「航天知识:世界著名航天飞机」发现号航天飞机

「航天知识:世界著名航天飞机」发现号航天飞机插图

发现号航天飞机简介

「航天知识:世界著名航天飞机」发现号航天飞机插图1

脱离空间站的“发现号”航天飞机

“发现号”的命名源自一艘18世纪时的英国探险船——伴随著名的詹姆斯·库克船长远征南太平洋的“发现号”(HMS Discovery)。“发现号”航天飞机(STS Discovery OV-103)是美国国家航空航天局(NASA)肯尼迪航天中心(KSC)旗下,第三架实际执行太空飞行任务的航天飞机。首次飞行是在1984年8 月30日,负责进行各种科学研究与作为国际空间站(International Space Station,ISS)计划的支援。2011年3月7日, “发现号”航天飞机脱离国际空间站,9日在肯尼迪航天中心安全着陆,结束了近27年的飞行。

发现号航天飞机完成的主要任务

(1)STS-114

由于隔热保护系统在升空时受到局部碰撞而受损,“发现号”在STS-114任务中进行了史无前例、以太空漫步方式修复机身外表的尝试。

“发现号”原定在2005年7月13日执行STS-114任务,是“哥伦比亚号”在2003年初坠毁之后,NASA首度恢复进行的航天飞机飞行任务,但却由于机械故障因素而延迟发射。在7月13日预定发射时间前两个多小时,当工程人员在进行飞行前的例行检测时,突然发现一个位于液态氢燃料槽底部的液态氢引擎熄火感应器(liquid hydrogen engine cutoff sensor)送出错误信号。该感应器是“发现号”机身上四组同样功用的感应器其中一组,在其他感应器同时故障时能作为备援用途,这整套感应系统的主要功用是在发现液态氢燃料槽里的氢存量即将用尽之前紧急切断引擎动力,以免因为高热爆炸。

NASA的工程人员在第一次升空放弃后尝试理清感应器失效的原因,但却没有找到确切的原因。工程人员主要是朝接地错误或电磁波干扰的方向理清问题,但因为在平日状态下他们无法复制出与升空前一模一样的背景环境,而增加了找出实际问题症结的难度(例如,航天飞机起飞前会因为燃料槽里装满超低温的液态氧与液态氢,而处于较平日更低温的状态,但除非航天飞机准备要升空,否则考虑到安全问题其燃料槽里是不会填装燃料的)。

NASA官员在7月20日时宣布,纵使尚未确定之前错误信号的起因,“发现号”仍要于美国东部时间7月26日上午10时39分发射。根据该单位的计算,7月31日是“发现号”适当发射时间窗的底限,超过这天之后航天飞机升空时周围的光影变化将不利于科学家在“发现号”上新装设的一组监视摄影机的工作,这套监视网络主要是用来评估NASA在“哥伦比亚号”失事后,针对航天飞机安全性所进行的修正设计的成效。假若“发现号”未能赶在7月底前升空,就必须大幅延期到9月9日之后才会有适合的光线环境再次发射,但有部分专家对此持反对意见,他们认为新一代的电子摄影设备对光线的灵敏度已足以弥补光线不足的问题,因此NASA大可以在完全确认感应器的故障原因之后,再让航天飞机安全升空。

安装上新的安全检查设备后,“发现号”于2005年7月26日发射升空执行STS-114任务,这是自“哥伦比亚号”解体意外发生后,首次有航天飞机返回太空执行任务。升空过程中,“发现号”的外挂燃料槽上有一块面积不小的隔热泡棉因与航天飞机本体在发射瞬间发生触碰而脱落,根据“发现号”上装置的高分辨率摄影机所摄得的影像分析,这块脱落的泡棉约有24~33in长,10~13in宽,2.5~8in厚, NASA研判这块脱落的隔热棉应该不会影响航天飞机的安全,但仍会进行较详细地检测与资料分析来确保其安危。根据NASA的规划,除了载运拉斐尔多用途后勤模组(Raffaello Multi-Purpose Logistics Module)为国际太空站进行补运外,测试新开发的隔热泡棉与机上摄影监测系统也是STS-114任务的主要目的之一。

在经过人类有史以来第一次以太空漫步方式进行受损部位机外紧急检修后,“发现号”顺利地于美国东部日光时间8月9日8:11:22am滑行降落在美国加州爱德华兹空军基地,结束长达14天的任务。下图为“发现号”准备返航的情景。

「航天知识:世界著名航天飞机」发现号航天飞机插图2

“发现号”准备返航

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“发现号”航天飞机机组成员

(2)STS-128

“发现号”最初定于2009年8月25日凌晨从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,但由于附近天气状况不佳,美国航天局25日凌晨决定将发射推迟到26日凌晨进行。但由于“发现号”航天飞机外部燃料箱的一个阀门出现故障,美国航天局8月25日下午取消了原定于26日凌晨进行的“发现号”发射工作。

2009年8月28日晚,“发现号”航天飞机点火升空,之后于美国东部时间8月30日20时54分与国际空间站顺利对接。此次宇航员共进行了三次太空行走,更换空间站部分零件,并取回一些实验样本。图为“发现号”航天飞机机组成员。

“发现号”为空间站带去了6.8t的给养,包括食品、一个冷藏箱、一个睡眠舱以及一个跑步机,并且轮换了一名空间站宇航员,妮可·斯德特(Nicole Stott)将替换蒂姆·考博拉(Tim Kopra)留在空间站上工作。

美国当地时间2009年9月11日晚8点53分(北京时间12日上午8时53分),美国 “发现号”航天飞机安全降落于加州爱德华兹空军基地。

发现号航天飞机退役

航天飞机是当前世界上最先进的天地往返运输器。设计之初,科学家们认为它至少有以下几大优点:可重复使用从而降低费用、水平降落比飞船更安全、比飞船舒适、运载能力强。然而,从1981年航天飞机首次飞行至今,除了体现出舒适和运载能力强两大优点外,其他预想中的优点反而成了“致命伤”。《国际太空》杂志副主编庞之浩说,航天飞机有3500多个分系统、250多万个部件,每次飞行成本约为5亿美元,既复杂又昂贵。它没有逃逸系统,实行人货混运。“挑战者号”和“哥伦比亚号”的失事证明,其安全性和可靠性要远远低于相对简单的飞船。

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“发现号”航天的最后一次飞行任务

由于设计上的先天不足,航天飞机目前所做的改进只能是工艺上的,无法解决根本问题。“发现号”这次飞行成功,对于航天飞机而言,只是把寿命延长了几年。

美国宇航局向美国政府提交的太空探索新报告中,明确航天飞机将于2010年国际空间站建成之后退役。报告中提出,美国将研制新的天地往返运输器,预计2014年建成。“发现号”航天飞机已于2011年3月完成最后一次任务(图4.14),2012年4月19日退役,收藏于美国国家航空航天博物馆。

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