系列二你不可不知的航天发射简史之航天飞机兴衰

航天飞机兴衰

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70年代初期美国阿波罗登月计划高潮过后，载人空间站时代接踵而至，在苏联礼炮系列空间站进入太空的同时，美国的天空实验室系列也相继部署，美国航空航天局将可自由进出太空、天地往返的可重复使用空间运输系统列入发展规划并提上日程，航天飞机应运而生。

美国航空航天局设计的航天飞机方案由轨道器、推进剂外挂贮箱和大型固体助推器组成，像运载火箭一样垂直起飞，水平着陆。轨道器承载各式航天器以及航天员，负责航天器部署和货物运送，可多次重复使用，尾段配置3台大推力液氢液氧发动机，返回大气层后像飞机一样在机场着陆，外挂贮箱与轨道器相连，可容纳2000多立方米氢氧推进剂，两台固体助推器与外挂贮箱捆绑，长45米，直径3.6米，单枚助推器可产生15000千牛推力，承担航天飞机起飞时80%的推力。

从1981年4月12日哥伦比亚号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心首飞成功，到2011年7月21日亚特兰蒂斯号轨道器在肯尼迪中心15号跑道着陆，哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号总计执行了135次天地往返任务，几乎全部着陆在肯尼迪航天中心和爱德华兹空军基地，总任务时长1322天19小时21分23秒，主要承担了国际空间站的建设和维修，各型卫星发射回收、维修和空间探测器部署，在轨道开展了大量空间科学实验。

历史上美国先后研制了六架航天飞机，其中企业号用于地面测试和飞行验证、从未开展在轨任务，发现号飞行39次搭载252人，亚特兰蒂斯号飞行33次搭载207人，哥伦比亚号飞行28次搭载160人，奋进号飞行25次搭载173人，挑战者号飞行10次搭载60人。航天飞机设计之初是要通过简便维护重复使用降低发射成本，但由于航天飞机系统过于复杂，技术和系统维护需要大量的人力物力，实际花费1137亿美元远远超过430亿美元的计划，航天飞机准备与发射的成本也十倍以上地增长，再加上1986年挑战者号发射任务解体，2003年哥伦比亚号重返大气层时失事，2011年航天飞机退出历史舞台，分散在全国各地进行展览。

在美国航天飞机天地间自由往返的同时，苏联也启动了航天飞机计划，设计研制了暴风雪号。与美国航天飞机方案稍有不同，虽然暴风雪号航天飞机外型与美国航天飞机相似，但不配置主发动机，通过外挂在能源号运载火箭发射入轨。能源号火箭采用液氢液氧芯级捆绑4个液体助推器方案，芯级配置4台大推力液氢液氧发动机，液体助推器各配置1台世界最大推力的液氧煤油发动机，暴风雪号航天飞机仅作为载荷背在能源号火箭芯级上。1988年11月15日，能源号将暴风雪号航天飞机成功发射入轨，经过206分钟在轨运行，暴风雪号成功着陆。尽管任务取得成功，由于苏联解体和财政困难，航天飞机计划最终下马，2002年暴风雪号和能源号在哈萨克拜科努尔的库房坍塌中双双损毁，苏联的航天飞机凄惨终结。

美国航天飞机虽然退役，但是其设计思想和制造技术在后续的运载系统得到了保留和发扬。不但美国新一代载人登月运载火箭保留了航天飞机液氢液氧芯级捆绑大型固体助推的设计理念，日本H2、H3火箭、欧空局阿里亚娜5/6火箭、印度GSLV火箭也对航天飞机构型有所借鉴，SLS太空发射系统对航天飞机的氢氧发动机和固体发动机更是直接继承，固体动力也在诺斯罗普·格鲁曼公司新研OmegaA 火箭中有所发展。除此之外，波音研制的空天飞机X-37B堪称航天飞机轨道器的缩小版，在卡纳维拉尔角发射，在爱德华兹空军基地返回，目前正在执行第六次绝密飞行任务。

航天飞机是空间站时代应运而生的产物，是最尖端航天技术的集大成者，是人类高端制造实力的有力证明，带来过灾难，带来过遗憾，更多的是创造了的辉煌，时代在进步，航天飞机虽然终结了历史使命，但在人类探索宇宙的征途上塑造了一个刻骨铭心的丰碑。

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