“挑战者号”航天飞机

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“挑战者号”航天飞机“挑战者号”航天飞机
挑战者号航天飞机(STS Challenger STA-099/OV-099)是美国国家航空暨太空总署(NASA)甘乃迪太空中心旗下的一架航天飞机。1983年开始被用在轨道载具(Orbiter Vehicle)用途,但不幸在1986年时于任务中爆炸坠毁。

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“挑战者号”航天飞机 简介

       

挑战者号航天飞机(STS Challenger,STS是太空运输系统Space Transportation System的缩写,是美国官方对於航天飞机这种设备的正式称呼)是美国航空太空总署(NASA)旗下正式使用的第二架航天飞机。开发初期原本是被作为高拟真结构测试体(high-fidelity Structural Test Article,因此初期机身代号为STA-099),但在挑战者号完成初期测试任务後,被改装成正式的轨道载具(Orbiter Vehicle,因此代号改为OV-099),并於1983年4月4日正式进行任务首航。然而很不幸,挑战者号在1986年1月28日当地时间早上11时38进行代号STS-51-L的第10次太空任务时,因为右侧固态火箭推进器(Solid Rocket Booster, SRB)上一个O形环失效,导致一连串连锁反应,在升空後73秒爆炸解体坠毁。包括航天飞机本体与当时机上的7名太空人,全在该次意外中丧生。

“挑战者号”航天飞机 历史

       

“挑战者号”航天飞机
正在太空中执行任务的挑战者号

美国的航天飞机都是以早期的研究船名作为命名,因此挑战者号的命名由来也不例外,是承袭自1870年代航行於大西洋太平洋上的英国海军研究船挑战者号(HMS Challenger),除此之外,「挑战者」这名字,也曾经被拿来命名阿波罗17号(Apollo 17)的登月模组。
挑战者号在1972年完工启用时,主要的功能并非实际担负往返地球与外太空之间的轨道运具功能,而是美国的航天飞机建造计画初期,用来测试机身结构安全性的高拟真结构测试体(编号STA-099),由洛克威尔(Rockwell)公司承造,在1978年2月4日送抵洛克希德(Lockheed)42号工厂,开始进行实际的结构测试。之所以需要这种测试,是因为航天飞机本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具,但它同时也需要尽可能的减轻本身重量,因此几乎整架机身的每一部分,都负担了非常大的结构应力。但考量到当年的电脑技术有限,工程师们并没有把握光靠软体模拟就能将航天飞机在受到机械负荷与热负荷情况下的表现,计算到非常精准的程度。为了安全,唯一的解决方法就是用真的航天飞机进行测试分析,这也是挑战者号被制造出来的初衷。
STA-099在一个由256架油压千斤顶所组成的43吨重测试仪中,进行了为期11个月的测试与分析,这些千斤顶能在836个不同的部位上施加荷重。在电脑的控制下,能够逼真的模拟出航天飞机在发射、爬升、绕行轨道、重返大气层与降落时所受到的各种力量,其中,航天飞机主引擎启动时的庞大推力是由三具一百万磅(约450公吨)推力的液压汽缸来模拟。
在洛克威尔公司当初获得的那纸26亿美元合约中,该公司需负责制造一对静态测试体(也就是主推进器测试体MPTA-098与结构测试体STA-099),以及两架初期飞行测试载具(也就是OV-101与OV-102)。但在1978年达成的一项决议中,决定不将用来作为迫近与降落测试(Approach and Landing Test,ALT)用途的企业号航天飞机改装成可以实际使用的的轨道载具,使得真正可以执行任务的轨道载具剩下了哥伦比亚号而已。因此在1979年1月29日时,NASA与洛克威尔补签了一张合约,将挑战者号(当时编号STA-099)从测试载具的状态改装成真的可以执行太空任务的轨道载具OV-099。

“挑战者号”航天飞机“挑战者号”航天飞机
STA-099在1979年11月7日被送回原制造商洛克威尔,改装工程也从那时开始,虽然比较起企业号,要将挑战者号由测试用途改装成任务用途的工程规模比较单纯,但挑战者号然然躲不掉整架被拆解开来再重新组装的命运。这主要是因为,原本的挑战者号上装置的是一个模拟用的乘客舱,因此工程师得将整个航天飞机的前半段机身拆开,才有办法取出模拟舱,放入真正有功能的乘客舱模组。除此之外,挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化,这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试。最後,在驾驶舱中加装上两具抬头显示器(HUD)之後,挑战者号的改装工程遂告一段落,整架航天飞机的空重为155,400磅(70,552公斤),加上主引擎後重175,111磅(79,500公斤),较哥伦比亚号约轻了2,889磅(1311公斤)。


在实际服役过程中,挑战者号与另一艘航天飞机发现号曾经甘乃迪太空中心改装,以便能够在筹载舱里面载送半人马上节火箭(Centaur Upper Stage)。配合这点航天飞机的筹载舱里需装设额外管线、通风管与可以监控上节火箭运作的飞行平台,以配合半人马火箭的低温(L02/LH2)推进燃料(大部分的惯性上节火箭(IUS)都是使用固态推进燃料)。不过NASA从没有实际进行过用航天飞机载运半人马火箭的任务过,而自从挑战者号爆炸坠毁後,有关当局决定中止这种危险尝试,毕竟在筹载舱里放了一具装满高爆燃料的火箭,风险实在太大。

“挑战者号”航天飞机 建造历程

       

• STA-099
o 1972年7月26日 - 签约
o 1975年11月21日 - 开始乘客舱模组的结构组装
o 1976年6月14日 - 开始後段机身的结构组装
o 1977年3月16日 - 机翼自格鲁曼(Grumman)公司送抵位於加州棕榈谷(Palmdale, CA)的洛克威尔工厂
o 1977年9月30日 - 开始最後组装
o 1978年2月10日 - 完成最後组装
o 1978年2月14日 - 在棕榈谷驶出棚厂,正式亮相
• OV-099
o 1979年1月5日 - 签约
o 1979年1月28日 - 开始乘客舱模组的结构组装
o 1980年11月3日 - 开始最後组装
o 1981年10月23日 - 完成最後组装
o 1982年6月30日 - 在棕榈谷驶出棚厂,正式亮相
o 1982年7月1日 - 以陆运方式将航天飞机自棕榈谷送至爱得华
o 1982年7月5日 - 空运至甘乃迪太空中心(Kennedy Space Center,KSC)
o 1982年12月19日 - 进行飞行准备点火
o 1983年4月4日 - 首次飞行(STS-6)

 

“挑战者号”航天飞机 相关纪录

       

• 飞行次数:10次
• 绕行地球:987圈
任务长度:在太空中69日

“挑战者号”航天飞机 历次任务

       

日期

任务代号

附注

1983 年
4 月4 日

STS-6

部署 数据追踪中继卫星 ( Tracking Data Relay Satellite ) TDRS-1 号
进行第一个在太空梭上执行的 太空漫步

1983 年
6 月18 日

STS-7

部署两具通讯卫星,
莎莉· 莱德 ( Sally K. Ride )成为美国第一位女性的太空人

1983 年
8 月30 日

STS-8

部署通讯卫星 Insat-1B
第一次进行太空梭夜间发射与夜间着陆任务
吉昂· 布鲁佛 ( Guion S. Bluford )成为第一位进入太空的 非裔美国人

1984 年
2 月3 日

STS-41-B

部署两颗通讯卫星,但是任务失败
第一次进行了不系绳的太空漫步

1984 年
4 月6 日

STS-41-C

拯救并修复太阳活动观测卫星 太阳极限任务号
( Solar Maximum Mission ,简写为 SMM 或 SolarMax )

1984 年
10 月5 日

STS-41-G

部署 地球辐射分析卫星 ( Earth Radiation Budget Satellite , ERBS )
第一次有两位女性参与的太空任务
凯瑟琳· 苏利文 ( Kathryn D. Sullivan )成为第一位进行太空漫步的美国女性

1985 年
4 月29 日

STS-51-B

承载 太空实验室(Spacelab)3号进行任务

1985 年
7 月29 日

STS-51-F

承载太空实验室 2 号进行任务

1985 年
10 月30 日

STS-61-A

承载隶属 德国 的太空实验室 D-1 号进行任务

1986 年
1 月28 日

STS-51-L

原本的任务是以部署 TDRS-2 号卫星与 哈雷彗星 观测装置为主
在升空後 73 秒时爆炸坠毁, 7 名乘员全数罹难

“挑战者号”航天飞机 20周年悼念活动

       

2006年1月28日美国东岸时间早上十时,美国佛罗里达州 肯尼迪航太中心举行活动纪念三次美国航天灾难,并向罹难的17名太空人致敬。三次美国航天灾难均集中在1月27日(阿波罗)、1月28日(挑战者号)及2月1日(哥伦比亚号)。
在挑战者灾难中,七位太空人分别为机师米高,史密夫(Mike Smith)、机长史高比(Dick Scobee)、专家麦克奈尔(Ron McNair)、专家鬼塚(Ellison Onizuka)、教师麦考莉芺(Christa McAuliffe)、专家贾维士(Greg Jarvis)、专家莱斯尼克(Judith Resnik)

“挑战者号”航天飞机 外部连结

       

美国国家航空暨太空总署官方网站(英文)
甘乃迪太空中心官方网站(英文)

“挑战者号”航天飞机 补充

       

1982年,“挑战者”号成为美国宇航局的第二架航天飞机。航天飞机(正式名称为空间运输系统)由轨道飞行器、固体燃料火箭推进器和外燃烧箱共同构成。轨道飞行器是一种用来在太空和地面之间往返运送宇航员和设备的带有机翼的太空飞机。由于它悲惨的结局,“挑战者”号这个名字在全世界的知名度可能比其他航天飞机都要大。“挑战者”号进行了9次飞行,第一次是1983年4月,最后一次(飞机失事)是在1986年。
在第一次飞行过程中,“挑战者”号将一颗跟踪和数据中继卫星送入太空。两个月之后,“挑战者”号又进行了一次飞行。机组人员中有萨丽•赖德,她是第一次进入太空的美国女宇航员。“挑战者”号第三次飞行的机组人员中包括盖伊•布鲁福德,他是第一位进入太空的非洲裔美国人。在它各次飞行行动期间,“挑战者”号将欧洲的太空实验室以及数颗军事和科学卫星送入轨道。
“挑战者号”航天飞机失事
1986年1月28日是寒冷的一天,在美国佛罗里达的卡那维拉尔角,比天气更让人心寒的是挑战者号航天飞机发生的悲剧。
这天早晨,成千上万名参观者聚集到肯尼迪航天中心,等待一睹挑战者号腾飞的壮观景象。上午11时38分,耸立在发射架上的挑战者号点火升空,直飞天穹,看台上一片欢腾。但航天飞机飞到73秒时,空中突然传来一声闷响,只见挑战者号顷刻之间爆裂成一团桔红 色火球,碎片拖着火焰和白烟四散飘飞,坠落到大西洋。挑战者号发生爆炸,全世界为之震惊。

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附图

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