第七节　航天飞机

第七节　航天飞机

航天飞机是一种载人的太空飞行器。它的最突出优点在于可以反复使用，因此是空间技术发展进程中的一个突破。它为人类探索宇宙、开发太空领域提供了经济实用的工具，所以航天飞机的发明被称为人类通向宇宙之路的又一里程碑。

在航天飞机诞生之前，人类探索太空的工具，不论是人造卫星、登月飞船，还是随后的太空实验室，都是通过发射一个又一个功率巨大的运载火箭来把它们送上太空的。运载火箭是使卫星和飞船进入预定轨道运行的主要运输工具。

研究、设计和制造这样的运载火箭需要耗费大量的人力、物力和财力，这种代价高昂的运载火箭只能使用一次;每发射一次卫星或飞船都要重新制造一个甚至几个运载火箭。1969年，美国发射的第一次把人送上月球的“土星”5号运载火箭和阿波罗登月飞船，起飞总重量为2800多吨，但除了约5吨重的登月指令舱外，全部器件只使用一次就丢弃在宇宙空间。像这样的发射，每次要花费1750万美元。正因为如此，所以美国的“阿波罗计划”到1972年12月19日，“阿波罗”17号宇宙飞船运载3名宇航员登月归来以后，就此告一段落。

不过，有很多宇航方面的专家不肯罢休，他们始终认为探索宇宙，能为人类带来无法估量的好处。所以，每年仍然有一大批人造卫星飞上天空。美国宇航局的科学家还利用“阿波罗计划”中已造好而没有来得及利用的“土星”5号火箭，成功地发射了太空实验室。然而，由此也带来了麻烦:施放到太空围绕地球运转的人造卫星并不能保证百分之百地投入使用，有时由于装在它“肚子”里的仪器设备发生了意料不到的故障，导致整个卫星失效。像这种局部损坏，只须稍加修理就能正常工作的人造卫星为数不少。它们不能发挥作用，只是绕着地球一圈又一圈地转，变成了太空的“流浪汉”，如果碰巧撞上了正在正常飞行的人造卫星，还会引起一场爆炸。还有比人造卫星更复杂、高级、造价更高的太空实验室，一旦它贮存的食物、氧气、实验物品用完以后，无法得到补充，结果也逃脱不了被丢弃的命运。它和失效的人造卫星一样，白白占据了地球上空目前已经显得很“拥挤”的运转轨道的位置。

当然，也可以另外派一艘宇宙飞船到轨道上去给实验室补充给养。但这样一来，问题又涉及到每次要动用一枚只能用一次、价值几千万美元的运载火箭，花费太大了!

这种被动局面严重地阻碍了宇宙航行事业的蓬勃发展。因此，研究一种可以重复使用的工具，以便大大降低宇宙航行的成本，就成了人们发展宇宙航行事业的迫切需要。对于这种未来的运载工具应该具备什么特点呢?各方面的专家为当时还没有出生的“胎儿”勾勒了一副大致的“面貌”:它必须可以重复使用、经久耐用，在完成了各项任务以后，能像普通飞机一样返回，在常规机场跑道上平稳降落。它必须能携带各种各样的人员，包括没有受过专门飞行训练的普通人。它必须有较宽大的货舱，可以容纳各种各样的物品，而随机的科学家只须通过短距离的通道就能够进入货舱，进行各项理化实验。它能随时改变自身的运行轨道，跟正在绕地球运转的各种人造卫星、太空实验室靠拢甚至对接，从而对那些失效的人造卫星进行修理保养工作，为太空实验室运送物资，担负太空紧急救援任务。它必须能施放和回收各种人造卫星，或者作为一种中间站，供飞往其他星球的宇宙飞船起落逗留。一句话，它是一种具有运载火箭性质、来回于太空与地球之间、像飞机一样的宇宙运输工具，它的名称就叫“航天飞机”。

美国是最早研究航天飞机各种可行方案的国家。从1972年停止“阿波罗计划”以后，就立即集中5万名高级技术人员，花了差不多10年时间和将近100亿美元的研制费用，终于把一张张蓝图上的设想变成了一架真正的航天飞机。

1981年4月12日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号，在一片欢呼声中徐徐上升，进入太空，在轨道上遨游了54小时后，安全返回地面。至1991年止，有5架航天飞机曾在太空邀游，其中美国有4架，前苏联有1架。航天飞机往返于地球表面和近地轨道之间。运送有效载荷(如卫星、物品等)的飞行器，可以重复使用。

航天飞机设计成用火箭推进的飞机，它发射时像火箭那样垂直起飞，返回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆，集中了许多现代科学技术成果，是火箭、航天器和航空技术的综合产物。

美国“哥伦比亚”号航天飞机由一个轨道器、1个外贮箱和2个固体火箭助推器组成。

轨道器是航天飞机最复杂的部分，它的外形是一个三角翼滑翔机，长约37米，高17.3米，翼展24米，它的货舱能把29.5吨重的有效载荷送上地球轨道，并能把15吨重的有效载荷带回地面。它可乘坐3～7名航天员，在轨道上连续飞行7～30天。

外贮箱是航天飞机最大的部件，也是唯一不可回收的部件，用于贮存航天飞机的燃料——液氢和液氧，并向发动机输送燃料。它长47.1米，直径8.38米，装满燃料后重约740吨。固体火箭助推器内装固体燃料，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78%的动力。它长45.5米，直径3.7米，重约566吨，使用寿命为20次。

从1981年4月到1991年4月，航天飞机在太空中飞行了40次，完成了许多科学实验和研究项目，也执行了多次军事飞行任务，取得了许多重大科学技术成果，获得巨大的经济效益。

“发现”号航天飞机发射升空瞬间

2008年7月7日，美国宇航局宣布现役3架航天飞机——“奋进”号、“亚特兰蒂斯”号和“发现”号将在2010年底前退役，同时启用新一代的“战神”火箭和“奥赖恩”载人飞船，承担美国人重返月球等载人飞行任务，不过奥巴马总统上台后，取消了“星座”项目，鼓励美国航空航天局发展商用载人航天器。

小链接

航天飞机事故

(1)“哥伦比亚”号解体

“哥伦比亚”号是美国航空航天局(NASA)服役时间最长的航天飞机，已有22年历史，2003年1月16日是它第28次升空执行任务。机上共有6名美国宇航员和1名以色列宇航员，其中2位是女性。7名宇航员中有4人是第一次进入太空:

“哥伦比亚”号航天飞机发射升空

里克·赫斯本德，45岁，航天飞机机长，曾担任空军上校。他1994年被美国宇航局选中，1999年在国际空间站执行了10天任务。这是他第二次进入太空。

伊兰·拉蒙，48岁，是第一位进入太空的以色列宇航员。拉蒙毕业于特拉维夫大学，获得计算机和电子工程学士学位，曾担任以色列空军上校和战斗机驾驶员。拉蒙从1998年开始在美国宇航局下属的约翰逊航天中心接受训练。据悉，他母亲是第二次世界大战中的幸存者。他有4个孩子，一家定居在以色列首都特拉维夫。

威廉·麦库尔，41岁，3个孩子的父亲，曾在美国军队中担任试飞员，是“哥伦比亚”号的驾驶员，首次进入太空。

迈克尔·安德森，43岁，曾任美国空军中尉，是美国宇航局不多的黑人宇航员之一。他曾于1998年进入俄罗斯的“和平”号空间站。

戴维·布朗，46岁，曾担任美国海军飞机驾驶员和航空军医，1996年成为宇航员，是首次进入太空。

卡尔帕娜·乔娜(女)，41岁，20世纪80年代由印度移民美国，在“哥伦比亚”号上任飞行工程师。她曾于1997年进入太空，从事太空微重力实验。

劳雷尔·克拉克(女)，41岁，有一个8岁的儿子，曾担任美国海军航空军医。她是第一次进入太空。

2003年北京时间2月1日晚10时左右，“哥伦比亚”号航天飞机在返航过程中爆炸坠毁，7名宇航员全部遇难。按照原计划，“哥伦比亚”号应于当地时间2月1日上午9:16在肯尼迪航空中心降落。失踪时，该航天飞机正以20112千米/时的飞行速度经过得克萨斯州中北部约60210米的高空。当时，航天飞机内部并没有发出任何异常信号。

但从电视录像显示的图片上看，这架航天飞机在失踪前似乎已发生分裂解体现象，有碎片从飞船上落下。千百万美国人从电视屏幕上眼睁睁地看到了那难以令人置信的一幕:蓝蓝的天空出现了一个很大的火球，跟着划出了一道长长的弧光，接着一个火球变为两个、三个、四个火球，随即划出两道、三道、四道长长的弧光。

(2)“挑战者”号爆炸

1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机从卡纳维拉尔角升空开始了它的第10次太空飞行。72秒后，因右侧助推火箭密封装置出现问题，飞机发生爆炸，7名宇航员当场遇难。空难发生在当天上午11时38分，“挑战者”号点火起飞，它拖着明亮、辉煌的火柱，以每小时大约3300千米的速度升空，沿着预定的飞行方向直冲云霄。11时39分12秒，也就是“挑战者”号发射后72秒，从1.5万米以上的天空中突然传来一声闷雷似的爆炸声，一个由桔红色的火焰和乳白色烟雾组成的大火球，顷刻之间吞没了整个“挑战者”号，两枚助推火箭像脱缰野马拖着白烟从大火球中窜出，漫无目的地向上飞升，最后又随着从大火球中迸裂出来的千万块大大小小拖着白烟的碎片一起散落到大海里。耗资12亿美元的美国“挑战者”号航天飞机就这样毁于一旦，机上7名宇航员无一幸免。

“挑战者”号航天飞机在空中爆炸

这7名为人类开拓新疆域而献身的勇士是:新罕布什尔州康科德中学37岁的女教师克里斯塔·麦考利夫、46岁的机长弗朗西斯·斯科比、40岁的驾驶员迈克尔·史密斯、36岁的朱迪斯·雷斯尼比、35岁的罗纳德·麦克奈尔、39岁的埃利森·奎恩和41岁的格雷戈里·贾维斯。