航天飛機的發展史 _航天飛機

航天飛機簡介1969年4月，美國宇航局提出建造一種可重復使用的航天運載工具的計劃。1972年1月，美國正式把研制航天飛機空間運輸系統列入計劃，確定了航天飛機的設計方案，即由可回收重復使用的固體火箭助推器，不回收的兩個外掛燃料貯箱和可多次使用的軌道器三個部分組成。經過5年時間，1977年2月研制出一架創業號航天飛機軌道器，由波音747飛機馱著進行了機載試驗。1977年6月18日，首次載人用飛機背上天空試飛，參加試飛的是宇航員海斯（C·F·Haise）和富勒頓（G·Fullerton）兩人。8月12日，載人在飛機上飛行試驗圓滿完成。又經過4年，第一架載人航天飛機終于出現在太空舞臺，這是航天技術發展史上的又一個里程碑。航天飛機是一種為穿越大氣層和太空的界線（高度100公里的卡門線）而設計的火箭動力飛機。航天飛機結合了飛機與航天器的性質，像有翅膀的太空船。航天飛機是一種有翼、可重復使用的航天器，由輔助的運載火箭發射脫離大氣層，作為往返于地球與外層空間間的交通工具，外形像飛機。雖然世界上有許多國家都陸續進行過航天飛機的開發，但只有美國與前蘇聯實際成功發射并回收過這種交通工具。但由于蘇聯瓦解，相關的設備由哈薩克接收后，受限于沒有足夠經費維持運作使得整個太空計劃停擺，因此目前全世界僅有美國的航天飛機機隊可以實際使用并執行任務。航天飛機的翼在回到地球時提供空氣煞車作用，以及在降跑道時提供升力。航天飛機升入太空時跟其他單次使用的載具一樣，是用火箭動力垂直升入。因為機翼的關系，航天飛機的酬載比例較低。設計者希望以重復使用性來彌補這個缺點。1981年4月12日，在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心聚集著上百萬人，參觀第一架航天飛機哥倫比亞號發射。宇航員翰·楊（John W·Young）和克里平（Robert L·Crippen）揭開了航天史上新的一頁。這架航天飛機總長約56米，翼展約24米，起飛重量約2040噸，起飛總推力達2800噸，最大有效載荷29.5噸。它的核心部分軌道器長37.2米，大體上與一架DC—9客機的大小相仿。每次飛行最多可載8名宇航員，飛行時間7至30天，軌道器可重復使用100次。航天飛機集火箭，衛星和飛機的技術特點于一身，能像火箭那樣垂直發射進入空間軌道，又能像衛星那樣在太空軌道飛行，還能像飛機那樣再入大氣層滑翔著陸，是一種新型的多功能航天飛行器。從1981年至1993年底，美國一共有5架航天飛機進行了59次飛行，其中哥倫比亞號15次，挑戰者號10次，發現號17次，亞特蘭蒂斯號12次，奮進號5次。每次載宇航員2至8名，飛行時間從2天到14天。在12年中，已有301人次參加航天飛機飛行，其中包括18名女宇航員。航天飛機的59次飛行中，在太空施放衛星50多顆，載2座空間站到太空軌道，發射了3個宇宙探測器，1個空間望遠鏡和1個γ射線探測器，進行了衛星空間回收和空間修理，開展了一系列科學實驗活動，取得了豐碩的探測實驗成果。美國航天飛機創造了許多航天新紀錄。航天飛機首航指令長約翰·楊6次飛上太空，是世界上參加航天次數最多的宇航員。1983年6月18日女宇航員莎麗·賴德（Sally K·Ride）乘挑戰者號上天飛行，名列美國婦女航天的榜首。1983年8月30日，挑戰者號把美國第一個黑人宇航員布魯福德（Guion S·Bluford）送上太空飛行。1984年2月3日乘挑戰者號上天的麥坎德利斯（B·McCandless），成為世界上第一位不系安全帶到太空行走的宇航員。1984年4月6日挑戰者號上天后，宇航員首次抓獲和修理軌道上的衛星成功。1984年10月5日參加挑戰者號飛行的莎麗文（Kathryn D·Sullivan）成為美國第一位到太空行走的女宇航員。1985年1月24日發現號升空，首次執行秘密的軍事任務。1985年4月29日，第一位華裔宇航員王贛駿（Tayler Wang）乘挑戰者號上天參加科學實驗活動。1985年11月26日，亞特蘭蒂斯載宇航員上天第一次進行搭載空間站試驗。1992年5月7日奮進號首次飛行，宇航員在太空第一次用手工操作搶救回收衛星成功。7月31日亞特蘭蒂斯號上天，首次進行繩系衛得發電試驗。9月12日奮進號將第一位黑人女宇航員，第一位日本采訪人員和第一對宇航員夫婦載入太空飛行。暴風雪號航天飛機首航成功1988年11月15日莫斯科時間清晨6時，前蘇聯的暴風雪號航天飛機從拜科努爾航天中心首次發射升空，47分鐘后進入距地面250千米的圓形軌道。它繞地球飛行兩圈，在太空遨游3小時后，按預定計劃于9時25分安全返航，準確降落在離發射地點12千米外的混凝土跑道上，完成了一次無人駕駛的試驗飛行。暴風雪號航天飛機大小與普通大型客機相差無幾，外形同美國航天飛機極其相仿，機翼呈三角形。機長36米，高16米，翼展24米，機身直徑5.6米，起飛重量105噸，返回后著陸重量為82噸。它有一個長18.3米，直徑4.7米的大型貨艙，能將30噸貨物送上近地軌道，將20噸貨物運回地面。頭部有一容積70立方米的乘員座艙，可乘10人。科學家們認為，這次完全靠地面控制中心遙控機上的電腦系統，在無人駕駛的條件下自動返航并準確降落在狹長跑道上，其難度林比1981年美國航天飛機有人駕駛試飛大得多。首先，暴風雪號的主發動機不是裝在航天飛機尾部，而是安裝在能源號火箭上，這樣就大大減輕了航天飛機的入軌重量，同時騰出位置安裝小型機動飛行發動機和減速制動傘。其次，暴風雪號著陸時，可用尾部的小型發動機做有動力的機動飛行，安全準確地降落在狹長跑道上，萬一著陸失敗，還可以將航天飛機升起來進行第二次著陸，從而提高了可靠性。而美國航天飛機靠無動力滑翔著陸只能一次成功。第三，暴風雪號能象普通飛機那樣借助副翼，操縱舵和空氣制動器來控制在大氣層內滑行，還準備有減速制動傘，在降落滑跑過程中當速度減慢到50千米/小時自動彈出，使航天飛機在較短距離內停下來。暴風雪號首航成功，標志著前蘇聯航天活動跨入一個新的階段，為建立更加完善的天地往返運輸系統輔平了道路。原計劃一年后進行載人飛行，但由于機上系統的安全可靠尚未得到充分保證，加之其后政治和經濟等方面的原因，載入飛行的時間便推遲了。美國航天飛機·美國第一架航天飛機：哥倫比亞號(Clombia)·美國第二架航天飛機：挑戰者號(Challenger)·美國第三架航天飛機：發現號(Discovery)·美國第四架航天飛機：亞特蘭蒂斯號(Atlantis)·美國第五架航天飛機：奮進號(Endeavour)美國航天飛機的組成和結構美國航天飛機是追求航天運載工具重復使用的產物，因而這旨一種特殊的航天運載工具。由于它的軌道器在軌道上運行，因而可以執行航天器的任務，如對天地進行觀測等。同時，由于軌道器上設有密封艙和生命保障設備，因而又具有載人航天器的功能。美國航天飛機由軌道飛行器、外掛燃料箱和固體火箭助推器三大部分組成。軌道飛行器，簡稱軌道器，它是美國航天飛機最具代表性的部分，長37.24米，高17.27米，翼展29、79米。軌道飛行器是一種用來在太空和地面之間往返運送宇航員和設備的帶有機翼的太空飛機。它的前段是航天員座艙，分上、中、下三層。上層為主艙，有飛行控制室、臥室、洗浴室、廚房、健身房兼貯物室，可容納8人；中層為中艙，也是供航天員工作和休息的地方；下層為底艙，是設置冷氣管道、風扇、水泵、油泵和存放廢棄物等的地方。它的后段有垂直尾翼、三臺主發動機和兩臺軌道機動發動機。主發動機在起飛時工作，它使用外掛燃料箱中的推進劑。每臺可產生1668千牛的推力。在軌道器中段和后段外兩側是機翼。在軌道器的頭錐部和尾部內，還有用于輕微軌道調整的小發動機，共44臺。外掛燃料箱，簡稱外貯箱，長46.2米，直徑8.25米，能裝700多噸液氫液氧推進劑，它與軌道器相連。固體火箭助推器，共兩枚，連接在外貯箱兩側上，長45米，直徑約3.6米，每枚可產生15682千牛的推力，承擔航天飛機起飛時80%的推力。附:“挑戰者”號航天飛機爆炸1986年1月28日，美國“挑戰者”號航天飛機在第10次發射升空后，因助推火箭發生事故凌空爆炸，艙內7名宇航員(包括一名女教師)全部遇難。造成直接經濟損失12億美元，航天飛機停飛近3年，成為人類航天史上最嚴重的一次載人航天事故，使全世界對征服太空的艱巨性有了一個明確的認識。遇難宇航員為斯科比、史密斯、麥克奈爾、杰維斯、鬼冢(夏威夷出生，日裔)、朱迪恩·雷斯尼克(女)、麥考利芙(女教師) 。美國東部時間當日上午11時39分12秒，美國佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航空中心10英里上空，在“轟”的一聲巨響之后，“挑戰者”號航天飛機凌空爆炸。美國全部航天飛機飛行因而暫停了3年，“星球大戰”計劃也遭受嚴重挫折。

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航天飛機的發展史

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