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“阿特兰蒂斯”号,再见!

作者:jkyxc 浏览数:

计划开始于“阿波罗”计划结束之后,也就是美苏两大超级大国对抗中,美国在航天领域全面胜出之后。正因如此,航天飞机计划比之前的“阿波罗”计划显然少了火药味,而具有更浓厚的纯科学色彩,其主要任务之一、帮助建立国际空间站就能反映这一点。包括维修“哈勃”、发送寻找反物质组成的宇宙的阿尔法磁谱仪上天等任务在内,航天飞机为人类加深对宇宙的认识作出了卓越贡献。

30年后的今天,航天飞机选择退役。但这并非人类航天事业的停顿,而是因为,航天飞机已经完成了它的使命,人类更加远大的科学目标,需要由其继任者来完成,它已经到了“让贤”的时刻。

北京时间7月22日17时57分,“阿特兰蒂斯”号返回肯尼迪航天中心,为持续30年的航天飞机时代画上句号。

时间倒转,同样在佛罗里达航天中心,1981年4月12日永远成为人们记忆的一部分,因为这一天,人类历史上第一架航天飞机“哥伦比亚”号,开启了载人航天之旅新的篇章。

“对于出生在1981年以后的美国人来说,航天飞机几乎伴随着他们生活的每一刻,航天飞机的退役会是一个时代的终结。”美国宇航局(NASA)发言人Jacobs对《科学新闻》感慨道。

研发初始

回顾航天史,美国航天飞机从设想到研发再到退役,一共经历了大约40年时间,执行了135次飞行任务,17位宇航员为人类探索空间活动献出了生命。包括试验机“企业”号在内的6架航天飞机奏响了美国载人航天的交响曲。

航天飞机的设想产生于20世纪60年代末。1969年7月16日,美国使用“土星-5”型运载火箭将载有3名航天员的“阿波罗-11”号飞船送入太空,7月21日登月成功,实现了人类登月的梦想。当时的载人航天主要靠宇宙飞船与火箭捆绑发射,最终将宇航员送入预定轨道的方式进行。

“阿波罗”载人登月计划成功后,研制更有效的航天器成为亟待解决的问题,美国满腔热情地投入到可重复使用的航天运输系统的研制上。

1972年1月5日,时任美国总统理查德·尼克松签署法案,拨款55亿美元,用于研发一种可重复使用的带翼航天运输系统,取名为“航天飞机”。根据最初设想,航天飞机可以将最多7名宇航员和5万磅(约合2.7万千克)货物送至距离地球几百英里的轨道。

4年之后,1976年9月17日,首架航天飞机“企业”号问世。作为原型机,“企业”号以科幻剧《星际迷航》中的飞船名字命名。但是,它从未进入太空,仅用于大气层内试飞、发射调试等测试项目。

1981年4月12日,NASA第一架航天飞机“哥伦比亚”号首次升空,并在完成54.5个小时的测试飞行后成功返航。这不但对当时苏联的载人航天起到震慑作用,也意味着人类航天进入了一个新时代。Jacobs强调,航天飞机的每一个零件都凝聚成千上万科学家、工程师、医生、以及普通技术人员的心血。

1983年11月28日“哥伦比亚”号航天飞机携带第一个空间实验室和一名欧洲航天员进入太空,NASA由此开始筹划建造空间站以及将国际合作纳入未来航天发展计划的征程。“挑战者”号、“发现”号和“阿特兰蒂斯”号也相继发射成功,自此,航天飞机的研制工作正式结束。

值得注意的是,4月12日,也正是加加林进入太空的日子,美国人选择这一天进行第一次航天飞机的发射很难说是巧合。从上世纪60年代末“阿波罗”登月计划开始,美国开始在航天技术领域全面超越苏联,坐上全球太空竞赛的头把交椅。但是,当时的苏联并不甘心落后,在20世纪60年代,美、苏各自从位于佛罗里达州东海岸的卡纳维拉尔角和位于咸海以东的丘拉塔姆荒原拜科努尔发射场利用火箭向太空发射了30多艘载人飞船,期望拿到太空竞赛头彩。到80年代,美国载人航天事业发展如火如荼,终于,航天飞机成为“阿波罗”登月之后美国航天事业上的又一里程碑。不可否认,航天飞机研发之初,担负着美国在载人航天领域与苏联空间站分庭抗礼的政治宣传功能。

几乎与美国同一时间,苏联也开始研制航天飞机,后来制造出了数架“暴风雪”号航天飞机, 并且在1988年11月15日进行了无人试飞。但由于经济等因素,“暴风雪”号系列飞行计划很快终止。

“载人航天飞机必定有十分重大的政治意义,不可否认美国航天飞机在成功发射之时,对美国民众的鼓舞力量十分强大,甚至,整个国家的凝聚力也迅速提升。” 中国科学院空间科学与应用研究中心主任吴季告诉《科学新闻》。若单纯从科学的立场研发航天飞机,整个方案可能很难立足,因为,对太空的科学探索并不是必须要将人送上太空,同等成本下,发射卫星或其他无人太空探测设备,也能够得到十分充足的科学数据。吴季指出,人类进入太空,实际既迎合了国家战略决策,也是对人类自身能力的一种挑战。

航天飞机发展至今,尤其是冷战以后,人们也开始更多地关注其科学意义。美苏在航天领域的合作,标志着载人航天开始摆脱冷战阴影,走向纯科学的宇宙探索道路。“回望航天飞机研发初期的30年,直至美苏“和平”号和航天飞机联合飞行,再到后来多国合作的国际空间站合作计划,为载人航天业的发展开创了新局面。”Jacobs感慨道。

辉煌记忆

作为迄今最复杂、功能最强大的多用途航天器,航天飞机不仅能多次重复使用,还具有宇宙飞船不可比拟的运载能力,单次最多可载员8人,运送物资最重25吨。可以说,航天飞机为太空探测增加了动力,过去近30年的探空行动中衍生的技术以及相关的科学发现,都对地球上人类的生活产生了重要的影响。未来无论是国际空间站,还是预想中的人类登陆火星计划,都需要航天飞机这种具有大载重能力的太空货仓来支持。

航天飞机执行任务30载,留下了无数个第一。

1984年2月,布鲁斯·麦克坎德雷斯乘坐“挑战者”号执行STS-41-B任务,使用载人机动装置离开航天飞机达到320英尺 (98米),首次进行了无绳太空行走,成为第一个“人体卫星”,此后宇航员的太空行走都与航天飞机相连。

1990年4月24日,“发现”号航天飞机(STS-31)将“哈勃”太空望远镜送上了太空,人类从此有了观测遥远宇宙的“火眼金睛”。 被誉为天文史上最重要观察仪器的哈勃望远镜拍摄了无数壮观的天文图像,而它难以置信的长寿也为人所惊叹,事实上,哈勃曾经历多次濒死体验,1993年,“奋进”号在轨修复“哈勃”太空望远镜,开创了太空修复大型探测器先例,倘若没有航天飞机的多次维护修理,哈勃早已寿终正寝。

1995年,“阿特兰蒂斯”号与俄罗斯“和平”号空间站实现历史性对接,开启了两国太空探索的合作时代。1998年,“奋进”号把美国为国际空间站建造的第一个组件“团结”号节点舱送入太空,启动了拖延多年的空间站建设计划。

航天飞机不仅仅是美国人民的骄傲,它也利用技术连接起了全人类。曾担任航天飞行指挥长的帕姆·米罗伊曾经有过这样一段话:“我忽然意识到,下面是在中国的某个地方,有人在互联网上浏览网页,然后,他与儿女走出房门,指着天空中的一个正在飞行的东西说,看,航天飞机,并向它招手。所以我也向他们招手。这是一个我从来没有去过的地方,连接我们的是技术。我深深感到我与他们之间的联系,尽管我永远不会见到他们。”

航天飞机是一个时代的里程碑,但它不是完美的,辉煌的记忆里亦有悲壮。“挑战者”号航天飞机1986年1月28日升空时爆炸,包括女教师麦考利夫在内的7名宇航员全部遇难;2003年2月1日,“哥伦比亚”号航天飞机在完成16天的太空研究任务后,在返回大气层时突然解体,机上7名宇航员全部遇难。

其中,“哥伦比亚”号航天飞机是最早研发、当时服役时间最长的航天飞机。NASA专家小组在对“哥伦比亚”号事故的调查中得出,机体金属疲劳是事故原因之一,航天飞机承受巨大的压力,会使飞机机体发生解体分裂,而老化的金属更难以承受这样的压力。航天飞机超龄运作问题开始暴露。而航天飞机本身的逐渐老化,就是现役航天飞机将全部退休的原因之一。

终将落幕

2010年年初,NASA正式决定现有航天飞机将全部退役。2011年7月8日,“阿特兰蒂斯”号第33次、也是最后一次升空,开始了美国航天飞机的绝唱之旅。当“阿特兰蒂斯”号返回时,航天飞机项目总计2000多名工作人员将光荣完成使命。

现役航天飞机将全部退役的原因之一是其居高不下的成本。像火箭一样发射,像飞机一样着陆,航天飞机的复杂功能也意味着高昂的成本。事实上,在论证初期,航天飞机项目被认为十分经济,整个提案才被国会通过。吴季提到,当时,美国申报国会的航天飞机项目预算不到1000亿美元,每架航天飞机预计飞行100次,这样每次平均下来费用并不太多。“但是结果并不理想,1972年以来,美国航天飞机项目共支出1960亿美元,5架航天飞机共飞行135次,损失14名宇航员,这样算来,成本相当高,经济原因也就不再成立。”吴季说。

此外,Jacobs指出每架航天飞机每年大约需要30亿美元的维护费用,在对现有航天飞机投入昂贵维护费用的基础上,NASA无法开发新的航天器。

航天飞机的超龄问题,也是不容忽视的严峻挑战。北京航空航天大学宇航学院导航与控制系主任徐世杰指出,航天飞机的老化程度比预期要快,执行任务的次数也比预期减少了近1/4。航天飞机已经走过30年的时间,严酷的太空环境,也使机身金属疲劳程度加深。另外,吴季提到,航天飞机研发初期,各种硬件设备虽然在当时最为先进,但与现在相比十分落后,很多设备甚至已经面临淘汰。

除“奋进”号之外,其余现役航天飞机已基本达到年龄上限。但如果保留“奋进”号,就意味着整个航天飞机项目都要运行下去,可以说得不偿失。于是,NASA最终决定将航天飞机全部退役。

另外,Jacobs不无遗憾地提到,42年前阿姆斯特朗登上月球,迈出了人类一大步;42年后的今天,人类仍然在近地轨道和月球附近徘徊,并没有大的突破,航天飞机的使用并未达到原先预想的目标。于是,2010年国际空间站基本建成后,航天飞机将结束使命,NASA也将把目光投向更深处的宇宙。

吴季指出,航天飞机的退役从另一个角度折射出载人航天的规模问题。“必须要对载人航天有个清醒的认识,不应该过度追求规模,而是要力求在成本经济的基础上,得到更多的回报,这对中国也有借鉴之处。”吴季强调。

事实上,航天飞机政策早在美国前总统布什任内就已改弦更张。布什希望美国宇航员能重返月球,最终能登陆火星。而奥巴马上任以来,又放弃重返月球计划,开始了将宇航员送往小行星,最终前往火星的征程。这些项目需要制造大推力火箭才能得以实现,为了实现这些目标,捉襟见肘的NASA也只能放弃每年耗资约40亿美元的航天飞机项目。

NASA的航天飞机编队全部退役后,退役的航天飞机将在美国全国范围内巡回展览,以此激励下一代的探险家和工程师们。尔后,这四架航天飞机将被永久安放在各个“新家”。

* “企业”号,将从现在的位于弗吉尼亚州的史密尼森国家太空博物馆Steven F. Udvar-Hazy 中心搬到纽约的“无畏航母、航空、航天”博物馆。

* 而Udvar-Hazy中心将成为“发现”号在3月份完成第39次发射任务后的新家。

* 洛杉矶的加利福尼亚科学中心将会是“奋进”号的最终归宿。

* 7月,“阿特兰蒂斯”号在完成最后的飞行以后,将被陈列在佛罗里达肯尼迪太空中心。

NASA局长博尔登表示,“这虽然是一个十分困难的决定,但也是美国公众意志的体现。这些地址的选择将为最大多数美国公民提供最好的机会来分享NASA航天飞机计划卓越功绩和辉煌历史,也能对这些历史功臣提供最好的保护。”

但是,航天飞机谢幕,并不意味着美国在太空开发领域的倒退,而是美国航天战略及航天产业的一次变革式发展。博尔登指出,航天飞机退役并不是50年来美国载人航天业支配地位的终结,凭着稳固的基础,美国在航天方面的优势至少还能持续半个世纪。

而将航天产业商业化的意图是要转变宇宙开发的传统观念,美国的航天产业由此将进入军事开发和商业开发的双轨制阶段。

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