航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返? _光明网

点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返?
首页> 科技频道> 军事科技前沿> 军事微课 > 正文

航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返?

来源:科普中国-军事科技前沿2021-09-03 13:40

  上世纪的太空竞赛,美国通过首先将人类送上月球“击败”前苏联,标志着太空竞赛时代的结束。这个时期以后,美国和前苏联分别走上了不同的发展路线,前苏联将重点放在了空间站。美国为了实现航天器的重复利用,降低航天飞行成本,选择了航天飞机计划。

航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返?

  航天飞机是一种往返于近地轨道和地面间的、可重复使用的运载工具。它既能像运载火箭那样垂直起飞,又能像飞机那样在返回大气层后在机场着陆。它的核心是一个轨道器,形状就像一架普通飞机,它的机翼是一个三角翼,长度大约37米,起飞时重量约为100吨。它还有另外两个组成部分,一个是非常巨大的外挂燃料箱,用于储存航天飞机飞入太空时所需的燃料,在外挂燃料箱的两侧还有两个固体火箭助推器。

航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返?

  在航天飞机飞向太空的过程中,首先由航天飞机轨道器上面的三台使用液氢液氧推进剂的主发动机工作。起飞的过程中,固体助推器提供了约超过3000吨的主要推力。工作一段时间后两个助推器分离,航天飞机的主发动机继续工作,达到一定高度快接近入轨的时候,外挂燃料箱的燃料消耗殆尽分离。航天飞机利用它自身的轨道机动发动机,进入环绕地球运行轨道。

  航天飞机的两个助推器会利用降落伞减速、回收、再重复使用。轨道器可以像飞机一样,在跑道上着陆进行回收,只有巨大的外挂燃料箱不能回收,因此,航天飞机是人类第一种可重复使用的航天器。航天飞机的功能非常强大,最多可以承载7-8名宇航员进入太空。座舱后还有一个巨大的货舱,进入太空以后,它的舱盖就可以打开,将卫星或其他的有效载荷释放到太空中。

航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返?

  1981年4月12日,NASA第一架航天飞机“哥伦比亚”号首次升空,进行为期两天的飞行,验证了其安全发射与降落返回的能力,这不但为当时前苏联的载人航天起到震慑作用,也意味着人类进入了航天的一个新时代。

  整个航天飞机发展的历程中,发生过两次严重事故。一次是1986年1月28日的“挑战者”号航天飞机,它的助推器的O型密封圈由于低温失效产生裂纹,导致了火焰的泄露,使得航天飞机凌空爆炸,7名宇航员丧生。另一次是在本世纪初,“哥伦比亚”号航天飞机在返回过程中,由于起飞时,一侧机翼被一个保温的泡沫塑料撞击导致破裂,返回过程中防热失效,导致解体。

  两次事故证明,航天飞机虽说期望它是一种比较安全的运载工具,但事实证明,它在安全性方面确实是有严重缺陷。这也导致在2011年,航天飞机经历了135次飞行后退出现役。另外一个重要的原因在于,初期预想通过可回收重复使用降低成本。但事实证明,由于它每次回收后,需要花非常大的精力和人员投入进行维修维护,导致每次飞行的成本比一次性使用的运载火箭还要大得多。所以说,成本控制失败是计划被取消的一个更重要的原因。

  美国先后有五艘航天飞机——“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号、“奋进”号飞入太空。2011年7月,“亚特兰蒂斯”号执行了美国航天飞机的最后一次飞行任务。此后,一个时代就此终结,30年的航天飞机全部退役。

航天发展简史⑦航天飞机如何实现天地往返?

  但是,整个航天飞机在几十年的飞行过程中仍然创造了很多辉煌,包括对哈勃太空望远镜的释放和多次维修,国际空间站的建造和维护等等,都证明了它确实是功能非常强大的一种飞行器,在航天历史上书写了壮丽篇章。

 

  专家简介

  杨宇光,中国航天科工集团二院研究员,国际宇航联空间运输委员会副主席。

  

  出     品:中国科协 光明网

  监     制:战  钊

  策     划:宋雅娟

  科学顾问:杨宇光

  编     导:宋雅娟 武玥彤

  摄     像:肖春芳

  后期制作:光明网科普事业部

 

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(