Space Shuttle — 用中文阅读

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在航天飞机出现之前，太空旅行是一项成本巨大、后勤复杂的工程，完全依赖于设计为一次性、不可逆飞行的火箭。每一次任务都意味着数亿美元的硬件被丢弃，阻碍了实现常规、经济地进入地球轨道的梦想。这种不可持续的方法限制了科学机会和人类在太空探索的规模。 一位资深航空航天工程师，伊芙琳·里德博士，曾感叹道：“几十年来，每一次发射都是一项巨大的壮举，但本质上是浪费的。我们每一次任务都实实在在地扔掉了数十亿美元的硬件，使得真正的太空探索成为少数人才能负担得起的奢侈品。”

对航天飞机的宏伟愿景源于打破这种一次性使用循环的渴望，它提供了一种能够像火箭一样发射、执行轨道任务并像飞机一样返回地球着陆的飞行器。这一根本性转变有望使太空民主化，使其成为一个常规目的地，而非一次特殊旅程。挑战是巨大的，需要推进、材料和空气动力学方面的创新。 “当时一位美国国家航空航天局的局长曾说：‘我们的雄心很明确：让太空变得可及，而不是一次性冒险。我们需要一种能够真正实现常规操作承诺的飞行器，将样本从太空带回，甚至回收卫星，从根本上改变我们与宇宙的关系。’”

工程上的障碍是巨大的，尤其是要设计一种能够承受以超音速重返大气层时灼热高温，然后安全着陆的飞行器。以前的太空舱要么在重返大气层时被烧毁，要么需要大量昂贵翻修，从未实现设想中的真正可重复使用性。解决方案要求材料科学和结构工程方面取得前所未有的突破，以保护宇航员和货物。 “回顾那个时代，”首席设计工程师亚瑟·詹金斯解释说，“重返大气层的纯粹物理学原理带来了几乎无法逾越的挑战。正如沃纳·冯·布劳恩曾经说过的，‘人类必须将自己推向能力和知识的极限才能征服太空。’我们当时正在突破这些极限，为可重复使用的飞行器设计前所未有的耐热性、速度和结构完整性，尤其是在热防护系统方面。”

航天飞机是一个巧妙而复杂的系统，由三个主要部分组成：轨道器、巨大的外储箱（ET）和两枚固体火箭助推器（SRB）。每个部分在进入轨道方面都扮演着独特而关键的角色，其中只有轨道器和固体火箭助推器被设计为可重复使用。这种模块化设计使得航天飞机在上升、轨道运行和再入阶段都能实现最佳性能，使其成为集成工程的奇迹。 “航天飞机项目的一位首席航空航天工程师莉娜·夏尔马博士经常强调：‘航天飞机系统的卓越之处在于其模块化。从强大的固体火箭助推器到巨大的外储箱，每个组件都在高效安全地将轨道器送入太空的过程中扮演着关键的、精心编排的角色。’”

轨道飞行器是一种带翼航天器，用于搭载宇航员、运载有效载荷，并最终返回地球，降落在常规跑道上。它的机身包含一个巨大的有效载荷舱，能够部署卫星或建造轨道结构，而其底部则覆盖着数千块复杂的陶瓷瓦片，以抵御再入大气层时的热量。这一特性使其成为世界上第一个可重复使用的轨道主力，彻底改变了进入太空的方式。 任务专家大卫·陈指挥官经常告诉新宇航员：“轨道飞行器是我们的工作场所、我们的实验室，也是我们的返回载具。它将太空飞行的概念从单程旅行转变为往返旅程，为研究和建造开辟了前所未有的可能性，真正使太空成为地球的延伸。”

双子固体火箭助推器（SRB）在飞行最初的两分钟内提供了主要推力，产生了航天飞机百分之八十的惊人起飞动力。燃料耗尽后，它们会分离，展开降落伞减缓下降速度，落入大西洋，由回收船打捞。这种开创性的回收和翻新过程是航天飞机可重复使用设计和经济模式的核心，使以前的一次性部件变得可回收。 “据首席固体火箭助推器翻新技术员玛丽亚·罗德里格斯说：‘这些助推器是纯粹的动力，在飞行最初关键的两分钟内产生了数百万磅的推力。它们的回收和翻新周期是航天飞机经济可行性的基石——一种真正创新的方法，可以重复使用极其昂贵的硬件，证明即使是火箭部件也能拥有第二次生命。’”

外储箱是航天飞机堆栈中最大的组成部分，它包含着大量的液氢和液氧，这些燃料在上升过程中为轨道飞行器的三台主发动机提供动力。与轨道飞行器和固体火箭助推器不同，外储箱被设计成一次性的，在入轨前抛弃，在大气层中无害地烧毁。它巨大的尺寸和先进的低温绝缘对于将轨道飞行器的有效载荷送入轨道至关重要。 推进系统工程师艾伦·金博士经常说：“外储箱是一个巨大的燃料库，经过精心设计，用于携带挥发性低温燃料。尽管它是唯一没有设计成可重复使用的主要部件，但其优雅的简洁性和巨大的容量是每次任务成功的基础，是为单一目的而追求效率的证明。”

一旦投入运行，航天飞机就成为了人类在近地轨道的“主力军”，开创了一个前所未有的常规太空进入时代。它促进了微重力下的科学研究，部署了众多卫星，并以其对哈勃太空望远镜的著名维修而闻名，延长了其寿命并带来了突破性的发现。它能够返回大型有效载荷并进行在轨维修，彻底改变了天基天文学和地球观测。 “埃莉诺·范斯博士，多项航天飞机任务的首席科学家，经常回顾道：‘航天飞机时代标志着一个范式转变。我们能够部署仪器，在微重力下进行实验，甚至维修哈勃太空望远镜。正如阿尔伯特·爱因斯坦曾经说过的那样，‘重要的是不要停止提问。好奇心有其存在的理由。’航天飞机让这种好奇心在地球之外蓬勃发展，真正地赋能了科学发现。’”

航天飞机最持久的遗产，可以说是它在组装国际空间站（ISS）方面不可或缺的作用，国际空间站是人类在太空中建造过的最大结构。在数年间，多次航天飞机任务将巨大的舱段、桁架和设备，以及宇航员和补给运送到近地轨道。它独特的重型运载和精确对接能力，对于建造这个由多国参与的科学前哨站，可谓是至关重要的，它将每一个精密的部件逐一拼凑起来。 当时的国际空间站项目经理罗伯特·约翰逊断言：“没有航天飞机，国际空间站根本就不会以其现在的形式存在。它是一个不可或缺的重型运载平台，使得一个真正全球性的科学前哨站得以组装起来，一个舱段接一个舱段，一根桁架接一根桁架，展示了人类在工程领域的协作精神。”

航天飞机项目在实现前所未有的运行能力的同时，也面临着严峻的挑战，包括挑战者号和哥伦比亚号的悲剧性损失。它最终于二零一一年退役，标志着一个时代的结束，但其创新的可重复使用概念和运行经验深刻影响了后代航天器设计师。航天飞机的遗产为私营部门参与太空铺平了道路，开启了可重复使用火箭和商业太空飞行的新时代。 正如著名太空历史学家朱丽安·帕克博士所说：“航天飞机项目，尽管有其辉煌和悲剧，但不可逆转地改变了我们对太空进入的看法。它教会了我们关于工程、风险和不屈不挠的人类精神的宝贵经验。其复杂的遗产激励着下一代可重复使用火箭和空天飞机，推动我们走向一个更易于进入的宇宙，展示了当我们敢于创新时所能实现的一切。”