為什麼太空梭退出了探索太空的舞臺?

2020-11-23 騰訊網

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很多科幻電影中都會出現能夠自由穿梭在天地間的飛行器，讓人看上去不由心生嚮往。現實中，最接近這些飛行器的就要屬太空梭了。然而，太空梭只輝煌了30年就退出了歷史舞臺，讓許多太空梭愛好者都扼腕不已。那麼，太空梭是一種什麼樣的太空飛行器？為什麼會被淘汰呢？

科幻電影中形形色色的飛行器（圖片來源於網絡）

我們知道，不管是用來運送太空飛行器的運載火箭還是帶著航天員翱翔太空的載人飛船都是一次性的，不能重複使用。而火箭和載人飛船的製造成本很高，因此每次發射任務的花費不菲。於是，航天工作者們萌生出一個大膽的想法，能不能研製出一種可以像飛機一樣重複起飛降落，並且能夠重複使用的太空梭呢？

神舟七號飛船發射

一旦太空梭研製成功，不僅能夠降低航天任務的發射成本，縮短發射周期，而且對於航天員來說更加安全、舒適。最重要的是，太空梭功能更加強大，兼具運載火箭和載人飛船的功能，一舉兩得。

於是，自二十世紀七八十年代，美國、蘇聯、法國和日本等國先後開始研製太空梭。然而，這項美好的創想並不容易實現，數年之後只有美國的太空梭投入到實際使用中。可見，太空梭的研製困難是很大的。那麼，太空梭長什麼樣，它實現了人們的預期了嗎？

太空梭可不是單指那個黑白色塗裝的巨型飛機，它是由軌道器、固體燃料助推火箭和外貯箱三部分組成的，我們最熟悉的「飛機部分」只是其中的軌道器。軌道器的機艙寬大，可以根據任務需要分成若干「房間」，能夠同時搭載3~7名航天員。軌道器中還有一個大貨艙，是專門存儲大型設備用的。

發現號太空梭等待發射

經過回收和維修，固體燃料助推火箭能夠重複使用20次，軌道器能夠重複使用100次。至於外貯箱，它裝有軌道器主發動機的推進劑，在太空梭進入軌道時與軌道器分離，是不可回收的部件。

太空梭入軌後外貯箱被拋掉

既然太空梭兼具運載和載人的功能，那它的發射返回與運載火箭發射載人飛船有什麼不同呢？與運載火箭類似，太空梭的發射也會「逐級分離」。發射時，它的兩枚固體燃料助推火箭會與軌道器的三臺主發動機同時點火。當太空梭上升到50千米的高空，助推火箭停止工作並與軌道器分離。入軌後，太空梭軌道器會與外貯箱分離，隨後正式開始執行任務。

亞特蘭蒂斯號太空梭發射升空

太空梭的返回非常有特色，與載人飛船有天壤之別。完成任務後，載人飛船的返回艙使用彈道式或半彈道式進入方式返回，而太空梭則使用升力式進入方式。直觀點說就是，載人飛船返回艙會受到各種因素影響，垂直著陸在一定的區域內，而太空梭的軌道器返航時，則會像飛機那樣平穩著陸在預定的跑道上。

奮進號太空梭平穩著陸

由於太空梭發射和返回時加速減速較低，不需要像載人飛船任務的航天員那樣，在發射和返回時承受很大的過載。因此，執行太空梭任務的航天員，訓練要求相對更低一些，更加利於非職業航天員完成航天員訓練，儘快融入乘組隊伍。

日本心臟外科醫生向井千秋即將執行太空梭任務

1981年4月12日，也就是人類首位航天員——加加林進入太空20周年的這天，美國哥倫比亞號太空梭成功發射，成為了世界上第一架太空梭。哥倫比亞號載著航天員約翰·楊和羅伯特·克裡平在近地軌道上繞地球36圈，飛行了54小時30分鐘後返回地面。飛行中，航天員及地面人員全面地考核了太空梭各個系統的性能。

哥倫比亞號太空梭完成首航平穩著陸

之後，美國相繼研製出4架，即挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號。這些太空梭頻繁地來往於天地之間，共飛行135次，飛行總裡程近8億7千萬公裡，把16個國家的355名航天員送往太空，共飛行852人次，運送貨物1750噸，完成涵蓋地球、天文、生物和材料科學等2000多項科學實驗。在發射衛星、太空維修、國際空間站的建設等方面做出了巨大的貢獻，創作了許多航天史上的新紀錄。可以說，太空梭使人類的航天事業前進了一大步。

5架實際應用的太空梭

太空梭應用情況

儘管成果纍纍，但太空梭並不是完美無缺的。一些太空梭預想中的優點不僅沒有成為現實，反而背道而馳，令人大跌眼鏡。

首先一點就是發射成本，儘管太空梭可以重複使用，但由於巨大的維修需要，它的發射耗費巨大，每次發射都需要4~5億美元，是運載火箭發射成本的數倍。再有，維修量巨大也限制了太空梭的發射周期，每年只能發射5~6次。而最讓人心碎的一點是，太空梭的安全性實在無法恭維，美國的5架太空梭中，有兩架在任務中失事損毀，14名航天員為此犧牲。

除此之外，由於太空梭至今仍有一些問題沒有找到解決方案，再加上結構複雜，技術難度大，成本昂貴等缺點的限制，使它缺少競爭力，不得不退出歷史舞臺。但隨著科技的進步，相信未來不僅會出現可重複使用的載人飛船，也將出現更加理想的航天運載器，幫助我們探索太空，揭秘浩瀚宇宙。

參考文獻/

[1] 劉登銳，田如森.飛天的故事[M].北京：中國宇航出版社，2012.

[2] 沈力萍.神舟六號航天專家告訴你100個航天秘密[M].北京：中國宇航出版社，2005.

[3] 戚發軔，李頤黎.巡天神舟——揭秘載人太空飛行器[M].北京：中國宇航出版社，2011.

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