【簡(jiǎn)介：】20世紀(jì)80年代初期投入使用的航天飛機(jī)，是現(xiàn)代衛(wèi)星和載人飛船技術(shù)、運(yùn)載火箭技術(shù)、航空技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物，這種飛行器的設(shè)想由來(lái)已久。早在20世紀(jì)初就有人提出過(guò)用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做
20世紀(jì)80年代初期投入使用的航天飛機(jī)，是現(xiàn)代衛(wèi)星和載人飛船技術(shù)、運(yùn)載火箭技術(shù)、航空技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物，這種飛行器的設(shè)想由來(lái)已久。早在20世紀(jì)初就有人提出過(guò)用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做動(dòng)力裝置的飛機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)前夕，由于軍事上的需要，法西斯德國(guó)曾將這一設(shè)想付諸實(shí)施，并于1941年研制成了ME-163型火箭飛機(jī)，時(shí)速可達(dá)1000千米。
第二次世界大戰(zhàn)后，設(shè)計(jì)和研制可重復(fù)使用的火箭飛機(jī)的活動(dòng)十分活躍，各國(guó)科學(xué)家和工程技術(shù)人員為了把火箭技術(shù)和航空技術(shù)結(jié)合起來(lái)，不僅進(jìn)行了各種技術(shù)途徑的探索和研究，而且還做了大量的設(shè)計(jì)和研制實(shí)驗(yàn)。
美國(guó)貝爾公司設(shè)計(jì)的X-15型火箭飛機(jī)曾進(jìn)行過(guò)近200次的飛行試驗(yàn)，最大時(shí)速達(dá)到7300千米，最大高度為106千米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大氣層的范圍。這些研究工作，對(duì)于探索可重復(fù)使用的空間運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)途徑，都做出了有益的貢獻(xiàn)，甚至可以說(shuō)，X-15型火箭飛機(jī)就是航天飛機(jī)的雛形。
20世紀(jì)60年代美國(guó)研制的“阿波羅”宇宙飛船等航天器所進(jìn)行的載人太空飛行，以及軌道對(duì)接、宇航員艙外活動(dòng)等一系列載人軌道飛行基本技術(shù)的掌握，為發(fā)展大型的載人空間運(yùn)輸系統(tǒng)創(chuàng)造了條件，提供了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)。
耗資巨大的“阿波羅”登月計(jì)劃結(jié)束后，美國(guó)將大量的人力、物力、財(cái)力轉(zhuǎn)移到新型空間運(yùn)輸系統(tǒng)的研制工作上來(lái)。1972年，美國(guó)總統(tǒng)尼克松批準(zhǔn)了預(yù)計(jì)耗資55億美元的航天飛機(jī)研制計(jì)劃。
美國(guó)的航天飛機(jī)制造歷時(shí)10年，實(shí)際耗資100億美元。1981年4月12日上午7時(shí)，美國(guó)的第一架“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)在肯尼迪航天中心首次發(fā)射成功。航天飛機(jī)上載有兩名宇航員。
航天飛機(jī)是一個(gè)龐大、沉重和復(fù)雜的系統(tǒng)，它有與以往航天飛行器不同的特征。首先，航天飛機(jī)能像火箭一樣垂直發(fā)射；其次它能夠像普通航天器那樣在空中做機(jī)動(dòng)和變更軌道的飛行；另外航天飛機(jī)能像普通飛機(jī)一樣在機(jī)場(chǎng)滑跑著陸，經(jīng)過(guò)維護(hù)修理后可再次使用，重復(fù)使用次數(shù)可達(dá)100次以上。
由于航天飛機(jī)的發(fā)射階段和再次進(jìn)入大氣階段速度低，過(guò)載較小，未經(jīng)嚴(yán)格訓(xùn)練的人也能上天活動(dòng)。所以航天飛機(jī)被認(rèn)為是航天技術(shù)新階段的標(biāo)志。美國(guó)宇航局甚至宣稱(chēng)：運(yùn)載火箭將逐步為航天飛機(jī)所取代。
航天飛機(jī)要比衛(wèi)星大得多，復(fù)雜得多，要把這樣一個(gè)航天系統(tǒng)發(fā)射到環(huán)繞地球的軌道，在軌道上完成預(yù)定的任務(wù)，然后再安全返回地面，這的確不是一件簡(jiǎn)單的事情，它需要解決一系列的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，如速度和推力，精確的控制導(dǎo)引系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)目諝鈩?dòng)力外形和再入大氣層的有效防熱措施等。
航天飛機(jī)由助推級(jí)、軌道級(jí)、外接推進(jìn)劑箱三部分組成。助推級(jí)是平行安裝的兩臺(tái)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。軌道級(jí)是航天飛機(jī)的心臟，它可以載運(yùn)重達(dá)30噸的負(fù)荷。它很像一架大型的三角翼飛機(jī)，中部是一個(gè)很大的負(fù)荷艙。
軌道級(jí)的前端是宇航員的座艙，座艙是高度密封的，內(nèi)有宇航員生活所需要的空氣，艙內(nèi)還有空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，使艙內(nèi)的空氣條件與地面上的大氣基本一致，溫度和濕度也保持適宜。座艙頂部是飛行甲板，這里是控制中心。
航天飛機(jī)的座艙與噴氣式客機(jī)的座艙相似，有舒適的座位，并有兩套控制系統(tǒng)，能夠使兩人中的任何一人，在必要時(shí)單獨(dú)負(fù)責(zé)飛行的一切工作。座艙的底甲板是機(jī)務(wù)人員工作的地方。另外座艙內(nèi)還有廚房、進(jìn)餐間、儲(chǔ)藏室、衛(wèi)生設(shè)備，還有密封艙，用來(lái)供宇航員到附近的外部空間進(jìn)行活動(dòng)。
軌道級(jí)的外部是一層獨(dú)特的隔熱系統(tǒng)，可以防止在發(fā)射和重返時(shí)與大氣摩擦積熱使艙內(nèi)溫度升得過(guò)高。在它進(jìn)入大氣層時(shí)和大氣摩擦產(chǎn)生的熱量，可使表面溫度達(dá)到幾千度，而由于隔熱層的存在，可保持艙內(nèi)溫度不發(fā)生劇烈變化。
航天飛機(jī)的推進(jìn)級(jí)和軌道級(jí)都可以回收，只有盛推進(jìn)劑的外接推進(jìn)劑貯箱不可以回收。
航天飛機(jī)的主要用途是用來(lái)接送空間實(shí)驗(yàn)室工作人員和物資。除此之外還可以發(fā)放衛(wèi)星，或把裝配空間站的構(gòu)件運(yùn)上太空，還可以對(duì)其他航天器進(jìn)行維修，也可以用來(lái)作為發(fā)射星際探測(cè)器的中繼站。
1981年4月12日上午7時(shí)，美國(guó)宇航局在佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心發(fā)射了第一架航天飛機(jī)——“哥倫比亞號(hào)”，揭開(kāi)了人類(lèi)宇宙航行的新篇章。
“哥倫比亞號(hào)”是在1977年研制成的“企業(yè)號(hào)”航天飛機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。“企業(yè)號(hào)”屬于航天飛機(jī)的試驗(yàn)階段，它沒(méi)有推進(jìn)級(jí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)利用波音747客機(jī)將它“背”上天空，達(dá)到一定高度和速度以后再將它放出，“企業(yè)號(hào)”脫離母機(jī)以后，在駕駛員的操縱下，自由飛行，并完成了一系列飛行動(dòng)作，然后像普通飛機(jī)一樣安全降落在機(jī)場(chǎng)跑道上。
“企業(yè)號(hào)”的飛行實(shí)驗(yàn)證明了航天飛機(jī)重返大氣層在機(jī)場(chǎng)著陸是完全可靠的。但是由于財(cái)政困難及其他原因，發(fā)射“企業(yè)號(hào)”航天飛機(jī)的計(jì)劃被迫中止。雖然“企業(yè)號(hào)”沒(méi)能升上太空，卻成了通向太空的鋪路石，航天飛機(jī)首航天外的日子已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。
“企業(yè)號(hào)”沒(méi)有完成的任務(wù)是由“哥倫比亞號(hào)”來(lái)完成的。發(fā)射當(dāng)天有百萬(wàn)觀眾趕到發(fā)射基地，去觀看“哥倫比亞號(hào)”的首航。4月12日7時(shí)整，“哥倫比亞號(hào)”像火箭一樣豎直起飛，沖出大氣層，進(jìn)入了預(yù)定的環(huán)繞地球的圓行軌道，像飛船一樣在軌道上進(jìn)行無(wú)動(dòng)力飛行。宇航員檢查、試驗(yàn)，各項(xiàng)功能正常。
“哥倫比亞號(hào)”在飛行36圈，歷時(shí)54小時(shí)30分后開(kāi)始返航。宇航員開(kāi)啟動(dòng)力裝置，它開(kāi)始脫離圓形軌道進(jìn)入大氣層，此時(shí)它的時(shí)速是8200千米，飛機(jī)頭部因與大氣高速摩擦，外表溫度已經(jīng)上升到1600℃。
美國(guó)愛(ài)德華空軍基地派出了4架殲擊機(jī)，在12000米的高空排成方陣，給這位“天外來(lái)客”導(dǎo)航?！案鐐惐葋喬?hào)”平穩(wěn)地降落在愛(ài)德華空軍基地的跑道上。當(dāng)兩位宇航員神采奕奕地走下飛機(jī)時(shí)，幾十萬(wàn)狂熱的觀眾不停地向他們歡呼，歡慶“哥倫比亞號(hào)”首航成功。
1981年11月至1982年6月，“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)又進(jìn)行了三次試航，進(jìn)行了多項(xiàng)科學(xué)研究活動(dòng)，進(jìn)一步完善其性能。1982年11月6日，“哥倫比亞號(hào)”進(jìn)行了首次常規(guī)業(yè)務(wù)飛行，將兩枚人造地球衛(wèi)星送入軌道，從此開(kāi)始了它的“商業(yè)生涯”。航天飛機(jī)開(kāi)始登上了宇宙航行的歷史舞臺(tái)。
