航天飞机的发展史

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航天飞机的发展史

无人机

航天飞机简介

1969年4月，美国宇航局提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。1972年1月，美国正式把研制航天飞机空间运输系统列入计划，确定了航天飞机的设计方案，即由可回收重复使用的固体火箭助推器，不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成。经过5年时间，1977年2月研制出一架创业号航天飞机轨道器，由波音747飞机驮着进行了机载试验。1977年6月18日，首次载人用飞机背上天空试飞，参加试飞的是宇航员海斯（C·F·Haise）和富勒顿（G·Fullerton）两人。8月12日，载人在飞机上飞行试验圆满完成。又经过4年，第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。

航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线（高度100公里的卡门线）而设计的火箭动力飞机。航天飞机结合了飞机与航天器的性质，像有翅膀的太空船。
航天飞机是一种有翼、可重复使用的航天器，由辅助的运载火箭发射脱离大气层，作为往返于地球与外层空间间的交通工具，外形像飞机。
虽然世界上有许多国家都陆续进行过航天飞机的开发，但只有美国与前苏联实际成功发射并回收过这种交通工具。但由于苏联瓦解，相关的设备由哈萨克接收后，受限于没有足够经费维持运作使得整个太空计划停摆，因此目前全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用述内殖审并执行任务。
航天飞机的翼在回到地球时提供空气煞车作用，以及在防歌协何降跑道时提供升力。航天飞机升入太空时跟其他单次使用的载具一样，是用火箭动力垂直升入。因为机翼的关系，航天飞机的酬载比例较低。设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点。

1981年4月12日，在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心聚集着上百万人，参观第一架航天飞机哥伦比亚号发射。宇航员翰·杨（John W·Young）和克里平（Robert L·Crippen）揭开了航天史上新的一页。这架航天飞机总长约56米，翼展约24米，起飞重量约2040吨，起飞总推力达2800吨，最大有效载荷29.5吨。它的核心部分轨道器长37.2米，大体上与一架DC—9客机的大小相仿。每次飞行最多可载8名宇航员，飞行时间7至30天，轨道器可重复使用100次。航天飞机集火箭，卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再可足士入大气层滑翔着陆，是一种决让永卫判随新型的多功能航天飞行器。

从1981年至1993年底，美国一共有5架航天飞机进行了59次飞行，其中哥伦比亚号15次，挑战者号10次，发现号17次，亚特兰蒂斯号12次，奋进号5次。每次载宇航员2至8名，飞行时间从2天到14天。在12年中，已有301人次参加航天飞机飞行，其中包括18名女宇航员。航天飞机的59有排十低次飞行中，在太空吗尼那征百触玉施放卫星50多颗，载2座空间站到太空轨道，发射了3个宇宙探测器，1个空间望远镜和1个γ射线探测器，进行了卫星空间回收和空间修理，开展了一系列科学实验活动，取得了丰硕的探测实验成果。

美国航天飞机创造了许多航天新纪录。航天飞机首航指令长约翰·杨6次飞上太空，是世界上参加航天次数最多的宇航员。1983年6月18日女宇航员莎丽·赖德（Sally K·Ride）乘挑战者号上天飞行，名列美国妇女航天的榜首。1983年8月30日，挑战者号把美国第一个黑人宇航员布鲁福德（Guion S·Bluford）送上太空飞行。1984年2月3日乘挑战者号上天的麦坎德利斯（B·McCandless），成为世界上第一位不系安全带到太空行走的宇航员。1984年4月6日挑战者号上天后，宇航员首次抓获和修理轨道上的卫星成功。1984年10月5日参加挑战者号飞行的莎丽文（Kathryn D·Sullivan）成为美国第一位到太空行走的女宇航员。1985年1月24日发现号升空，首次执行秘密的军事任务。1985年4月29日，第一位华裔宇航员王赣骏（Tayler Wang）乘挑战者号上天参加科学实验活动。1985年11月26日，亚特兰蒂斯载宇航员上天第一次进行搭载空间站试验。1992年5月7日奋进号首次飞行，宇航员在太空第一次用手工操作抢救回收卫星成功。7月31日亚特兰蒂斯号上天，首次进行绳系卫得发电试验。9月12日奋进号将第一位黑人女宇航员，第一位日本记者和第一对宇航员夫妇载入太空飞行。

暴风雪号航天飞机首航成功

1988年11月15日莫斯科时间清晨6时，前苏联的暴风雪号航天飞机从拜科努尔航天中心首次发射升空，47分钟后进入距地面250千米的圆形轨道。它绕地球飞行两圈，在太空遨游3小时后，按预定计划于9时25分安全返航，准确降落在离发射地点12千米外的混凝土跑道上，完成了一次无人驾驶的试验飞行。

暴风雪号航天飞机大小与普通大型客机相差无几，外形同美国航天飞机极其相仿，机翼呈三角形。机长36米，高16米，翼展24米，机身直径5.6米，起飞重量105吨，返回后着陆重量为82吨。它有一个长18.3米，直径4.7米的大型货舱，能将30吨货物送上近地轨道，将20吨货物运回地面。头部有一容积70立方米的乘员座舱，可乘10人。科学家们认为，这次完全靠地面控制中心遥控机上的电脑系统，在无人驾驶的条件下自动返航并准确降落在狭长跑道上，其难度林比1981年美国航天飞机有人驾驶试飞大得多。首先，暴风雪号的主发动机不是装在航天飞机尾部，而是安装在能源号火箭上，这样就大大减轻了航天飞机的入轨重量，同时腾出位置安装小型机动飞行发动机和减速制动伞。其次，暴风雪号着陆时，可用尾部的小型发动机做有动力的机动飞行，安全准确地降落在狭长跑道上，万一着陆失败，还可以将航天飞机升起来进行第二次着陆，从而提高了可靠性。而美国航天飞机靠无动力滑翔着陆只能一次成功。第三，暴风雪号能象普通飞机那样借助副翼，操纵舵和空气制动器来控制在大气层内滑行，还准备有减速制动伞，在降落滑跑过程中当速度减慢到50千米/小时自动弹出，使航天飞机在较短距离内停下来。暴风雪号首航成功，标志着前苏联航天活动跨入一个新的阶段，为建立更加完善的天地往返运输系统辅平了道路。原计划一年后进行载人飞行，但由于机上系统的安全可靠尚未得到充分保证，加之其后政治和经济等方面的原因，载入飞行的时间便推迟了。


美国航天飞机

·美国第一架航天飞机：哥伦比亚号(Clombia)
·美国第二架航天飞机：挑战者号(Challenger)
·美国第三架航天飞机：发现号(Discovery)
·美国第四架航天飞机：亚特兰蒂斯号(Atlantis)
·美国第五架航天飞机：奋进号(Endeavour)

美国航天飞机的组成和结构


美国航天飞机是追求航天运载工具重复使用的产物，因而这旨一种特殊的航天运载工具。由于它的轨道器在轨道上运行，因而可以执行航天器的任务，如对天地进行观测等。同时，由于轨道器上设有密封舱和生命保障设备，因而又具有载人航天器的功能。
美国航天飞机由轨道飞行器、外挂燃料箱和固体火箭助推器三大部分组成。

轨道飞行器，简称轨道器，它是美国航天飞机最具代表性的部分，长37.24米，高17.27米，翼展29、79米。轨道飞行器是一种用来在太空和地面之间往返运送宇航员和设备的带有机翼的太空飞机。
它的前段是航天员座舱，分上、中、下三层。上层为主舱，有飞行控制室、卧室、洗浴室、厨房、健身房兼贮物室 ，可容纳8人；中层为中舱，也是供航天员工作和休息的地方；下层为底舱，是设置冷气管道、风扇、水泵、油泵和存放废弃物等的地方。

它的后段有垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机。主发动机在起飞时工作，它使用外挂燃料箱中的推进剂。每台可产生1668千牛的推力。在轨道器中段和后段外两侧是机翼。

在轨道器的头锥部和尾部内，还有用于轻微轨道调整的小发动机，共44台。

外挂燃料箱，简称外贮箱，长46.2米，直径8.25米，能装700多吨液氢液氧推进剂，它与轨道器相连。

固体火箭助推器，共两枚，连接在外贮箱两侧上，长45米，直径约3.6米，每枚可产生15682千牛的推力，承担航天飞机起飞时80%的推力。


附:“挑战者”号航天飞机爆炸
1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机在第10次发射升空后，因助推火箭发生事故凌空爆炸，舱内7名宇航员(包括一名女教师)全部遇难。造成直接经济损失12亿美元，航天飞机停飞近3年，成为人类航天史上最严重的一次载人航天事故，使全世界对征服太空的艰巨性有了一个明确的认识。

遇难宇航员为斯科比、史密斯、麦克奈尔、杰维斯、鬼冢(夏威夷出生，日裔)、朱迪恩·雷斯尼克(女)、麦考利芙(女教师)。

美国东部时间当日上午11时39分12秒，美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航空中心10英里上空，在“轰”的一声巨响之后，“挑战者”号航天飞机凌空爆炸。美国全部航天飞机飞行因而暂停了3年，“星球大战”计划也遭受严重挫折。