El transbordador espacial o llançadora espacial (en anglès Space Shuttle) de la NASA, anomenat oficialment Space Transportation System (STS), traduït "Sistema de Transport Espacial", va ser l'únic vehicle espacial utilitzat per al transport d'astronautes pels Estats Units, del 1981 al 2011. En particular, la característica destacable és que era parcialment reutilitzable. El transbordador espacial és llançat verticalment, normalment portant de quatre a set astronautes (encara que se n'han portat fins a vuit) i fins a 22.700 kg de càrrega útil a òrbita terrestre baixa (LEO).

Quan la seva missió va ser completada, es podia sortir d'òrbita independentment, en utilitzar el seu sistema de maniobra (que es va orientar de manera adequada i va encendre els seus motors principals, frenant, per tant) i podia reingressar a l'atmosfera de la Terra. Durant el descens i l'aterratge, la nau va actuar com un vehicle de reentrada i un planador, utilitzant el seu sistema OMS i de les superfícies de vol per als ajustaments. miniatura|esquerra|El Transbordador espacial Discovery en la plataforma de llançament. La llançadora és l'única nau espacial tripulada amb ales que ha assolit l'òrbita i l'aterratge, i l'únic vehicle espacial reutilitzable que ha fet múltiples vols en òrbita. Les seves missions implicaven transportar grans càrregues a òrbites diferents (incloent-hi segments per ser afegits a l'Estació Espacial Internacional, «EEI»), proporcionant així la rotació de tripulació per a l'Estació Espacial Internacional i acomplint missions de servei. L'orbitador també es va recuperar satèl·lits i altres càrregues útils (per exemple, de l'EEI) des d'òrbita i els tornava a la Terra, encara que el seu ús en aquesta funció era rar. Cada vehicle ha estat dissenyat amb una vida útil projectada de 100 llançaments, o 10 anys de funcionament.

El programa va iniciar-se formalment el 1972, encara que el concepte s'havia explorat des de la darreria dels anys 1960, i va ser l'únic focus de les operacions tripulades de la NASA després de la final dels vols d'Apollo i Skylab a mitjans de la dècada del 1970. El transbordador va ser concebut i es va presentar al públic el 1972 com un «camió espacial» que, entre altres coses, s'utilitzaria per construir una estació espacial dels Estats Units en òrbita terrestre baixa a principis de 1990, i després seria reemplaçat per un vehicle nou. Quan el concepte de l'estació espacial dels EUA es va convertir en l'Estació Espacial Internacional, que va patir retards i canvis de disseny abans que pogués ser completat, la vida útil del transbordador espacial va ser prorrogada en diverses ocasions fins al 2011, quan finalment va ser retirat - servint com a mínim 15 anys més del que preveia el disseny original. L'any 2004, segons la visió del president George W. Bush per l'exploració espacial, l'ús de la llançadora espacial s'havia de centrar gairebé exclusivament a completar el muntatge de l'EEI, que estava molt endarrerit en aquest punt.

El primer orbitador experimental va ser lliurat per als vols de prova el 1976, i el primer llançament va tenir lloc el 12 d'abril de 1981, amb el Columbia i el STS-1, el primer vol orbital d'un transbordador. El programa del transbordador espacial va acabar amb la seva última missió, STS-135, volat pel Atlantis, el juliol de 2011, retirant-se definitivament l'última llançadora de la flota. El programa del transbordador espacial va acabar formalment el 31 d'agost de 2011.

La jubilació de la llançadora - «el vehicle més complex mai construït» - va posar fi a l'època en la qual les diverses activitats espacials dels Estats Units van ser realitzades per una única nau, o fins i tot una sola organització. Les funcions realitzades pel servei de transport des de fa 30 anys es faran no per un, sinó per molts vehicles espacials diferents que volen actualment o estan en desenvolupament avançat. Missions secretes militars estan essent traslladades per la mini-llançadora no tripulada «altament reeixida» de les Força Aèria dels EUA, l'X-37B. A final de 2012 el subministrament de càrrega a l'Estació Espacial Internacional va ser traslladat per vehicles comercials de propietat privada: SpaceX va provar amb èxit la càpsula reutilitzable Dragon, i el vehicle d'«Orbital Sciences» En 17 de novembre de 2020 la SpaceX Crew-1, que s'havia enlairat el dia anterior, es va acoblar a la ISS, sent el primer llançament d'aquest tipus realitzat per una empresa privada i marcant el retorn de la capacitat dels Estats Units d'enviar astronautes a l'espai després de la retirada del programa transbordador espacial en 2011.

Història Disseny El Programa del transbordador espacial va ser ideat principalment com a successor de les missions Apol·lo per dotar la NASA d'un programa espacial tripulat durant la dècada dels 80.

La NASA volia abaratir els costos i necessitava una nau multifuncional. Un dels seus usos seria portar els satèl·lits que eren llançats a l'espai per a la seva reparació en cas d'algun error. Una altra funció seria que fos reutilitzable per evitar la pèrdua de milers de milions de dòlars en coets que s'anaven separant en fases menors i, una vegada rebutjats, es cremaven durant la reentrada a l'atmosfera terrestre. Finalment s'utilitzaria com a transport a l'estació espacial que tenia planejada construir la NASA.

Amb tots aquests principis, durant la dècada del 1960, la NASA havia delineat una sèrie de projectes en paper sobre vehicles espacials reutilitzables per reemplaçar els sistemes d'ús únic com el Projecte Mercury, el Projecte Gemini i el Programa Apollo. La Força Aèria dels Estats Units (USAF) també tenia interès en sistemes més petits, amb major capacitat de maniobrabilitat i estava realitzant el seu propi projecte d'avió espacial, anomenat X-20 Dyna-Soar. Per poder elaborar un estat de l'art en la matèria, tots dos equips van treballar junts.Hepplewhite, T.A. The Space Shuttle Decision: NASA's Search for a Reusable Space Vehicle. Washington, DC: National Aeronautics and Space Administration, 1999.

A la segona meitat de la dècada dels 60, l'esforç per millorar l'Apollo s'estava diluint, i la NASA va començar a buscar el futur del programa espacial. La seva visió va ser la d'un programa ambiciós que preveia el desenvolupament d'una enorme estació espacial que es llancés amb grans coets, i que fos mantinguda per un "transbordador espacial" reutilitzable que pogués donar servei a una colònia lunar permanent i que, eventualment, pogués transportar persones a Mart.General Accounting Office. Cost Benefit Analysis Used in Support of the Space Shuttle Program. Washington, DC: General Accounting Office, 1972.

No obstant això, la realitat era una altra, ja que el pressupost de la NASA va disminuir ràpidament. En lloc de retrocedir i reorganitzar el seu futur en funció de la seva nova situació econòmica, l'agència va intentar salvar tant com fos possible dels seus projectes. Es va descartar la missió a Mart, però tant l'estació espacial com el transbordador encara estaven en peus. Eventualment solament es va poder salvar un d'ells, que va ser el transbordador per raons econòmiques i logístiques, ja que sense aquest sistema no es podria construir una estació espacial.

A continuació es van proposar una quantitat de dissenys, molts d'ells complexos i diferents entre ells. Maxime Faget, dissenyador de la càpsula del Mercury, entre d'altres, va crear el "DC-3", un petit avió capaç de portar una càrrega de 9.070 kg o menys, quatre tripulants, encara que amb maniobrabilitat limitada. El DC-3 es va constituir a la plataforma bàsica amb la qual es compararien els altres dissenys.

Amb la desesperació de veure el seu últim projecte salvat, la NASA va demanar la benedicció de les Forces Aèries dels Estats Units (USAF). L'agència va fer la sol·licitud demanant que els futurs llançaments de les USAF es fessin amb el transbordador en comptes de amb els llançadors descartables que s'estaven usant, com el coet Titan II. Com a retribució, les USAF veuria estalvis significatius en la construcció i actualització dels seus llançadors, ja que el transbordador tindria capacitat més que suficient per aconseguir els objectius.

Sense gaire entusiasme, les USAF van assentir, no sense abans demanar un increment significatiu en la capacitat per permetre-li llançar els seus satèl·lits espies projectats. Aquests eren grans, amb un pes aproximat de 18.144 kg, i haurien de posar-se en òrbites polars, amb la qual cosa es necessitaria més energia que la que cal per posar un objecte en òrbita baixa (LEO). El vehicle també hauria de tenir l'habilitat de maniobrar cap a qualsevol costat de la seva petjada orbital per ajustar-se a la deriva rotacional del punt de llançament mentre estigués a l'òrbita polar - per exemple, en una òrbita de 90 minuts, el punt Vandenberg AFB a Califòrnia, EUA tindria una deriva de 1.600 km, mentre que en òrbites més alineades amb l'equador, la deriva seria de menys de 400 km. Per aconseguir l'anterior, el vehicle hauria de tenir ales més grans i pesades.

Amb això, el senzill DC-3 quedava fora de l'equació a causa de la seva reduïda capacitat de càrrega i habilitat de maniobra. De fet, tots els dissenys eren insuficients. Tots els nous dibuixos haurien d'incorporar un ala delta. I aquest no era l'únic inconvenient, amb l'increment de la capacitat del vehicle, els propulsors també havien de ser molt més poderosos. De sobte, el sistema havia crescut fins a ser més alt que el coet Saturn V i els seus costos i complexitat van sortir de tots els pronòstics.

Mentre tot això succeïa, altres persones van suggerir un enfocament diferent: que la NASA utilitzés el Saturn existent per llançar l'estació espacial, la qual seria mantinguda per càpsules Gemini modificades que anirien en coets Titan II-M, de les USAF. El cost seria probablement menor, i aconseguiria l'objectiu de l'estació internacional més ràpid.

La resposta no es va fer esperar: un transbordador reutilitzable pagaria amb escreix el cost del seu desenvolupament, si es comparava amb la despesa de llançar coets d'ús únic. Un altre factor en l'anàlisi va ser la inflació, que va ser tan alta en la dècada dels 70 que qualsevol reposició del cost del desenvolupament havia de ser ràpida. Es necessitava llavors una taxa de llançaments per fer que el sistema fos plausible des del punt de vista econòmic. Aquestes condicions no les complien ni l'estació espacial, ni les càrregues de les USAF. La recomanació va ser, llavors, fer els llançaments des del transbordador, una vegada construït. El cost de llançar el transbordador hauria de ser menor que qualsevol altre sistema, exceptuant els coets petits i els molt grans.Brooks, Dawn The Names of the Space Shuttle Orbiters . Washington, DC: National Aeronautics and Space Administration. Retrieved July 26, 2006.

Amb el tema de la plausibilidad solucionat, la NASA es va dedicar a obtenir fons per als cinc anys que trigaria el desenvolupament del projecte, empresa que no va resultar gens fàcil. La inflació i la Guerra de Vietnam amenaçaven d'acabar amb el transbordador, però era l'únic projecte viable, i suspendre-ho significava que EUA no tindria un programa espacial tripulat a la dècada dels 80. No obstant això, els pressupostos havien d'ajustar-se, la qual cosa va portar una altra vegada a la taula de dibuix. Es va abandonar el projecte de coet reutilitzable en favor d'un coet senzill que es desprengués i fos recuperat posteriorment. El combustible es va treure de l'orbitador a un tanc extern, la qual cosa va permetre augmentar la capacitat de càrrega a costa de rebutjar el tanc.

L'últim escull de disseny va ser la naturalesa dels propulsors. Almenys van ser quatre solucions que es van proposar, i es va optar finalment per la que preveia dos coets sòlids (en comptes d'un gran), a causa de menors costos de disseny (aspecte que va estar permanentment present en el disseny del transbordador).

Desenvolupament