【爱科学】航天飞机

　　航天飞机的发展过程是一段喜与悲共存的的历史。在这段历史中，既包括美国太空总署取得的举世瞩目的成就，也包括两次最惨痛的灾难事故。

　　1972年1月，美国正式把包含研制航天飞机的空间运输系统列入计划。美国太空总署想建造一种运载火箭，利用它既可以完成航天任务，还可以自己返回地球上的发射基地。火箭只能使用一次，代价昂贵，而具备上述特点的航天飞机却可以重复使用。科学家起初认为航天飞机一年可以执行50次任务，但实际上每年只能重复使用8次。

　　航天飞机主要由三部分组成:外形像飞机的轨道飞行器机身长37.2米，装有3台以液氧和液氢为燃料的主引擎。巨大的外挂燃料箱内装有补给燃料。两台长45米的固体燃料火箭推进器连接在外挂燃料箱两侧。航天飞机的前段是航天员座舱，分上、中、下三层。上层为主舱，可容纳7人;中层为中舱，也是供航天员工作和和休息的地方，有卧室、洗浴室、厨房、健身房兼贮物室;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。航天飞机的货舱长18米，最大有效载荷可达27.6吨，是放置人造地球卫星、探测器和大型实验设备的地方。与货舱相连的还有遥控机械臂，用于施放、回收人造地球卫星和探测器等航天器，还可以作为宇航员太空行走的“阶梯”。

　　航天飞机发射升空后，所有的五枚火箭(安装在轨道飞行器上的三枚火箭以及两枚固体燃料火箭推进器)全部点燃。两分钟后，外置的两枚火箭推进器脱离机身并借助险落伞落人大海,回收修复后还可以重复利用20次。当轨道飞行器进入地球轨道6分钟后机组航天员将外挂的燃料箱抛离机身，燃料箱重新进入地球大气层后烧毁。在任务完成返航阶段，机组航天员将机动火箭点燃使航天飞机减速，然后航天飞机在海拔高度120千米处重新进入地球大气层，距离发射基地米地通是肯尼迪航天中心。轨道飞行器经历滑翔减速，与大气摩擦产生的热量使机翼上的耐热片以及机身迅速达到红热状态。航天飞机经历整个降落减速过程后，在其着陆阶段，减速降落伞使航天飞机进一步减速，速度约为320千米/小时。

　　美国太空总署已经建造了六架航天飞机。他们利用第一架航天飞机，即1977年的“企业”号，做大气层滑翔测试，但从来没发射入太空。1981年，“哥伦比亚”号成为第一架进入地球轨道飞行的航天飞机，接下来就是1983 年的“挑战者”号、1984 年的“发现”号和1985年的“亚特兰蒂斯”号航天飞机。1986年1月，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而爆炸，舱内7名宇航员(包括一名美国太空总署已经建造了六架航天飞机。他们利用第一架航天飞机，即1977年的“企业”号，做大气层滑翔测试，但从来没发射入太空。1981年，“哥伦比亚”号成为第一架进入地球轨道飞行的航天飞机，接下来就是1983 年的“挑战者”号、1984年的“发现”号和1985年的“亚特兰蒂斯”号航天飞机。1986年1月，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而爆炸，舱内7名宇航员(包括一名女教师)全部遇难，使全世界对征服太空的艰巨性有了一个明确的认识。美国太空总署建造了“奋进”号取代了“挑战者”号航天飞机，并在 1992 年成功发射。2003年2月,载有7名宇航员的美国“哥伦比亚”号航天飞机返回地球时，在着陆前16分钟时发生了意外，航天飞机解体坠毁。事故调查委员会指出“哥伦比亚”号航天飞机升空80秒后，一块从外挂燃料箱脱落的泡沫损伤了左翼，并最终酿成大祸。经过缜密的修理之后，“发现号”航天飞机于 2005 年又发射升空。14 天后，它返回地球基地，由于天气的原因没能降落到肯尼迪航天中心，而是降落在了爱德华空军基地。

　　发射后(1)，航天飞机向上加速(2)，2分钟后，两侧的火箭推进器(3)脱离机身，借助降落伞落回地球并回收，以重复使用。约8分钟后，航天飞机进入飞行阶段(4)，进入地球轨道并抛离外挂燃料箱(5)，燃料箱再进入大气层时烧毁。在航天飞机完成预定任务(6)后开始转向(7)，点燃火箭以减速（８），开里新进入大气层(9)。重新调头之后(10)，机翼侧转(11、12)以减速，然后进入着陆阶段(13)，并滑翔下降(14)至机轮着陆(15)，借助减速伞停在预定地点。波音运输机(16)则将航天飞机运回爱德华空军基地，为下一次飞行做准备。

　　“挑战者”号航天飞机由波音747运输机从德来顿飞行研究中心运送到佛罗里达州的肯尼迪航天中心，准备它的第一次发射任务。“挑战者”号航天飞机在1983年实现了首次太空飞行。1986年1月28日，“挑战者”号在进行第10次太空任务时，因为火箭推进器上一个零件失效，升空73秒时，爆炸解体坠毁。

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