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为什么要建造航天飞机?

2017-09-10 10:07  来源: 科普中国-科学原理一点通

能重复利用,载客、载货更多,像飞机一样着陆,利用空气的升力,轻盈地滑翔而落,着陆时却可以像飞机一样,还省钱,这就是航天飞机诞生的初衷。

 

阿波罗飞船

 

建造航天飞机为哪般

 

人类航天史上的航天飞机是具有标志意义,也颇有争议的载人航天器。把人送上太空的载人航天器,在航天飞机诞生之前,只有宇宙飞船。

比如登月航天员阿姆斯特朗乘坐的“阿波罗”飞船,比如美国第一位航天员谢泼德乘坐的“水星号”飞船等等。那时,用火箭把坐在飞船里的航天员发射到太空,等任务完成后,再返回地球。当然,这些飞船都锥体形状,有飞船了,为什么还要研制航天飞机?航天飞机相比飞船,有什么优点?

飞船和火箭组合飞行不能重复使用,只能用一次,好像不太划算。本着重复利用、不浪费资源的美好初衷,航天工程师们开始构思能重复利用,载客、载货更多,像飞机一样着陆的载人航天器,这就是航天飞机诞生的初衷。这种新型的载人航天器通过火箭发射,利用空气的升力,轻盈地滑翔而落,着陆时却可以像飞机一样,实在是很美好。

第一架航天飞机“哥伦比亚号”在1981年4月12日发射升空。航天飞机由3部分组成:1个燃料外储箱、1架轨道器、2支固体助推火箭。燃料外储箱不能重复利用,固体助推火箭助推航天飞机发射后,会被航天飞机抛离,然后打开降落伞,降落在预定区域,打捞维护之后,可以继续用;轨道器是载人装货的航天器,是航天飞机的主体,它类似一架小型飞机,也是可以重复利用的。

航天飞机实际发射费用比一次性火箭多,安全性也没有火箭飞船组合牢靠。美国开始反省航天飞机工程是不是正确。“亚特兰蒂斯号”航天飞机在2011年7月执行了美国航天飞机的最后一次飞行任务。此后,一个时代就此终结,飞了30年的航天飞机全部退役。航天飞机见证了一段航天时代的结束,美国的航天飞机也已经成了博物馆的展品。

 

“哥伦比亚号”航天飞机

 

航天飞机为什么要垂直发射

 

航天飞机不能像飞机那样在跑道上起飞,虽然名字里有飞机两字,着陆时倒是与飞机类似。那么,为什么航天飞机发射都采用垂直的姿态呢?

航天飞机原来也是依靠大型运载火箭,巨大的推力送上太空的。大型运载火箭发射垂直姿态的特性决定了航天飞机发射时也必须是这样。我们知道,大型火箭满肚子都是危险的燃料,体形庞大,一般为了保证它发射时的稳定性,都釆用垂直的姿态发射。如果倾斜着发射,体积庞大的火箭,起飞时会有很多困难,比如发射场不好建设、箭体的姿态不好控制等。燃料加注时的困难和泄漏的风险,箭体本身还会有断裂的危险等。大型运载火箭不可能倾斜着发射由这些因素决定。所以,航天飞机就不能像普通飞机那样起飞。

火箭和它背上的航天飞机垂直发射,可以最快地突破大气层直刺苍穹,到达太空。返回地面时的航天飞机轨道器,受到空气阻力减速后,经过高速进入大气层,基本就和飞机着陆差不多了,可以借助它的“翅膀”滑翔,平稳地降落在机场。

 

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作者: 科学原理一点通   [责任编辑: 吕芮光]