومتين الروسية والكندية. تمت إزالة المحركات لاستخدامها في نظام الإطلاق الفضائي ، وتم إرفاق فوهات RS-25 الاحتياطية لأغراض العرض. ^{[21] : III-445}

• الطائرات في الخيال العلمي § مكوك الفضاء
• قائمة المركبات الفضائية المأهولة
• قائمة مهام مكوك الفضاء
• دراسة اختلافات ومشتقات المكوك الفضائي

مركبة فضائية مماثلة

• بوران – طائرة فضائية سوفييتية قابلة للاستخدام المتكرر
• صائد الأحلام
• هيرميس (تم إلغاؤه)
• كليبر (تم إلغاؤه)

• دليل مرجعي لـNSTS 1988
• كيف تعمل مكوكة الفضاء
• مركبات مدارية مؤرشفة في 9 فبراير 2021، على موقع Wayback Machine
• عصر المكوك الفضائي: 1981–2011؛ ​​الوسائط المتعددة التفاعلية على مركبات المكوك الفضائي
• رحلات الفضاء البشرية التابعة لوكالة ناسا – المكوك الفضائي
• صور بانورامية كروية عالية الدقة فوق وتحت وحول وعبر ديسكفري وأتلانتس وإنديفور
• سجل الهندسة الأمريكية التاريخي (HAER) رقم TX-116، "نظام النقل الفضائي، مركز ليندون ب. جونسون الفضائي، 2101 NASA Parkway، هيوستن، مقاطعة هاريس، تكساس"، 6 رسومات مقاسة، 728 صفحة بيانات
• "لا توجد فرصة للعودة: لديك فرصة واحدة فقط لهبوط مكوك الفضاء" (تقرير محاكاة الطيار، مفصل وموضح)، باري شيف، أبريل 1999، AOPA Pilot ، ص 85، على BarrySchiff.com