哥倫比亞號航天飛機

哥倫比亞號航天飛機

哥倫比亞號航天飛機(哥倫比亞號航天飛機)

哥倫比亞號航天飛機，1981年4月12日首次發(fā)射，是美國第一架正式服役航天飛機，哥倫比亞號機艙長18米，能裝運36噸重的貨物，外形象一架大型三角翼飛機，整個組合裝置重約2000噸，在滑行中它還能向兩側(cè)方向作2000公里的機動飛行，以選擇合適的著陸場地。2003年2月1日美國東部時間上午9時，美國“哥倫比亞”號航天飛機在得克薩斯州北部上空解體墜毀，7名宇航員全部遇難。

目錄 首次飛行 名字由來 總體性能 事故調(diào)查 收縮展開 首次飛行

1981年4月12日，在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心聚集著上百萬人，參觀第一架航天飛機哥倫比亞號航天飛機發(fā)射。宇航員翰·楊（John W·Young）和克里平（Robert L·Crippen）揭開了航天史上新的一頁。 這架航天飛機總長約56米，翼展約24米，起飛重量約2040噸，起飛總推力達2800噸，最大有效載荷29.5噸。它的核心部分軌道器長37.2米，大體上與一架DC—9客機的大小相仿。每次飛行最多可載8名宇航員，飛行時間7至30天，航天飛機可重復(fù)使用100次。航天飛機集火箭，衛(wèi)星和飛機的技術(shù)特點于一身，能像火箭那樣垂直發(fā)射進入空間軌道，又能像衛(wèi)星那樣在太空軌道飛行，還能像飛機那樣再入大氣層滑翔著陸，是一種新型的多功能航天飛行器。 1981年初，經(jīng)過十年的研制開發(fā)，“哥倫比亞”號終于建造成功，它是第一架用于在太空和地面之間往返運送宇航員和設(shè)備的航天飛機。它第一次飛行的任務(wù)只是測試它的軌道飛行和著陸能力。在太空飛行54小時，環(huán)繞地球飛行36周之后航天飛機安全著陸。 在下一架航天飛機，“挑戰(zhàn)者”號建成之前，“哥倫比亞”號又進行了四次飛行。

名字由來

哥倫比亞號的命名由來，是紀念第一艘環(huán)繞世界一周航行的美國籍船只，18世紀帆船哥倫比亞號。

總體性能

“哥倫比亞”號機艙長18米，能裝運36噸重的貨物。航天飛機外形象一架大型三角翼飛機，機尾裝有三個主發(fā)動機，和一個巨大的推進劑外貯箱，里面裝著幾百噸重的液氧、液氫燃料。它附在機身腹部，供給航天飛機燃料進入太空軌道；外貯箱兩邊各有一枚固體燃料助推火箭。整個組合裝置重約2000噸。 在返航時，它能借助于氣動升力的作用，滑行上萬公里的距離，然后在跑道上水平降落。與此同時，在滑行中，它還能向兩側(cè)方向作2000公里的機動飛行，以選擇合適的著陸場地。 據(jù)宇航局的官員介紹，一架航天飛機可以反復(fù)使用75到100次，在美宇航局42年的載人飛行史上，航天飛機在返航時還未出現(xiàn)過事故。1986年，美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機在升空不久后曾發(fā)生爆炸，造成7名機組人員全部遇難。 2003年1月16號發(fā)射升空的“哥倫比亞”號原定2001年升空，但由于技術(shù)故障和航天飛機調(diào)配等原因，發(fā)射日期一直被推遲到了2003年1月16號�！案鐐惐葋啞碧柎舜物w行總共搭載了6個國家的學(xué)生設(shè)計的實驗項目，其中包括中國學(xué)生設(shè)計的“蠶在太空吐絲結(jié)繭”實驗。

事故調(diào)查

初步分析

美國“哥倫比亞”號航天飛機發(fā)射后不久燃料箱外脫落的一個泡沫碎塊，一直是事故調(diào)查中的一大疑點。美國宇航局公布的一份分析報告顯示，該航天飛機可能曾被多達三塊泡沫材料擊中，而不是早先所認為的一塊。 “哥倫比亞”號航天飛機1月16日發(fā)射升空，1月24日航天飛機項目承包商美國波音公司技術(shù)人員撰寫了這份報告，并于1月27日提交給宇航局飛行控制部門。報告稱，在“哥倫比亞”號發(fā)射82秒后，有三個泡沫材料碎塊從連接外部燃料箱和航天飛機的支架區(qū)域脫落，每個碎塊長約20英寸（相當(dāng)于50厘米），它們擊中航天飛機后“似乎出現(xiàn)了瓦解”，化為大量更小碎片。 美宇航局在公布這份報告時強調(diào)說，根據(jù)報告得出的結(jié)論，泡沫碎塊撞擊不會影響航天飛機飛行安全性，宇航局飛行控制部門也“同意這一結(jié)論”。 盡管如此，新報告公布之后，泡沫材料撞擊在“哥倫比亞”號失事中所起的作用，再次引起人們關(guān)注。“哥倫比亞”號解體墜毀后不久，泡沫碎塊問題就浮出水面。雖然美宇航局一直堅持認為，泡沫碎塊撞擊不會有嚴重后果，但負責(zé)對“哥倫比亞”號事故進行調(diào)查的獨立委員會，仍在對泡沫碎塊的影響進行深入分析。 這一獨立調(diào)查委員會目前得出的最主要結(jié)論是“哥倫比亞”號機殼上可能出現(xiàn)孔洞，導(dǎo)致超高溫氣體進入航天飛機，最終釀成事故。而根據(jù)美宇航局21日公布的文件，宇航局一位工程師就曾在電子郵件中警告說，航天飛機外部隔熱瓦受損，有可能導(dǎo)致輪艙或起落架艙門出現(xiàn)裂孔。

后續(xù)調(diào)查

美國宇航局2004年8月13日進一步確認，美國“哥倫比亞”號航天飛機外部燃料箱表面泡沫材料安裝過程中存在的缺陷，是造成整起事故的禍首。“哥倫比亞”號航天飛機事故調(diào)查委員會公布的調(diào)查報告稱，外部燃料箱表面脫落的一塊泡沫材料擊中航天飛機左翼前緣的名為“增強碳碳”（即增強碳-碳隔熱板）的材料。當(dāng)航天飛機返回時，經(jīng)過大氣層，產(chǎn)生劇烈摩擦使溫度高達攝氏1400度的空氣在沖入左機翼后融化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，致使機翼和機體融化，導(dǎo)致了悲劇的發(fā)生。 事故發(fā)生后，由于無法迅速找回事發(fā)時的泡沫材料和燃料箱進行檢驗，宇航局和事故調(diào)查委員會一直沒對事故原因作出最終定論�！案鐐惐葋啞碧柾獠咳剂舷浼s50萬塊碎片已被找到并重新拼在一起。宇航局負責(zé)“哥倫比亞”號外部燃料箱工程的首席工程師尼爾·奧特說，宇航局經(jīng)多次試驗確定，泡沫材料安裝過程有缺陷是造成事故的主要原因。 奧特說，泡沫材料本身的化學(xué)成分沒有問題，問題在于用噴槍在燃料箱外敷設(shè)泡沫材料的過程。試驗表明，敷設(shè)工藝會在各塊泡沫材料之間留下縫隙，液態(tài)氫能夠滲入其間。航天飛機起飛后，氫氣受熱膨脹，最終導(dǎo)致大塊泡沫材料脫落。撞擊“哥倫比亞”號的泡沫材料有公文包大小，重約0.75公斤。它幾乎是被整塊“撕下”后，高速撞擊到航天飛機左翼前緣的名為“增強碳碳”（即增強碳-碳隔熱板）的材料，并形成裂隙。航天飛機重返大氣層時，超高溫氣體得以從裂隙處進入“哥倫比亞”號機體，造成航天飛機解體。 奧特說，根據(jù)新標準對燃料箱進行檢測是目前擺在美國宇航局面前的最大障礙。新標準要求，不允許有0.5盎司（14.17克）以上的燃料箱外泡沫材料脫落。 哥倫比亞號失事原因解析 美國“哥倫比亞”號航天飛機事故委員會專家提出，起飛時遭遇強風(fēng)、發(fā)射前臨時更換火箭助推器、以及“年齡太大”，都可能是造成這艘“功勛宇航器”解體的根本原因。在“哥倫比亞”號起飛62秒鐘后，突然遭遇到異常猛烈的大風(fēng)吹襲，這有可能導(dǎo)致其左側(cè)機身發(fā)生“內(nèi)傷”，為日后墜毀埋下了禍，此后僅僅20秒鐘，從機身下部主燃料箱上脫落的泡沫絕緣材料就擊中了左側(cè)機翼前端，造成直接“外傷”。專家認為，這些損傷對一個使用10年的航天飛機來說可能不算什么，但是對“哥倫比亞”號這樣21歲高齡的“老機”則是致命的。 調(diào)查委員會指出，有關(guān)方面正在研究美國航空航天局(NASA)是否在“機體老化”問題上重視不夠，以致最終釀成本次悲劇。有關(guān)“哥倫比亞”號失事的直接原因基本確定：超高溫空氣從機體表面縫隙入侵隔熱瓦下部四處亂竄，最終造成航天飛機在返航途中解體墜毀，七名宇航員喪生。據(jù)介紹，飛機起飛一分鐘后，遭遇的風(fēng)力強度已經(jīng)接近NASA允許的極限。專家因此認為，原本已開始出現(xiàn)老化的機翼因遭受如此強風(fēng)吹襲，才在外界異物的撞擊下顯得弱不禁風(fēng)”，從而出現(xiàn)破損，為返航途中的超高溫空氣入侵形成了“方便的后”。 此外，原本和“哥倫比亞”號主燃料箱正常配套的火箭助推火箭被拆卸下來，并安裝到另外一艘即將起飛的航天飛機上使用。直到當(dāng)年11月，NASA才重新為“哥倫比亞”號安裝了新的助推火箭，可能就在這“不必要”的一拆一裝過程中，有關(guān)人員的操作對燃料箱的表面材料形成傷害，結(jié)果造成絕緣材料脫落擊中航天飛機左翼。此外，由于“年事已高”，哥倫比亞號的左翼前端的超強碳纖維隔熱板下面可能發(fā)生“缺損現(xiàn)象”。過去10年中，其他航天飛機的類似部位也能遭受不同損傷，其中包括外力(小隕石)撞擊、刮傷、密封不嚴等險情。 調(diào)查委員會指出，必須搞清楚的是：NASA是否對包括“哥倫比亞”號在內(nèi)得美國航天飛機上述容易受損的部位及時進行了檢查和更換。據(jù)介紹，“哥倫比亞”號首次升空是在1981年，為美國使用時間最長的'航天飛機。在事故發(fā)生后進行的地面風(fēng)洞試驗發(fā)現(xiàn)，“哥倫比亞”號在最后時刻發(fā)生的翻滾飛行現(xiàn)象，就是左翼前端保護層丟失造成的。專家估計，當(dāng)時至少有5塊U形隔熱板脫落才會產(chǎn)生如此強大拉力。搜索人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過2.8萬塊“哥倫比亞”號殘骸，并將其送到肯尼迪航天中心接受分析調(diào)查。據(jù)悉，這些東西不過是“哥倫比亞”號龐大機身的19%罷了。

最終報告

2009年12月30日，美國國家航空和航天局（NASA）公布“哥倫比亞”號航天飛機失事的最終調(diào)查報告，細述了“哥倫比亞”號解體前艙內(nèi)的最后情況。 報告還重點關(guān)注宇航員安全問題，提出多項改進意見�！案鐐惐葋啞碧柡教祜w機2003年返航時失事，7名宇航員全部遇難。美國宇航局隨后展開深入調(diào)查。 和調(diào)查相比，這份長400頁的最終報告還原了更多“哥倫比亞”號解體前艙內(nèi)宇航員的活動細節(jié)。報告說，從“哥倫比亞”號艙內(nèi)警報響起，到宇航員生命結(jié)束只有約1分鐘時間。航天飛機翻滾著失去控制，宇航員威廉·麥庫爾按下數(shù)個按鍵，試圖控制航天飛機。其他大多數(shù)宇航員也按NASA既定程序操作。此時，他們并不知道，噩運就要降臨，沒有花時間給自己做準備。3名宇航員沒有戴防護手套，1人沒在自己坐椅上，1人沒戴頭盔。數(shù)秒鐘后，“哥倫比亞”號乘員艙失壓。報告認為，壓力下降造成的缺氧讓宇航員死亡或昏迷，昏迷者隨后在飛機劇烈翻滾搖晃中受到致命撞擊致死。報告認為，宇航員即便有時間穿上防護衣物，在飛機失壓后給自己增壓，也只能多活一段時間，依舊不可能生還。

失事大事記

北京時間20時00：“哥倫比亞”號在距地面280公里的軌道上繞地球飛行，乘務(wù)人員得到休斯頓地面任務(wù)控制中心的綠燈信號，開始做重新返回地球大氣層的最后準備。 北京時間20時49分，NASA向“哥倫比亞”號發(fā)出開始降落重新定位指令。當(dāng)時，佛羅里達的卡納維拉爾角降落帶的上空有霧。 21時09分，天空上的霧散去。返回飛行指揮官勒魯瓦·卡恩向“哥倫比亞”號發(fā)出離開地球軌道指令。 21時15分，“哥倫比亞”號飛臨印度洋上空。這時，“哥倫比亞”號上的小型方向控制用火箭發(fā)動機打開，時間為3分鐘。航天飛機的尾部向著地球，開始降落。 21時23分，慣性制導(dǎo)電腦的自動導(dǎo)航系統(tǒng)指揮航天飛機調(diào)整為前端在前、尾翼向下的姿勢。 21時32分，輔助動力裝置被打開，以便向控制航天飛機副翼和起落架的水壓系統(tǒng)增加壓力。 21時42分，“哥倫比亞”號到達位于太平洋上空144公里的位置，這時的火箭發(fā)動機以每小時27,000公里(聲速的25倍)的速度工作著。 21時44分，“哥倫比亞”號開始“進入大氣層”，其前端向上抬升，保持一個40度的仰角，這樣，航天飛機外的陶瓷阻熱瓦能夠承受飛機進入濃厚大氣層時與大氣層摩擦產(chǎn)生的所有熱量。陶瓷阻熱瓦開始升溫。 21時46分，“哥倫比亞”號距地面只有102公里了，并準備在30分鐘內(nèi)著陸，逐漸地，它穿越加利福尼亞、內(nèi)華達、新墨西哥、亞利桑那、得克薩斯、路易斯安那州的墨西哥灣沿岸，最后到達佛羅里達州上空。 21時49分，“哥倫比亞”號開始按原計劃逐漸減緩飛行速度，它的前端朝著右側(cè)飛行。 21時52分，“哥倫比亞”號越過加利福尼亞海岸。休斯頓地面任務(wù)控制中心的控制記錄顯示，航天飛機的左側(cè)起落架溫度發(fā)生輕微異常變化。三個水壓熱傳感器顯示的左側(cè)起落架溫度在華氏40到60度(攝氏8至15度)之間。 21時53分，航天飛機左翼第4個傳感器顯示溫度仍在上升。 21時54分，整個機身的溫度因左翼溫度而上升了15攝氏度。 21時55分，“哥倫比亞”號飛臨內(nèi)華達沙漠上空。 21時56分，“哥倫比亞”號飛臨亞利桑那州南部上空。 21時57分，在飛臨新墨西哥州上空時，仍受自動導(dǎo)航系統(tǒng)控制的航天飛機開始向左偏轉(zhuǎn)，速度再次下降。休斯頓地面任務(wù)控制中心失去與航天飛機左翼溫度傳感器數(shù)據(jù)傳輸之間的聯(lián)系。 21時58分，航天飛機左側(cè)一種無法解釋清楚的力量推動“哥倫比亞”號向左滾動，配平滾動穩(wěn)定器自動打開，試圖修正航天飛機的降落位置。 21時59分，航天飛機上的機載電腦試圖通過啟動2部偏航噴氣推進器進一步修正自己的位置。在距離地面61公里的高度、“哥倫比亞”號以時速21,000公里的速度進入得克薩斯上空。休斯頓地面任務(wù)控制中心記錄下了最后的無線電聯(lián)絡(luò)信號：“哥倫比亞，這里是休斯頓。我們看到你們的輪胎壓力信息，但沒有抄下你們最后的數(shù)據(jù)�！� 過了片刻，“哥倫比亞”號機長里克·赫斯本德回答：“收到，但……” 聽到一陣噪音短波之后，地面與“哥倫比亞”號便失去了聯(lián)系。 22時0分，在失去所有無線電聯(lián)系的情況下，休斯頓地面任務(wù)控制中心繼續(xù)在雷達上跟蹤著“哥倫比亞”號。地面目擊人員報告稱，他們看到“哥倫比亞”號碎裂成無數(shù)小塊，在天空拖過一條長長的白煙。 22時16分，在“哥倫比亞”號航天飛機的預(yù)定著陸時間，美國國家航空航天局正式啟動事故應(yīng)急計劃。

【哥倫比亞號航天飛機】相關(guān)文章：

毀滅的種子--深層反思哥倫比亞號05-02

哥倫比亞新機會04-30

哥倫比亞咖啡文化04-29

2.美“挑戰(zhàn)者”號航天飛機升空后爆炸05-02

航天飛機04-30

《航天飛機》教案01-27

航天飛機教案03-09

航天飛機簡介05-01

簡話航天飛機04-28

航天飛機_500字11-07