【簡介：】20世紀(jì)80年代初期投入使用的航天飛機，是現(xiàn)代衛(wèi)星和載人飛船技術(shù)、運載火箭技術(shù)、航空技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物，這種飛行器的設(shè)想由來已久。早在20世紀(jì)初就有人提出過用火箭發(fā)動機做
20世紀(jì)80年代初期投入使用的航天飛機，是現(xiàn)代衛(wèi)星和載人飛船技術(shù)、運載火箭技術(shù)、航空技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物，這種飛行器的設(shè)想由來已久。早在20世紀(jì)初就有人提出過用火箭發(fā)動機做動力裝置的飛機。第二次世界大戰(zhàn)前夕，由于軍事上的需要，法西斯德國曾將這一設(shè)想付諸實施，并于1941年研制成了ME-163型火箭飛機，時速可達1000千米。
第二次世界大戰(zhàn)后，設(shè)計和研制可重復(fù)使用的火箭飛機的活動十分活躍，各國科學(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，不僅進行了各種技術(shù)途徑的探索和研究，而且還做了大量的設(shè)計和研制實驗。
美國貝爾公司設(shè)計的X-15型火箭飛機曾進行過近200次的飛行試驗，最大時速達到7300千米，最大高度為106千米，遠遠超出了大氣層的范圍。這些研究工作，對于探索可重復(fù)使用的空間運輸系統(tǒng)的技術(shù)途徑，都做出了有益的貢獻，甚至可以說，X-15型火箭飛機就是航天飛機的雛形。
20世紀(jì)60年代美國研制的“阿波羅”宇宙飛船等航天器所進行的載人太空飛行，以及軌道對接、宇航員艙外活動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”登月計劃結(jié)束后，美國將大量的人力、物力、財力轉(zhuǎn)移到新型空間運輸系統(tǒng)的研制工作上來。1972年，美國總統(tǒng)尼克松批準(zhǔn)了預(yù)計耗資55億美元的航天飛機研制計劃。
美國的航天飛機制造歷時10年，實際耗資100億美元。1981年4月12日上午7時，美國的第一架“哥倫比亞號”航天飛機在肯尼迪航天中心首次發(fā)射成功。航天飛機上載有兩名宇航員。
航天飛機是一個龐大、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動和變更軌道的飛行；另外航天飛機能像普通飛機一樣在機場滑跑著陸，經(jīng)過維護修理后可再次使用，重復(fù)使用次數(shù)可達100次以上。
由于航天飛機的發(fā)射階段和再次進入大氣階段速度低，過載較小，未經(jīng)嚴(yán)格訓(xùn)練的人也能上天活動。所以航天飛機被認(rèn)為是航天技術(shù)新階段的標(biāo)志。美國宇航局甚至宣稱：運載火箭將逐步為航天飛機所取代。
航天飛機要比衛(wèi)星大得多，復(fù)雜得多，要把這樣一個航天系統(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，這的確不是一件簡單的事情，它需要解決一系列的關(guān)鍵性技術(shù)問題，如速度和推力，精確的控制導(dǎo)引系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)目諝鈩恿ν庑魏驮偃氪髿鈱拥挠行Х罒岽胧┑取?/p>
航天飛機由助推級、軌道級、外接推進劑箱三部分組成。助推級是平行安裝的兩臺固體火箭發(fā)動機。軌道級是航天飛機的心臟，它可以載運重達30噸的負荷。它很像一架大型的三角翼飛機，中部是一個很大的負荷艙。
軌道級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。
航天飛機的座艙與噴氣式客機的座艙相似，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，在必要時單獨負責(zé)飛行的一切工作。座艙的底甲板是機務(wù)人員工作的地方。另外座艙內(nèi)還有廚房、進餐間、儲藏室、衛(wèi)生設(shè)備，還有密封艙，用來供宇航員到附近的外部空間進行活動。
軌道級的外部是一層獨特的隔熱系統(tǒng)，可以防止在發(fā)射和重返時與大氣摩擦積熱使艙內(nèi)溫度升得過高。在它進入大氣層時和大氣摩擦產(chǎn)生的熱量，可使表面溫度達到幾千度，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。
航天飛機的推進級和軌道級都可以回收，只有盛推進劑的外接推進劑貯箱不可以回收。
航天飛機的主要用途是用來接送空間實驗室工作人員和物資。除此之外還可以發(fā)放衛(wèi)星，或把裝配空間站的構(gòu)件運上太空，還可以對其他航天器進行維修，也可以用來作為發(fā)射星際探測器的中繼站。
1981年4月12日上午7時，美國宇航局在佛羅里達州的肯尼迪航天中心發(fā)射了第一架航天飛機——“哥倫比亞號”，揭開了人類宇宙航行的新篇章。
“哥倫比亞號”是在1977年研制成的“企業(yè)號”航天飛機的基礎(chǔ)上改進而來。“企業(yè)號”屬于航天飛機的試驗階段，它沒有推進級，實驗時利用波音747客機將它“背”上天空，達到一定高度和速度以后再將它放出，“企業(yè)號”脫離母機以后，在駕駛員的操縱下，自由飛行，并完成了一系列飛行動作，然后像普通飛機一樣安全降落在機場跑道上。
“企業(yè)號”的飛行實驗證明了航天飛機重返大氣層在機場著陸是完全可靠的。但是由于財政困難及其他原因，發(fā)射“企業(yè)號”航天飛機的計劃被迫中止。雖然“企業(yè)號”沒能升上太空，卻成了通向太空的鋪路石，航天飛機首航天外的日子已經(jīng)為期不遠了。
“企業(yè)號”沒有完成的任務(wù)是由“哥倫比亞號”來完成的。發(fā)射當(dāng)天有百萬觀眾趕到發(fā)射基地，去觀看“哥倫比亞號”的首航。4月12日7時整，“哥倫比亞號”像火箭一樣豎直起飛，沖出大氣層，進入了預(yù)定的環(huán)繞地球的圓行軌道，像飛船一樣在軌道上進行無動力飛行。宇航員檢查、試驗，各項功能正常。
“哥倫比亞號”在飛行36圈，歷時54小時30分后開始返航。宇航員開啟動力裝置，它開始脫離圓形軌道進入大氣層，此時它的時速是8200千米，飛機頭部因與大氣高速摩擦，外表溫度已經(jīng)上升到1600℃。
美國愛德華空軍基地派出了4架殲擊機，在12000米的高空排成方陣，給這位“天外來客”導(dǎo)航?！案鐐惐葋喬枴逼椒€(wěn)地降落在愛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時，幾十萬狂熱的觀眾不停地向他們歡呼，歡慶“哥倫比亞號”首航成功。
1981年11月至1982年6月，“哥倫比亞號”航天飛機又進行了三次試航，進行了多項科學(xué)研究活動，進一步完善其性能。1982年11月6日，“哥倫比亞號”進行了首次常規(guī)業(yè)務(wù)飛行，將兩枚人造地球衛(wèi)星送入軌道，從此開始了它的“商業(yè)生涯”。航天飛機開始登上了宇宙航行的歷史舞臺。
