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哥倫比亞號航天飛機

哥倫比亞號航天飛機,是美國第一架正式服役的航天飛機,于1981年4月12日首次發射,開啟了人類航天時代的序幕。哥倫比亞號航天飛機長約37.2米,翼展約24米,起飛重量約2040噸,有效載荷29.5噸,最多可搭乘8位宇航員,飛行時間7至30天,可重復使用100次。

2003年2月1日,哥倫比亞號在重返大氣層時在德克薩斯州上空爆炸解體,7名宇航員全部罹難。

中文名稱哥倫比亞號航天飛機英文名稱STS Columbia
研制國家美國發射場肯尼迪航天中心
首次發射1981年4月12日末次發射2003年1月16日
發射次數28次失事時間2003年2月1日

名字由來

哥倫比亞號的命名由來,是紀念第一艘環繞世界一周航行的美國籍船只,18世紀帆船哥倫比亞號。

航天飛機性能

哥倫比亞號航天飛機機艙長18米,能裝運36噸重的貨物。航天飛機外形象一架大型三角翼飛機,機尾裝有三個主發動機,和一個巨大的推進劑外貯箱,里面裝著幾百噸重的液氧、液氫燃料。它附在機身腹部,供給航天飛機燃料進入太空軌道;外貯箱兩邊各有一枚固體燃料助推火箭。整個組合裝置重約2000噸。一架航天飛機可以反復使用75到100次。

在返航時,航天飛機能借助于氣動升力的作用,滑行上萬公里的距離,然后在跑道上水平降落。與此同時,在滑行中,它還能向兩側方向作2000公里的機動飛行,以選擇合適的著陸場地。

首次發射

1981年4月12日,在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心聚集著上百萬人,參觀第一架航天飛機哥倫比亞號航天飛機發射。宇航員翰·楊(John W·Young)和克里平(Robert L·Crippen)揭開了航天史上新的一頁。

哥倫比亞號航天飛機第一次發射任務

圖:哥倫比亞號航天飛機第一次發射任務

這架航天飛機總長約56米,翼展約24米,起飛重量約2040噸,起飛總推力達2800噸,最大有效載荷29.5噸。它的核心部分軌道器長37.2米,大體上與一架DC—9客機的大小相仿。每次飛行最多可載8名宇航員,飛行時間7至30天,航天飛機可重復使用100次。航天飛機集火箭、衛星和飛機的技術特點于一身,能像火箭那樣垂直發射進入空間軌道,又能像衛星那樣在太空軌道飛行,還能像飛機那樣再入大氣層滑翔著陸,是一種新型的多功能航天飛行器。

哥倫比亞號航天飛機發射升空瞬間

圖:哥倫比亞號航天飛機發射升空瞬間

1981年初,經過十年的研制開發,哥倫比亞號航天飛機終于建造成功,它是第一架用于在太空和地面之間往返運送宇航員和設備的航天飛機。它第一次飛行的任務只是測試它的軌道飛行和著陸能力。在太空飛行54小時,環繞地球飛行36周之后航天飛機安全著陸。

在下一架航天飛機挑戰者號建成之前,哥倫比亞號又進行了四次發射。

飛行記錄

哥倫比亞號航天飛機共進行了28次太空飛行任務,在太空度過300.74日,繞行地球4808圈,總飛行距離達到1.2億英里,運送宇航員120人次。

任務代號 任務簡介 宇航員數量 降落地點
STS-1 首次飛行測試 2 愛德華茲空軍基地
STS-2 再次系統測試;地球科學觀測 2 愛德華茲空軍基地
STS-3 進一步測試;科學實驗;地球科學觀測 2 白沙太空港
STS-4 科學實驗;測試對美空軍有效載荷 2 愛德華茲空軍基地
STS-5 部署商用的ANIK C-3和SBS-C通信衛星(由于宇航服故障,取消EVA) 4 愛德華茲空軍基地
STS-9 首次天空實驗室計劃
首名西德宇航員
6 愛德華茲空軍基地
STS-61-C 部署通訊衛星;科學實驗 7 愛德華茲空軍基地
STS-28 測試對軍事通訊和偵察衛星的有效載荷(美國防部任務) 5 愛德華茲空軍基地
STS-32 部署國防通訊衛星 5 愛德華茲空軍基地
STS-35
紫外線和X射線天文學
7 愛德華茲空軍基地
STS-40 生命科學空間實驗室計劃 7 愛德華茲空軍基地
STS-50 于美國微重力實驗室-I (USML-1)進行各種微重力實驗。 7 肯尼迪太空中心
STS-52 加拿大宇航員(Steven G. MacLean) 6 肯尼迪太空中心
STS-55 德國宇航員
(Ulrich Walter;Hans Schlegel)
7 愛德華茲空軍基地
STS-58 載48只老鼠,研究動物從微重力條件回地球重力場后適應過程。另11項以航天員為對象,研究太空對人體影響。 7 愛德華茲空軍基地
STS-62 科學實驗。 5 肯尼迪太空中心
STS-65 第二次國際實驗室(IML-2) 飛行任務
日本宇航員(向井千秋Chiaki Mukai)
7 肯尼迪太空中心
STS-73 微重力實驗。 7 肯尼迪太空中心
STS-75 意大利宇航員
(Maurizio Cheli,Umberto Guidoni)
瑞士宇航員(Claude Nicollier)
7 肯尼迪太空中心
STS-78 法國宇航員(Jean-Jacques Favier)
加拿大宇航員(Robert Thirsk)
7 肯尼迪太空中心
STS-80 部署和回收尾屏蔽裝置、德國制造的軌道器、紫外線攝譜儀——沿岸海洋監測衛星II (ORFEUS-SPAS II)。 5 肯尼迪太空中心
STS-83 微重力實驗。由于燃料問題,任務中斷。 7 肯尼迪太空中心
STS-94 微重力實驗。再次試飛以縮短STS-83任務。 7 肯尼迪太空中心
STS-87 日本宇航員(土井隆雄)
烏克蘭宇航員(Leonid Kadeniuk)
6 肯尼迪太空中心
STS-90 加拿大宇航員(Dafydd Rhys Williams) 7 肯尼迪太空中心
STS-93 法國宇航員(Michel Tognini) 5 肯尼迪太空中心
STS-109 維修哈勃太空望遠鏡 7 肯尼迪太空中心
STS-107 執行純科學任務,返回時解體失事
以色列宇航員(伊蘭·拉蒙)
7 失事解體

哥倫比亞號失事

2003年2月1日,哥倫比亞號航天飛機在執行STS-107任務結束后返回大氣層,在得克薩斯與路易斯安納上空再入大氣層時解體爆炸,機上7名宇航員全部遇難,哥倫比亞號的殘骸從達拉斯郊外一直散落到泰勒,部分殘骸落入路易斯安納。

哥倫比亞號航天飛機在返回時解體爆炸

圖:哥倫比亞號航天飛機在返回時解體爆炸

事故原因

在哥倫比亞號發射82秒后,有三個泡沫材料碎塊從連接外部燃料箱和航天飛機的支架區域脫落,擊中了航天飛機的左側機翼前緣,造成一個洞。在哥倫比亞號返回時,超高溫氣體通過機身破損的洞進入機身,最終造成航天飛機解體爆炸。

遇難宇航員

里克·哈茲班德(Rick Husband),男,45歲,昔日空軍中校,徳克薩斯人。1994成為宇航員,機長。

威廉姆·麥庫(William McCool),男,41歲,昔日海軍司令員,三個孩子的父親。1996年成為宇航員,機組成員。

麥克爾·安德森(Michael P. Anderson),男,43歲,出生于軍事家庭,1994年成為少數黑人宇航員之一,有效載荷指令長。

卡爾帕納·楚拉(Kalpana Chawla),女,41歲,上世紀80年代從印度移民到美國,于1994年成為宇航員,任務專家。

大衛·布朗(David Brown),男,46歲,1996年成為宇航員,任務專家。

勞瑞爾·克拉克(Laurel Clark),女,41歲,昔日海軍軍醫,1996成為宇航員,任務專家。

伊蘭·拉蒙(Ilan Ramon),男,48歲,以色列空軍中校。1997年成為以色列首位宇航員,有效載荷專家。

失事時間點

北京時間20時00分:哥倫比亞號在距地面280公里的軌道上。繞地球飛行,乘務人員得到休斯頓地面任務控制中心的綠燈信號,開始做重新返回地球大氣層的最后準備。

北京時間20時49分,NASA向哥倫比亞號發出開始降落重新定位指令。當時,佛羅里達的卡納維拉爾角降落帶的上空有霧。

21時09分,天空上的霧散去。返回飛行指揮官勒魯瓦·卡恩向哥倫比亞號發出離開地球軌道指令。

21時15分,哥倫比亞號飛臨印度洋上空。這時,哥倫比亞號上的小型方向控制用火箭發動機打開,時間為3分鐘。航天飛機的尾部向著地球,開始降落。

21時23分,慣性制導電腦的自動導航系統指揮航天飛機調整為前端在前、尾翼向下的姿勢。

21時32分,輔助動力裝置被打開,以便向控制航天飛機副翼和起落架的水壓系統增加壓力。

21時42分,哥倫比亞號到達位于太平洋上空144公里的位置,這時的火箭發動機以每小時27,000公里(聲速的25倍)的速度工作著。

21時44分,哥倫比亞號開始進入大氣層,其前端向上抬升,保持一個40度的仰角,這樣,航天飛機外的陶瓷阻熱瓦能夠承受飛機進入濃厚大氣層時與大氣層摩擦產生的所有熱量。陶瓷阻熱瓦開始升溫。

21時46分,哥倫比亞號距地面只有102公里了,并準備在30分鐘內著陸,逐漸地,它穿越加利福尼亞、內華達、新墨西哥、亞利桑那、得克薩斯、路易斯安那州的墨西哥灣沿岸,最后到達佛羅里達州上空。

21時49分,哥倫比亞號開始按原計劃逐漸減緩飛行速度,它的前端朝著右側飛行。

21時52分,哥倫比亞號越過加利福尼亞海岸。休斯頓地面任務控制中心的控制記錄顯示,航天飛機的左側起落架溫度發生輕微異常變化。三個水壓熱傳感器顯示的左側起落架溫度在攝氏8至15度之間。

21時53分,航天飛機左翼第4個傳感器顯示溫度仍在上升。

21時54分,整個機身的溫度因左翼溫度而上升了15攝氏度。

21時55分,哥倫比亞號飛臨內華達沙漠上空。

21時56分,哥倫比亞號飛臨亞利桑那州南部上空。

21時57分,在飛臨新墨西哥州上空時,仍受自動導航系統控制的航天飛機開始向左偏轉,速度再次下降。休斯頓地面任務控制中心失去與航天飛機左翼溫度傳感器數據傳輸之間的聯系。

21時58分,航天飛機左側一種無法解釋清楚的力量推動哥倫比亞號向左滾動,配平滾動穩定器自動打開,試圖修正航天飛機的降落位置。

21時59分,航天飛機上的機載電腦試圖通過啟動2部偏航噴氣推進器進一步修正自己的位置。在距離地面61公里的高度、哥倫比亞號以時速21,000公里的速度進入得克薩斯上空。休斯頓地面任務控制中心記錄下了最后的無線電聯絡信號:“哥倫比亞,這里是休斯頓。我們看到你們的輪胎壓力信息,但沒有抄下你們最后的數據。”

過了片刻,哥倫比亞號機長里克·赫斯本德回答:“收到,但……”

聽到一陣噪音短波之后,地面與哥倫比亞號便失去了聯系。

22時0分,在失去所有無線電聯系的情況下,休斯頓地面任務控制中心繼續在雷達上跟蹤著哥倫比亞號。地面目擊人員報告稱,他們看到哥倫比亞號碎裂成無數小塊,在天空拖過一條長長的白煙。

22時16分,在哥倫比亞號航天飛機的預定著陸時間,美國國家航空航天局正式啟動事故應急計劃。

失事影響

自此之后,為了防止類似因航天飛機隔熱瓦部缺損而引致事故的發生,當航天飛機飛離地球進入太空時,會打開負載艙進行360度旋轉,通過國際空間站對航天飛機的外部狀況進行檢查。

哥倫比亞號航天飛機失事,加快了航天飛機退役的步伐。

哥倫比亞號航天飛機
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最新更新:2015-08-07 14:26
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