美国哥伦比亚号航天飞机的历史及意义

美国“哥伦比亚号”航天飞机

1981年4 月12 日，在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心聚集着上百万人，参观美国第一架航天飞机“哥伦比亚号”发射。宇航员翰·杨和克里平承担发射任务。

“哥伦比亚号”航天飞机，如图2.39 所示，是美国国家航空航天局（NASA）所属的航天飞机之一，是美国的航天飞机机队中第一架正式服役的飞机。它在1981年4 月12 日首次执行代号STS-1 的任务，正式开启了NASA 的太空运输系统计划之序章。

图2.39　“哥伦比亚号”航天飞机(www.xing528.com)

“哥伦比亚号”航天飞机总长约56 米，翼展约24 米，起飞质量约2 040吨，起飞总推力达2 800 吨，最大有效载荷29.5 吨。它的核心部分轨道器长37.2 米，大体上与一架DC-9 客机的大小相仿。航天飞机每次飞行最多可载8 名宇航员，飞行时间7 至30 天，可重复使用100 次。航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。

“哥伦比亚号”机舱长18 米，能装运36 吨重的货物。航天飞机外形像一架大型三角翼飞机，机尾装有三个主发动机和一个巨大的推进剂外贮箱。外贮箱里面装着几百吨重的液氧、液氢燃料，附在机身腹部，供给航天飞机燃料进入太空轨道。外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭，整个组合装置重约2 000 吨。在返航时，它能借助于气动升力的作用，滑行上万千米 的距离，然后在跑道上水平降落。与此同时，在滑行中，它还能向两侧方向作2 000 千米 的机动飞行，以选择合适的着陆场地。

航天飞机固体助推器分离系统由连接释放机构、分离发动机、分离电子系统及各种传感器组成。

分离电子系统：固体助推器火工品装置和控制装置间由2 台主事件控制器（MEC）进行信号传递和数据测量。分离系统通过4 台尾部信号复合器/信号分离器（MDM）和2 台MEC 连接。固体助推器手动分离开关通过4 台前部MDM 与航天飞机通用计算机接口。

固体助推器电子和测量系统（EIS）提供轨道飞行器和固体助推器分离系统间的接口。该系统由集成电子组件（IEA）和火工品引爆控制器（PIC）组成。分离发动机和分离螺栓由IEA 进行控制。尾部IEA 提供信号调节和放大、指令传递、数据分配、电力传输。位于助推器前部的组件通过尾部IEA 向前部IEA 传输。固体助推器向轨道飞行器输送的全部数据通过尾部IEA 传输。

火工品引爆控制器是一种单通道电容放电装置。它要求发送预备信号，对电容器充电。然后接收“点火1”和“点火2”指令放电，起爆火工品。PIC 由一组双冗余固体开关作动，开关通过MEC 从通用计算机接收信号。这样火工品被引爆，航天飞机固体助推器分离，实现了一整套的自动化过程。