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航天飛機傳回地球時,到底有多危險?為何說隻有一次降落機會?

作者:太空記

航天飛機傳回地球究竟有多難?理論上可重複使用100回,但每次降落卻僅有一次機會!

2003年,美國哥倫比亞号航天飛機傳回途中,2000攝氏度的高溫中,7名乘坐“哥倫比亞”号航天飛機傳回地球的宇航員,在大氣層中被瞬間汽化。

航天飛機傳回地球時,到底有多危險?為何說隻有一次降落機會?

而因為飛機故障失事,整個航天飛機原本完好的進入大氣層準備傳回地球,最終散落回地面的,卻僅僅隻有帶着火光的飛機殘片。

而對于機上所有機組成員而言,這一次他們成功降落的機會,早在升空的時候就似乎已經注定為0了。

盡管在此之前,這架航天飛機已經經曆過了27次,成功往返太空與地球之間的航行,運送了120人次的宇航員。

按照理論使用壽命,三分之一還不到。

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但是這一次實在是非常不幸,僅僅是因為在半個月前的升空過程中,助推火箭上一塊非常不起眼的特制泡沫脫落,恰好擊中了航天飛機的左翼。

而在之後的太空飛行中,盡管傳感器已經感覺到被撞區域的溫度異常,但是飛機沒有産生任何實質的變化,才讓地面最終忽略了這一問題。

然而也就是機翼可能存在的細小損傷,在進入大氣層劇烈的摩擦過程中,逐漸産生裂縫直至斷裂,并最終使得2000攝氏度的高溫空氣直接進入機艙釀成慘劇。

可見航天飛機在傳回地球的過程中有多驚險,是以為了讓航天飛機能夠經受得住大氣層的摩擦高溫,在其機腹下方已經被安放了2萬片的耐高溫矽片。

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不過這并不意味着就萬事大吉了,即便航天飛機除了這樣的特殊事故外,曆次任務幾乎都能安全傳回并被重複利用,但是每次的傳回依舊都是九死一生,這是由于航天飛機看上去像是一架“胖胖的”客機,實際上整個降落的過程極其特殊。

除了最後着陸的過程,幾乎沒有哪一點像是一架飛機,并且整個降落過程隻有1次機會,如果不成功也沒有像艦載機着落航母那樣,還有複飛的可能。

最重要的是在降落的過程中,想要準确降落到着陸的機場,就必須在下落的過程中一次性找準定位,否則近了遠了都無法自主調節。那航天飛機究竟是如何降落的呢

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航天飛機不是飛機,傳回時沒有自主動力,全靠滑翔從100多公裡以上高空降落!

美國的航天飛機,每次可以将多達近30噸的有效載荷,送入185公裡至上萬公裡高空的近地軌道,相比于目前主流的載人或貨運飛船來說,都具有無可比拟的優勢。

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并且全長56米以上,高達23米的航天飛機,除了可以滿足對人員物資的運輸外,還可以輔助衛星發射、在太空執行檢修和回收任務,甚至可以在其上獨立進行空間實驗,這主要是因為其足夠大。

而這除了得益于其運載火箭的大推力以外,同時也離不開航天飛機的主發動機,在加速上升的過程中可以産生巨大的推力,并在火箭脫落後将航天飛機推入運作軌道。

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然而在傳回的過程中,航天飛機的發動并不會産生任何作用,實際上整個“飛機”隻是一個從高空墜落,擁有類似飛機外形的滑翔機,而整個滑翔過程足以用驚心動魄來行動。

首先從100多公裡的近地軌道開始進入大氣層的時候,整個飛機為了盡最大可能降速,需要以機頭仰角40度的方式進入大氣層。

航天飛機傳回地球時,到底有多危險?為何說隻有一次降落機會?

因為最開始航天飛機進入大氣層的速度可以達到每小時2.9萬公裡,如果是以機頭向下的方式俯沖,且不考慮機頭能否承受住大氣的高溫摩擦,就是對降速本身也沒有任何幫助。

相反以機腹去接觸大氣摩擦,不僅面積更大更有利于降速,而且滑翔的狀态會更加穩定。

但是航天飛機也并不能一直保持這樣的姿勢,在進入大氣層之後,為了更好的進行降速,飛機會以非常獨特的s 型旋轉方式進行下落滑翔,而這之後即便經過不斷降速,飛行速度依然是超音速,有上萬公裡每小時。

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等到滑翔接近尾聲,宇航員正式接管航天飛機的操作時,距離地面也就僅有十幾公裡了,基本已經接近普通民航飛機的飛行高度了,宇航員也才有了自主掌握降落的能力。

不過即便此時飛行速度,已經開始降到了音速以下,卻依舊有900公裡每小時。

接下來的着落環節,即便還在不斷進行降速的過程中,但是相比于民航客機來說,仍然要承受巨大的沖擊力,也更容易出現緻命失誤。

航天飛機傳回地球時,到底有多危險?為何說隻有一次降落機會?

航天飛機着陸時仍有360公裡每小時的時速,除了速度極快不容易掌控外,其還有哪些降落風險呢?

傳回地球的過程中,航天飛機經曆了一系列的高空滑翔,旋轉降速,以及在阻力翼的降速作用下,着陸時的速度依然趕上了高鐵的運作速度,可以高達360公裡每小時,是以在最終的降落過程中,不得不再依靠減速傘最後拉一把。

而且在落地放減速傘之前,需要操作航天飛機的宇航員,在大概600多米的高空時,高高拉起機頭,以確定被放下的後輪主起落架能夠優先重重的落地,進而來支撐起整個航天飛機的成功落地。

航天飛機傳回地球時,到底有多危險?為何說隻有一次降落機會?

然而這一系列的過程中,盡管經曆的速度變化已經十分驚人了,但是想要真正的安全降落,準确無誤的找準着陸地就顯得更加關鍵。

由于航天飛機傳回的過程中沒有動力,隻能滑翔,是以如果瞄準的着陸點有偏差,不管是沒有到還是超過了,都會造成着陸失敗,乃至墜毀的危險。

盡管航天飛機的着陸點瞄準,是依靠自動控制系統和飛行員的操作共同完成的,但是如果一旦飛機在進入大氣層的過程中産生任何裝置的損壞,都有可能造成操作的誤差,實際是非常危險的。

另外還有氣候的變化,例如風力和氣溫等因素,都會相應的影響航天飛機的降落安全,而這些影響隻要稍不注意,都有可能成為緻命的威脅,就像哥倫比亞号航天飛機在傳回過程中,因為之前機翼到了撞擊,就産生了緻命的影響一樣。

航天飛機傳回地球時,到底有多危險?為何說隻有一次降落機會?

是以,面對降落過程如此驚險的航天飛機,美國在2011年“亞特蘭蒂斯”号完成第135次航天飛機飛行任務,并安全着陸後,停飛了所有的航天飛機。

當然除了每次降落機會隻有一次,危險系數很大以外,真正讓美國決定停飛航天飛機的另一大原因,恐怕是其每次執行完任務複雜的維修計劃以及巨額的維修費用。

據說單次發射成本就足足有4.5億美元之多。

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而整個項目實際平攤下來的成本,甚至達到每次15億美元。

這與美國之前預計的每次6000萬美元出入極大,是以還不如用航天飛船來得經濟實惠,而航天飛機也最終暫時落幕。