璀璨科学璀璨科学  2021-09-20 00:59 热点新闻资讯 隐藏边栏  3 
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在2021年9月16日,神舟十二号飞船与空间站天和核心舱成功实施分离,在2021年9月17日,神舟十二号飞船成功在东风着陆场着陆,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名宇航员顺利出舱。飞船的返回,标志着我们空间站阶段的首次载人飞行认为取得了圆满成功。相信很多朋友在当天都观看了飞船返回时的直播画面,再入大气层、打开降落伞、启动反推发动机降落地面,整个过程可以说是一气呵成的。毕竟,此前我们就已经有多艘载人飞船成功着陆,也有一些无人飞船成功在着陆场降落,如嫦娥五号探测器等。

在关注飞船返航时,我们也可以看到飞船返航之前,在着陆场附近已经大量搜救人员在现场等待。飞船在再入大气层、打开降落伞减速时,很多方面因素会影响到着陆的精准度,不过飞船一般都会在着陆场降落,但由于着陆区范围非常大,所以需要大量搜救队伍搜寻返回舱,有地面搜寻队伍,也有空中搜寻队伍。不过,借助先进的技术,我们不仅可以让飞船的着陆精度提高,还可以追踪返回舱的轨迹,大大提高了搜寻的效率、速度。

相比之下,航天飞机在完成太空飞行任务后,进入大气层时能够滑翔飞行然后降落在机场,着陆精准度非常高。既然精准度非常高,为什么现在大家都不继续造航天飞机了?这到底是什么原因?我们看一下美国航天飞机的教训就知道了。

航天飞机可以重复往返地球与太空之间,最初的目标是需要通过重复使用来降低飞船发射成本。航天飞机在发射时,仍需要像运载火箭那样垂直发射升空,只不过航天飞机并不是像常规的飞船那样安装在火箭的顶端,而是安装在外贮箱和固体助推器的侧面。当完成太空飞行任务后,由于航天飞机有机翼,能够像飞机那样滑翔降落到机场。

在起飞时,航天飞机需要直立在发射台上,随后启动发动机点火发射升空,在飞行大约120秒后,航天飞机可以飞到40公里的高空。这时候助推器燃料耗竭,与航天飞机分离,航天飞机的主发动机继续运行,高度、速度都在上升。在飞行了500秒后,航天飞机到达100公里的高空,飞行速度已经达到7.8公里每秒,外挂的燃料箱推进剂耗尽,与航天飞机分离,随后航天飞机进入轨道。在完成任务后,航天飞机进入大气层,像飞机那样滑翔后在机场降落。由于没有常规飞船那样的降落伞,所以风力等因素对航天飞机的飞行轨道影响不会很大,降落精度自然相对更高。美国NASA和苏联都曾经造出了航天飞机,其中比较著名的航天飞机有哥伦比亚号、挑战者号等。

哥伦比亚号是美国的航天飞机,在1981年4月12日第一次执行太空飞行任务,起飞重量达到2040吨,最大有效载荷接近30吨,设计的使用次数是重复使用75次到100次。但这架航天飞机最终实际使用次数并没有这么多,因为它在一次太空飞行任务中返航时发生了解体,1400℃热空气窜入飞船机舱,飞船内的7名机组宇航员全部遇难。

在2003年1月16日,哥伦比亚号航天飞机发射升空,这是它第28次太空飞行。在本次太空飞行任务中,一共搭载了7名宇航员,在2003年2月1日,哥伦比亚号航天飞机开始返航。在进入大气层时,哥伦比亚号航天飞机将前端向上抬升,保持一个40度的仰角,让航天飞机外的陶瓷阻热瓦承受飞机进入浓厚大气层时与大气层摩擦产生的所有热量。

随着航天飞机不断下降,休斯顿地面任务控制中心发现哥伦比亚号航天飞机的左侧起落架温度发生轻微异常变化,整个机身的温度因左翼温度而上升了15摄氏度。随后航天飞机被一种没法解释的力量推动向左滚动,最终,哥伦比亚失去了联系。地面的目击者表示,他们看到哥伦比亚号航天飞机已经分解成为无数块碎片,还拖着一条长长的白烟。

NASA后来的调查结果表明,哥伦比亚号航天飞机在发射升空后不久,航天飞机外部的燃料箱泡沫绝缘材料脱落击中了飞机的左翼,为后来返回地球埋下了隐患。在解体后,虽然航天飞机的成员​舱与航天飞机脱离,但是宇航员的宇航服并没有起到保护的作用。专家认为,航天飞机的设计本身存在致命的缺陷,如果发生事故,宇航员就没法逃生。相比之下,虽然我们的飞船虽然没法像航天飞机那样精准降落到机场,但是在火箭的顶端会有逃逸塔,安全系数更高一些。

除了安全系数的原因外,航天飞机的实际使用成本并不低,这也是不继续使用航天飞机的原因。按照设计设想,航天飞机的每次发射成本不超过600万美元,但是实际上每次飞行的成本高达5亿美元。即使返回地球后,也需要投入大量人力物力财力来检修航天飞机,更换隔热瓦。所以,航天飞机最终在2011年退役,取而代之的是飞船。

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