美國太空梭工程:美國太空梭工程是由美國國家航空航天局組織實施的世界上第一 -百科知識中文網

美國太空梭工程

正文

美國國家航空航天局組織實施的世界上第一個多次使用的大型太空飛行器的工程。主要內容包括：研製太空梭系統，選擇並建設發射場和著陸場，確定固體火箭助推器的回收方案，建設助推器的修復設施，改造和擴建測控系統。
研製背景和方案選擇　60年代末，“阿波羅”工程開支經費浩大，在美國國內引起許多非議。美國在1969年初成立了一個專門研究載人航天下一階段發展方向的小組，由副總統領導。這個小組經過調查研究，建議發展空間運輸系統,首先研製一種經濟效益高的飛行器,即太空梭作為這個系統的支柱。1969年4月,美國國家航空航天局設立了一個太空梭技術指導委員會,下設7個技術組：操作、維護和安全組，集成電子學組，結構和材料組，推進組，空氣熱力學和結構外形驗證組，動力學和氣動彈性力學組，生物組。這些技術組針對太空梭的需要，制定了專業發展計畫，將預先研究課題分別委託給國家航空航天局的8個研究中心和100多家企業。承擔任務的科學家和工程技術人員有3000多人。這些計畫於1973年完成，耗資1.46億美元，其成果大約有一半被太空梭最終方案所採納。
1969年和1970年先後提出了太空梭的兩個方案。兩個方案都把助推器和軌道器做成重複使用的，航天員分別乘在助推器和軌道器上。這種全部重複使用方案的優點是節約器材設備，使用階段的經濟效益高，但研製費用太大。為了不超過51.5億美元的國家撥款限額，國家航空航天局不得不修改方案，在結構上將推進劑貯箱與助推器分開,單獨的外貯箱只使用1次。固體火箭助推器改為無人駕駛，但可回收重複使用20次。軌道器的方案不變,可以重複使用100次。太空梭的研製計畫中規定製造5架軌道器,分別命名為：“開拓”號、“哥倫比亞”號、“挑戰者”號、“發現”號和“阿特蘭蒂斯”號。整個計畫分兩個階段進行。第一階段用“開拓”號和“哥倫比亞”號進行地面試驗、進場和著陸試驗以及研製性飛行試驗。“哥倫比亞”號太空梭的軌道器在試驗結束後加以修復，再參加商業性飛行。第二階段是生產階段，繼續完成後3架軌道器的生產,直接投入商業性飛行。總周期預計約需7年。太空梭計畫完成後,每年可安排飛行60次。
工程研製階段　1972年太空梭進入全面工程研製階段。由於經費緊絀，液氫液氧主發動機技術難度大和防熱瓦脫落而達不到技術指標,使研製進度推遲了3年多，原計畫的生產數量經過壓縮，5架軌道器削減為4架，研製性飛行試驗由6次減到4次。太空梭工程的另一重要項目是選擇適用的發射場和著陸場。1971年 4月組成太空梭發射和回收小組從事這項工作。最後確定把甘迺迪航天中心作為太空梭的發射場和著陸場，愛德華茲空軍基地作為備用著陸場。隨後對發射場和著陸場進行了改建和擴建，建設了固體火箭助推器的修復設施，改造了發射操作和地面保障設備，擴充和完善了航天測控系統。

1977年2月,“開拓”號軌道器開始在愛德華茲空軍基地進行進場和著陸試驗。試驗時把軌道器固定在波音747飛機上面,先作滑行試驗，再作不載人和載人的系留飛行試驗，軌道器隨母機一起起飛、下滑和著陸。最後進行軌道器的載人自由飛行試驗。軌道器由波音 747母機載上天后,在約7公里高度脫離母機，自行進場和著陸。自1981年4月12日到1982年7月4日,“哥倫比亞”號太空梭的軌道器成功地完成了 4次研製性飛行試驗。太空梭的研製工作正式結束。
太空梭工程涉及航空和航天的眾多領域，系統複雜，採用新技術多。整個工程是由政府機構、工業企業和高等院校的龐大隊伍合作，並靠國外一些組織的協助，運用科學的管理方法，按照嚴格的分工和進度分階段組織實施的。工程歷時約12年，耗資150多億美元。
商業性飛行　1982年11月11日，太空梭開始商業性飛行。到1984年11月總計飛行10次。在這10次飛行中，共發射了十幾顆衛星，還進行了空間材料加工、醫學和生物學實驗、衛星釋放和捕獲、衛星修理、新型航天服和載人機動裝置的試驗。1983年11月28日，太空梭攜帶西歐聯合研製的“空間實驗室” 1號進入低地球軌道，在 10天內完成70多項試驗。1984年4月發射的太空梭還在軌道上用遙控機械臂抓住了出故障的“太陽活動峰年”探測衛星，並在軌道器的貨艙內將衛星修好，然後用遙控機械臂將衛星重新施放入軌。1984年11月，太空梭“發現”號不僅在太空成功地施放了兩顆衛星，還回收了兩顆失效的通信衛星，第一次實現了雙向運載任務。太空梭充分利用了20多年來運載火箭、載人飛船、人造地球衛星以及現代航空領域內的成熟的先進技術。這一工程為人類開展大規模航天活動提供了經濟實用的工具，並使航天技術發展到一個新的階段，成為航天史中的一個重要里程碑。（見彩圖）