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太空雄鹰——航天飞机
《集邮》 晓钟
航天飞机的英文是space shuttle，直译是“太空穿梭机”。航天飞机是可以重复使用的、往返于太空与地球之间的有翼式载人航天器，外形类似于普通飞机，垂直起飞(图1，吉布提)，水平着陆(图2，巴拉圭)。它在起飞到入轨的上升段使用火箭垂直起飞技术，在太空轨道飞行段运用了航天器技术，而在返回大气层后的滑翔飞行和水平着陆段则采用了典型的航空技术。航天飞机第一次实现了把航天与航空技术高度有机结合起来的创举，它像一只雄鹰翱翔于天宇苍穹之间。
图1 图2
一、航天飞机发展史
航天飞机通常是在近地轨道上飞行（高度在1000公里以下），并可以经常机动地变换轨道。航天飞机一般由轨道器、助推器、外贮箱三部分组成。助推器是两枚固体火箭(图3，斯威士兰)；外贮箱用于贮藏燃料，与火箭的外贮箱类似(图4，马里)；轨道器是进入轨道和返回地球的那一部分，与普通飞机相似，但增加了特殊的表面防热瓦，可抵御数千摄氏度的高温，可以多次重复使用(图5，科摩罗)。图6是尼日尔邮票，画面为助推器与轨道器分离；图7是科摩罗邮票，画面为轨道器与外贮箱分离。
美国航天飞机的轨道器长约37米，翼宽约23米，重68吨，体积与大型喷气客机相仿。轨道器的前部是驾驶舱，可乘3-7人；中部是运输舱(即货舱)，长18米，直径4．6米，可装载30吨的货物，其中包括卫星、科学仪器等，还可搭乘人员；后段装有尾翼、3台主发动机、轨道发动机、姿态控制发动机系统等，可以控制轨道器飞行(图8，马里)。
图8
美国在耗资巨大的“阿波罗”登月计划行将结束之际，于1969年投资65亿美元研制航天飞机，先后制成“企业”号(图9，科摩罗)、“哥伦比亚”号(图10，巴拉圭)、“挑战者”号(图11，马里)、“发现”号(图12，保加利亚)和“阿特兰蒂斯”号(图13，阿森松岛)5架航天飞机。美国航天飞机的正式飞行被看作是继“阿波罗”登月计划之后，空间时代的第二个里程碑。图14是尼日尔邮票，画面为1977年2月8日“企业”号航天飞机被固定在波音747-905的机背上，进行飞行试验。1986年1月“挑战者”号失事后，美国政府决定投资28亿美元再造一架航天飞机。这架被命名为“奋进”号的航天飞机于1992年5月7日进行了首次太空飞行(图15，加纳)。
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前苏联从上世纪60年代开始，就由米高扬设计局设计了单人渡船型航天飞机，但由于经费紧缺及当时苏联当局认为应集中力量发展登月计划和空间站计划而搁浅。70年代中期，航天飞机再度引起苏联的重视，研制了实验型小型航天飞机。在耗资100亿美元之后，最终在1988年11月首次进行了“暴风雪”号航天飞机的不载人飞行(图16，前苏联)。“暴风雪”号可乘坐10人，能运送20多吨货物。它的首航成功，为苏联建立一个更加完善的太空往返运输系统铺平了道路。后由于经费困难和国内政局动荡等多方面的原因，苏联的航天飞机研制计划于1993年被取消。
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二、航天飞机的卓越功能
航天飞机上装有各种设备，不仅具有包括卫星、货运飞船、载人飞船和小型载人空间
站在内的许多航天器所具备的各种功能，还可以完成一般航天器不能完成的任务，比如向近地轨道施放卫星，向高轨道发射卫星，在轨道上捕捉、维修和回收卫星等。航天飞机为人类大规模开展航天活动提供了经济实用的工具。
“哥伦比亚”号航天飞机在1983年11月28日发射时，把欧洲空间局研制的“空间实验室”首次带入太空，进行了多项科学实验(图17，多哥)，并多次施放各种卫星(图18，中非；图19，尼日尔；图20，乌干达；图21，中非)。它还能把过去因体积因素而无法用火箭运载的设备送入近地轨道。美国有些大型军用卫星就是用航天飞机送上太空的；美俄等国建造的“国际空间站”的许多部件也都是用航天飞机送上太空，并由航天员在轨道上组装的(图22，俄罗斯；图23，巴拉圭)。
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“挑战者”号航天飞机将航天员送入太空进行了首次机动飞行，即航天员身背“载人机动装置”离开轨道器“自由飞行”(图24，保加利亚)；并首次用机械臂把一颗卫星从货舱中取出来放入太空，然后再收回来(图25，保加利亚；图26，多哥)。
“发现”号航天飞机1984年4月首次升空就发射了3颗商业通讯卫星，还在货舱上展开了一个折叠太阳能电池板，进行了航天电泳制药试验。此外还在轨回收了失效卫星，修好后又重新送入太空。
“奋进”号航天飞机于1992年5月7日首发成功。这架航天飞机在设计指标上有所改进，例如，它可在太空飞行28天，在着陆时采用巨大的降落伞减速(图27，美国)，从而缩短了机场跑道长度。在机舱内还设有先进的抽水马桶和空调设备。在太空，它除了继续用于施放和回收卫星外，还在太空进行组建空间站和维修各类卫星的工作(图28，越南；图29，保加利亚)。它曾在轨维修了价值连城的“哈勃”空间望远镜，极大地改善了这一太空“巨眼”的功能，延长了它的使用寿命(图30，越南)。
另外，航天飞机还多次把稍加训练的科学家、工程师、记者、医生和教师等普通人员送上太空，从事其他空间研究工作(图31，匈牙利)。
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三、未来的航天飞机
航天飞机的成功飞行引发了科学家们新的思考，他们想研制出一种新型的“空天飞机”。空天飞机的全称叫“航空航天飞机”，它可以像普通飞机一样完全地重复使用，且能水平起飞，这样就省去了垂直发射所需要的复杂设备，可以大大降低费用。在20世纪80年代，有不少国家提出了空天飞机的方案。最著名的有德国的空天飞机“桑格尔”(图32，亚速尔群岛)、英国的“霍托尔”和美国的X-30(图33，美国)。然而，经过一段时间的深入研究，德国、英国和美国都发现空天飞机技术很难在现阶段攻克。尽管屡遭挫折，但美国宇航局并没有放弃新一代航天器的研究计划。2002年11月，美国公布了一项名为“空间发射倡议”的改良计划，在这一计划的指导下，波音公司设计了“X-37”航天飞机。与其他航天飞机不同，“X-37”将是完全无人驾驶的航天飞机，所有的太空任务都将由它独立完成，这将使“X-37”的发射成本大大降低。
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（完）
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