航天飞机发射过程

1981年4月12日，由美国研制的第一架可重复使用的航天飞机“哥伦比亚号”，在一阵轰鸣声中飞向天空。它飞得真快，比声音的速度要快20多倍呢！它绕地球飞行36圈，从起飞到降落经过了54小时20分钟，于4月14日按计划回到了地面。航天飞机上的两名宇航员受到了热烈欢迎。

航天飞机是一个复杂的组合体，主要有三个部分：一个短而宽的部分，是有3台液氧与液氢作燃料的发动机、外形类似喷气客机的太空轨道飞行器，长37米，宽24米，可供7—10名宇航员不穿宇航服在里面生活多天，它是航天飞机系统的核心部分；一个又粗又长的部分为轨道飞行器供应推进剂的而且可以抛掉的外部燃料箱；第三个部分是两个并列的提供初始上升推力的而且可以回收再用的固体燃料运载火箭。

航天飞机既是运载火箭，也是宇宙飞船，还是航空飞机。所以，它的用途十分广泛，为空间的开发和利用提供了理想的交通工具。概括地说，航天飞机将能承担以下四大类的任务。

第一类任务，是把欧洲十国共同研制的“空间实验室”送入空间。科学家在空间实验室里，不但可以进行地球资源的探察，搞些空间加工和制造，而且还可以展开各种基础科学的研究。

第二类任务，是在近地轨道间往返运送各种应用卫星和科学卫星。由于航天飞机的货舱容积庞大，每次可以容纳多达29吨的有效载荷．因而具有运载大型卫星的能力。航天飞机的遥控机械手像人的手一样灵便，它既能把卫星送出货舱，也能把已经损伤的卫星捕入舱内进行修理，或者带回地面。航天飞机可以使空间望远镜成为自由飞行的空间观察站。同地面天文台比较，空间观察站能观察到7倍深的宇宙空间，探测出弱50倍的星体，而且观察清晰度可提高10倍。

第三类任务，是发射高轨道卫星和星际探测器。在失重条件下，只用一种推力不大的自旋末级火箭，就可以把通信卫星、气象卫星或地球资源卫星发射到36 000千米高的地球同步轨道上。

第四类任务，是它将作为未来大型空间结构的运载工具和建造平台。在这一点上，航天飞机更能显示出它那巨大的潜力和划时代的意义。利用航天飞机一次次地运送部件，人们便可以在地球轨道上组装大型太阳能发电站、大型空间加工厂，使空间成为重要的能量来源和新型工业基地。

它可以建设太空工厂，原来有些在地球上做不到的事，在太空工厂里将能够做到。例如轮子上用的滚珠，因地心引力的作用，在地球上做不到绝对的圆，而在太空就能解决这个问题。

电子工业的主要物质晶体，在地球上难以做到绝对的平，绝对的纯，但在太空失重的条件下，能够制造出完美的晶体。

在太空医院里，被烧伤、烫伤的病人飘在空间中，免除了床面的接触，能使伤皮渗出的血清快速凝结，避免伤皮大量失去血清，加上太空病室绝对无菌，容易治疗。

另外，对勘探矿藏、预测地震、预报地震、预报气象、预报旱涝、侦察海洋鱼群、侦察农作物的病虫害等等，在太空里它都有独到的优越性。

航天飞机在军事应用上也很有潜力。比如，通过机械手把军用卫星部署在轨道上；捕捉敌人的卫星，把它带回地球；还可以用来摧毁对方的地球轨道上的军事装置和太空船，甚至可用来携带长程激光武器，来摧毁地球上的核导弹基地。

航天飞机经过一次飞行后，可能被陨石和气动加热弄得满目疮痍。但经过整形又可以焕然一新，再进行下一次的飞行。每架航天飞机，可以重复飞行100次以上。

说到这里，人们自然会问：航天飞机是怎样发射上天的呢？

1982年11月11日，拂晓，晨曦将远处大西洋的水平线淡淡地显现出来。

在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的航天飞机发射基地，第39A发射台上巨大的航天飞机“哥伦比亚号”正整装待发。再过l小时30分，这架航天飞机就要载着5名宇航员直上云霄了。

航天飞机的5名宇航员在半年前就住进了约翰逊空间中心接受宇航训练。训练内容包括熟悉机舱里各种仪器设备的性能、学会操纵和控制的方法、研究飞行过程中可能出现的问题和应采取的对策。起飞前最后几天，准备就绪的宇航员们就与外界隔绝了，以保证每一个人身体状况良好，杜绝感染流行性感冒的可能，并使各自不同的生活规律与这次飞行任务所规定的作息时间相一致。

宇航员们在起飞前5小时起床，穿戴上高统靴和防火绝热的宇航服。衣服上标着字体很大的姓名，和一块专门为这次飞行设计的臂章及一面小小的美国国旗。吃过一顿正规的丰盛早餐以后，他们各自将钢笔、小折刀、墨镜、计算器、手电、食品、手套，分别塞进宇航服上许多口袋里，私人物品和钱包则集中保管。宇航员们还随身带着专门准备的护照，以备万一航天飞机发生意外，宇航员在外国领土上着陆时用来证明自己的身份。

基地技术人员陪同5名宇航员走进39A发射台的工作塔，乘电梯升到标高195的地方停下。那儿有一道长长的钢格栅天桥通向一间毗连航天飞机舱门的绝尘室。宇航员在绝尘室里由技术人员帮助，穿上背心式的紧急脱离装置。万一航天飞机起火或突然爆炸，这套装置能帮助机舱中的宇航员迅速弹离机舱，安全降落到地面上。

现在，宇航员们该进入机舱了：指令长走在前面，其次是驾驶员，后面是执行任务的技术专家。他们依次坐到指定的座椅上，束好安全带，技术人员随即对机舱作最后检查。当确认一切无误以后，技术人员即将自己头上套着的对讲电话机插头从机舱里的对讲电话系统插座上拔掉，他们就此不能跟戴上密封头盔的5名宇航员通话了。但是他们仍可以用轻轻拍肩、挥挥手和跷拇指的手势来表达自己的美好祝愿，然后一个个走出机舱，舱门随即紧紧地关上了。

航天飞机发射以前最后一刻，各项工作安排得非常精确和严密。这次发射定于当天早晨7时19分到7时22分。这个时间是根据地球相对于太阳的位置、航天飞机施放卫星的位置以及8天以后航天飞机重返地球预定着陆的光照条件等多项因素经过精确计算决定的，因此绝对不容许在准备过程中出现任何差错，从而影响这个铁定的发射时刻。

6时49分，留在绝尘室里的技术人员撤离工作塔，乘车到离发射地5千米以外的安全地方，坐下来观看航天飞机发射。

飞行数据在最后20分钟时输入到机舱中的电子计算机中，然后要作最后一次发射故障信号检测。接着是让机舱里的全部仪器设备运转10分钟，使它们在正式纳入电子计算机自动控制系统中时，保持稳定和同步。只剩7分钟了。绝尘室和天桥脱离航天飞机。发射前5分钟，驾驶员启动辅助动力发动机。辅助动力发动机以偏二甲肼为燃料，它的功用是驱动液压泵，从而操纵航天飞机表面所有的空气动力控制部位，并且按照导航电脑的指令，不断调整主发动机喷嘴的位置，改变推力角度，引导航天飞机向预定的方位前进。当驾驶员和指令长对液压系统作最后一次快速检测，确认液压系统运行正常之后，又将主发动机的喷嘴按编好的程序转动，检查喷嘴的动作是否会引起平衡支架的晃动。

同时，地面电源切断，转换到机上电源。

机舱里宇航员们的耳机里传来了基地飞行指挥的命令：放下头盔上的护目镜，把耳机的音量放大，允许大家通过对讲电话系统互相谈话，目的是分散大家对飞机起飞时主发动机巨大声响的注意。

发射前8秒，发射台两侧的水塔开始放水。上万升水像汹涌的尼亚加拉瀑布一样，喷灌到发射台台脚下面的地坑内，这是用来吸收来自航天飞机主发动机的声音的，否则声能会立即引起爆炸燃烧，它的反射热量足以严重损伤航天飞机的三角翼和尾翼，降低飞机的有效载荷。3秒以后，机载电脑发出指令：打开外挂燃料箱的阀门，将箱内的超冷液氢及氧化剂输至三台主发动机，经气化、压缩、混合、燃烧，通过喷嘴排出，产生巨大的推力。这一刻的功率，足够美国一个纽约州所用的了。

当主发动机点火时，机舱内的宇航员们感觉到在他们的下面响起了一阵强烈的火焰轰鸣声，以及一种突然向外挂燃料箱而略略倾侧的感觉。最后2秒，航天飞机里的电脑对主发动机喷出的气流压力及其产生的推力作自动检测，确认达到规定指标时，两台固体燃料火箭助推器的点火装置，立即将助推器里装填的一种高度易燃的铝粉点燃。半秒以内，两台助推器内总共1 000吨固体燃料引燃，产生2 360 000千克推力。这个推力比航天飞机上三台液体燃料主发动机的总推力还大3倍多，这时，它的功率足够供给美国大西洋沿岸各州的照明用电。这种火箭助推器是迄今为止推力最强大的运载火箭。固体燃料一旦引燃后，就不能像液体燃料那样熄火或减慢燃烧速度，它产生的高温火焰，将发射台用来固定航天飞机的8根螺栓熔断，航天飞机及其运载火箭就在这一刻离开发射台，飞升直上碧空蓝天了。远远望去，但见从助推器尾部喷出两股像阳光一样夺目、足有300米长的气流；而从三台主发动机里喷出的三股灰蓝色的气流跟蓝天的颜色相近，显得很淡，几乎看不见。

地面上的地勤人员和观看发射的来宾，目送航天飞机在蔽天的烟雾、水汽和灼人的光芒中带着震颤大地的巨响疾速升空。在机舱里的宇航员们则除了看到工作塔在旁边突然消失以外，其他什么都没有看见。但是，他们能够感觉到载着他们5个人的航天飞机划破空气时产生的轰响、身子下面急速排放的气流产生的推力以及巨大的加速度。

这次从地球到空间轨道，从富饶的佛罗里达草地到茫茫太空的旅程，只花了8分50秒。但是，卡纳维拉尔角的航天飞机发射人员们却为这次飞行筹划了至少半年，而整个计划则是成千上万名技术专家十多年苦心研究的成果。

航天飞机从发射台升空以后，为了利用地球每小时1 600千米的由西向东的自转速度，它以一条巨大的弧线越过大西洋。宇航员们被巨大的重力紧紧地推向几乎持平的座椅背，身躯感到十分沉重，只能稍稍动动手臂。由于航天飞机是倒挂在外挂燃料箱下方飞行的，所以宇航员的姿势便成为头朝下脚朝上。机身颤动得非常剧烈，尽管宇航员们戴的是密封头盔，仍旧挡不住难以置信的发动机的轰鸣声。从舷窗朝外望，原来的蓝天变成了深浓的黑色，除了有一种向前的感觉外，什么方向都无法辨认。

起飞50秒后，航天飞机的时速接近1 100千米。主发动机的推力降低到65％，目的是不让高速空气流给航天飞机的挡风面、机翼和大垂直尾翼造成过大的阻力。随着航天飞机继续上升，大气越来越稀薄，气流压力则相应减小。这时，主发动机推力再次受到调整，增加到100％。仅仅60秒，航天飞机上升到了离地面45千米处，速度达到每小时近5 000千米。

起飞两分钟后，航天飞机助推器内的固体燃料消耗完毕，此时，一道闪光，两支助推器自动从外挂燃料箱两侧炸离开去。

摆脱了助推器以后，机舱里震耳欲聋的轰鸣声消失了。此时，航天飞机已经飞行了6分30秒，高度为130千米，时速为18 000千米。为了做好主发动机停车以及外挂燃料箱与航天飞机分离的准备，航天飞机调整了自己的姿态。2分钟以后，主发动机推力再次降低到65％。当航天飞机达到时速27 000千米并继续加速时，指令长通过电脑发出了主发动机停车的指令。由于航天飞机推力突然消失，被安全带固定在座椅上的宇航员们感到身体朝前一冲。16秒后，连接航天飞机和外挂燃料箱的销子自动炸断，航天飞机尾部和头部的5台小型火箭发动机启动，把航天飞机从外挂燃料箱上一点一点地推离开去，很像一条划艇从一头猛烈摆动的鲸身边划离开去一样。

扔掉了助推器和外挂燃料箱的航天飞机刚刚升到大约110千米的高空，离预定轨道还有一大段距离；飞机还必须再次加速，才能完成进入轨道前的最后一段征程。因此，位于飞机尾部主发动机两侧的两台轨道发动机点火启动了，燃料是一种由四氧化氮作为氧化剂的肼。历时2分30秒，使航天飞机再次加速，从而扶摇直上，抵达南太平洋上空椭圆形轨道的远地点。这时，轨道姿态控制发动机点火一秒，使航天飞机终于进入稳定的环形绕地的重复轨道。从此刻起，航天飞机便依靠惯性在静谧的宇宙空间里开始周游了。