“挑战者”号是美国制作的第二架航天飞机。它在布局、资料和设备方面都在“哥伦比亚”号的基础上作了改良。它的尾翼、起落架舱门等改用了轻型蜂窝资料,机外燃料舱和固体燃料助推火箭用的钢板也比拟薄,并撤消了
一 些 支 83架布局,因此总重量比“哥伦比亚”号航天飞机要轻 4500
千克,这样它的运货才能就相对的增加了。

  ——航天飞机

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  1986年1月28日,美国佛罗里达州卡纳拉尔角宇航中心,美国“挑战者号”航天飞机在39号B发射台上翘首等待。在“挑战者”巨大的座舱里,七名机组人员更是兴奋异常。四周成千上万的人们也是格外高兴。因为这七名宇航员中有一位37岁的女教师克里斯塔·麦克利夫。大家紧张而又满怀激情地等待着升空的时刻到来。当地时间11点38分,巨大的火焰喷出,“挑战者号”航天飞机冉冉升起。在73秒钟时,一声轰鸣,飞机联络中断;随之又一声巨响,航天飞机变成了一个大火球,庞大的飞机躯体连同七名宇航员化成成千上万个碎片,落向大西洋——惊愕的人们闭上了眼睛,不少人眼泪夺眶而出。

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“挑战者”号航天飞机座舱内的弹射座椅被拆除,换上了 4
个乘员组的座椅,进行这项改良的目的是想使座舱更宽敞一些。别的,“挑战者”号航天飞机机身外粘贴的硅瓦也作了改良,提高了抵御高温的才能,增强了粘着力。

  这是美国“挑战者号”航天飞机第十次飞行时失事的情况。然而,“挑战者号”航天飞机的阴影并不能压制人们再向太空挑战的勇气,此后一架架航天飞机仍旧频频上天,捷报一一传来。有人会纳闷儿:航天飞机到底是干什么的呢?它有什么特殊的本事叫科学家们如此倾心?现在我们就来一起看一下航天飞机的魅力所在。

21日清晨,“阿特兰蒂斯”号航天飞机降落美国佛罗里达州肯尼迪航天中心,结束13天太空之旅。这次着陆,为美国为期30年的航天飞机项目正式画上了句号。两千人聚集跑道周围,欢迎“阿特兰蒂斯”号回家,向一个时代告别。

“挑战者”号的处女航一再被推迟,直到 1983 年 4 月 7 日才正式发射。

  魅力何处寻

“任务完成,休斯敦”

那天下昼当地时间 1 点 30
分,带着桔红色机外燃料舱的航天飞机以每小时2.8001 万千米的速度告别 39 号
A 发射台,朝着离高空 280 千米的一条轨道飞去。它的 5
台发动机怒吼着,发出强烈的震激波,几千米以外都能听到。

  航天飞机的本质是一种火箭飞机,它依靠火箭发动机来提供动力。由于航天飞机既可以在稠密的大气层中穿行,又能在行星际空间自由翱翔,所以把航天飞机看作是航空与航天的混血儿一点也不过分。从更广泛的意义上说,它是集卫星、飞机、宇宙飞船于一体的杂交种。显然,它的诞生非同寻常,意义深远。航天飞机比起别的飞行器有自己的特色:

清晨,月亮仍旧挂在天空,一阵轰鸣声突然打破黎明前的平静。这是肯尼迪航天中心周围居民最后一次听到航天飞机的声响。

一股蒸汽般的烟云,吞没了发射台,飘浮在附近的大西洋上空,久久不愿散去。

  首先,航天飞机是世界上唯一可以部分重复使用的航天飞行器。它可以实现定点着陆和无损返回。用火箭发射航天器的费用很高,平均把一磅重的物体送到太空需要2000美元;而航天飞机往返一次的费用只有 1000万美元,将每磅物体送入太空只需100美元,仅此一点,航天飞机就可为发射减少90%的费用。

“阿特兰蒂斯”号在高空出现,一个俯冲直奔航天中心跑道。格林尼治时间9时57分,“阿特兰蒂斯”号接触跑道。大约一分钟后,它完全停下。

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  而且,航天飞机由于货舱很大,一般长约18米,直径约4.6米,可以容纳30吨左右的货物。这么大的容积比起运载火箭整流罩内的小小空间就宽敞多了。由于人造天体用航天飞机发射时不必过分计较尺寸、重量,所以就相应地减少了研制费用
(据估计可减少一半)。

“阿特兰蒂斯”号指令长弗格森借助无线电向地面指挥中心报告:“任务完成,休斯敦。”

“挑战者”号航天飞机的首航与“哥伦比亚”号首航分歧,它除了对自身飞翔才能的试验外,还直接带有义务。其中最主要的是把一颗
2.5
吨重的“跟踪和数据中继卫星”送入空间轨道。美国国度航空和航天局将以这个卫星作为中继站,保持高空、航天飞机和在空间轨道运行的
26 个有效载荷卫星之间的通讯联络。

  其次,减少发射故障,增加保险系数。近些年来运载火箭发射事故频繁,1994年就有四次发射失败;1995年竟有八次发射失败;1996年6月“阿丽亚娜5号”运载火箭的失事更叫人痛心。但如果使用航天飞机来释放人造天体,就不会有这么多的事故。因为运载火箭一旦发射出去,只能是“有去无回”,人造天体是死是活难以料定,但航天飞机却可以“有去有回”。虽然在1986年发生过“挑战者号”航天飞机机毁人亡的事故,但迄今为止,其保险系数还是很高的。航天员在飞机上渡过了一个个险关,避免了一个个意外事故,就是例证。

控制中心宇航员威尔莫尔回答:“我们将借助这一机会祝贺你们和‘阿特兰蒂斯’号,同时向数以千计富有激情的人们表示祝贺,你们向这一令人难以置信的飞行器注入能量。”

“挑战者”号的第二项义务是由两名宇航员在空间“行走”,以试验新的宇宙服的效用,和为将来宇航员在轨道回收或修复人造卫星积累经验。完成空间行走的两名宇航员是47岁的马斯格雷夫和49岁的彼得森。1983年
4 月 7 日当地时间下昼 4 点 23
分,马斯格雷夫首先飘入真空。接着彼得森也跟出去了。先是飞机上密封舱与货舱之间的气闸室的圆门缓缓关上。货舱里很空,一根
18
米长的缆绳自货舱的一端通到另一端,两人都把自己宇宙服上拴着的一根保险绳的一端,系在缆绳上。这根保险绳长
15
米,既可以保证他们在宇宙空间自在“行走”,又可以避免他们“飘”离货舱,当货舱舱门大开的时候,他俩在失重、真空的货舱内穿戴宇宙服来回走动,伸臂曲腿,飘飞蹦跳,并关上工具箱,取出各种特制工具,以试验穿戴宇宙服是否灵活,能否从事操作。因为今后修复丧失功能的卫星的工作就是在这种环境里进行的。

  再者,使用面广,完成的工作量大。航天飞机由于货舱大,一次就可以装载一颗大型人造天体和一批小型人造天体。航天飞机可以在轨道上利用机械手布置任何类型的人造天体。

“阿特兰蒂斯”号8日升空,执行航天飞机项目第135次也是最后一次飞行,向空间站运送了一年的给养,回收了一个故障液氨泵,在空间站上安装了名为“机器人燃料补给任务”的实验装置。自1985年首飞以来,“阿特兰蒂斯”号共在太空中运行了307天,总飞行里程超过两亿公里。

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  而且,航天飞机本身可以搭载空间站进行科研活动,“空间实验室—1”号就是这样。“空间实验室—1”号装在航天飞机内,其工作间由两个连接在一起的圆柱形加压的舱室组成,这儿的科技工作者不必经过严格的宇航训练,因为航天飞机的上升速度与返回速度都不高,这就使航天飞机太空实验的可靠性大大提高。

这次,航天飞机回家后将不再离开。美国航天飞机编队已完成所有任务,至此走入历史。弗格森借助无线电说:“服役30年,航天飞机在历史中赢得一席之地。现在,到最后停下的时候了。”

按 照 预 定 的 飞 行 计 划 , 他 俩 在 货 舱 的 活 动 时 间 是 3.5 小
85时,由于“行走”环境良好,高空指挥中间决定延伸试验半小时,所以他们实际“行走”了
4 小时。在返回密封舱前,他们仍先在气闸室呼吸了 3.5
小时的纯氧,把氮气从血流里排出来。

  同时,航天飞机还可以进行空间维修、卫星回收活动,甚至还可以向地球轨道和高轨道发射同步卫星和深空探测器。

[page] 向航天“战友”致谢

世界上第一个完成空间“行走”的是苏联宇航员阿历克塞·列昂诺夫,1965 年 3
月他在苏联“上升号”飞船外呆了 10 分钟。3
个月后“双子星座”飞船上的美国宇航员爱德华·怀特把停留时间延伸到 21
分钟。此次两位宇航员能够自在行走 4 小时,主要是得益于新的宇宙服。

  再者,航天飞机由于其起飞容易,回归迅速,因此可以参与各种应急救生活动。航天飞机定期返航后,可以像飞机那样进行定时的检查维修与保养,大大地提高了使用次数。

伴随太阳逐渐升起,美国国家航空航天局工程师打开“阿特兰蒂斯”号舱门,帮助宇航员离开航天飞机。弗格森坐在舱内,享受着伴随航天飞机的最后一刻。

新宇宙服有 9
层,最外一层是坚韧柔软的白色尼龙织物。在重要的枢纽关头和腰部,新宇宙服装有轴承枢纽关头,因而宇航员行动上有很大程度的自在。“阿波罗”号飞船宇航员登上月面才穿的那种宇宙服穿戴时要用几个小时,而“挑战者”号宇航员穿宇宙服只要
10
分钟时间。当这套新宇宙服和被称为“载人机动飞翔装配”的背包一起作用时,宇航员就能不系保险绳,“飞”到离航天飞机
91 米远的空间去探险或工作了。

  最后,在军事上是一种新的突破。人造卫星、洲际导弹的产生与运用,使军事领域扩展到太空。而在地面军事设施对这些“太空武器”束手无策时,航天飞机却在反卫星的能力上迈出了一步。航天飞机作为空间武器来说,可以对别国空间轨道上的军事人造天体,如间谍卫星,进行拦截、破坏或捕获,对自己本国的军事人造天体则可以密切监视,加强保护。航天飞机如果配上粒子束武器,还可以摧毁太空中敌方人造天体,当然对地面导弹的拦截能力也就不言而喻了。

“谢谢你们,‘哥伦比亚’号、‘挑战者’号、‘发现’号、‘奋进’号和我们的这艘‘阿特兰蒂斯’号。谢谢你们保护我们,把项目带向这一合适的终点。”弗格森说。

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  日趋完美的结构

“航天飞机改变了我们看待世界和宇宙的方式。今天,太多情感交织在一起,但有一件事不可争辩……探索不会停止。”

“挑战者”号航天飞机的再一个试验名目是把一批动物种子带入地去。这是乔治·帕克公司负责人向国度航空和航天局付了
3000 美元购买的试验权利。

  航天飞机目前只有美国、俄罗斯两国有,但俄罗斯(以前的苏联)的“暴风雨号”航天飞机只做过一次不载人的试验飞行,一直未能投入使用。美国的航天飞机有六架,即“企业号”、“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”、“阿特兰蒂斯号”和“奋进号”。在这之中,“企业号”只用于各种试验,没有投入使用,“挑战者号”已于1986年失事。

集体荣归博物馆

乔治·帕克的商业头脑使他对未来的空间站和空间城产生了浓厚的兴致。他相信当人类带着文明到空间去定居时,也必须要带去种子,这就会给他的事业带来利润。

  美国的航天飞机一般由轨道器加上两个大型固体火箭助推器,以及一个外接的燃料贮箱组成。通常人们把轨道器也叫航天飞机。燃料贮箱中有液氧、液氢燃料,为航天飞机的主发动机提供推力;固体火箭助推器也为航天器提供升力。航天飞机有三个舱段,即前段、中段和尾段。

此次任务完成后,“阿特兰蒂斯”号正式退役,它也成为美国最后退役的航天飞机,“发现”号和“奋进”号已于上半年分别退役。它们连同美国第一架试验性的航天飞机“企业”号一起,在博物馆找到最后的归宿。

帕克的试验种子共有 46 个品种,他把这些种子分成 4
份。一份种在南卡罗来纳州,一份种在卡纳维拉尔角。另两份 13.3
千克重的种子装在特制的罐内,带上宇宙。但它们的包装环境分歧,其中之一装在简略单纯的涤纶袋里,让种子打仗真空、温度变更和宇宙辐射,另一份种子置在密闭的袋子里。当这两份“上过天”的种子返回高空后,将由研究人员把它们种在试验园地里。

  前段是乘员舱,可以乘坐4~7人,最多时可以容纳10人。这些人中约有三名为宇航员,其余为各类专家,负责各种实验活动。乘员舱有三层,一层是设备,一层是驾驶室,一层是生活舱。乘员舱里布置得典雅别致,乘员身穿普通的便装即可生活。中段是个货舱,装有各种科学实验仪器、天文望远镜、深空探测器等。货舱中还备有能自动操作的机械手和电视装置,以便于在轨道上释放或捕获人造天体。尾段装有发动机和自动控制系统等。

[page] ■ 背景

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  航天飞机的飞行过程大致有上升阶段 (像运戴火箭一样)、轨道飞行阶段
(像宇宙飞船一样)、返回阶段(像普通飞机一样)。

航天飞机缘何退役?

这 4
批种子的抽芽、发展环境,将向帕克提供有适用代价的数据。再一项试验是由宇航员马斯格雷夫大夫做的试验。很早以来,人们就对在宇宙这个真空失重的自然环境中从事商品生产发生了浓厚的兴致。马斯格雷夫进行的就是生产极纯药物的试验。另一项在医学上得到应用的试验是制作微小精致的乳胶球,用于对癌症的研究。这些试验的最终目的是要在太空建立工厂,完成太空的商业化利用。

  起初,航天飞机停放在发射台上准备起飞。等起飞命令下达后,航天飞机的三台主发动机和两个固体助推火箭同时点火,推动航天飞机垂直上升。大约到50公里的高空后,助推火箭燃料用完,自动分离,借用降落伞系统到海上溅落,直升机和舰船进行回收。这种助推火箭一般可重复使用
20次左右。航天飞机携着燃料贮箱在主发动机的作用下继续上升,一直入轨。进入轨道后,燃料贮箱被扔掉,进人大气层烧毁。至此,上升阶段已经完成。

花钱太多 风险太大

在此次航天飞翔中,还进行了一项在宇宙空间试制雪的结晶的试验。日本费时 8
个月研制了“人工雪宇宙试验装配”,于 1982 年 11 月 3
日,运到肯尼迪航天中间。但在“挑战者”号航天飞机停止首航义务时,这个装配始终没有产生雪花结晶。别的,“挑战者”号也还带有一些其它试验名目。

  航天飞机人轨后主发动机熄火,由两台小型火箭发动机控制飞行。不过为了更精确地调整飞行姿态,航天飞机三角翼和垂直尾翼上也装有小型发动机,作航向姿态的修正使用。到达预定地点后,航天飞机开始正式工作,它或者进行科学实验,或者释放和回收卫星,或者修复各种太空人造天体,等等。

航天飞机是人类迄今建造的最复杂、功能最多的载人航天器。

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  航天飞机完成任务后,便开始重新启动发动机进入大气层。大气层阻力很大,航天飞机速度开始放慢,并且可以像普通滑翔机一样滑翔着陆,着陆速度为每小时300公里。从这儿大家可以看出,航天飞机的着陆跑道比普通飞机的跑道要长得多。

航天飞机可部分重复使用,进行太空交会对接或停靠,太空科学实验以及发射或回收、检修卫星。航天飞机通常可运载7人,一次飞行时间一般在两周以下,但最长纪录曾达28天。

在“挑战者”号航天飞机首航期间,美国德律风电报公司开办了国内外收听休斯敦高空控制中间与“挑战者”号宇航员之间通话的业务。这使全世界大约有
70
万好奇的人拨通了太空专用德律风,收听“天上”与“人间”的交谈。在这架航天飞机即将停止飞翔的最后两小时内,拨太空德律风的人每小时平均有
2.6 万人。

  展望各国航天飞机

美国研制航天飞机的初衷是可重复使用,以节约发射费用。但事与愿违,发射和维护成本居高不下,30年来,航天飞机总计烧掉美国政府1960亿美元。此外,航天飞机结构复杂、技术风险大,在1986年和2003年发生两次重大事故,造成14名宇航员遇难。这些因素构成了美国终止航天飞机项目的主要原因。

1984 年 4 月 9 日,运行 5 天绕地转了 80 圈,飞了 330
万千米的“挑战者”号航天飞机,于当地时间下昼 1 点 54
分降落在爱德华兹空军基地的第22 号跑道上。当飞机停稳在这条用混凝土修筑的
4500 米长的简略单纯跑道上时,它离跑道端点还有 1800
米。十几万观众为此次首航欢呼叫好。不过谁也不会料到,仅仅两年之后,他们中的许多人又会为这架航天飞机的“粉身碎骨”而懊丧、垂泪。

  美国的航天飞机

航天飞机项目告一段落后,美国航空航天局数以千计雇员将失业。美联社报道,仅肯尼迪航天中心,预计就有2000名员工自22日起将陆续收到解聘通知书。

  到目前为止,美国仍是唯一拥有载人航天飞机的国家。但这并不意味着美国就不打算研制下一代航天飞机。早在1985年,美国就提出要发展更先进航天飞机的计划。我们先来对美国各航天飞机作一了解。

■ 后续

  “哥伦比亚号”,它长约56米,高约23米,起飞重量为二千二百多吨,航天飞机发动机总推力可达3140吨。该机于1981年首次试飞成功后,由波音747大型喷气客机运回肯尼迪。后来航天中心为此机装置了加拿大制造的

俄老牌飞船“接棒”

  “机械手”,机身还贴着防高温的硅瓦。

“联盟”飞船已使用40多年,是目前唯一可载人前往空间站飞行器

  “挑战者号”,比“哥伦比亚号”轻4.5吨。它施放过一颗2.5吨重的卫星,它的宇航员也进行过空中行走。该机于1986年爆炸。

综合新华社电航天飞机项目终结后,美国在今后数年内缺乏自己的载人航天器,要依靠俄罗斯的“联盟”飞船将宇航员送往国际空间站。目前,只有“联盟”飞船能运载宇航员与国际空间站交会对接。

  “企业号”是美国航天飞机的正规检测机,1977年制造。

俄航天署署长波波夫金透露,按照俄美签署的合同,美国宇航员在2016年前都能搭乘俄罗斯飞船飞赴国际空间站。“联盟”系列飞船至今已使用40多年,可容纳3名宇航员,也可改造为货运飞船。与航天飞机相比,“联盟”飞船结构简单、技术成熟、制造周期短。从1971年“联盟”11号飞船坠毁以来,40年未发生重大事故。

  “发现号”,1984年8月30日首次发射入轨,它载有五名宇航员,不仅发射了3颗地球静止轨道卫星,还进行了各种实验。到1991年为止,它已被使用13次。

由于通货膨胀,预计在2014年至2016年间,每名美国宇航员乘坐俄飞船的平均“票价”将为6275万美元,而目前的“票价”为5100万美元。

  “阿特兰蒂斯号”,1985年10月3日,首次发射,载有5名航天员。

此外,可向空间站运送货物的航天器还有俄“进步”系列货运飞船、欧洲自动货运飞船和日本HTV飞船。

  “奋进号”于1992年5月7日发射成功。该机在空间轨道的时间得到延长。

“进步”飞船不能重复使用,一次可运送两吨货物。自动货运飞船运货能力近8吨,具有高精度导航能力,可在地面很少控制的情况下与空间站自动对接。日本HTV飞船可运载约6吨货物,迄今已有两艘飞船与国际空间站实现过对接。

  美国80年代提出过“东方快车”的构想,后来不知是什么原因,已经消声匿迹了。

自2003年起,中国的“神舟”飞船已执行3次载人使命,中国将在今年晚些时候试验交会对接技术,并计划建造有人照料的空间站。[page]
■ 目标

  据称,美国国防部正在加紧研制X—30空天飞机。该机能够水平起飞,整机入轨、返回并能水平着陆。X—30空天飞机全长45米,起飞重量约90吨。它有喷气式发动机、高超声速喷气式发动机、火箭发动机,分别用于水平跑道起飞、加速、太空运行三个飞行阶段。

美载人航天下一站:火星

  1996年7月7日,美国副总统戈尔宣称,洛克希德——马丁公司开发的可重复使用的新一代航天飞机X—33被选中,该机性能与X—30相似,预计2000~2006年投入使用。

据新华社电 在“后航天飞机时代”,美国载人航天何去何从?

  日本的航天飞机

早在2003年“哥伦比亚”号航天飞机失事后,美国就已着手准备“后航天飞机时代”。根据时任总统布什制定的太空政策,美国航天局出台了“星座计划”,力图研制新的飞船使美国宇航员重返月球,在月球建立“长期有人驻守的基地”,此后登陆火星。然而,奥巴马上台后很快决定放弃“星座计划”,转而希望美国航天局在2025年后能将宇航员运送至小行星等低地轨道以外的天体,到本世纪30年代中期将宇航员送至火星轨道。

  日本东京宇宙和宇航科学研究所从80年代初开始研究一种叫“HIMES”的宇宙运输飞船。此飞船最大有效载荷约半吨,最高飞行高度为300公里,它能够垂直起飞和水平降落,所以其实质是一种航天飞机。

美国航天局5月底披露了研制新式航天器的计划。该航天器名为“多用途载人航天器”,大致以“星座计划”中的“奥赖恩”飞船为基础建造,外形呈锥体,可让4名宇航员在里面生活21天,其安全性是航天飞机的10倍。航天局希望,将来可以用它把宇航员送到遥远的太空,最终送往火星。

  HIMES全长13.7米,用1.5吨的液氢、一吨的液氧作推进剂,装有两个可重新点火的发动机。该航天飞机有一个三角形支撑面,支撑面末端旁边还有两个用液氢作动力燃料的发动机,以备不测。有关HIMES的技术已经存在,但目前它尚未真正露面。

美国航天飞机编队

  此外,日本空间厅及国家航空航天实验室从 1987年开始研制了一种叫

●发现号 服役27年,飞行39次,运送252名宇航员,发射31颗卫星。

  “ Hope”的 H—Ⅱ轨道飞机。此机长约 13米,翼展9.2~12米,总质量约一吨。
Hope飞机将由日本H—2火箭发射上天,进入380公里高的轨道后,它能与空间站对接。在返回时,
Hope飞机能到普通跑道水平着陆。 1996年 2月12日,日本从种子岛将
Hope号小型航天飞机试验机发射升空,该试验机以15倍音速飞行了19分钟,但溅落在小笠源群岛东北300千米的海上后回收失败。

●阿特兰蒂斯号 服役26年,飞行33次,运送191名宇航员,发射卫星14颗。

  英国的“雷托尔”航天飞机

●奋进号 服役19年,飞行25次,运送148名宇航员,发射卫星3颗。

  英国航空航天公司和罗尔斯——一罗伊斯公司正在研制一种水平起降的小型航天飞机“霍托尔”。“霍托尔”起飞重量约2000吨,运载能力为7~11吨,雷托尔属无人驾驶飞机。它能在任何普通机场起飞和降落。该飞机设计需要40亿美元以上。

服役22年,2003年降落时爆炸,飞行28次,运送160名宇航员,发射卫星8颗。

  德国的“森格尔”航天飞机

服役3年,1986年起飞时爆炸,飞行10次,发射卫星10颗。

  1986年,前联邦德国梅塞施米特——伯尔特——布洛姆公司提出了“森格尔号”航天飞机设计方案。此飞机能在普通机场上降落和起飞,并分两级。飞机第一级装有涡轮喷气发动机,能把第二级送到30公里的高空后再返回地面;飞机第二级装有氢氧火箭发动机,重约50吨。

服役8个月,为美国首架航天飞机,但仅用于飞行测试,从未进入太空。

  “森格尔”航天飞机是两级空天飞机,第一级本质上是一个大型音速驮运航天飞机;第二级航天飞机是火箭飞机。此飞机的发展费用在100亿美元左右,大约按计划到2004年可以使用。

  俄罗斯的航天飞机

  前苏联在1988年11月15日发射过无人驾驶的“暴风雪号”航天飞机。90年代前苏联分裂解体后,俄罗斯继承了其主要技术和设备。

  据消息称,“暴风雪号”航天飞机总推力可达3000吨,自身质量62吨,能将38吨的有效重物送入到180公里的低轨道。另外,前苏联还在1982年6月
3日发射过“宇宙”
1374小型航天飞机,在印度洋得到回收;1983年3月、12月发射了“宇宙”
1445、“宇宙”
1517航天飞机,分别从印度洋、黑海回收;1984年12月发射了“宇宙”1614航天飞机等。目前,由于俄罗斯财政出现赤字、经济衰退、政治不稳,同时也由于有“和平号”轨道站、

  “联盟号”飞船在发挥作用,估计新型的航天飞机研制进展不大。

  叹为观止的空中作业

  航天飞机在频繁的太空活动中扮演着重要的角色,这里着重谈谈太空行走、空间维修、施放卫星。

  太空行走分两种,一种是身着宇宙服的舱外活动,为了保险,这种宇宙服的一端系有一根保险绳,此绳的另一端接在航天飞机上。世界上第一位从航天飞机步入太空的是美国宇航员马斯格雷夫。他于1983年4月7日当地时间下午4点23分,从打开的货舱舱门走了出去,此时他的宇宙服拴有一根长约15米的保险丝,以免他飞离航天飞机而去。马斯格雷夫在太空中时而伸腿舒脚,时而自由飘飞,时而凝神定气,好不自在。据报道,到目前为止,已有三位华人在太空中行走过。最近一次是 1996年美籍华人柴立中搭乘“奋进”号航天飞机,在舱外进行了活动。

  另一种太空行走说起来有些离谱。因为宇航员已经离开了航天飞机,停留在茫茫无际的太空中;按一些人的话说,他成了完完全全的一个“卫星人”。这个奇迹是1984年1月美国布鲁斯·麦坎德利斯创造的。他之所以能在航天飞机周围100米的地方“游而不离”,完全归功于那个价值750万美元的“背包”。

  这种“背包”叫“载人机动装置”,是美国马丁·玛丽埃塔公司制造的。它里面全部是铝合金结构,装有供电系统和推动系统。供电系统由两个锌银电池组成,每小时可提供752瓦特的能量。推进系统包括两个贮气瓶,每个贮气瓶高约76厘米,容积约39升,可以装液氮。液氮汽化后通过一个套管道和阀门到达推进器的24个喷口。这24个喷口分布在上下、左右、前后方向,每个喷管可以产生7.6牛顿的推力。这个“背包”重约 150公斤,加上宇航员及生命维持系统,总重量可达三百多公斤。如果同一方向的四个推进器一起工作,宇航员可以获得每小时
75公里的速度,这个速度比走快得多,而在失重的状态下,真是别有一番滋味。

  这个“背包”的操作有两种方式:要么宇航员直接用手操作,操作手柄部在背包边沿上;要么自动操作,控制钮随时等待着宇航员去按。

  这种“背包”并非只有一个。1995年2月7日,身着新式“背包”的美国宇航员伯纳德·哈里斯和麦克尔·福勒在太空中进行了太空自由表演,这被当时的人们称为“太空芭蕾”。这个新装置价值为700万美元,质量只有以前背包的1/3,速度为
3米/秒。

  再看空间维修。空间维修是载人航天飞机的一种特殊勤务活动。它的应用范围很广,包括对各种航天器和航天设备的回收、修复、更换等。空间维修必须有两个条件,一是航天器能够拆卸;一是要有长时间空间停留的载人航天器。对此能够做到的只有航天飞机和空间站。现在我们来回顾一下目前世界上规模最大、任务最艰巨的空间维修——对“哈勃”空间望远镜的修复。

  “哈勃”空间望远镜于1990年由“发现号”航天飞机送入到近地600公里的近地轨道。两个月后,“哈勃”空间望远镜病症一个个出现。先是镜头出了问题,成了“近视眼”,可以看到140亿光年的观测距离缩短为只有40亿光年;再就是“颤抖症”,望远镜由于太阳能电池帆板经不起热胀冷缩,出现了颤抖,大约一天要颤抖16次;再就是“大脑”出了问题,DF—224主计算机部分失效。解铃还需系铃人,修复“哈勃”望远镜的任务落在了航天飞机的肩上。

  1995年12月2日,美国东部标准时间4时27分,美国“奋进号”航天飞机发射成功。六个小时后,航天飞机的指令长和副驾驶员操纵机上11台轨道机动发动机,完成了两次机动飞行,靠近了“哈勃”望远镜。12月4日,航天飞机上伸出加拿大制造的15米长的遥控机械臂,将这个庞然大物抓住,并放在货舱内的可转动专用支架上,修复工作拉开了序幕。

  12月5日,宇航员霍夫曼中校、博士马斯格雷夫身着宇宙服进入敞开的货舱。霍夫曼用脚上的一个装置将自己的一只脚套在机械臂端的平台上,并打开了望远镜壳体上的一组后舱盖。马斯格雷夫顺着货舱壁的扶手到达维修位置,他把一只脚捆在望远镜内,两人更换了三台陀螺速率传感器,并装上了新的安培保险丝。此次活动花了近八个小时的时间。

  第二天,女航天员桑顿、空军中校艾克斯“重蹈覆辙”,进行了第二次舱外活动。先是舱内机械臂操纵手——瑞士航天员尼科利耶空军上尉操纵机械臂将太阳能电池帆板扔掉;再就是两个舱外人员装上了美国制造的新太阳能电池帆板,采用新伸缩软管式隔热结构,治愈了“颤抖病”,此活动用了近七个小时。

  12月7日,霍夫曼和马斯格雷夫进行了另三次舱外活动。两人密切配合,先将272千克的相机沿镜内导轨推出,再换上美国研制的WF/PC—2新型相机。这一次也用了近七个

  12月8日,艾克斯和桑顿为“哈勃”望远镜主镜装上了新光学系统和计算机。这样,“哈勃”望远镜眼睛得到复苏,头脑也清醒多了。这次活动花了六个多小时。

  12月9日,霍夫曼和马斯格雷夫进行了最后一次舱外活动,他们用七个小时更换了一个太阳能电池帆板驱动装置。到这里,整个“哈勃”望远镜修复工作告一段落。12月13日,“奋进号”航天飞机到肯尼迪航天中心安全着陆,举世瞩目的空间维修计划全部完成。

  最后说施放卫星。到1991年为止,美国航天飞机在七次任务外的37次飞行中,共发射了30个高轨道卫星,释放了19个低轨道航天器,捕获了七个航天器。美国航天飞机施放的卫星占发射卫星总数相当的比例。不过,美国航天飞机在这方面也并不是一帆风顺,特别是在采用新技术时,这里有两个例子:

  1994年2月,美国“发现号”航天飞机在轨道上预定施放一颗卫星,并准备48小时后回收。可是由于卫星的导航系统出了故障,机组人员一连错过了几次施放机会,最后因时间关系而不得不取消了这次施放计划。

  1996年2月25日,美国“哥伦比亚号”航天飞机进行绳系卫星试验时,飞离卫星数公里,直径仅2.5毫米的白色缆绳因电压过高而断裂。卫星拖着缆绳消失在茫茫太空中。

  当然,吃一堑,长一智。航天飞机在失败的经验教训中会不断地完善卫星施放技术,这是有目共睹的事。