《航天飞机百科知识(三)》教案

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天地往返航班—航天飞机


注:shuttle除“梭子”这个意思外,在美国英语中还有“市内公交汽车”的意思,在英国英语中有“定期往返客车”、“定期往返列车”、“定期往返轮渡”、“定期往返航班”等意思。


简单介绍


年4月,美国宇航局提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。1972年1月,美国正式把研制航天飞机空间运输系统列入计划,确定了航天飞机的设计方案,即由可回收重复使用的固体火箭助推器,不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成。经过5年时间,1977年2月研制出一架创业号航天飞机轨道器,由波音747飞机驮着进行了机载试验。1977年6月18日,首次载人用飞机背上天空试飞,参加试飞的是宇航员海斯(C·F·Haise)和富勒顿(G·Fullerton)两人。8月12日,载人在飞机上飞行试验圆满完成。又经过4年,第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台,这是航天技术发展史上的又一个里程碑。


航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器,它以火箭发动机为动力发射到太空,能在轨道上运行,且可以往返于地球表面和近地轨道之间,可部分重复使用的航天器。它的轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱三大部分组成。固体燃料助推火箭共两枚,发射时它们与轨道器的三台主发动机同时点火,当航天飞机上升到50千米高空时,两枚助推火箭停止工作并与轨道器分离,回收后经过修理可重复使用20次。外储箱是个巨大壳体、内装供轨道器主发动机用的推进剂,在航天飞机进入地球轨道之前主发动机熄火,外储箱与轨道器分离,进入大气层烧毁,外储箱是航天飞机组件中唯一不能回收的部分。航天飞机的轨道器是载人的部分,有宽大的机舱,并根据航天任务的需要分成若干个“房间”。有一个大的货舱,可容纳大型设备。轨道器中可乘载3名职业航天员(如指令长或机长、驾驶员、任务专家等)和4名其他乘员(非职业航天员)。其舱内大气为氮氧混合气体。航天飞机在太空轨道完成飞行任务后,轨道器下降返航,像一架滑翔机那样在预定跑道上水平着陆。轨道器可重复使用100次。


航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线(高度100公里的卡门线)而设计的火箭动力飞机。它是一种有翼、可重复使用的航天器,由辅助的运载火箭发射脱离大气层,作为往返于地球与外层空间的交通工具,航天飞机结合了飞机与航天器的性质,像有翅膀的太空船,外形像飞机。航天飞机的翼在回到地球时提供空气煞车作用,以及在降跑道时提供升力。航天飞机升入太空时跟其他单次使用的载具一样,是用火箭动力垂直升入。因为机翼的关系,航天飞机的酬载比例较低。设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点。[]


虽然世界上有许多国家都陆续进行过航天飞机的开发,但只有美国与前苏联实际成功发射并回收过这种交通工具。但由于苏联瓦解,相关的设备由哈萨克接收后,受限于没有足够经费维持运作使得整个太空计划停摆,因此目前全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务。


1981年4月12日,在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心聚集着上百万人,参观第一架航天飞机哥伦比亚号航天飞机发射。宇航员翰·杨(John W·Young)和克里平(Robert L·Crippen)揭开了航天史上新的一页。


这架航天飞机总长约56米,翼展约24米,起飞重量约2040吨,起飞总推力达2800吨,最大有效载荷29.5吨。它的核心部分轨道器长37.2米,大体上与一架DC—9客机的大小相仿。每次飞行最多可载8名宇航员,飞行时间7至30天,轨道器可重复使用100次。航天飞机集火箭,卫星和飞机的技术特点于一身,能像火箭那样垂直发射进入空间轨道,又能像卫星那样在太空轨道飞行,还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆,是一种新型的多功能航天飞行器。


从1981年至1993年底,美国一共有5架航天飞机进行了59次飞行,其中哥伦比亚号航天飞机15次,挑战者号10次,发现号17次,亚特兰蒂斯号12次,奋进号5次。每次载宇航员2至8名,飞行时间从2天到14天。在12年中,已有301人次参加航天飞机飞行,其中包括18名女宇航员。航天飞机的59次飞行中,在太空施放卫星50多颗,载2座空间站到太空轨道,发射了3个宇宙探测器,1个空间望远镜和1个γ射线探测器,进行了卫星空间回收和空间修理,开展了一系列科学实验活动,取得了丰硕的探测实验成果。


航天飞机除可在天地间运载人员和货物之外,凭着它本身的容积大、可多人乘载和有效载荷量大的特点,还能在太空进行大量的科学实验和空间研究工作。它可以把人造卫星从地面带到太空去释放,或把在太空失效的或毁坏的无人航天器,如低轨道卫星等人造天体修好,再投入使用,甚至可以把欧空局研制的“空间实验室”装进舱内,进行各项科研工作。


美国航天飞机创造了许多航天新纪录。航天飞机首航指令长约翰·杨6次飞上太空,是世界上参加航天次数最多的宇航员。1983年6月18日女宇航员莎丽·赖德(Sally K·Ride)乘挑战者号上天飞行,名列美国妇女航天的榜首。1983年8月30日,挑战者号把美国第一个黑人宇航员布鲁福德(Guion S·Bluford)送上太空飞行。1984年2月3日乘挑战者号上天的麦坎德利斯(B·McCandless),成为世界上第一位不系安全带到太空行走的宇航员。1984年4月6日挑战者号上天后,宇航员首次抓获和修理轨道上的卫星成功。1984年10月5日参加挑战者号飞行的莎丽文(Kathryn D·Sullivan)成为美国第一位到太空行走的女宇航员。1985年1月24日发现号升空,首次执行秘密的军事任务。1985年4月29日,第一位华裔宇航员王赣骏(Tayler Wang)乘挑战者号上天参加科学实验活动。1985年11月26日,亚特兰蒂斯载宇航员上天第一次进行搭载空间站试验。1992年5月7日奋进号首次飞行,宇航员在太空第一次用手工操作抢救回收卫星成功。7月31日亚特兰蒂斯号上天,首次进行绳系卫得发电试验。9月12日奋进号将第一位黑人女宇航员,第一位日本记者和第一对宇航员夫妇载入太空飞行。