航天飞机:难以割舍的鸡肋

刘进军

一个人类飞天的梦想，一个世界航天的辉煌，一个令人惊叹的传奇，缓缓落下大幕。随着“亚特兰蒂斯”号航天飞机执行“STS-135”航班，美国航天飞机完成历史使命，全体退役，告别太空。

航班时刻表

1972年1月，美国正式研制航天飞机。1973年，美国宇航局的科学家克服了无数的困难，最终拿出三位一体方案。美国集中了200多所大学、研究所，几千座工厂，凝聚了十多万位专家、工程师和科技工作者的智慧与心血，花费了100多亿美元之后，航天飞机终于登上太空舞台。

航天飞机的通用名为Space Shuttle，真名是空间运输系统，用英文缩写为STS(Space Transportation System)。航天飞机是迄今人类所制造的最复杂、最尖端的运载工具。它拥有庞大而精密的系统，其中包括3500个重要的分系统和200多万个零部件。只要其中一个分系统或零部件失灵，就可能导致重大事故。整套空间运输系统的起飞重量达2000吨，竖起来高达56米，将近30层楼的高度。

航天飞机由三部分组成，它们分别是一架黑白相间的可多次使用的飞行轨道器，两个白色的可回收重复使用的火箭助推器，以及一个橘黄色的不可回收的外挂燃料贮箱。轨道器固定在燃料箱的前部，两个助推器分别固定在燃料箱的两侧。助推器和轨道器大致呈品字形分布。人们常将飞行轨道器称作航天飞机。以“奋进”号航天飞机为例，它的长度为37.237米,翼展 23.79米, 高度17.86米，空重68吨，总起飞重量110吨，最大着陆重量100吨，最大载重25吨，低地球轨道的有效载荷24.31吨，装载有效载荷的货舱尺寸为4.6米×18米，飞行高度为190～960千米，飞行速度为7743米/秒，即27870千米/小时，侧向飞行2009千米。

成功与风险同在。1986年1月28日，“挑战者”号在升空73秒后爆炸，7名宇航员全部罹难。祸不单行，2003年2月1日，“哥伦比亚”号在重返大气层70千米高空时解体，7名宇航员全部罹难。美国宇航局风险专家预先估计：平均每75次航班发生一次灾难，每位宇航员飞行的死亡率为1%。事实证明，平均失败率为每65架次一次，宇航员飞行的死亡率为2%。两次重大事故给航天飞机工程蒙上阴影，最终影响到航天飞机的命运。美国宇航局决定，航天飞机完成国际空间站的运输任务后即退役。

以秒计算的飞行

20世纪80 年代，美国度过了激情的登月年代，进入航天飞机时代。航天飞机是第一次把航天与航空技术结合起来的飞行器。它从起飞到入轨运用了火箭垂直起飞技术；在太空轨道飞行时运用了航天器轨道飞行技术；在再入大气层的滑翔飞行和水平着陆时运用了飞机技术。

美国宇航局为发射航天飞机建造了654座设施，超过120万件设备物品，总价值超过120亿美元。每当航天飞机发射时，就会有超过5000名员工参加保障任务，每次发射费用约需13亿美元。航天飞机由美国佛罗里达州肯尼迪航天中心负责发射，美国约翰逊航天中心休斯顿地面飞行控制中心负责运行。肯尼迪航天中心专门为航天飞机修建了第39号A、B两座发射台。

宇航专家为航天飞机编制了详细的飞行程序，包括地面准备、发射飞行、航天工作和着陆回收四个阶段。航天飞机从发射到进入轨道约需8.5分钟，以每小时超过27200千米加速度突破大气层，超越卡门线，进入250～450千米、倾角51.6°的典型轨道。航天飞机的太空任务一般为10～15天，重返大气层后，可以在美国南加州爱德华兹空军基地，或肯尼迪航天中心的卡纳维拉尔角空军基地降落。航天飞机在太空能够自由地飞行，时间是以秒为计算单位的。

航天飞机发射时速度极快。当固体燃料火箭被抛开后，主发动机提供的推力极大。它能将航天飞机的速度，在6分钟内从每小时4828千米，提高到每小时27358千米以上，并进入飞行轨道。根据航天飞机发射时的温度分布，航天专家研制了四种隔热瓦。每种隔热瓦的隔热温度不一样。根据航天飞机不同区域承受的温度不同，安装不同的隔热瓦。能发挥最高隔热效果的是预应力碳-碳复合材料，用于机身头部及机翼前面。这里是热量最严重的区域，温度可达1590℃。而这种隔热瓦最高耐热温度可达1650℃。

美国宇航局为每一架航天飞机确定了飞行航班、编号和任务，按任务序列排号。美国宇航局的第一架航天飞机“哥伦比亚”号，编号：STS-1，于1981年4月12日首航。到2011年最后一个航班编号是“亚特兰蒂斯”号：STS-135。

猜不透的任务

美国宇航局的“NASA”圆形徽章，被美国宇航局局长第一次称为“肉丸”。美国的5架航天飞机外表看起来一样，其实外部标记各不相同。航天飞机的标记有：“美国”英文全称、“USA”简称、美国国旗、美国宇航局的“NASA”字母和“肉丸”徽章、航天飞机的名称。标记分布在机头、机尾及机身两侧和两个机翼。每架航天飞机固定不变的是机身两侧各有标记的美国国旗、美国全称和美国宇航局徽章。其他标记每架航天飞机各不相同。从不同的标记，人们可以分清是哪一架航天飞机。

尽管标记和内部设施略有差异，然而航天飞机的太空任务几乎相同。

空间探测和空间实验：航天飞机利用低轨道的有利高度，实施地球上很难实现的科学研究等使命，特别是科研人员亲自上太空进行医学、生物、冶金等科学实验。

地球观察：航天飞机能根据需要变轨，可以在250千米的高度观察、探测地球，离得近看得清；也可以飞行到610千米的轨道，站得高看得远。这与发射航天器相比更有优势。

空间站建设：航天飞机为空间站运送宇航员、科研专家、科研仪器和生活用品，特别是运送大型舱段。

发射航天器：航天飞机进低轨道，围绕地球飞行，执行释放重量大、体积大的卫星，捕获修理航天器等太空任务，安全又便捷。

军事任务、秘密侦察：如果航天飞机只到太空飞行，不与空间站对接，十之八九是在执行美国国防部的飞行任务。如施放“锁眼-11”照相侦察卫星、空间侦察、监听监视、军事试验等。

创造纪录的好舞台

航天飞机对人类的航天事业贡献很大但又命运多舛。

“哥伦比亚”号航天飞机从第一个航班到最后一秒钟焚毁，共飞行了28个航班，共计在太空遨游了300.74天，完成4808圈轨道飞行，飞行了约2015万千米。“哥伦比亚”号最早参与空间站计划，但从未到过“和平”号空间站和国际空间站。

“挑战者”号航天飞机从1983年4月4日到1986年1月28日，仅仅飞行了10个航班，在太空逗留时间为62天7小时56分22秒，围绕地球轨道飞行995圈，飞行距离约为258万千米，部署了10颗卫星，包括美军的“锁眼”照相侦察卫星。“挑战者”号航天飞机也从未到过“和平”号空间站和国际空间站。“挑战者”号曾将美国第一位女宇航员、第一位非洲裔美国宇航员、第一位加拿大宇航员送上太空；完成了航天飞机的第一次夜间发射和夜间着陆。“挑战者”号也是第一架被毁的航天飞机。目前，“挑战者”号的残骸被存放在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的导弹发射井里。

“发现”号航天飞机在轨道上度过了365天12小时53分34秒，飞行距离约为23854万千米，利用空间优势，施放部署了31颗卫星和航天器，包括“哈勃”太空望远镜、“尤利西斯”探测器和3颗跟踪与数据中继卫星。“发现”号第一次把美国国会议员、参议员杰克·加恩送入太空。俄罗斯宇航员第一次乘坐外国航天器升空的，就是“发现”号。年纪最大的宇航员约翰·格伦的“重返太空”飞行也是“发现”号完成的。世界上第一个太空机器人宇航员也是乘坐“发现”号第133次航班升空的。“发现”号是执行任务最多、飞行时间最长、创飞行纪录最多的航天飞机。

“亚特兰蒂斯”号在太空飞行近300天，围绕地球轨道5000多圈，飞行距离为1900万千米，部署了14颗卫星和航天器，包括“麦哲伦”号金星探测器，“伽利略”号木星探测器和“康普顿伽马射线”太空望远镜。“亚特兰蒂斯”号对国际空间站的建设贡献很大。它曾运送过“命运”模块、“寻求”号气密舱、两个巨大的桁架、太阳能帆板、“哥伦布”实验室等，还执行过维修“哈勃”太空望远镜的任务。

“奋进”号是一艘用其他航天飞机零件拼凑组装的航天飞机。1987年，“挑战者”号航天飞机失事后，美国国会授权耗资22亿美元建造“奋进”号航天飞机，以取代“挑战者”号航天飞机。“奋进”号在太空飞行约290天，轨道飞行4000多圈，距离为1800万千米，部署过3颗卫星。它第一次飞行就捕获修理并重新施放“国际通信卫星-6”。爱达华州唐纳利小学教师、宇航员芭芭拉·摩根乘坐“奋进”号航天飞机“STS-118”航班进入太空，并第一个在太空开课。

航天飞机运行在低地球轨道，运载了2座空间站到太空轨道。美国“太空实验室”空间站只是航天飞机的小试锋芒。在建设国际空间站的20年中，航天飞机与国际空间站对接34次，运送了400多吨的部件、设备、大型舱段和实验仪器。可以说，国际空间站是航天飞机驮出来的。

幸福终点站

2011年，当航天飞机结束最后一个航班后，便完成了历史使命，全体光荣退役。美国宇航局有可能启用新一代的“战神”运载火箭和“奥莱恩”号载人飞船，承担来往国际空间站、重返月球、登陆火星等载人飞行任务。

美国宇航局计划：一旦航天飞机退役，将把3架航天飞机捐赠给博物馆、教育机构或其他组织。美国有10个航天航空博物馆都想申请成为航天飞机永久的栖身地，但这需要美国博物馆协会的认证。美国宇航局估计，接收一架航天飞机将耗资4200万美元，其中包括至少600万美元的飞行运输费。航天飞机搭乘专机从肯尼迪航天中心到达博物馆附近的机场，机场必须有一条12.8~16千米长的跑道。从地面到最终目的地，可能一路要拆除灯柱和交通信号设施，这也需要一大笔费用。

美国宇航局计划将“发现”号航天飞机捐赠给美国史密森学会。史密森学会是世界闻名的科学研究学会。它的国家航空航天博物馆在首都华盛顿郊区，附近有大型的杜勒斯国际机场。

加利福尼亚州菲尔德航空博物馆力争接收一架航天飞机。“STS-118”次航班的宇航员、加州老乡特蕾西·考德威尔建议接收“奋进”号航天飞机。

菲尔德航空博物馆的信心很大。博物馆计划建设一个新大厅，将模拟航天飞机升空、开关货舱门和宇航员太空行走等。参观者尽管不允许进入航天飞机，但可以围绕透明的高架走道参观。大厅的地板将涂成黑色，喷绘上地球的照片。“它会给你一个太空行走的感觉。”博物馆馆长说。博物馆正为此建造一个立体影院。“奋进”号航天飞机落户菲尔德航空博物馆后，当人们在215号州际公路穿梭时，便可看见一座漂亮的大楼和“奋进”号航天飞机。

许多人觉得展览一架航天飞机需花费几千万美元，似乎有些太贵，但菲尔德航空博物馆馆长说：这是凤凰落到鸡窝里……只要孩子们开心，就不能以金钱来衡量。乐善好施的富翁和普通民众已经凑足了这笔钱。

“亚特兰蒂斯”号 航天飞机是美国科学精神的象征。名花选主，这是最后一个机会了。美国另外几个航天航空博物馆和科研机构，也正使出浑身解数抢夺“亚特兰蒂斯”号。“亚特兰蒂斯”号究竟花落谁家，请留意美国主流媒体。

天下没有不散的宴席。航天飞机将拆除一些最高技术机密的设备，装饰一新后以崭新的姿态来到各自的新家。那是一个幸福终点站。一个美梦又在地面飞翔。