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為什麼不發展航天飛機

圖文 更新时间:2024-11-25 10:42:27

在2021年9月16日,神舟十二号飛船與空間站天和核心艙成功實施分離,在2021年9月17日,神舟十二号飛船成功在東風着陸場着陸,聶海勝、劉伯明、湯洪波3名宇航員順利出艙。飛船的返回,标志着我們空間站階段的首次載人飛行認為取得了圓滿成功。相信很多朋友在當天都觀看了飛船返回時的直播畫面,再入大氣層、打開降落傘、啟動反推發動機降落地面,整個過程可以說是一氣呵成的。畢竟,此前我們就已經有多艘載人飛船成功着陸,也有一些無人飛船成功在着陸場降落,如嫦娥五号探測器等。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)1

在關注飛船返航時,我們也可以看到飛船返航之前,在着陸場附近已經大量搜救人員在現場等待。飛船在再入大氣層、打開降落傘減速時,很多方面因素會影響到着陸的精準度,不過飛船一般都會在着陸場降落,但由于着陸區範圍非常大,所以需要大量搜救隊伍搜尋返回艙,有地面搜尋隊伍,也有空中搜尋隊伍。不過,借助先進的技術,我們不僅可以讓飛船的着陸精度提高,還可以追蹤返回艙的軌迹,大大提高了搜尋的效率、速度。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)2

相比之下,航天飛機在完成太空飛行任務後,進入大氣層時能夠滑翔飛行然後降落在機場,着陸精準度非常高。既然精準度非常高,為什麼現在大家都不繼續造航天飛機了?這到底是什麼原因?我們看一下美國航天飛機的教訓就知道了。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)3

航天飛機可以重複往返地球與太空之間,最初的目标是需要通過重複使用來降低飛船發射成本。航天飛機在發射時,仍需要像運載火箭那樣垂直發射升空,隻不過航天飛機并不是像常規的飛船那樣安裝在火箭的頂端,而是安裝在外貯箱和固體助推器的側面。當完成太空飛行任務後,由于航天飛機有機翼,能夠像飛機那樣滑翔降落到機場。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)4

在起飛時,航天飛機需要直立在發射台上,随後啟動發動機點火發射升空,在飛行大約120秒後,航天飛機可以飛到40公裡的高空。這時候助推器燃料耗竭,與航天飛機分離,航天飛機的主發動機繼續運行,高度、速度都在上升。在飛行了500秒後,航天飛機到達100公裡的高空,飛行速度已經達到7.8公裡每秒,外挂的燃料箱推進劑耗盡,與航天飛機分離,随後航天飛機進入軌道。在完成任務後,航天飛機進入大氣層,像飛機那樣滑翔後在機場降落。由于沒有常規飛船那樣的降落傘,所以風力等因素對航天飛機的飛行軌道影響不會很大,降落精度自然相對更高。美國NASA和蘇聯都曾經造出了航天飛機,其中比較著名的航天飛機有哥倫比亞号、挑戰者号等。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)5

哥倫比亞号航天飛機事故

哥倫比亞号是美國的航天飛機,在1981年4月12日第一次執行太空飛行任務,起飛重量達到2040噸,最大有效載荷接近30噸,設計的使用次數是重複使用75次到100次。但這架航天飛機最終實際使用次數并沒有這麼多,因為它在一次太空飛行任務中返航時發生了解體,1400℃熱空氣竄入飛船機艙,飛船内的7名機組宇航員全部遇難。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)6

在2003年1月16日,哥倫比亞号航天飛機發射升空,這是它第28次太空飛行。在本次太空飛行任務中,一共搭載了7名宇航員,在2003年2月1日,哥倫比亞号航天飛機開始返航。在進入大氣層時,哥倫比亞号航天飛機将前端向上擡升,保持一個40度的仰角,讓航天飛機外的陶瓷阻熱瓦承受飛機進入濃厚大氣層時與大氣層摩擦産生的所有熱量。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)7

随着航天飛機不斷下降,休斯頓地面任務控制中心發現哥倫比亞号航天飛機的左側起落架溫度發生輕微異常變化,整個機身的溫度因左翼溫度而上升了15攝氏度。随後航天飛機被一種沒法解釋的力量推動向左滾動,最終,哥倫比亞失去了聯系。地面的目擊者表示,他們看到哥倫比亞号航天飛機已經分解成為無數塊碎片,還拖着一條長長的白煙。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)8

NASA後來的調查結果表明,哥倫比亞号航天飛機在發射升空後不久,航天飛機外部的燃料箱泡沫絕緣材料脫落擊中了飛機的左翼,為後來返回地球埋下了隐患。在解體後,雖然航天飛機的成員​艙與航天飛機脫離,但是宇航員的宇航服并沒有起到保護的作用。專家認為,航天飛機的設計本身存在緻命的缺陷,如果發生事故,宇航員就沒法逃生。相比之下,雖然我們的飛船雖然沒法像航天飛機那樣精準降落到機場,但是在火箭的頂端會有逃逸塔,安全系數更高一些。

為什麼不發展航天飛機(航天飛機能精準降落機場)9

除了安全系數的原因外,航天飛機的實際使用成本并不低,這也是不繼續使用航天飛機的原因。按照設計設想,航天飛機的每次發射成本不超過600萬美元,但是實際上每次飛行的成本高達5億美元。即使返回地球後,也需要投入大量人力物力财力來檢修航天飛機,更換隔熱瓦。所以,航天飛機最終在2011年退役,取而代之的是飛船。

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