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第22章 航天飞机——人类探索太空史上浓重的一笔(2)

“暴风雪号”航天飞机命途多舛

苏联研制的“暴风雪号”航天飞机采用的是最先进的技术,在很多方面还优于美国的航天飞机,如此出色的航天器却命途多舛,昙花一现。最终不仅没有能与美国的对手比肩,更是几乎遭到了遗弃。

“暴风雪号”航天飞机计划出炉

20世纪70年代初,美国制定了研制航天飞机的计划,并将其列为载人航天的首要项目。美国最初的目的是研发一种更经济的轨道运输工具以取代飞船和运载火箭,但苏联当局则将这一新型航天器视为未来美国搭载核武器的工具,并于1976年决定发展类似的航天器作为对这种“威胁”的回应。苏联人将其取名为“暴风雪”。

当年米高扬设计局从事螺旋计划的部分技术人员,以及来自莫尔尼亚、米亚西舍夫等设计局的一些工程师也被调去从事“暴风雪”计划。“暴风雪”的主体由新成立的莫尔尼亚联合体全权负责研发。

“暴风雪号”航天飞机首飞成功

“暴风雪号”真正的轨道飞行是在1988年11月5日,这是一次无人测试飞行,所以航天飞机的生命保障系统没有运转,其上也没有安装任何软件。由于计算机存储能力的限制,“暴风雪号”只环绕地球飞行了2圈,3小时25分钟后成功返回地面。

这次自动飞行的难度显然要比美国1981年“哥伦比亚号”航天飞机有人驾驶的首航大得多。“暴风雪号”配备有小型引擎,可以在一定程度上实现有动力返航,如果第一次着陆失败还可作第二次飞行;它还可以通过机翼舵面调整飞行姿态,着陆时机动性也比美国的航天飞机强。

从第一次飞行执行的任务看,这显然不是计划中唯一的一次无人飞行试验,因为这次飞行连最重要的生命保障系统都没有测试。这次的自动飞行是很成功的,它顺利抵抗住了速度达每小时34千米的侧风,降落后机身中线与跑道中线偏离只有5英尺。

“暴风雪”号的成功首飞给各国带来了很大影响,人们期待着它能够早日开始载人飞行。

“暴风雪”计划在凄凉惨淡中彻底终结

1988年首飞后,用于“暴风雪”计划的资金濒临耗尽。

仅仅是开发航天飞机系统本身就花费了13亿卢布之巨,整个项目的开销超过了200亿卢布。而苏联当局也逐渐考虑起庞大的投资与发展航天飞机带来的利益之间的关系。“暴风雪”计划在某种意义上加速了苏联的瓦解。而苏联解体后,昔日的计划更是彻底失去了经济支持。1991年,苏联军方停止了对该计划的拨款支持。

1993年“暴风雪”航天飞机机身的设计者,莫尔尼亚联合体被迫承认,“暴风雪”计划就此结束。他们希望能够转向开发其他小型航天设备,但因资金不足,只能作罢。

自1988年至今,“暴风雪号”航天飞机没有再进行过太空飞行,“和平号”空间站只能利用一次性飞船和美国航天飞机作为往返工具。按原计划,第二架航天飞机于1991年首飞,第三架则是在1992年建造完成,而首次载人飞行在1994—1995年间进行。但由于政治和经济原因,这一切都没有实现。所有航天飞机只能存放在库房中,任灰尘飞扬,仪器老化。而未完工的两架则已在20世纪90年代中期被拆解。

2002年,一架可以飞行的“暴风雪号”航天飞机连同“能源号”火箭一道,因拜科努尔的厂房坍塌而被摧毁。至此,“暴风雪”计划在凄凉惨淡中彻底终结。

“暴风雪号”航天飞机发射场区是一个多功能、多用途的发射场区,包括“能源”号超重型火箭和“暴风雪”号航天飞机发射设施以及相应的地面支持设施和特殊的着陆跑道、着陆场区。“能源”号超重型火箭与运载美国航天飞机的助推火箭类似,第一级捆绑4个直径4米、长40米的助推器,芯级直径达8米,长60米。火箭第一级和芯级采用液氧煤油,第二级为液氢液氧低温燃料,起飞质量达到2400吨,可以将100吨的有效载荷送入低地球轨道。该火箭凝聚了苏联成千上万名航天工程师的心血,是苏联各方合作的典范。这一项目震惊了当时的整个航天界。

“哥伦比亚号”航天飞机

“哥伦比亚号”航天飞机是美国国家航空暨太空总署甘乃迪太空中心旗下拥有的航天飞机之一。“哥伦比亚号”是美国的太空梭机队中第一架正式服役的,它在1981年4月12日首次执行代号STS-1的任务,正式开启了NASA的太空运输系统计划的序章。

美国最老的航天飞机

美国“哥伦比亚号”航天飞机于1981年4月12日首次发射,是美国最老的航天飞机。2003年1月16日,“哥伦比亚号”进行了它的第28次飞行,这也是美国航天飞机22年来的第113次飞行。

“哥伦比亚号”机舱长18米,能装运36吨重的货物。航天飞机外形像一架大型三角翼飞机,机尾装有三个主发动机和一个巨大的推进剂外贮箱,里面装着几百吨重的液氧、液氢燃料。它附在机身腹部,供给航天飞机燃料进入太空轨道;外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭。整个组合装置重约2000吨。

在返航时,它能借助于气动升力的作用,滑行上万公里,然后在跑道上水平降落。与此同时,在滑行中,它还能向两侧方向作2000公里的机动飞行,以选择合适的着陆场地。

据宇航局的官员介绍,一架航天飞机可以反复使用75到100次。1986年,美国“挑战者号”航天飞机在升空不久后发生爆炸,造成7名机组人员全部遇难。

“哥伦比亚号”原定2001年升空,但由于技术故障和航天飞机调配等原因,发射日期一直被推迟到了2003年1月16日。

当天发射升空的“哥伦比亚号”上的7名宇航员包括第一位进入太空的以色列宇航员拉蒙,6名美国宇航员中有两位是女性。

“哥伦比亚号”本次飞行总共搭载了6个国家的学生设计的实验项目,其中包括中国学生设计的“蚕在太空吐丝结茧”实验。

飞机失事,宇航员罹难

美国当地时间2003年2月1日,载有七名宇航员的美国“哥伦比亚号”航天飞机在结束了为期16天的太空任务之后返回地球,但在着陆前发生意外,航天飞机解体坠毁。

美国东部时间上午9点(北京时间22点),在“哥伦比亚号”着陆前16分钟,该机突然从雷达中消失。电视图像显示,解体的“哥伦比亚号”在德州的上空划出了数条白色的轨迹。

美国航空航天局并没有立即宣布包括一名以色列宇航员在内的全体宇航员已经遇难,但是肯尼迪机场已经降下半旗。在德州地区进行寻找“哥伦比亚号”残骸的工作时,航空航天局曾经向民众发出警告,不要接触任何碎片,因为在航天飞机引擎上覆有毒性极强的化学涂料。

“哥伦比亚号”进行紧急着陆的可能性是不存在的,航天局的发言人凯勒·赫尔林向CNN表示“在当时的情况下,恐怕‘哥伦比亚号’根本没有选择的机会。”

事发之后,布什总统立即结束了戴维营的短暂休假,返回了白宫,密切关注事态的进一步发展。

“哥伦比亚号”是当时美国现有的四架航天飞机中服役时间最长的,此次的意外事件使人们回想起了1986年1月28日“挑战者号”的失事,当时机上七名宇航员全部罹难。

联邦调查局发言人安吉拉·贝尔表示,目前没有直接证据显示此次事件与恐怖分子有关。

“哥伦比亚号”发生意外时的飞行高度为203000英尺,时速为12500英里。

航空航天局的发言人凯瑟琳·沃森向全国公共广播网表示:“目前所有的飞行控制器都在努力寻找能够说明到底发生了什么问题的数据。”但在被问及是否有宇航员能够幸存时,沃森流下了眼泪。

此次在“哥伦比亚号”上遇难的七名宇航员分别是:里克·赫兹本德、威廉·麦克库尔、麦克尔·安德森、大卫·布朗、凯尔帕娜·乔拉、劳里尔·克拉克以及以色列人伊兰·拉蒙。

以色列总理沙龙表示“此次事件对于两国政府、两国人民以及遇难宇航员的家庭来说都是一个巨大的悲剧。”

“发现号”航天飞机的绝唱

“发现号”航天飞机是美国国家航空暨太空总署肯尼迪航天中心旗下第三架实际执行太空飞行任务的航天飞机。该机首次飞行是在1984年8月30日,负责进行各种科学研究与作为国际太空站计划的支援。

“发现号”的命名

如同其他大部分的美国航天飞机一般,“发现号”的命名,源自于一艘18世纪时的英国探险船,即伴随著名的詹姆斯·库克船长远征南太平洋的“发现号”。在库克船长的探险中,取得了包括发现夏威夷群岛、新西兰乃至于确认澳洲大陆存在等的功绩,而同行中的另外一艘探险船“奋进号”也成为NASA另一架航天飞机“奋进号”的命名由来。

除此之外,库克船长也曾搭乘“发现号”探索南阿拉斯加与西北加拿大之间的海岸线,虽然当时正值美国独立战争期间,英国与美国是交战国,但由于“发现号”从事的是非常重要的科学任务,本杰明·富兰克林甚至特别下达美军不准对该船发动攻击的指令。

最后的绝唱

曾在太空中度过总共352天,出色担任了搬运工、科学家、外交官等各种角色的“发现号”航天飞机,终于要迎来自己最后一次任务了。

在编号为ST-133的任务结束后,“发现号”已结束自己的职业生涯,成为第一架退休的航天飞机。

在最后一次任务中,“发现号”搭载6名宇航员,为国际空间站送去一个永久多功能舱,为其增加了额外的储物空间。

“发现号”还为国际空间站带来了太空中第一个人形机器人。经过微重力环境下的测试后,这个机器人宇航员将会帮助人们做一些繁琐或危险的工作。

美国航天局此前计划,在“发现号”和“奋进号”分别于2010年11月及2011年2月执行一次飞行任务后,美国航天飞机将全部退役。

“发现号”的建造与“挑战者号”、“企业号”与“哥伦比亚号”不一样,它属于NASA建造的航天飞机之中第二期的产品。因此,“发现号”在设计组装的过程中撷取了许多来自“企业号”、“哥伦比亚号”与“挑战者号”的实际测试与飞行数据,加上经验,设计上较为成熟。

出厂时其重量较“哥伦比亚号”轻盈了6870磅(约3120千克),空重151419磅(68744千克),装上三具主引擎后总重171000磅(77634千克)。与“挑战者号”一样,“发现号”的载重舱曾经过局部的修改,以便能载运与发射使用低温推进燃料的半人马座运载火箭,但此计划因为风险过高而被中止,实际上“发现号”从未实际施放发射过该型火箭。

“亚特兰蒂斯号”航天飞机

“亚特兰蒂斯号”航天飞机的第一次飞行是美国空军的一次机密行动,它把两颗国防通信卫星送入太空。这架航天飞机一些更加引人注目的飞行行动包括1989年将“伽利略号”和“麦哲伦号”行星探测器送入太空和1991年将“康普顿”伽马射线观测台送入太空。

“亚特兰蒂斯号”的结构

“亚特兰蒂斯号”整个系统包括三大模块:燃料箱,外表为铁锈颜色,主要由前部液氧箱、后部液氢箱以及连接前后两箱的箱间段组成。外部燃料箱负责为航天飞机的3台主发动机提供燃料。外部燃料箱是航天飞机三大模块中唯一不能重复使用的部分,发射后约8.5分钟,燃料耗尽,外部燃料箱便坠入大洋中。

助推器,火箭助推器中装有助推燃料,平行安装在外部燃料箱的两侧,为航天飞机垂直起飞和飞出大气层进入轨道提供额外推力。在发射后的头两分钟内,与航天飞机的主发动机一同工作,到达一定高度后,与航天飞机分离,前锥段里降落伞系统启动,使其降落在大西洋上,可回收重复使用。

轨道器,外形像普通飞机一样的轨道器就是人们通常所说的航天飞机,它是整个航天飞机系统的主体,相当于系统的“大脑和心脏”。机体分为机头、机身、机尾3段。机头是乘员密封舱,通常最多可容纳7人。机身是一个大货舱,可以与国际空间站对接,里面还安装有遥控机械臂,用于搬运货物或进行轨道器检查等工作。机尾是3台主发动机。

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