美國航天飛機的“榮光與黯淡”

竹里

美國宇航局肯尼迪航天中心的亞特蘭蒂斯號航天飛機。

北京時間2011年7月21日下午5時56分，美國航天飛機“亞特蘭蒂斯”號在肯尼迪航天中心安全著陸，美國航天飛機迎來了最終謝幕的時刻。回顧其30年歷程，有人稱贊它為人類探索宇宙立下功勞，成為“美國”和“科技”的代名詞；也有人斥之為勞民傷財，是“戰(zhàn)略錯誤”“誤入歧途”。

無論怎樣評價，一個時代落幕。正如美國航天局局長博爾登所說，美國航天的歷史“翻過了一頁”。在之前的30年間，美國的哥倫比亞號、挑戰(zhàn)者號、發(fā)現(xiàn)號、亞特蘭蒂斯號和奮進號5架航天飛機先后共執(zhí)行了135次任務。

1957年蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射，拉開了美蘇太空競賽的序幕。在這一大背景下，美國開始考慮建造航天飛機。按照美國的設想，航天飛機是一種像飛機那樣水平著陸、往返于太空和地面之間、可重復使用的航天器。在“阿波羅”登月的1969年，時任美國總統(tǒng)尼克松宣布啟動航天飛機項目，開始進行航天飛機的可行性和技術條件的研究。

1977年，以科幻劇《星際迷航》中飛船名字命名的首架航天飛機“企業(yè)”號問世，它首次由波音747飛機馱著進行了機載試驗，并在兩個月后成功完成了一次自由飛行測試。由于“企業(yè)”號屬于研究階段的產(chǎn)物，沒有進行正式的太空飛行，它作為一個測試平臺，發(fā)射過多次，從未載過人，但其試驗數(shù)據(jù)，為第一架實用航天飛機“哥倫比亞”號的升空奠定了基礎。

作為美國首架正式服役的航天飛機，1981年4月12日“哥倫比亞”號首次執(zhí)行代號STS-1的任務，繞地球飛行36周后安全著陸，正式開啟了美國宇航局（NASA）的太空運輸系統(tǒng)計劃。2003年1月16日，“哥倫比亞”號進行了第28次飛行，同年2月1日，其在重返大氣層時與控制中心失去聯(lián)絡。

不久后美國宇航局確認，航天飛機在得克薩斯州上空爆炸解體，機上7名太空人全數(shù)罹難。造成整起事故的禍首，是外部燃料箱表面泡沫材料安裝過程中存在缺陷。

航天飛機的問世引起其他國家紛紛效仿。作為太空競賽的對手，蘇聯(lián)在上世紀80年代建造了與“哥倫比亞”號極其相似的“暴風雪”號，但它僅無人試飛一次就因成本過高而被放棄；日本以及法國、德國和英國等歐洲國家的研制計劃先后失敗或中止。因此，唯有美國擁有航天飛機，成為科技實力和國力的象征。

在某種程度上，航天飛機時代能持續(xù)如此長久，已讓世人驚訝，因為這個項目從一開始就充滿爭議。美國航天局前局長格里芬曾在國會說，航天飛機是“過時觀念的產(chǎn)物”“先天就有缺陷”。2004年，時任美國總統(tǒng)布什決定，航天飛機將全部退役，并研制另一種可載人登月以及最終登陸火星的航天器。

據(jù)統(tǒng)計，美國共制造了6架航天飛機，除“企業(yè)”號從未飛上太空、“挑戰(zhàn)者”號和“哥倫比亞”號先后失事外，“發(fā)現(xiàn)”號和“奮進”號已分別于今年3月和6月完成“絕唱”之旅。“阿特蘭蒂斯”號升空是美國所有航天飛機的謝幕飛行。

退役后的這3架航天飛機，連同最初的“企業(yè)”號，在美國的多家博物館重新“上崗”，發(fā)揮余熱。135次飛行，355名宇航員，8億多公里行程，運送1750噸貨物……這是美國航天飛機項目30年留下的紀錄。

美國航天局希望航天飛機能重復使用100次，將來像客機那樣每周都有太空航班，普通人也付得起票價，但事與愿違。單個航天飛機項目支出1960億美元，分攤到每次發(fā)射成本就高達15億美元，運送1千克有效載荷也一直卡在1萬美元的瓶頸。

由于經(jīng)費有限、進度緊張，設計航天飛機時，只能采用助推火箭和外儲箱與軌道器并聯(lián)的方案，從而留下了安全隱患。最終設計制造出的航天飛機已不是最初的設想，而是折中的產(chǎn)物。雖然節(jié)約了航天飛機的制造成本，但發(fā)射成本大幅升高，總成本反而增加。由于預算受限，航天飛機自2011年退役后，美國已無力設計制造下一代航天飛機。

不過，這種類型的航天器卻并未退出歷史舞臺。除了美國軍方研制成功小型號軍用航天飛機X-37B之外，美國還借助私營企業(yè)的力量，讓新型航天飛機，重新進入大眾視野。

2016年1月21日，美國國家航空航天局宣布：軌道ATK公司、太空探索技術公司（SpaceX）和內華達山脈公司（SNC）贏得第二輪國際空間站商業(yè)貨運任務合同。

追夢者，就是一款利用火箭垂直發(fā)射升空、能像飛機那樣水平著陸返回的迷你航天飛機。它長9米、直徑7米、總重為11噸，比以往的航天飛機要輕和小得多，最多可搭載7名乘員。結構采用了大量最先進的復合材料，其在軌動力來自兩臺推力可調的固體與液體混合的火箭發(fā)動機，推進劑采用端羥基聚丁二烯和一氧化二氮。

“追夢者”的設計方案，采用的是美國國家航空航天局多年積累的技術，其實就是美國國家航空航天局研發(fā)的HL-20升力體構型。由于“追夢者”具備在國際空間站?？亢团c之對接的能力，它不但可以方便快速地交付貨物和重新裝載，還能在普通機場著陸，進行15次飛行的重復使用。

除了出現(xiàn)上述商業(yè)航天公司之外，美國還出現(xiàn)了許多發(fā)展商業(yè)空間站、太空旅游和火星探索的私營公司。美國的商業(yè)載人航天項目既取得了驚人的成效，也發(fā)生了重大事故。美國采用政府與市場雙輪驅動太空探索的政策和提供的經(jīng)驗教訓，將對世界航天事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。