中华学生百科全书-第94部分

快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部! 如果本书没有阅读完，想下次继续接着阅读，可使用上方 "收藏到我的浏览器" 功能 和 "加入书签" 功能！


造一个甚至几个运载火箭。1969　年，美国发射的第一次把人送上月球的“土
星”　5　号运载火箭和阿波罗登月飞船，起飞总重量为　2800　多吨，但除了约　5
吨重的登月指令舱外，全部器件只使用一次就丢弃在宇宙空间。像这样的发
射，每次要花费　1750　万美元。正因为如此，所以美国的“阿波罗计划”到
1972　年　12　月　19　日，“阿波罗”17　号宇宙飞船运载　3　名宇航员登月归来以后，
就此告一段落。
　　　　不过，有很多宇航方面的专家不肯罢休，他们始终认为探索宇宙，能为
人类带来无法估量的好处。所以，每年仍然有一人批人造卫星飞上天空。美

国宇航局的科学家还利用“阿波罗计划”中已造好而没有来得及利用的“土
星”5　号火箭，成功地发射了太空实验室。然而，由此也带来了麻烦：施放
到太空围绕地球运转的人造卫星并不能保证百分之百地投入使用，有时由于
装在它“肚子”里的仪器设备发生了意料不到的故障，导致整个卫星失效。
像这种局部损坏，只须稍加修理就能正常工作的人造卫星不是很少而是有不
少。它们不能发挥作用，只是绕着地球一圈又一圈地转，变成了太空的“流
浪汉”；如果碰巧撞上了正在正常飞行的人造卫星，还会引起一场爆炸，那
时它们就是十足的“闯祸坯”了。还有那种比人造卫星更复杂、高级、造价
更高的太空实验室，一旦它贮存的食物、氧气、实验物品花尽用完以后，无
法得到补充，结果也逃脱不了被丢弃的命运。它和失效的人造卫星一样，白
白占据了地球上空目前已经显得很“拥挤”的运转轨道的位置。
　　　　当然，也可以另外派一艘宇宙飞船到轨道上去给实验室送货上门；但这
样一来，问题义涉及到每次要动用一枚只能用一次、价值几千万美元的运载
火箭，花费太大了啊！
　　　　这种被动局面严重地阻碍了宇宙航行事业的蓬勃发展。因此，研究一种
可以重复使用的工具，以便大大降低宇宙航行的成本，就成了人们发展宇宙
航行事业的迫切需要。
　　　　对于这种未来的运载工具应该具备什么特点呢？各方面的专家为当时还
没有出生的“胎儿”勾勒了一副大致的“面貌”：
　　　　它必须可以重复使用、经久耐用，在完成了各项任务以后，能像普通飞
机一样飞回来在常规机场跑道上平稳降落。
　　　　它必须能携带各种各样的人员，包括没有受过专门飞行训练的普通人。
　　　　它必须有较宽大的货舱，可以容纳各种各样的物品，而随机的科学家只
须通过短距离的通道就能够进入货舱，进行各项理化实验。
　　　　它能随时改变自身的运行轨道，跟正在绕地球运转的各种人造卫星、太
空实验室靠拢甚至对接，从而对那些失效的人造卫星进行修理保养工作，为
太空实验室运送物资，担负太空紧急救援任务。
　　　　它必须能施放和回收各种人造卫星，或者作为一种中间站，供飞往其他
星球的宇宙飞船起落逗留。
　　　　一句话，它是一种具有运载火箭性质、来回于太空与地球之间、像飞机
一样的宇宙运输工具，它的名称就叫“航天飞机”。
　　　　美国是最早研究航天飞机各种可行方案的国家。从　1969　年停止“阿波罗
计划”以后，就立即集中　5　万名高级技术人员，花了差不多　10　年时间和将近
100　亿美元的研制费用，终于把一张张蓝图上的东西变成了一架真正的航天
飞机。1981　年　4　月　12　日上午　7　时，在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角肯尼
迪空间中心第　39　号发射台上，升起了世界第一架航天飞机“哥伦比亚”号。
从此，宇宙航行的新纪元开始了。
　　　　1981　年　4　月　12　日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号，在一片欢
呼声中徐徐上升，进入太空，在轨道上遨游了　54　小时后，安全返回地面。至
1991　年止，有　5　架航天飞机曾在太空遨游，其中美国有　4　架，前苏联有　1　架。
　　　　航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重
要里程碑。
　　　　航天飞机是往返于地球表面和近地轨道之间。运送有效载荷（如卫星、
物品等）的飞行器，可以重复使用。

　　　　　航天飞机设计成用火箭推进的飞机，它发射时像火箭那样垂直起飞，返
回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆。航天飞机集中了许多现代科学
技术成果，是火箭、航天器和航空技术的综合产物。它的特点是可以多次使
用（火箭都是一次使用的），发射成本较低，用途广泛。
　　　　　美国“哥伦比亚”号航天飞机由一个轨道器、1　个外贮箱和　2　个固体火
箭助推器组成。
　　　　　轨道器是航天飞机最复杂的部分，外形是一个三角翼滑翔机，长约　37
米，高　17．3　米，翼展　24　米，它的货舱能把　29．5　吨重的有效载荷送上地球轨
道，并能把　15　吨重的有效载荷带回地面。它可乘坐　3～7　名航天员，在轨道
上连续飞行　7～30　天。
　　　　　外贮箱是航天飞机最大的部件，也是唯一不可回收的部件，用于贮存航
天飞机的燃料——液氢和液氧，并向发动机输送燃料。它长　47．1　米，直径
8．38　米，装满燃料后重约　740　吨。
　　　　　固体火箭助推器内装固体燃料，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供
约　78％的动力。它长　45．5　米，直径　3．7　米，重约　566　吨，使用寿命为　20　次。
　　　　　从　1981　年　4　月～1991　年　4　月，航天飞机在太空中飞行了　40　次，完成了
许多科学实验和研究项目，也执行了多次军事飞行任务，取得了许多重大科
学技术成果，获得巨大的经济效益。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　航天飞机的卓越才能
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　从航天飞机上发射卫星　　把卫星送上太空，一般都从地面用火箭发射。
在太空运行的航天飞机上，怎么也能发射卫星呢？
　　　　　大家知道，航天飞机是天地间很好的交通工具，也是用途广泛的航天器，
此外，它还有奇特的用处，它还是一种理想的太空发射基地。利用航天飞机。
宇航员可以把卫星发射到地球同步轨道，或把宇宙探测器送到遥远的星际空
间。从航天飞机上发射卫星，那好比把地面的卫星发射场搬到离地面几百公
里高的太空，当然，这个太空“发射场”也需要配备必要的发射设备。
　　　　　航天飞机的主要发射设施是旋转式垂直发射架，发射架设有支承卫星及
末级火箭的托架，摇篮似的托架固定在航天飞机的货舱内。
　　　　　航天飞机进入太空后，地面测控人员开始测定航天飞机状态，使它保持
有利于发射卫星的状态。在弹射前　20　分钟，根据预定的程序，打开蛤壳式的
白色遮阳罩，这时从电视上可以看到一个待发卫星，像婴儿一样静静地“躺”
在“摇篮”里。地面控制人员根据卫星状态确定是否可以进行弹射。
　　　　　弹射前　3　分钟，航天飞机的通用计算机开始对卫星的末级火箭的程序装
置发指令，通知它开始执行预定的程序，启动未级火箭的定时器等。
　　　　　在弹射前　5　秒，末级火箭的电子设备使卫星处于待发状态。当倒计时达
到“零”时，航天飞机上的计算机发出指令，自动松开夹紧装置，这时呆在
“摇篮”里的卫星及其末级火箭在弹簧机构的弹力作用下，以约　1　万米／秒的
速度从货舱弹射出去，并借助弹射时获得的动能开始在太空滑行。然后点燃
末级火箭的发动机，使卫星从几百公里的圆轨道进入一条近地点约为　300　公
里、远地点为　35860　公里的大椭圆转移轨道，卫星与末级火箭离开。卫星靠
本身携带的远地点发动机，进入　35860　公里的圆形地球同步轨道。至此，航
天飞机发射卫星的任务就顺利完成了。

　　　　航天飞机抓“俘虏”　　1983　年　6　月　18　日，航天飞机“挑战者”号第二
次飞行。在太空施放和收回前西德卫星是航天飞机“挑战者”号的重要任务
之一。“挑战者”号圆满地完成了这一使命，从而为将来修理在轨道中的卫
星或为某些卫星补充燃料打下基础。
　　　　在太空飞行中，“挑战者”号上加拿大研制的　15　米长的机械臂，从货舱
里抓住前西德卫星，把它从舱里举出业。这颗一吨半的卫星，形状像个箱子，
释放到空中自由运行。“挑战者”号向下漂动，飞到卫星前面　300　米距离，
然后逼近卫星，把卫星抓住。1　小时后，这颗卫星再次被放到太空，让它转
动，而“挑战者”号后撤几十米，然后再把卫星抓住，送回货舱。这两次景
象壮观的编队飞行，使人们惊叹不已。
　　　　“挑战者”号在浩瀚的太空是怎样抓捕卫星的呢？航天飞机在太空运行
处于失重状态，释放卫星是很容易的，只要把卫星举起来，然后松开机械臂，
卫星就“自由”了。如卫星没有动力，而航天飞机也不作机动飞行，在短时
间内卫星与航天飞机在太空运行的相对位置不变。这种飞行状态，就形成航
天飞机与卫星的编队飞行。这时航天飞机是随时可以轻而易举抓住卫星的。
　　　　如果卫星带动力，即自身带的发动机，就可以随时点火，推动卫星向前
或向后或向左或向右运动（这种运动就叫机动飞行）。在失重状态下，只要
发动机产生很小的力（如几牛），就可以做小小的机动飞行。当卫星作机动
飞行（可以改变轨道高度或改变轨道平面）时，它与航天飞机的相对位置就
拉开了，也许一个在“上”面，一个在“下”面，或两者不在一个轨道平面
（卫星运行轨道所构成的平面，称卫星轨道平面）内。对付这种“耍花招”
的目标——卫星，航天飞机就要付出一点代价。它用轨道交会雷达先搜索、
跟踪目标，根据目标位置，航天飞机开动发动机，似警车追捕罪犯汽车那样，
加速向目标追去，追捕中根据目标位置，或改变轨道平面，或提高或降低轨
道高度，逼近目标，最后把目标抓住。
　　　　航天飞机首次在太空释放和收回卫星成功说明，为了营救、修理或使损
坏的卫星恢复工作，航天飞机可以把它们从浩瀚的太空中抓来，带回地面，
使它们“死而复活”。
　　　　在未来空间战中，航天飞机除带武器参战外，它灵巧的机械臂，还可以
把敌方的“间谍”——侦察卫星抓来，带回地面“审讯”，因此，不能忽视
航天飞机的军事用途。
　　　　太空修理卫星　　自　1957　年前苏联发射世界上第一颗人造卫星以来，各国
已向太空发射了数千颗人造卫星，然而“病”者甚多。1984　年世界上第一个
为卫星“治病”的“医生”出现了，它就是“挑战者”号航天飞机。
　　　　1984　年　4　月　6　日，“挑战者”号航天飞机载着　5　名机组人员从美国卡纳
维拉尔角腾空而起，奉命修复“太阳活动峰年观测卫星”。这颗卫星是　1980
年发射的，用于在太阳活动峰年测定太阳耀斑数据，仅使用　9　个月，就“卧”
床休息，不能正常工作了。
　　　　起飞　45　分钟后，“挑战者”号航天飞机就飞达与“太阳活动峰年观测卫
星”相接近的高度。4　月　8　日，航天飞机驶至距卫星　60　米处，并逐渐接近至
12　米处，宇航员纳尔逊带一具捕捉装置离开航天飞机作太空行走捕捉卫星，
由于捕捉装置难以咬紧卫星突起部分，未能成功。接着宇航员哈特操纵长达
15　米的机械臂去抓卫星，尝试　4　次均未奏效。4　月　10　日，当卫星处于良好状
态时，宇航员操纵着长长的机械臂，慢慢插入卫星两块太阳帆板之间，终于

逮住了卫星，并将其固定在航天飞机舱内的修理台上。4　月　11　日，宇航员纳
尔逊和霍夫坦手持价值　100　万美元的电扳手、动力改锥、剪刀等修理工具，
更换了　2　个损坏了的组件，卫星修理好了。整个修理持续了　3　小时　20　分钟，
比原计划提前　2　个多小时。4　月　13　日，“挑战者”号航天飞机完成了它的历
史使命，顺利地返回地面。
　　　　“挑战者”号航天飞机在太空捕捉和修理卫星成功，不仅具有较高的经
济价值，而且还具有重要的军事意义，它开创了航天器的新时代。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　航天飞机上的故事
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　第一个女宇航员　　1983　年　6　月　18　日，美国“挑战者”号航天飞机第二
次从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射上天，绕地球飞行　98　圈后，于　6　月
24　日在加利福尼亚州的沙漠里顺利降落。莎莉·赖德就是世界上第一位乘坐
航天飞机的女宇航员。
　　　　莎莉·赖德身高　1．67　米，出生于加利福尼亚州洛杉矶郊外的恩雷诺。她
自幼爱好体育，曾获国家级运动员称号。1973　年在斯坦福大学获物理和英语
两项硕士学位，她后来又获天体物理学博士学位。1977　年她在斯坦福大学学
报上，看到国家航空和航天局招收宇航员的广告后，她就报了名，想试一试。
结果非常幸运，她被美国航空和航天局选中了。
　　　　1978　年，莎莉·赖德在训练中与另一名宇航员史蒂夫·霍利结识，于　1981
年喜结良缘。
　　　　莎莉·赖德在为期　6　天的航天生活中，出色地完成了任务。“挑战者”
号航天飞机在这次航行中创造了航天史上七项第一，其中与莎莉·赖德有关
的就有　4　项。她自豪地说，我参加宇宙航行的目的不是为了名利，而是为了
航天事业。
　　　　华人宇航员王赣骏　　1985　年　4　月　29　日，“挑战者”航天飞机进入太空，
开始了　7　天的太空飞行。这次飞行中，第一位美籍华人宇航员王赣骏做了一
项太空科学实验。他是第一位遨游太空的华人。
　　　　王赣骏祖籍江苏盐城，1940　年　6　月　16　日生于江西南昌，童年在上海度
过。10　岁随家迁往台湾、香港，1963　年获物理博士学位，1972　年在美国国
家航空和航天局下属的喷气推进实验室工作。
　　　　1976　年，王赣骏提出“失重条件下液滴状态研究”的太空实验课题，不
久，这个课题被选为航天飞机上的科学实验项目。1984　年，王赣骏被选定为
参加太空科学实验的科学家，并负责自己提出的“失重条件下液滴状态研究”
课题的实验工作，这样，王赣骏成为世界上第一个登上航天飞机操作自己设
计的试验的科学家。
　　　　失重条件下液滴状态研究实验是怎么进行的呢？王赣骏花了多年时间，
为太空实验进行了紧张的地面准备工作。在航天飞机上，他放了一个空箱子，
从箱子的一边伸进一根细管，液滴从这个管子的口中“吐”出，吐出时液滴
的大小可以调节。从箱子的四壁发出声波来驱动漂浮在空箱中的液滴，由摄
像机和电子计算机记录下液滴形状变化和运动情况。宇航员也可透过箱子的
玻璃口观察液滴的变形与运动。
　　　　试验由王赣骏亲自操作。在失重情况下操作试验是不容易的事，因为拿
在手中的工具无论大小都没有重量，手的动作幅度掌握不住，手边的工具不

小心一碰，就会飘得无影无踪。飞行一开始，液滴试验设备就发生故障。王
赣骏连夜抢修，加班加点，1　天工作　15　小时，花了　2　天时间才修好，终于成
功地进行了失重条件下液滴形状和运动的试验研究，取得了大量宝贵的资
料。
　　　　王赣骏在太空所做的失重条件下的液滴动力实验，即在失重状态下的流
动力学研究，不仅对研究液体在失重条件下的变形和运动具有理论意义，而
且为在失重条件下悬浮冶炼技术奠定实验基础，同时对无重力无容器情况下
的物质加工也有重要应用价值。
　　　　妈妈宇航员安娜　　1984　年　11　月　7　日，一位当母亲不久的宇航员，乘航
天飞机在太空遨游了　8　天，然后才顺利返回地面。这位女宇航员就是安娜·费
希尔。
　　　　安娜是美国宇航局　1978　年选中的　6　名女宇航员之一（她们是麦加勒脱、
凯思林、朱迪思、沙利、季农和安娜），她原是个医生。当时安娜和她的丈
夫维力亚姆·费希尔在一所医院刚刚结束学习。宇航局找安娜谈话时，年青
的夫妇正在度蜜月。
　　　　安娜童年喜欢读宇宙航行之类的书，她　12　岁时曾说过：“等我长大了，
那时有了航天站，在那里工作该多有意思啊！”
　　　　1978　年，他们夫妻同时向航宇局提出申请当宇航员。经过多次测验，安
娜首先被录取了，比她的丈夫维力亚姆早了两年。
　　　　紧张的宇航员生活开始了，他们要学习物理学、气象学；学习驾驶各种
飞机……在　6　年的训练中，她决定要个小孩，因为她已　35　岁，维力亚姆　38
岁了。
　　　　她怀孕的头　5　个月里，除了安娜的丈夫没人知道此事，因为安娜不愿放
弃飞行训练。那时，她正在佛罗里达州的肯尼迪航天中心集训。她担负的任
务中，一项是如何在发生意外情况下，对宇航员实施急救。在她之前，女宇
航员从来不从事这一工作。原因是男宇航员身高、体重和体力都大大超过女
宇航员。安娜接受这次任务时想：我要向人们显示，一个妇女是怎样从座舱
里把那些大块头男人拖出来的。这时安娜已怀孕　4　个月了，可谁也不知道。
　　　　训练开始了。安娜先从指令长位置上拖出一个宇航员，然后从驾驶员座
位上拖走另一个……
　　　　一个月以后，安娜终于承认自己已经怀孕了。
　　　　正当安娜的小女儿一岁时，安娜与另　4　名男宇航员乘航天飞机进入太
空。当人们问安娜，把女儿丢下这么长时间能放心吗？安娜回答：“我的心
情要比一个姑娘沉重得多。”
　　　　安娜，一位出色的妈妈宇航员。
　　　　震惊世界的航天事故　　人类为了充分利用太空环境，需要把人员和设备
送入太空。在　80　年代之前，人们只能用火箭来完成这种任务。随着人类太空
活动的展开，人们迫切需要如同飞机一样可重复作用的交通工具，于是一种
新型航天器——航天飞机诞生了。
　　　　1986　年　1　月　28　日上午，“挑战者”号航天飞机乘载　7　名宇航员准备起
飞。他们是载荷专家、休斯公司工程师、41　岁的格雷戈里·贾维斯；第一位
太空教师、37　岁的克里斯塔·麦考利夫；职业宇航员、飞行任务专家、35
岁的罗纳德·麦克奈尔；美籍日裔职业宇航员、飞行任务专家、39　岁的埃利
森·鬼冢；职业女宇航员、飞行任务专家、36　岁的朱迪恩·雷斯尼克；职业

宇航员、机长、46　岁的弗朗西斯·斯科比；职业宇航员、驾驶员、40　岁的迈
克尔·史密斯。
　　　　11　时　38　分，“挑战者”号从卡纳维拉尔角腾空而起，发射场看台上欢
声雷动，世界上第一位太空女教师麦考利夫所在学校的礼堂里鼓乐齐鸣。
　　　　突然，碧空传来一阵巨响，航天飞机与地面的无线电联系骤然中断，“挑
战者”号在数秒钟内化成一团火球，从火球的浓烟中散射出的无数碎片像流
星雨一样散落在大西洋海面。
　　　　在发射场观看的数千名观众和地面操作人员，以及在荧光屏前观看发射
实况的电视观众，都被这一突然事件惊呆了。没有一个人愿意相信眼前发生
的这一可怕情景是事实，但又不得不承认，“挑战者”号失事了！
　　　　“挑战者”号升空约　73　秒爆炸，7　名宇航员全部遇难的消息，闪电般地
传遍全球，世界各国数以亿计的人收看了这一事件的实况录像，这一特大新
闻轰动全球。
　　　　爆炸是怎样引起的呢？调查人员在研究录像和照片时，发现起飞后不
久，挂在外燃料箱上的一枚固体助推火箭的密封装置破裂，引起燃料箱发生
爆炸。这是航天史上最大的事故。
　　　　“挑战者”号爆炸并未影响航天事业的发展，它只能激励人们继续前进，
在总结经验的基础上，以新的步伐发展航天事业。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　带您走入太空
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　奇妙的太空睡眠　　睡眠是人的生命活动的重要组成部分。人在一生中有
将近三分之一的时间在睡眠。
　　　　在太空失重环境中，宇航员不能躺在床上睡觉，因为身体会自动飘浮起
来。必须钻进睡袋并固定在航天器的舱壁上。由于太空中没有上下前后左右
之分，宇航员站着睡、躺着睡，还是倒着脸都一样。在太空睡眠，多数宇航
员觉得身体稍微蜷曲成弓状，比完全伸直或平躺着要舒服得多。手臂可以放
在睡袋内，也可以伸出外面，任其自由，不过多数宇航员不愿意让自己的手
臂自由飘动，而放进睡袋里。
　　　　飘浮在半空中睡眠是别有情趣的事。有的宇航员愿意领略一下这种滋
味，他们用绳子将睡袋的一端吊挂在舱壁上，让睡袋在半空中飘来飘去。不
过大多数宇航员不喜欢这种睡眠方式，因为当航天飞机或其他航天器的姿态
控制发动机（用于控