航天飞机项目启动，太空探索进展

“水星”计划、“双子星座”计划和“阿波罗”计划的载人航天器都是一次性飞行，不能重复使用，研制重复使用载人航天器一直是NASA追求的梦想。早在1968年10月，NASA就开始了航天飞机的早期研究，标记为阶段A。1970年6月开始了更具体，更专业的阶段B研究。

1969年尼克松总统成立了太空任务小组，由副总统斯皮罗·阿格纽领导，评估了航天飞机的研究工作，并且建议包括航天飞机在内的国家太空战略。1969年10月，在华盛顿举行的航天飞机专题研讨会上，NASA副局长乔治·莫勒为自己设定的目标是从“土星”V送每磅有效载荷到轨道的1，000美元降低到20～50美元之间。1972年NASA向国会报告，支持航天飞机项目成本优势分析，建议发展航天飞机作为NASA、国防部和其他用户在20世纪80年代太空运输需要。

航天飞机发展初期，关于航天飞机设计方案有很大争论，关系到航天飞机能力，发展成本，以及使用成本的最佳平衡，最终选择后来的设计：使用一个可重复使用的带翼轨道器，部分可再用的固体火箭推进器，以及一次性使用的外挂油箱。

1972年1月5日尼克松总统宣布航天飞机项目正式启动。和早期完全重复使用的原始设计相比，现在设计比较便宜和技术含量较少。原设计包括一个大的外油箱，被带入轨道，并且留在轨道上作为太空站一部分，但是由于经费和政治考虑，该想法被取消了。

航天飞机轨道器的主要合同方是北美航空，该公司曾经负责制造“阿波罗”指令/服务舱。而固体火箭助推器的合同方是莫顿·塞奥科公司，外挂油箱合同方是马丁·玛丽埃塔公司，航天飞机主发动机合同方是洛克达因公司。

经过几年研制，第一个完整轨道器“企业”号于1976年9月17日出厂，准备进行一系列试验。1977年2月15日“企业”号开始在混凝土跑道上多次滑行试验。自2月18日到3月2日，“企业”号轨道器由母机波音747驮着进行了一系列飞行与着陆试验。6月18日到7月26日，母机驮着“企业”号轨道器进行了一系列载人飞行和着陆试验。8月12日到10月26日，“企业”号进行了一系列自由飞行，先在湖床上着陆，最后一次在跑道着陆。至此，“企业”号飞行试验圆满完成。

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图7-2　早期航天飞机方案

又经过4年，第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台，迎来航天技术发展史上的一个里程碑。1979年3月25日，第一架全功能航天飞机“哥伦比亚”号从加州棕榈谷运到肯尼迪航天中心。1981年4月12日“哥伦比亚”号首飞，这天正是苏联加加林首次太空飞行20周年。

图7-3　1981年4月12日“哥伦比亚”号航天飞机首飞

航天飞机是最复杂和最昂贵，围绕地球轨道飞行的航天器。年飞行任务数预定为50多次。但是，当任务和发展成本像火箭一样上扬时，年飞行任务数很快降为8次左右。航天飞机费用甚至超过一次性运载火箭成本。航天飞机本打算代替一次性运载火箭作为通往太空的主要工具。由于成本上扬，NASA限制了航天飞机的飞行，只有需要载人，或需要大型运载工具时才用航天飞机。

1986年1月28日，由于右固体火箭发动机上的O形密封圈失灵，导致“挑战者”号在上升时爆炸，机上7位航天员全部牺牲。后来国会批准使用多余零件建造“奋进”号航天飞机替代“挑战者”号。“奋进”号1991年5月出厂，1992年5月7日首次发射。

“挑战者”号事故17年后，2003年2月1日“哥伦比亚”号航天飞机再入大气时解体，7名机组人员全部罹难。这次事故后，航天飞机没有再补充。NASA前后共制造了5架全功能轨道器，1986年和2003年两次航天飞机事故后，尚存3架，一直用到2011年航天飞机退休。