美國(guó)航天飛機(jī)是世界上第一種往返于地面和宇宙空間的可重復(fù)使用的航天運(yùn)載器。它由軌道飛行器、外貯箱和固體助推器組成。每架軌道飛行器可重復(fù)使用一百次，每次最多可將29.5噸有效載荷送入185至1110公里近地軌道，將14.5噸有效載荷帶回地面，航天飛機(jī)全長(zhǎng)56.14米，高23.34米。軌道飛行器可載三至七人，在軌道上飛行7至30天，即可進(jìn)入低傾角軌道，也可進(jìn)入高傾角軌道，可進(jìn)行回合、對(duì)接、?？?，執(zhí)行人員和貨物運(yùn)送，空間試驗(yàn)，衛(wèi)星發(fā)射、檢修和回收等任務(wù)。

航天飛機(jī)

   航天飛機(jī)的飛行過(guò)程大致有上升、軌道飛行、返回三個(gè)階段。起飛命令下達(dá)后，航天飛機(jī)在助推火箭的推動(dòng)下垂直上升，直至進(jìn)入預(yù)定軌道，完成上升。進(jìn)入軌道后，航天飛機(jī)的主發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，由兩臺(tái)小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)控制飛行。到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)后，航天飛機(jī)開(kāi)始工作。航天飛機(jī)完成任務(wù)后，便開(kāi)始重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，向著地球飛行。進(jìn)入大氣層后，航天飛機(jī)速度開(kāi)始放慢，并像普通滑翔機(jī)一樣滑翔著陸。

   航天飛機(jī)除了可以在天地間運(yùn)載人員和貨物之外，憑著它本身的容積大、可多人乘載和有效載荷量大的特點(diǎn)，還能在太空進(jìn)行大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間研究工作。它可以把人造衛(wèi)星從地面帶到太空去釋放，或把在太空失效的或毀壞的無(wú)人航天器，如低軌道衛(wèi)星等人造天體修好，再投入使用，甚至可以把歐空局研制的"空間實(shí)驗(yàn)室"裝進(jìn)艙內(nèi)，進(jìn)行各項(xiàng)科研工作。

   1969年4月，美國(guó)宇航局提出建造一種可重復(fù)使用的航天運(yùn)載工具的計(jì)劃。NASA第三任局長(zhǎng)托馬斯·佩奇曾認(rèn)為，航天飛機(jī)因可重復(fù)利用從而可以降低成本，不用每執(zhí)行一次任務(wù)就要造一個(gè)新的火箭出來(lái)；而且當(dāng)時(shí)他還認(rèn)為一架航天飛機(jī)的發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間僅需要兩周遠(yuǎn)比火箭反應(yīng)快。1972年1月，美國(guó)正式把研制航天飛機(jī)空間運(yùn)輸系統(tǒng)列入計(jì)劃，確定了航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)方案，即由可回收重復(fù)使用的固體火箭助推器，不回收的兩個(gè)外掛燃料貯箱和可多次使用的軌道器三個(gè)部分組成。除了外燃料箱外，另外兩個(gè)組成部分都可以重復(fù)利用，每一次發(fā)射后，外燃料箱都會(huì)在大氣層中燒毀。

航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)圖

   1977年2月，美國(guó)研制出一架企業(yè)號(hào)航天飛機(jī)軌道器，由波音747飛機(jī)馱著進(jìn)行了機(jī)載試驗(yàn)。1977年6月18日，首次載人用飛機(jī)背上天空試飛。8月12日，載人在飛機(jī)上飛行試驗(yàn)圓滿完成。又經(jīng)過(guò)4年，第一架載人航天飛機(jī)終于出現(xiàn)在太空舞臺(tái)，這是航天技術(shù)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑。

   雖然世界上也有許多國(guó)家都陸續(xù)進(jìn)行過(guò)航天飛機(jī)的開(kāi)發(fā)，但只有美國(guó)與前蘇聯(lián)實(shí)際成功發(fā)射并回收過(guò)這種交通工具。但由于蘇聯(lián)瓦解，相關(guān)的設(shè)備由哈薩克接收后，受限于沒(méi)有足夠經(jīng)費(fèi)維持運(yùn)作使得整個(gè)太空計(jì)劃停擺，因此全世界僅有美國(guó)的航天飛機(jī)機(jī)隊(duì)可以實(shí)際使用并執(zhí)行任務(wù)。

   航天飛機(jī)為太空探測(cè)增加了動(dòng)力，對(duì)地球上人類(lèi)的生活產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。無(wú)論是國(guó)際空間站還是預(yù)想中的人類(lèi)月球前進(jìn)基地，都需要航天飛機(jī)這樣大載重量的太空貨倉(cāng)來(lái)支持——否則根本無(wú)法將用于基建的大型太空施工機(jī)械或者有關(guān)物資送上去。

航天飛機(jī)檢修圖

   美國(guó)共有6架航天飛機(jī)，除首架測(cè)試用的“企業(yè)”號(hào)測(cè)試之后被收藏到博物館中，其余的5架航天飛機(jī)“哥倫比亞”號(hào)、“挑戰(zhàn)者”號(hào)、“發(fā)現(xiàn)”號(hào)、“亞特蘭蒂斯”號(hào)以及“奮進(jìn)”號(hào)，都參與了太空運(yùn)輸任務(wù)。“亞特蘭蒂斯”號(hào)共執(zhí)行了32次任務(wù)，是執(zhí)行國(guó)際合作任務(wù)最多的一架航天飛機(jī)；而“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)是美國(guó)歷史上參與飛行任務(wù)次數(shù)最多的，功勛顯著成為美航天飛機(jī)最為著名的代表。

   航天飛機(jī)保持著目前正在使用的所有火箭中最可靠的發(fā)射紀(jì)錄，自1981年以來(lái)，美國(guó)宇航局利用宇航飛機(jī)將136萬(wàn)公斤(300萬(wàn)磅)貨物、600多名宇航員送入太空。盡管航天飛機(jī)已經(jīng)使用了近20年，也一直在不斷地發(fā)展改進(jìn)，今天的航天飛機(jī)與第一架航天飛機(jī)已經(jīng)有很大的不同了。美國(guó)宇航局對(duì)最初的設(shè)計(jì)進(jìn)行了大大小小的數(shù)千次改進(jìn)，使得今天的航天飛機(jī)比以前的任何一架航天飛機(jī)都更加安全、可靠和有效。單是自1992年以來(lái)，美國(guó)宇航局對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和主要系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，便使得航天飛機(jī)的飛行安全系數(shù)提高了三倍，而飛行中可能遇到的問(wèn)題則減少了70%，同時(shí)，航天飛機(jī)的花費(fèi)每年節(jié)省12.5億美元，花費(fèi)減少了40%以上。由于重量減輕和其它的改進(jìn)，航天飛機(jī)可以攜帶的貨物重量增加了8噸。

挑戰(zhàn)者航天飛機(jī)失事

   但航天飛機(jī)由于重復(fù)使用，因此其技術(shù)難度大、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、零部件更容易耗損，從起飛、上升、軌道運(yùn)行，再入大氣層直到返回著陸過(guò)程中，需要經(jīng)受各類(lèi)極度嚴(yán)酷的環(huán)境。航天飛機(jī)的弱點(diǎn)是在使用中逐漸暴露出來(lái)的，它的系統(tǒng)遠(yuǎn)不止將載人飛船和運(yùn)載火箭兩者單純相加那么簡(jiǎn)單。而與火箭、飛船等一次性飛行器不同，航天飛機(jī)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)需要多次重復(fù)使用，壽命期間的總工作時(shí)間累計(jì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)之久，這也為其執(zhí)行任務(wù)帶來(lái)安全隱患：隨著飛行任務(wù)的增加勢(shì)必有更多的潛在危險(xiǎn)。

   盡管有所不足，但航天飛機(jī)無(wú)愧是先進(jìn)航天技術(shù)的象征，是阿波羅登月之后美國(guó)航天事業(yè)的里程碑，擔(dān)負(fù)著在載人航天的功能。其太空運(yùn)載能力無(wú)人能及，衍生科技影響人類(lèi)三十年。