太空梭,第一個可重複使用的太空飛行器

哥倫比亞號太空梭

美國宇航局的哥倫比亞軌道飛行器於1981年4月12日向太空發射，這是美國宇航局有史以來的第一次太空梭飛行，即STS-1。

NASA的太空梭是世界上第一個可重複使用的太空飛行器。它像火箭一樣發射，像滑翔機一樣返回地球。它旨在將大型有效載荷（例如衛星）送入軌道，並在必要時將其帶回進行維修。

在使用Enterprise太空梭（未進入太空）進行試飛之後，1981年4月12日，第一個太空梭飛行任務STS-1在哥倫比亞號太空梭上發射升空。最後一次飛行的太空梭是2011年7月執行亞特蘭蒂斯號（STS-135）任務的太空梭。太空梭遭受了兩次重大災難，分別是1986年1月28日（挑戰者號）和2003年2月1日（哥倫比亞）。在這兩次任務中有14名太空人死亡。

太空梭最大的貢獻是建造了國際空間站，該站今天仍在軌道上，每年可以進行數百項有關人類健康，工程和其他問題的科學實驗。太空梭還因發射和維修哈勃太空望遠鏡，訪問俄羅斯空間站Mir，發射大量衛星和探測器以及進行數千小時的基礎科學實驗而被人們記住。

太空梭和發射

太空梭，正式稱為太空運輸系統，由三個主要組成部分組成。

兩個固體火箭助推器，在發射期間提供了太空梭的大部分推力巨大的鏽色外部油箱，在發射過程中為三個主要引擎供油軌道飛行器包含乘員艙，有效載荷艙和三個主要引擎。固態火箭助推器（SRB）在飛行的前兩分鐘進行操作，以提供使太空梭進入軌道所需的額外推力。大約45公裡處，助推器與外部油箱分開，降落傘降落到大西洋。船舶對其進行了修復，並對其進行了翻新以供重新使用。

每個助推器都包含一個固體推進劑發動機，這是有史以來為太空飛行開發的最大推進器。每個發動機的重量超過500噸。根據美國化學理事會的數據，它包含了450噸的推進劑，高氯酸銨和鋁的固體混合物以及有助於燃燒反應的氧化鐵催化劑和將所有成分結合在一起的「粘合劑」材料。整個混合物具有鉛筆橡皮的稠度。

15層鏽色的外部儲罐是唯一未重複使用的穿梭部件。在發射過程中，它向太空梭的主發動機提供了超過500,000加侖的燃料-液態氧和液態氫。該部件也是太空梭結構的「骨幹」。它為火箭助推器和軌道器提供了支持。

固體火箭助推器分離後，軌道飛行器將外部油箱帶到地球上方約113公裡處。燃料耗盡後，油箱分離並沿計劃的軌道墜落。它的大部分在大氣中燃燒，其餘的掉入海洋。

軌道飛行器是大多數人認為是「太空梭」的組件。正是系統的心臟和大腦以及真正的飛船將人們帶到太空並將他們帶回了太空。軌道飛行器的大小與DC-9飛機相同。它長37米，翼展為23 m。位於機身前部的乘員艙通常載有七名太空人，但偶爾載人較少。太空梭任務中最大的機組人員是八名太空人。

機身中部裝有一個18米的有效載荷託架和機械臂。該海灣可以容納衛星，包含整個實驗室的模塊以及國際空間站的建築材料。尾部機身裝有軌道操縱系統，主機和垂直尾翼。位於太空梭機頭和機身後部的小型推進器用於小型飛行調整。

發展簡史

太空梭源於開發可重複使用的太空飛行器的數項努力。1950年代的X-15計劃測試了飛行太空飛機的想法。美國空軍還在1960年代對半可重複使用的太空飛行器進行了研究。美國國家航空航天局（NASA）於1968年開始從事綜合發射和再入飛行器（ILRV）的工作，到1969年，太空梭的研製獲得了時任總統理察·尼克森的批准。

太空梭計劃的最初願景是開發一種可以非常頻繁地（每月幾次）發射到太空中以根據需要部署和修復衛星的運載工具。軍方也是該開發的積極參與者，在設計階段擴大了太空梭的有效載荷艙（將設備運送到衛星的空間），以容納更大的軍用衛星。

太空梭活動

在太空梭計劃的初期，任務包括召集平民進行實驗管理，以及部署民用和軍用衛星。太空人對大膽的設備進行了測試，例如有人操縱單元，這是一種噴氣背包，可以讓機組人員不受約束地離開太空梭，並拿起衛星進行維修。其他衛星是使用機械臂Canadarm捕獲和/或部署的。

在1986年挑戰者號太空梭爆炸後，這些活動大大減少（然後停止了），當時很明顯，太空梭每年只能發射幾次，而不是多次。有人擔心太空人正在冒險進行太空行走。同樣，軍事衛星也逐漸轉移到一次性火箭上，以較低的成本提供了更頻繁的發射機會。

然而，太空梭任務沒有改變的是進行實驗。在太空梭計劃的30年中，約355名航天員和太空人使用太空梭進行發射，著陸或兩者兼而有之。他們共同投入數千小時的太空研究工作，研究人類的各種科學從健康到工程，從天文到動物研究。

在1994年至1998年之間，太空梭飛了11次飛往俄羅斯和平號空間站，七名美國太空人在該空間站進行了更長時間的停留。這是自1975年阿波羅-聯盟號（Apollo-Soyuz）任務以來，俄羅斯和美國之間的首次重大太空合作，當時蘇聯的美國人和太空人在太空短暫停留了幾天。1991年蘇聯解體後，美國國家航空航天局同意與俄羅斯人開展合作，始於米爾太空梭，並繼續進行國際空間站計劃。

太空梭承擔的最著名的任務也許就是運送太空人，空間站模塊和設備來建造國際空間站。完成空間站需要13年的時間和數十次太空梭飛行任務；停靠在車站的太空梭任務總數為37，佔太空梭135個任務總數的三分之一以上。

除了數百小時的太空人太空行走外，太空梭自身貢獻的一些主要成分還包括歐洲哥倫布實驗室，和諧節點，寧靜節點，日本奇寶實驗室，太陽能電池板，氣閘和用於太空飛行器的Canadarm2機械臂。太空梭還攜帶了內部所需的重要設備，其中包括健身器材，科學架子，廁所以及新鮮食物。

太空梭還因其多次成功維修哈勃太空望遠鏡而聞名。該望遠鏡於1990年4月25日在發現號STS-31太空梭上部署。不幸的是，發現瞭望遠鏡鏡中的缺陷，這大大削弱了其進行天文觀測的能力。1993年12月，美國宇航局部署了後續維修任務STS-61。太空人安裝了多種儀器（包括焦點校正系統）以取得成功，並在哈勃望遠鏡首次發射的尷尬中獲得了全世界的讚譽。

NASA隨後在1997年（STS-82），1999年（STS-103）和2002年（STS-109）進行了維修任務。由於擔心哥倫比亞災難後太空人的安全，上次維修任務最初於2003年取消；由於哈勃與國際空間站不在同一軌道上，因此如果太空梭受損，機組人員將無法在該站躲藏。

太空梭

太空梭計劃有五架太空梭，以及測試軌道器企業號。以下是各個發射時間編號和任務詳情。

哥倫比亞（1981-2003）：這是第一個在太空飛行的太空梭。它進行了幾次試飛，處理了隔熱罩和自動著陸系統的早期問題。業務任務始於1982年。它的一些主要任務活動包括Spacelab，部署錢德拉X射線天文臺和為哈勃太空望遠鏡提供服務。最後一次飛行任務STS-107於2003年2月1日災難性地結束，降落時太空梭在空中破裂，炸死了7名機組人員。原因可歸結為起飛期間泡沫塊從外艙掉下並砸向機翼，從而造成孔洞。哥倫比亞（Columbia）爆炸後，對太空梭計劃進行了幾項設計更改，並設計了一種新的檢查程序。

挑戰者（1983-1986）：挑戰者最初是作為測試飛行器製造的，然後升級為太空飛行。它的主要任務裡程碑包括發射第一枚跟蹤和數據中繼衛星（太空梭過去一直與Mission Control保持聯繫），飛行第一位美國女航天員（薩利·萊德），飛行第一位非裔美國人（Guion Bluford）和第一次太空人維修衛星（太陽最大任務衛星）。在1986年1月28日STS-51L飛行任務升空時，太空梭爆炸，機上七名太空人全部遇難。技術原因可追溯到外部助推火箭密封失效，但也應歸咎於管理原因–包括對太空梭計劃頻繁發射的巨大壓力。

發現號（1984-2011）：發現的第一個任務STS-41D在1984年由於加油閥問題而進行了墊中止，但該任務在幾周後安全發射，並發射了三枚通信衛星。它進行了39次飛行任務-是所有太空梭中最多的-它釋放的一些主要有效載荷包括哈勃太空望遠鏡，被太陽束縛的尤利西斯號太空飛行器和上層大氣研究衛星。它甚至以77歲的高齡飛過水星太空人約翰·格倫（John Glenn），使他成為迄今為止在太空飛行的最年長的人。發現號也是挑戰者號和哥倫比亞號災難後首個執行「返回飛行」任務的太空梭。它於2011年最後一次飛行後退役，現在在維吉尼亞州費爾法克斯的史密森尼國家航空航天博物館的史蒂芬·烏德瓦·哈茲機場中展出。

亞特蘭蒂斯號（1985-2011）：這架太空梭的第一個任務是1985年的一次秘密軍事任務，即使在今天，它的細節也鮮為人知。它的其他一些活動包括在一次任務中將三顆通信衛星送入軌道，向金星發射麥哲倫飛船，向木星發射伽利略探測器，執行太空梭-密爾計劃的大部分任務以及執行最後一次太空梭任務（ STS-135（2011年）。該太空梭已退役，目前在佛羅裡達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心附近的甘迺迪航天中心遊客中心展出。

奮進號（1992-2011）：奮進號由其他太空梭的零件製成，以替代1986年爆炸的挑戰者號太空梭。在奮進號的第一個任務，即1992年的STS-49中，機組人員進行了第一批三人飛行太空行走將難以抓握的Intelsat VI衛星帶入有效載荷艙進行維修。奮進號執行了數個以科學為導向的任務，並且是參加國際空間站組裝的第一架太空梭。在2011年執行最後一次任務後，奮進號退役，現在在加利福尼亞科學中心展出。