航天飛機

航天飛機（Space Shuttle，又稱為太空梭或太空穿梭機）是可重復使用的、往返于太空和地面之間的航天器，結合了飛機與航天器的性質。它既能代表運載火箭把人造衛星等航天器送入太空，也能像載人飛船那樣在軌道上運行，還能像飛機那樣在大氣層中滑翔著陸。航天飛機為人類自由進出太空提供了很好的工具，它大大降低航天活動的費用，是航天史上的一個重要里程碑。

1969年4月， 美國 宇航局 提出建造一種可重復使用的航天運載工具的計劃。1972年1月，美國正式把研制航天飛機空間運輸系統列入計劃，確定了航天飛機的設計方案，即由可回收重復使用的 固體火箭助推器 ，不回收的兩個外掛燃料貯箱和可多次使用的 軌道器 三個部分組成。經過5年時間，1977年2月研制出一架創業號 航天飛機 軌道器，由 波音 747飛機馱著進行了機載試驗。1977年6月18日，首次載人用飛機背上天空試飛，參加試飛的是宇航員海斯（C·F·Haise）和 富勒頓 （G·Fullerton）兩人。8月12日，載人在飛機上飛行試驗圓滿完成。又經過4年，第一架 載人航天飛機 終于出現在太空舞臺，這是航天技術發展史上的又一個里程碑。

　　雖然世界上也有許多國家都陸續進行過航天飛機的開發，但只有美國與前蘇聯實際成功發射并回收過這種交通工具。但由于蘇聯瓦解，相關的設備由哈薩克接收后，受限于沒有足夠經費維持運作使得整個太空計劃停擺，因此全世界僅有美國的航天飛機機隊可以實際使用并執行任務。

航天飛機是一種垂直起飛、水平降落的 載人航天器 ，它以火箭發動機為動力發射到太空，能在軌道上運行，且可以往返于地球表面和近地軌道之間，可部分重復使用的 航天器 。它由軌道器、固體燃料助推火箭和外儲箱三大部分組成。

外部燃料箱

　外表為鐵銹顏色，主要由前部 液氧箱 、后部 液氫 箱以及連接前后兩箱的箱間段組成。外部燃料箱負責為航天飛機的3臺主發動機提供燃料。 外部燃料箱 是航天飛機三大模塊中唯一不能重復使用的部分，發射后約8.5分鐘，燃料耗盡，外部燃料箱便被墜入到大洋中。

火箭助推器

　這對火箭助推器中裝有助推燃料，平行安裝在 外部燃料箱 的兩側，為航天飛機垂直起飛和飛出大氣層進入軌道，提供額外推力。在發射后的頭兩分鐘內，與航天飛機的主發動機一同工作，到達一定高度后，與航天飛機分離，前錐段里降落傘系統啟動，使其降落在 大西洋 上，可回收重復使用。

軌道器

即航天飛機本身，它是整個系統的核心部分。 軌道器 是整個系統中惟一可以載人的、真正在地球軌道上飛行的部件，它很像一架大型的三角翼飛機。它的全長37.24m，起落架放下時高17.27m；三角形后掠機翼的最大翼展23.97m；不帶有效載荷時質量68t，飛行結束后，攜帶有效載荷著陸的軌道器質量可達87t 。它所經歷的飛行過程及其環境比現代飛機要惡劣得多，它既要有適于在大氣層中作高超音速、超音速、亞音速和水平著陸的氣動外形，又要有承受載人 大氣層 時高溫氣動加熱的防熱系統。因此，它是整個航天飛機系統中，設計最困難，結構最復雜，遇到的問題最多的部分。

　　軌道器由前、中、尾三段機身組成。前段結構可分為頭錐和乘員艙兩部分，頭錐處于航天飛機的最前端，具有良好的氣動外形和防熱系統，前段的核心部分是處于正常氣 壓下的乘員艙。這個乘員艙又可分為三層：最上層是駕駛臺，有4個座位，中層是生活艙，下層是儀器設備艙。乘員艙為航天員提供寬敞的空間，航天員在艙內可穿普通地面服裝工作和生活。一般情況下艙內可容納4~7人，緊急情況下也可容納10人。

　　航天飛機的中段主要是有效載荷艙。這是一個長18m ，直徑4.5m，容積300m3的大型貨艙，一次可攜帶質量達29t 多的有效載荷，艙內可以裝載各種衛星、空間實驗室、大型 天文望遠鏡 和各種深空探測器等。為了在軌道上施放所攜帶的有效載荷或回收軌道上運行的有效載荷，艙內設有一或二個自動操作的遙控機械手和電視裝置。機械手是一根很細的長桿，在地面上它幾乎不能承受自身的重量，但是在失重條件下的宇宙空間，卻可以迅速而靈活地載卸10t多的有效載荷。航天飛機中段機身除了提供貨艙結構之外，也是前、后段機身的承載結構。

　　 航天飛機的后段比較復雜，主要裝有三臺主發動機，尾段還裝有兩臺軌道機動發動機和反作用控制系統。在主發動機熄火后，軌道機動發動機為航天飛機提供進入軌道、進行變軌機動和對接機動飛行以及返回時脫離軌道所需要的推力。反作用控制系統用來保持航天飛機的飛行穩定和姿態變換。除了動力裝置系統之外，尾段還有升降副翼、襟翼、垂直尾翼、方向舵和減速板等氣動控制部件。

　 航天飛機是一種為穿越大氣層和太空的界線（高度100公里的 關門線 ）而設計的火箭動力飛機。它是一種有翼、可重復使用的航天器，由輔助的運載 火箭 發射脫離大氣層，作為往返于地球與外層空間的 交通工具 ，航天飛機結合了飛機與航天器的性質，像有翅膀的太空船，外形像飛機。航天飛機的翼在回到地球時提供空氣剎車作用，以及在降跑道時提供升力。航天飛機升入太空時跟其他單次使用的載具一樣，是用火箭動力垂直升入。因為機翼的關系，航天飛機的有效載荷比例較低。設計者希望以重復使用性來彌補這個缺點。

　　航天飛機除可在天地間運載人員和貨物之外，憑著它本身的容積大、可多人乘載和有效載荷量大的特點，還能在太空進行大量的科學實驗和空間研究工作。它可以把人造衛星從地面帶到太空去釋放，或把在太空失效的或毀壞的無人航天器，如低軌道衛星等 人造天體 修好，再投入使用，甚至可以把歐空局研制的“空間實驗室”裝進艙內，進行各項科研工作。

　　航天飛機的飛行過程大致有上升、軌道飛行、返回三個階段。起飛命令下達后，航天飛機在助推火箭的推動下垂直上升，直至進入預定軌道，完成上升。進入軌道后，航天飛機的主發動機熄火，由兩臺小型火箭發動機控制飛行。到達預定地點后，航天飛機開始工作。航天飛機完成任務后，便開始重新啟動發動機，向著地球飛行。進入大氣層后，航天飛機速度開始放慢，并像普通滑翔機一樣滑翔著陸。

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