遨游太空的航天飞机
用运载火箭发射飞船固然可以实现载人航天飞行,但运载火箭和飞船都是一次性使用的,耗费巨大,而且也不方便。人类继续在探索,能不能研制一种既有运载火箭的巨大推力,又能像飞机一样,能重复使用的飞行器呢?
于是出现了航天飞机。
1981年4月12日,美国制造的世界第一架航天飞机“哥伦比亚”号首次试飞,在太空里运行54小时后安全着陆。
航天飞机比运载火箭发射飞船更加先进。它的工作程序是这样的:在发射场,先把航天飞机垂直地装在发射架上,发射时,航天飞机上的主发动机先点火,然后两个固体火箭助推器点火,这时航天飞机垂直升空,大约2分钟后,航天飞机距地面45千米时,固定火箭助推器完成了助推任务,与航天飞机脱离而落下,回收后的火箭助推器下次还可使用。航天飞机继续飞行,8分钟时,此时距地球109千米,航天飞机的外贮箱脱离,外贮箱是装载燃料一推进剂的,它进人大气层便自行烧毁,这是航天飞机唯一不能重复使用的部件航天飞机此时进入轨道飞行,可运行3—30天,航天飞机若返回地球时先减速,便脱离轨道进入大气层,速度逐渐减低,然后像普通飞机一样在机场着陆。
P航天飞机的主体是轨道器。外形像一个三角翼的滑翔机,内部结构与飞机相类似。机舱里有空调,温度为18.5℃~24℃之间,可乘坐3—7人,环境条件比飞船要好,航天飞机可重复使用100次左右。
航天飞机综合了运载火箭、飞船和飞机的技术:在航天飞机垂直起飞时,使用的是火箭技术;航天飞机在轨道上运行,使用的是飞船技术;航天飞机返回大气层在地面着陆,使用的是飞机的技术。
航天飞机要突破许多关键技术,如可多次使用的长寿命发动机;复杂的航天飞机外形;航天飞机以及助推火箭的回收;进人大气层的防热措施等。就拿航天飞机的隔热来说吧,因为重复使用,必须能够耐得住进人大气层时因摩擦而产生的高温。“哥伦比亚”号航天飞机返回大气层时,速度约30倍音速,航天飞机机头处的温度高达1400~E,一般的金属都要熔化了,因此采用碳一碳材料作为隔热层,这样才能使航天飞机的金属结构温度降到]80℃左右可以承受的地步。
自美国人研制航天飞机成功后,前苏联也加快了自己研制航天飞机的步伐。1988年11月15日,前苏联“暴风雪”号航天飞机发射成功。不过这次“暴风雪”号是不载人飞行的,升空后47分钟进入轨道,环绕地球两圈后再返回大气层,在机上计算机的控制下自动着陆,全部过程为3小时25分钟。
现在美国、前苏联的航天飞机升人太空飞行已达60多次,在茫茫宇宙中显示出它的神奇的威力。然而人类的追求是无止境的,科学也是不断发展的,现在人类又在研究比航天飞机更先进的飞行器——空天飞机。这种空天飞机将能像普通飞机那样水平起飞、水平着陆,可重复使用几千次,运营成本也将大大降低。在21世纪,空天飞机将成为未来空间运输系统的“主角”。