为什么要建造航天飞机?
航天飞机是人类航天史上具有标志意义也是颇有争议的载人航天器。在航天飞机诞生之前,把人送上太空的载人航天器只有宇宙飞船。比如第一位航天员苏联的加加林乘坐的“东方号”飞船,比如美国第一位航天员谢泼德乘坐的“水星号”飞船,再比如登月航天员阿姆斯特朗乘坐的“阿波罗”飞船……那时,航天员都是坐在飞船里,用火箭把他们发射到太空,等执行完任务后,再返回地球。当然,这些飞船都不是船的模样,而是锥体形状(苏联早期飞船是圆球形,后来改进为更符合空气动力学的锥体形状)。
那为什么有飞船了,还要研制航天飞机呢?相比飞船,航天飞机有什么优点,最终让美国和苏联决策要研制这种新型航天器呢?
这事说来话长,也颇曲折。根据早前的认识,飞船和火箭组合飞行似乎有一个缺点,那就是不能重复使用,飞船和火箭都只能用一次,这好像不太划算。为什么飞船只能用一次呢?原来飞船发射时会遭遇各种严重振动,返回地球时,高速坠落,又被大气层严重烧蚀,不能再度使用。此外,发射飞船的多级液体火箭也是一次性的,一级一级脱落后,箭体坠落地面,都被摔得面目全非,不可能重复使用。早期的航天工程师们认为,这是一种浪费。
本着重复利用、不浪费的美好初衷,航天工程师们开始构思能重复利用,载客、载货更多(比如可以载7名航天员、30吨货物,远远超过飞船的运力),像飞机一样着陆的载人航天器,这就是航天飞机诞生的初衷。这种新型的载人航天器绑在火箭上,通过火箭发射,着陆时却可以像飞机一样,利用空气的升力,轻盈地滑翔而落,实在是很美好。
航天飞机的构想打动了很多人,美国和苏联的工程师们先后开始研制这种新型的航天器。1981年4月12日,第一架航天飞机——“哥伦比亚号”发射升空。美国率先研制出了能重复利用的航天飞机。
航天飞机的结构分为3部分:2支固体助推火箭、1个燃料外储箱、1架轨道器。其中,固体助推火箭助推航天飞机发射后,会被航天飞机抛离,然后打开降落伞,降落在预定区域,打捞维护之后,可以继续用;燃料外储箱则不能重复利用;轨道器是载人装货的航天器,是航天飞机的主体,它类似一架小型飞机,也是可以重复利用的。
航天飞机是在冷战期间激烈的太空竞赛中诞生的,美国和苏联两个航天强国都花费巨资,研制出了真正执行太空任务的航天飞机。两个国家的航天飞机外形和结构也非常类似。其中,美国共研制出了5架,分别是“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”、“亚特兰蒂斯号”和“奋进号”。它们总共执行了135次航天任务。苏联只研制出了1架航天飞机,那就是“暴风雪号”。
美国航天飞机研制出来之后,先后执行了很多种以前飞船不能完成的工作,比如,运送了很多体积庞大的军事侦察卫星,释放了“哈勃”太空望远镜在内的很多大型科学观测航天器,参与组装了“国际空间站”等。航天飞机的舒适性也比飞船要好,对航天员的要求也不再像以前那么苛刻。比如,1998年10月,77岁的美国航天员格伦(第一位进入轨道的美国人),乘坐“发现号”航天飞机飞上太空,创造了老人上太空的纪录。
不过,航天飞机并没有风光多少年,很快就暴露出了天生的严重缺陷。1986年1月,美国“挑战者号”航天飞机在发射后73秒时发生爆炸,7名航天员根本没有办法逃生,全部牺牲,遭遇了严重的航天灾难。2003年2月,同样的灾难再次上演,“哥伦比亚号”航天飞机在返回地球时失事,再次验证了航天飞机的不安全性。此外,还有大大小小的关于航天飞机的问题。从那以后,航天飞机的每一次飞行,都让人提心吊胆。航天飞机不仅发射费用远超一次性火箭,而且安全性也远不如火箭和飞船组合。美国开始反省航天飞机工程。
2011年7月,“亚特兰蒂斯号”航天飞机执行了美国航天飞机的最后一次飞行任务。此后,飞了30年的航天飞机全部退役,一个时代就此终结。3架航天飞机现在已经成了博物馆的展品,见证着一段充满争议的航天时代的结束。
美国的航天飞机都成了博物馆的展品,那么苏联的航天飞机现在又在哪里呢?
和美国你追我赶进行太空竞赛的苏联,在航天飞机方面自然不甘落后,完整地制造出了“暴风雪号”航天飞机,其外形和美国的航天飞机几乎一模一样。另外,苏联还有几架航天飞机建造过半,有的已接近完工。
如今,这些苏联的航天飞机有的已经被拆解,有的被变卖,流落他国,命运悲惨。
在航天飞机流行的时代,除了美国和苏联制造出了航天飞机,也有一些国家动过念头,要制造自己的航天飞机,甚至都开始了完整的论证工作。不过,因为种种原因,这些国家都没有制造出成型的航天飞机。
【发散思维】你认为,与载人飞船相比,航天飞机有哪些优劣?