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老妈参加节目,我神童身份被曝光 航天飞机资料

(此为相关资料,正文往后翻)

航天飞机由轨道飞行器、外挂燃料箱和固体火箭助推器三大部分组成。

轨道飞行器透视图

轨道飞行器,简称轨道器,是航天飞机的主体,也是最具代表性的部分,长37.24米,高17.27米,翼展29.79米。它的前段是航天员座舱,分上、中、下3层。上层为主舱,有飞行控制室、卧室、洗浴室、厨房、健身房兼贮物室,可容纳8人;中层为中舱,也是供航天员工作和休息的地方;下层为底舱,是设置冷气管道、风扇、水泵、油泵和存放废弃物等的地方。它的中段为货舱,是放置人造地球卫星、探测器和大型实验设备的地方,长18.3米,直径4.6米,可装载24吨物品进入太空,可载19.5吨物资从太空返回地面。货舱的上部可以像蚌壳一样张开。与货舱相连的还有加拿大制造的遥控空间机械臂,用于施放、回收人造地球卫星和探测器等航天器。在货舱中也可用上面级火箭将航天器发射到更高的轨道。在货舱中还可对回收的航天器进行修理。

轨道飞行器的后段有垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机。主发动机在起飞时使用的是外挂燃料箱中的推进剂,每台可产生1668千牛的推力。

航天飞机尾部发动机

在轨道器中段和后段外两侧是机翼。在轨道器的头部和机翼前缘,贴有约2万块防热瓦,保护轨道器在回返时不被气动加热产生的600-1500℃的高温所烧毁。在轨道器的头锥部和尾部内,还有用于轻微轨道调整的小发动机,共

航天飞机动力系统介绍

轨道飞行器主要参数

航天飞机外储箱,简称外储(贮)箱。长46.2米,直径8.25米,能装700多吨液氢液氧推进剂,它与轨道器相连。

与轨道器分离的外挂燃料箱(不可回收)

外贮箱分为液氢箱和液氧箱两部分。液氧箱在前部,约占外贮箱体积的1/4,容积为552立方米,可加注液氧604.195吨,可加压到20-22磅/平方英寸。液氢箱在后部,两者之间有一小段隔舱。液氢箱容积为1523立方米,可装液氢101.606吨,可加压到32-34磅/平方英寸。两箱都备有通风管和放气孔以供加载、增压和卸载用。

与燃料箱分离的固体火箭助推器

航天飞机固体助推器共两台,连接在外贮箱两侧上,长45米,直径约3.6米,每枚可产生15682千牛的推力,承担航天飞机起飞时80%的推力。

推进剂为高氯酸铝粉、铝粉、氧化铁粉和粘合剂的混合物。在助推器的前、后部,还各配置有四台分离火箭、分离和回收电子装置、靶场指令安全炸毁系统、推力终止和故障监测分系统以及推力向量控制分系统。助推器前端,借助一个紧固件与外贮箱连接。并装有回收分系统的驾驶仪、导伞和主伞吊带。通过前承载紧固件和后部火工品装置,助推器同轨道器分离。固体助推器前后端各有四台分离发动机。分离后的助推器飞行到67公里的最高点、然后降落,降到5.8公里高度时,抛掉头部的整流罩,开始回收。

①可以重复使用。

②维修方便,发射程序简化,有利于空间活动经常化和快速反应。

③执行任务较灵活。航天飞机的配置可以满足发射各种低、中、高轨道卫星和星际探测器的要求。

④可以使卫星设计简化,可靠性提高,工作寿命延长,从而减少卫星研制的总费用。

⑤上升段和再入段过载较小,未经严格空间飞行训练的普通人员也可参加空间活动。

航天飞机的主要用途有:部署卫星、检修卫星、回收卫星、太空营救、空间运输、空间实验和生产、空间探测。

发射与返回

航天飞机的发射与返回

航天飞机的发射与返回,一般都是在预定的程序内自动进行的,也可以由宇航员自行操纵。它的常规飞行程序大致有以下步骤:

1.起飞。航天飞机直立在发射台上,两台固体火箭助推器和三台液体火箭基本同时点火(三台主发动机点火时间间隔0.12秒,然后是固体火箭点火),固定航天飞机系统的系留带松脱,航天飞机垂直上升;

2.助推火箭分离。航天飞机上升约120秒时,达到40公里高度,助推器燃料耗尽,自动熄火并同航天飞机分离,主发动机继续工作,航天飞机持续上升。助推器在海上回收;

3.外挂燃料箱脱落。航天飞机起飞后500秒左右,到达100多公里高度,时速达每秒7.8公里,外挂燃料箱推进剂耗尽并自动与轨道器分离,陨落大气层烧毁;

4.轨道器入轨。轨道器以28800公里的时速飞行,依靠自身的44个小型喷气发动机(它们可以单独点火,也可以串联点火),即轨道机动动力系统调整到达预定轨道;

5.返航。启动轨道机动动力系统,脱离轨道,进入椭圆形轨道,宇航员连接好生物医学测量传感器,穿好增压宇航服,向计算机输入重返大气层执行程序,根据地面指令,启动机首和机尾姿态调整发动机,形成机尾向前,机腹向地面的姿势。同时轨道发动机逆向喷射,使轨道器急剧减速。离着陆为1小时23分时,调整为机头向前,此时轨道器以音速的25倍超高速、40度俯冲角进入大气层。机身与稠密的空气剧烈摩擦产生超高温,外壳烧红,形成电离,使轨道器与地面无线电通讯中断16分钟。下降到50公里高度时,速度为每小时10800公里,距离地面38公里时,速度降为每小时7680公里。可改为手动操纵,关闭所有发动机。最后以340公里的时速拖带减速伞降落在跑道上。

航天飞机除了可以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。

航天飞机的飞行过程大致有上升、轨道飞行、返回三个阶段。起飞命令下达后,航天飞机在助推火箭的推动下垂直上升,直至进入预定轨道,完成上升。进入轨道后,航天飞机的主发动机熄火,由两台小型火箭发动机控制飞行。到达预定地点后,航天飞机开始工作。航天飞机完成任务后,便开始重新启动发动机,向着地球飞行。进入大气层后,航天飞机速度开始放慢,并像普通滑翔机一样滑翔着陆。

所有的航天飞机均由罗克韦尔公司制造,每架航天飞机都根据具有科学和探索影响力的舰船命名。

企业号航天飞机从1974年6月开始建造。不过一年之后,nasa开始开发哥伦比亚号,后者的尾翼设计更容易上天。1976年9月17日,企业号正式推出。nasa原计划先将企业号用于“返回及着陆”测试。随后再将其送入太空。然而,测试却成为这架航天飞机终身的命运。与哥伦比亚号相比,企业号显然不具备明显的优势。不久,nasa选择让哥伦比亚号升空。哥伦比亚号发射后,企业号仍保留有升空的希望。但是,由于设计方案的更改,nasa发现如果把企业号送上太空,将花费大量的更新资金,还不如更新另一架测试样机挑战者号便宜。

1977年2月18日,企业号进行首次飞行试验

在企业号上,nasa做了大量的地面和飞行测试。1977年2月18日,由经过特别改装的波音747飞机背负其进行了机载试验。[30]此外,大量的轨道副系统在还未进入大气前,都在企业号上先行测试。20世纪80年代初,企业号开始退役,除了一部分结构拆卸后用于其他航天飞机之外,它开始了全球巡展。1985年入驻华盛顿的史密斯学院。挑战者号升空爆炸解体后,nasa又一度考虑将企业号改装升空,最后仍然出于节省经费的考虑,选择了奋进号。

哥伦比亚号

1981年哥伦比亚号执行sts-1任务

哥伦比亚号航天飞机名字起源于第一艘环绕世界航行的帆船—“哥伦比亚”号,是世界上第一架进入轨道的航天飞机。哥伦比亚号的成功发射开启了、乃至全人类的“航天飞机时代”。它的前四次任务是测试飞行,用于验证航天飞机设计的合理性。

哥伦比亚号于1981年4月12日从肯呢迪航天中心首次发射并执行sts-1任务,服役期间部署了多颗卫星。2003年2月1日上午9点,即将返航着陆的“哥伦比亚号”航天飞机发来一个信息:航天飞机出现了“轮胎压力”的问题,此后,和控制室彻底失去了联系。9点16分,本该是航天飞机着陆的时间。在着陆地点,卡纳维拉尔角的倒数已经指向了零,却依然没有见到航天飞机的影子。控制室一片沉默,这时,德州传来信息,有目击者听到了上空响雷般的爆炸声,如火焰燃烧着的残骸冲向大地。不久,nasa宣布,哥伦比亚号在飞临得州上空时发生爆炸,7名宇航员全部丧生。经调查,事故原因是外部燃料箱表面脱落的一块泡沫材料击中航天飞机左翼前缘的名为“增强碳碳”(即增强碳-碳隔热板)的材料导致隔热板受损,飞机左翼出现孔洞,因此使得返航时超高温气体进入造成航天飞机解体,最终酿成事故。

挑战者号航天飞机名字源于皇家海军“挑战者远征”中的旗舰——“挑战者”号,是正式使用的继哥伦比亚号之后的第二架航天飞机,于1983年4月4日进行首次发射(sts-6任务)。挑战者号开发初期原本是被作为高拟真结构测试体,但在挑战者号完成初期测试任务后,被改装成正式的轨道载具。

1986年1月28日11时38分(东部时间),挑战者号在执行第10次太空发射时,其右侧固态火箭推进器上一个o形环因低温而失效,导致一连串连锁反应,在升空后73秒爆炸解体坠毁,机上7名宇航员全部罹难。

发现号航天飞机是肯呢迪航天中心的第三架航天飞机,它的名字来源于十七世纪七十年代探险家詹姆斯库克发现夏威夷群岛时所驾驶的两艘船中的一艘,另一艘为“奋进“号,是另外一架航天飞机的名字。于1984年8月30日进行了首度飞行(sts-41-d任务)。

发现号从前任航天飞机中吸取了许多经验,在首飞时,它比哥伦比亚号轻6,870磅;发现号和挑战者号曾进行过ksc改装,以使其能够运载“人马座”的最上端一节。改进包括加装外部管道,以为“人马座”注入或排出推进剂,并且在航天飞机的后机身进行监视和控制。实际上,由于将装满燃料的“人马座”作为航天飞机的载荷过于危险,这项工程并未能升空。

1990年发现号将哈勃望远镜送入太空

1990年,发现号把哈勃望远镜送上了太空,这是迄今为止人类历史上最重要的科学项目。除发送哈勃望远镜登天外,发现号还是nasa的急先锋。挑战者号和哥伦比亚号2架航天飞机分别于1986年和2003年发生事故。两次挫折后,nasa需要选择一艘“重新起飞”的飞船,以重振航天飞机事业,这两次,都是发现号担当重任。1994年,航天员谢尔盖·康斯坦丁诺维奇·克里卡列夫成为第一个驾驶航天飞机的航天员。

奋进号航天飞机名字来源于18世纪著名探险家、航海家和天文学家詹姆斯库克的一艘船,于1992年5月7日执行首次飞行任务(sts-49)。由于几乎每一次升空的任务都不尽相同,因此,奋进号航天飞机设计时就突出了任务适应性。空重151,205磅,装发动机后重172,000磅。

1992年奋进号升空瞬间

奋进号采用了许多新技术扩展其能力,大多数这些被验证成功的技术和设备都又被安装到了其他的航天飞机上。如直径40英尺的减速伞,可缩短着陆滑跑距离1000到2000英尺;扩展续航时间的线路和管道使其具有执行长达28天任务的能力;改进的航空电子仪器包括通用计算机,增强的惯性仪器和战术导航系统,恒星追随系统,改进的前轮操纵系统;还加装了新型辅助动力系统,可用于驱动航天飞机的液压系统。

1988年暴风雪号发射准备阶段

暴风雪号航天飞机外型与航天飞机相似,机身全长40米,高16米,机身直径5.6米,翼展24米,有效载荷货舱直径4.7米,长18.3米,可将30吨载荷送入低轨道,能运回20吨货物,比航天飞机的货舱稍大一点。航天员舱容积70立方米,可供2至4名宇航员使用,另外有6个座位,其中除机长、驾驶员外,还有卫星维修人员2名,机械手操作员1名,科研人员2至3名。全机起飞总重105吨。

尽管的暴风雪号在研制过程中参考了的航天飞机,但仍有其自身的特点:

暴风雪号航天飞机和能源号运载火箭

航天飞机与能源号运载火箭是相互独立的,无需在轨道器上外挂贮箱和助推器一起点火发射,从而使用时受限制较少。

暴风雪号航天飞机和能源号运载火箭发动机

航天飞机没有主发动机,只是在尾部装了两个小型入轨发动机。这样大大降低了航天飞机的发射重量,节省了有效空间。

(3)由于尾部装有两台小型发动机,航天飞机的进场着陆相对比较容易,横向机动距离较大,据称可以在紧急情况下进行二次着陆。

(4)能源号运载火箭各级全部使用液体推进剂,通过适当的故障防护措施可以保证在助推器或芯级中任一个发动机产生故障的情况下,火箭能继续飞行。

(5)航天飞机在大气层滑翔时,可以像普通飞机那样借助副翼、操纵舵和减速板来控制。

航天飞机外形对比(暴风雪号和挑战者号)

(6)航天飞机与航天飞机的机翼形状略有不同。采用圆弧线型,航天飞机机翼则棱角分明,加工比较简单。

暴风雪号航天飞机实现首次无人驾驶自动着陆

(7)航天飞机装有计算机控制的自动飞行控制系统,首飞时即实现无人自动轨道飞行。这样在作为空间站服务工具时,可以实现无人货运发射,从而减少对航天员生命的威胁。

(8)航天飞机的表面防热系统与航天飞机轨道器有所不同。“暴风雪号”表面用38000块由特别细的玻璃纤维和碳碳复合材料构成的轻型耐热陶瓷片覆盖,可承受2000℃的高温。[19]

暴风雪号航天飞机的飞行程序是:航天飞机首先被推力为3550吨的“能源”号运载火箭推到亚轨道速度之前,第一级液体火箭发动机脱离,然后,在160公里高度时,启动自身的发动机,将航天飞机推到轨道速度。这时,主发动机和大型燃料箱把航天飞机送到可能进入轨道的高度后,即脱离航天飞机,同时再次启动机上发动机,使之达到260公里的圆轨道。返航着陆情况与航天飞机一样,着陆速度为340公里/每小时,地面滑行距离1100至2000米,需要弹出减速伞。

暴风雪号航天飞机发射瞬间

首飞:1988年11月15日,用能源号运载火箭将无人驾驶的暴风雪号航天飞机送入250千米高的预定圆形轨道,前后用了47分钟的时间。能源号首先将暴风雪号送入亚轨道,然后由航天飞机上的两个小型机载发动机继续推进,进入轨道。暴风雪号自动绕地球飞行两圈,在轨道上运行3小时后,按预定计划于当天9时25分受控返回地面,准确降落在距发射场12千米外的机场。航天飞机历史上的首次不载人自动轨道飞行获得圆满成功。

1989年以后,由于内部社会严重动荡、经济状况每况愈下,航天飞机载人计划一推再推。在极其艰难的情况下,1991年计划载人的小鸟号航天飞机(俄语:птичка,意为“小鸟”)进行了地面实验。随着8·19事件以及解体,原来的航天计划被蒙上了一层阴影。解体后,经济状况不佳,维持和平号空间站的运行已经力不从心,再无力继续航天飞机计划。除经济原因外,进入20世纪90年代后航天飞机的实际用途也不明确。正像一位前专家所说的:“可重复使用的航天器思想,无疑是很先进的,但在我们的航天计划中,还从没有一个有效载荷超过25~30吨的。“暴风雪号”就像一辆重型卡车在高速公路上空车奔跑。”由于经费及使用目的不明确等原因,1993年6月30日,叶绿钦部门正式决定中止航天飞机计划。[20]

暴风雪计划是时代为了与进行太空军备竞赛而开展的,在解体后不久此计划也宣告正式终结,残存的设备划归给时代太空中心所在地的哈萨克斯坦共和国拥有。

其他航天飞机

小鸟号(现藏于拜科努尔发射场航现位于拜科努尔航天发射场库房)

暴风雪计划中实际已开始建造共五架航天飞机,但是只有第一架的暴风雪号(buran1.01)实现了真正顺利发射升空与回收,而包括二号机小鸟号航天飞机(буран1.02,即buran1.02)、三号机贝加尔湖号航天飞机(буран2.01,即buran2.01)在内的其他几架航天飞机全都是以未完成的姿态停止建造。

航天飞机与航天飞机最大的不同,是其具有像普通喷气式飞机一样自由起降的能力。的航天飞机,从试验性的企业号到后来的奋进号,在尾部都拥有几个硕大的火箭自主推进器喷管。而бтс-002并没有在尾部安装主推进引擎,除了两具用于调整轨道姿态的小型推进引擎外,бтс-002则装有四台涡轮喷气发动机(而首架发射升空的暴风雪号则是两台)。这一独特的设计使的航天工程师们坚信,暴风雪的安全性与整体机动性要大大高于航天飞机(即在发射时遇到事故可以及时脱离火箭并自主降落,在地面着陆遇到突发情况时亦可以做二次飞行)。而相比航天飞机,暴风雪号的体量更大,货舱更为宽敞,其总体效费比亦在之上。[2][21-23]

由于此次任务是无人驾驶,所以机上并未安装生命保障系统,也没有为操控台安装软件。升空之后,暴风雪号用了206分钟围绕地球两周。在返回地球时,暴风雪号安全地在拜科努尔航天中心的跑道上进行了自动降落程序。航天飞机需要人工控制着陆,相比之下,暴风雪号则拥有全自动着陆系统,且在首次测试中获得了很好的降落精度(距离预计降落位置仅相距10m)。实际上,迄今为止能够做到航天飞机完全自动地在地面跑道上精确着陆的国家只有。

虽然暴风雪号的首秀比首架成功发射的航天飞机哥伦比亚号晚了8年之久,而且整个发射任务仅持续了两个多小时,很多技术细节还不尽完善,但此次成功的发射至少证明在航天飞机领域,的航天科研实力完全不逊于,并且完全有能力后来居上。

二者之间的最大区别是航天飞机由轨道器、外贮箱和固体助推器组成。[1]而航天飞机本身未装备主发动机,因而只是航天器,不是运输器,需借助能源号火箭才能送上太空。

航天飞机的设计既有利也有弊,因为没有主发动机,所以暴风雪号可携带更多的有效载荷,但发射它的能源号是一次性使用运载火箭,故主发动机不能重复使用,这看上去似乎不太经济,然而能源号火箭还可以发射别的航天器,用途范围广。航天飞机上虽没有主发动机,但由于安装了2台小型发动机,所以着陆时如果第一次着陆失败,还可以拉起来进行再次着陆,安全系数较高。航天飞机只能靠无动力滑翔着陆。鉴于挑战者号惨痛事故,航天飞机增设了逃逸系统并决定先进行无人飞行。而与其相反。

航天飞机均装有机械臂,的机械臂可回收轨道上的卫星和释放卫星进入空间,的机械臂仅能用于把和平号空间站的1个对接口上的专用实验舱移到另一个对接口上。

航天飞机的着陆速度为213~226千米/小时(使用减速伞);航天飞机的着陆速度为310~340千米/小时,不难看出,在此方面优于。但只有卡纳维拉尔角的一座发射台能发射航天飞机,而在拜科努尔建有3座能发射航天飞机的发射台,即当一座发射台出现故障时并不影响航天飞机的发射。

航天飞机一开始就设有与空间站对接装置,原计划在第2次飞行时就与和平号空间站对接。而在1995年以前,还没有空间站,故其航天飞机没有安装对接装置,在此期间均是独自飞行执行各种任务。后来,为了与和平号空间站对接,才增设了对接装置



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