在航天领域,美国确实是处于世界领先,但是在历史上,美国的航天事业并不是一帆风顺,曾经发生了很多太空事故,有一些事故是在地面发生的,有一些是在发射过程中发生的,还有一些事故是在太空飞行过程中发生的,有一些事故则是在返回地球时发生的。在这么多事故中,阿波罗13号飞船堪称一次完美的“太空救援”,因为这艘飞船在前往月球的路上发生了爆炸,登月任务已经没法完成,连宇航员如何安全返回地球都成了一个大难题,但是最终宇航员克服了重重困难,安全驾驶飞船返回地球。
航天飞机
在阿波罗计划即将结束的时候,美国就已经开始着手研究一些能够重复使用、往返于近地轨道以及地面的航天器,最终确定了航天飞机的设计方案。航天飞机由3个部分组成,包括2个可以回收重复使用的固体火箭助推器、可以多次使用的轨道器以及一个不回收的外挂燃料箱。航天飞机执行飞行任务的过程大致是这样的:
1、起飞过程:和传统的运载火箭一样屹立于发射台上,2台固体火箭助推器和3台液体火箭同时点火垂直发射升空;
2、助推火箭分离:在发射升空大约120秒后,航天飞机已经飞到40公里的高度,这时候助推器的燃料基本上都已经耗尽,便与航天飞机分离,而主发动机则继续运行,将航天飞机送上更高的飞行轨道;
3、外挂燃料箱脱落:在发射升空大约500秒后,航天飞机到达100多公里高度,飞行速度以及达到7.8公里每秒,这时候外挂燃料箱推进剂基本上也已经耗尽并自动与轨道器分离;
4、轨道器入轨:航天飞机轨道器以接近8公里每秒的速度飞行,依靠自身的轨道机动动力系统调整到达预定轨道;
5、返航:完成飞行任务后,航天飞机启动轨道机动动力系统进入椭圆形轨道,宇航员向计算机输入重返地球大气层的执行程序,航天飞机的飞行姿态进行调整,形成形成机尾向前、机腹向地面的姿势,随后启动发动机逆向喷射进行减速,当航天飞机下降到一定的高度后又会调整飞行姿态,再次将机头调整向前,以40度俯冲角进入大气层,经过一系列的减速后,航天飞机像普通滑翔机一样滑翔着陆,以340公里每小时的速度降落到机场跑道。
航天飞机的出现,确实是人类航天史上的一个里程碑,说明可以重复使用的飞船是可行的,不过,航天飞机在使用过程中并没有达到设计的预期。当时之所以想要设计一种能够重复使用的飞船,是因为不可重复使用的飞船、火箭制造、发射成本都太高了,所以美国就想研发重复使用的飞船,希望飞船的重复使用能够降低发射成本。在确定航天飞机的设计结构布局时,NASA的科学家曾经估算了使用成本,一开始任务发射的飞船大概就是100美元1公斤,每次发射的成本不会超过600万美元。
实际上,由于航天飞机整个系统实在是太复杂了,仅仅航天飞机的机身就有超过250万个零件,每次完成飞行任务返回地球以后,都需要花费大量的人力物力来对航天飞机进行维护,再加上研制成本后,每次飞行任务的成本都远超最初的预算。美国一共有5架航天飞机投入使用,5架航天飞机的发射次数加起来有100多次,平摊下来,每次飞船的费用高达5亿美元。使用成本远超预算,是航天飞机退役的原因之一,还有一个更大的原因就是安全性的问题。
发射后突然爆炸
挑战者号航天飞机原本是用作高拟真结构测试体,但是在完成初期的测试任务后,挑战者号航天飞机被改装成正式的轨道载具,是美国正式投入使用的第2架航天飞机,在1983年4月4日进行了飞行任务首航。在前面的几次飞行任务中,挑战者号航天飞机都出色地完成了飞行任务,但是在1986年1月28日进行的第10次飞行任务时却发生了爆炸,航天飞机内的7名宇航员全部遇难。
一开始,挑战者号航天飞机的发射还是比较顺利,在飞行了73秒后,高度为16600米,这时候航天飞机突然出现了一团亮光,航天飞机的外挂燃料箱发生了爆炸,直接将航天飞机炸得粉碎,化作一团大火。另外2枚固体助推火箭失去了控制,即将坠落到人口密集区,航天中心的工作人员通过遥控装置将其引爆。在这次飞行任务中,价值高达12亿美元的挑战者号航天飞机在顷刻间化为乌有,1400℃热空气席卷机舱,7名宇航员无一幸免,全世界为之震惊。
意外或本可以避免?
到底是什么原因导致挑战者号航天飞机发生爆炸?在发射前的一天晚上,工程师罗杰·博伊斯乔利和他的顶头上司鲍勃·埃比林曾经试图力劝NASA推迟挑战者号航天飞机的发射任务,因为他们俩被告知佛罗里达州的气温已经下降到0℃以下,这样的气温条件会对火箭助推器的性能产生重大的影响,于是他们希望能够延迟航天飞机的发射,但是他们的建议并没有得到认可。
后来的调查结果显示,本次意外原本确实是可以避免的。因为发射当天的气温过低,连发射台都已经结冰了,导致固定右副燃料舱的O形环硬化而失效。当火箭点火发射升空时,这个O形环需要及时膨胀,但是由于已经硬化、失效,所以当航天飞机发射后火焰往外冒,不断冒出黑烟。在爆炸前1秒钟,O形环因为火焰的灼烧而脱落,助推器也撞到了住燃料箱的顶部,最终发生了爆炸,航天飞机直接被炸成了几千个碎片。
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