回顾「航天飞机」的兴衰史，失败的原因竟是设计理念过于超前

青田石头

2011年，航天飞机正式退出了历史舞台，宣告航天飞机时代正式结束，从1977年企业号航天飞机首次载人试飞成功，30多年见证了航天飞机的兴衰史。

回顾这一历史进程，既有航天科技的突破进步，也有惨烈的失败教训，航天飞机失败的原因究竟是什么？航天飞机的失败是否是美国航天事业的“滑铁卢”？
一切还要从1969年讲起。
诞生背景

1、阿波罗计划告一段落
在1961年到1972年，美国成功完成了阿波罗登月计划。1969年阿波罗11号飞船成功登月，抢在苏联前面拿下了“第一名”。
这11年间17次阿波罗任务，6次载人登月共耗资255亿美元，要知道当时美国的GDP仅为7000亿美元，而现在NASA每年的经费约为250亿美元，但美国的GDP已经达到23万亿美元了。

NASA经费占联邦预算的历年比例

虽然有惊无险的完成了预期任务，但土星五号火箭的单次发射成本过于惊人（折合现在单次大概10-20亿美元），地主家也没有余粮啊，美国需要考虑下一步载人航天的发展方向。
2、登月没有实际价值
在经历了短暂的成功喜悦之后，高层很快冷静了下来，与巨额的投入相比，月球上荒芜贫瘠，短期内根本没有开发的价值。而抢占近地轨道，建设载人空间站成为新的目标，这既有政治意义，更兼具军事作用。
又回到了老问题，如何兼顾发射成本和运输能力。

人类第一个空间站“礼炮一号”

3、苏联空间站领先一步
而就在美国登月的同时，苏联已经抢先发射了礼炮一号空间站，成为人类第一个空间站，美国自然不甘落后，在1973年先使用土星五号弱化版的土星INT-21火箭，发射了“天空实验室”空间站，但这一空间站仅仅运营了不到1年时间就关闭了，并且耗费了3艘阿波罗飞船对接空间站，实实在在的走了个“大弯路”。

天空实验室内部结构

基于彼时的背景，美国在1969年便立项了“可回收近地轨道飞行器”项目，而航天飞机正是在此时埋下了种子。
航天飞机横空出世

1977年2月，NASA研制出第一架轨道器：企业号航天飞机。
波音的747飞机开始背着企业号进行飞行实验。并于1977年6月18日实施首次载人试飞。

波音747背着的企业号

1981年，第一架航天飞机问世——哥伦比亚号航天飞机。

自1981年4月12日NASA发射首个航天飞机开始，在此后30年间，NASA的哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号5架航天飞机先后共执行了135次任务，帮助建造国际空间站，发射、回收和维修卫星，开展科学研究。

哥伦比亚号航天飞机

不算实验品企业号，美国就有5架成熟的航天飞机——哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号。
而苏联受制于国内经济的疲软，后期无力继续与美国在太空争霸，虽然苏联也在70年就着手布局航天飞机事业——暴风雪计划，但到了1984年才完成了第一架全尺寸航天飞机模型，之所以暴风雪计划如此缓慢，是受制于当时苏联的工业生产能力，几乎所有的零部件的研制进度都没有达到最初的设计要求。
1988年11月15日，苏联的暴风雪号航天飞机终于从拜科努尔航天中心首次发射升空。
巅峰陨落，惨淡收场

作为世界最顶级的科技产物，航天飞机一度被美国人视为是太空霸权的象征。但谁也未料到航天飞机会迅速陨落，并且代价是如此高昂。

1986年1月28日，挑战者号在进行代号STS-51-L的第10次太空任务时，因为右侧固态火箭推进器上面的一个O形环失效，并且导致一连串的连锁反应。在升空后73秒时，爆炸解体坠毁。机上的7名宇航员都在该次事故中丧生。

挑战者号的惨痛失败，虽然代价十分高昂，但NASA并没有动摇对于航天飞机的信心，事实证明在后来的一段时期内，航天飞机一直能够圆满完成任务，航天飞机也迎来了鼎盛时期。

宇航员出舱维修哈勃望远镜

但好景不长，2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在执行代号STS-107的第28次任务重返大气层的阶段中与控制中心失去联系。
随后就是我们熟悉的画面，哥伦比亚号航天飞机在得克萨斯州上空爆炸解体，机上7名航天员全数罹难。

空中解体的哥伦比亚号航天飞机

事故的原因竟然是燃料箱外脱落的一个泡沫碎块，撞击在“哥伦比亚”号机壳上，从而出现了孔洞，导致超高温气体进入航天飞机，最终酿成事故。这也让人们突然意识到，航天飞机这一庞然大物竟然如此的“脆弱”。
5架航天飞机2架爆炸，14名宇航员因此丧命，如此高昂的代价，让美国人开始了反思。
而此时正值奥巴马上台，叫停了新的登月计划开始将目光转向了火星，2010年，在预算经费有限的情况下，运营成本高且安全系数低的航天飞机被彻底放弃。
而苏联的暴风雪计划更是早早就惨淡收场。

暴风雪计划整个项目的开销超过了200亿卢布，随着苏联解体，彻底失去的资金支持，暴风雪号航天飞机没有再进行过太空飞行，和平号空间站只能利用一次性飞船和美国航天飞机作为往返工具。按原计划，第二架航天飞机将于1991年首飞，第3架则是在1992年建造完成，而首次载人飞行将在1994-1995年间进行。但由于政治和经济原因，这一切都没有实现。所有航天飞机只能存放在库房中，任灰尘飞扬，仪器老化。而未完工的两架则已在90年代中期被拆解。

废弃的暴风雪号

2002年，暴风雪号航天飞机，因拜科努尔的厂房坍塌而被摧毁。至此暴风雪计划在凄凉中彻底终结。
失败原因

1、安全性差
全球历次载人航天失事中，一共造成22位宇航员丧生，其中美国航天飞机就占了14位，占比高达63%！
由于结构复杂，零部件易损，直接导致每次发射后需要大量时间维修保养，发射频率从计划中的每年24次下降到5次，这种情况下，依然发生了两次重大事故，无法保证飞行任务的安全性，被淘汰是必然的。
2、费用高昂
上文提到过苏联没有经费支撑航天飞机，仅仅试飞一次就惨淡收场，而作为世界第一强国的美国在航天飞机方面的投入也早已吃不消了。
首先，每架航天飞机投入了20亿美元以上的研制费用，陨落的两架直接损失就超过40亿美元（还不包含牺牲航天员的损失）。
其次，每一次飞行费用高达2亿以上美元，而如今SpaceX的单次报价为6200万美元，在不考虑通货膨胀货币贬值的情况下，依然相差甚远，航天飞机的初衷是为了降低整个载人航天研制和发射过程中的花销，而实际情况大大背离了设计初衷。
最后，零件耗损严重，大量的人力物力资金消耗在检修环节，航天飞机的着陆场与发射场相距甚远，每次降落后要用大型客机运回发射场检修，额外增加了成本，这让NASA的预算连年超支。
3、寿命太短
航天飞机的设计寿命是每架飞行100次，寿命20年，但直到全部退役，5架飞机一共才飞行了130多次，发射频次如此低的情况下，航天飞机的老化程度依然比预期的要快，无法长期重复使用，那还不如使用单次消耗的飞船。

号称史上最强的SpaceX星舰即将发射

正如文章题目所提到的，航天飞机的设计理念非常超前——一个可回收重复使用的飞船，但由于技术难度大、系统设计复杂、零部件容易耗损，现有的材料工艺根本无法满足设计的需要。
航天飞机的失败，让美国在航天事业走了一条“弯路”，从新回到了原点，以至于很长一段时间内只能采购俄罗斯的航空发动机，甚至被后起之秀SpaceX抢走大量订单，而中国航天事业也因此快速缩短了彼此差距。
中国工程院院士龙乐豪认为，航天飞机时代的结束，意味着一个阶段的终止，但也意味着一个更高起点的开始。
航天飞机虽然失败了，但仍然留下了许多宝贵的技术和经验，也许在未来的某一天，材料科学实现了突破性进展，改进后的航天飞机又能脱胎换骨重新复活，再次登上历史舞台。