再见,航天飞机
时间：2020-12-14 12:04:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
1981年，航天飞机试飞成功人类在掌握了一次性使用的宇宙飞船技术之后，就追求像在大气层中多次飞行的飞机一样，能在太空重复使用的航天器，以降低发射成本和便于载人航天。20世纪70年代至80年代，美国、前苏联、法国、日本等国都相继研制航天飞机。
1972年初，美国国会批准发展航天飞机空间运输系统的方案后，美国航宇局组织全国有关单位和专家，经过9年多的科研攻关、花费100亿美元后，终于催生了航天飞机的问世。
1981年4月12日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号试飞成功。它从佛罗里达州肯尼迪航天中心起飞，在航天员的驾驶下，进入距地面277千米的近地圆形轨道，环绕地球飞行了36圈，航程160.9万千米，历时54小时30分钟，最后降落在加利福尼亚州爱德华兹空军基地。到1982年11月11日，“哥伦比亚”号开始执行商业搭载任务。
继“哥伦比亚”号之后，1983年，“挑战者”号首飞；1984年，“发现”号首飞；1985年，“阿特兰蒂斯”号首飞：1992年，“奋进”号首飞。这些造价高达20亿美元的航天飞器，奠定了美国在航天领域遥遥领先的优势。前苏联虽然也研制了“暴风雪”号航天飞机，但它仅于1988年11月15日进行了一次未载人的绕地飞行试验后，便停飞。因此，世界上只有美国真正拥有并投入使用了航天飞机。
人类建造的最复杂的机器
航天飞机这种载人航天器最大的特点是可以重复使用，它突破了航天器一次性使用的惯例。它综合运用了火箭、航天器和飞机技术，既能载人载物升空入轨，绕地球进行航天飞行，又能像飞机一样下滑和着陆。因此，是当今人类建造的最先进、最复杂的机器。
美国的航天飞机主要由可多次使用的轨道器、一对可回收重复使用的固体火箭助推器、2个不可回收的推进剂外挂贮箱3部分组装而成，起飞总质量为2022吨。飞机全长56米，高23米，通常可乘坐6～8人，飞行时间为1周至1个月。
轨道器是进入轨道飞行和返回地球的装置，形同飞机，长37.2米，翼展为23.8米，重68吨。从前至后分为驾驶舱、货舱、动力服务舱，能把29.5吨的有效载荷送上18～1100千米的绕地轨道，并可以从太空运回14.5吨的重物。后舱尾部装有3台液氢液氧主发动机，它们每次工作约8.5分钟，一般需要使用50次以上，而轨道器其他部分则要使用100次以上。轨道器是整个航天飞机系统中，设计最困难、结构最复杂，也是遇到问题最多的部分。
挂在贮箱两旁的固体火箭助推器，每个高45米，重585吨，由4节直径为3.66米的柱形无缝钢管筒连接而成，里面浇贮着固体推进剂。发射时，它们与轨道器的3台主发动机一起点火，总推力约3140吨。两个固体助推器为轨道器的垂直起飞和冲出大气层提供78％的推力，可使用20次以上。它们在点火工作2分钟后，同时关机并与轨道器和贮箱分离，然后靠降落伞徐徐降落在大西洋海面上，回收后，重新充填推进剂便可再用。
推进剂外挂贮箱直径8.4米，高47米，是一个庞大的固体柱，用铝合金制造。它分为液氢箱和液氧箱，依次装有100吨液氢和600吨液氧，同时分别为3台主发动机提供推进剂。航天飞机起飞约8.5分钟后，3台主发动机关机，贮箱即与轨道器分离，成了太空垃圾，随即坠入大气层烧毁。轨道器在自身携带的变轨发动机、姿态控制发动机的推动下，进入预定轨道运行。正因为推进剂外挂贮箱是一次性使用的，因此称航天飞机为部分重复使用的航天器。
由于航天飞机系统设计复杂、技术难度大、零部件易耗损，故而返回地面以后要进行大量维修工作，致使每架发射时间的间隔拉长，每年仅能进行大约5架次的发射。
创造载人航天的奇迹
航天飞机兼有运载火箭、人造卫星、载人和货运飞船甚至小型空间站等多种功能。它能在太空直接释放近地轨道卫星，可捕获并修理发生故障的近地轨道航天器；还可以回收出了问题的近地轨道卫星，并将其送回地面修理；可将高轨道卫星送入近地轨道，然后启动卫星本身携带的火箭发动机让它进入高轨道：可在近地轨道释放深空探测器，使其依靠本身携有的动力装置进入预定轨道远航；载人数量多，单独飞行时间长，能运载多种精密仪器，在太空开展科学试验；可将太空舱段送入近地轨道，并进行在轨组装：可与空间站对接进行联袂飞行，接送航天员和各种物品等。
美国的5架航天飞机的轮番飞行取得了突出的成就，共向近地空间运送了约150万千克的物资和700多人次的乘客，是运载航天员进入太空人次最多的航天设备。航天员共计在航天飞机上释放和回收了上百颗不同用途的人造卫星，并向地球轨道发射了哈勃、康普顿、钱德拉3座太空望远镜，还向深空发射了“麦哲伦”号金星探测器、“伽利略”号木星探测器、“尤利西斯”号太阳探测器等，并且在太空多次维修哈勃望远镜，还进行了绳系卫星的发电试验。
它们多次运载组件飞赴建设中的国际空间站，使空间站具备了航天员长期居住和工作的基本条件。正因为航天飞机铸就了多项太空辉煌，因而被美国视为继“阿波罗”飞船载人登月之后，空间时代的第二个里程碑。
航天飞机的悲情时刻
美国5架航天飞机中，至今仍健在的仅有3架。“挑战者”号与“哥伦比亚”号分别于1986年、2003年“遇难牺牲”。1986年1月28日，“挑战者”号在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射进行第10次飞行。开始时一切正常，可在升空73秒后，突然一声爆炸，航天飞机瞬间被炸成碎片，7名航天员也一同殒命。这一空前悲剧在世界航天史上留下了沉痛的烙印。
经过仔细调查分析，是由于航天飞机右侧固体火箭助推器连接处的合成橡胶O型密封圈性能失效，而导致了“挑战者”号爆炸。这种合成橡胶O型密封圈因设计上存在缺陷，再加上当日发射环境气温过低，因此没有起到应有作用，致使助推器2节钢套接口处出现裂缝，固体推进剂燃烧时产生的火焰漏射出来。温度高达3000℃以上的火焰越窜越长，最后加热了推进剂外挂贮箱，而引起液氢箱和液氧箱剧烈爆炸。 17年后，悲剧又再次重演。2003年2月1日，“哥伦比亚”号在完成第28次飞行的返回地面归途中，在德克萨斯州上空63千米处突然解体，7名航天员全部遇难。令人痛心和遗憾的是，事故发生在它遨游太空16个昼夜后，离回家仅差16分钟的那一刻。后经调查分析认为，造成“哥伦比亚”号失事的直接原因是该机1月16日发射升空81.7秒后，推进剂外挂贮箱表面脱落一块泡沫材料。这块材料撞击导致航天飞机左翼前缘的热保护系统形成裂孔。“哥伦比亚”号在太空运行时，几乎处于真空状态，裂孔无关大碍，可在返回途中再进入大气层时，由于摩擦产生的气动加热，使受损
