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NASA 为什么退役航天飞机?

航天飞机是 NASA 服役 30 年的“主力军”。但尽管它功能齐全,却存在一些致命的缺陷。

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航天飞机“发现”号,在 STS-120 任务期间从国际空间站拍摄。来源:NASA

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1972 年,阿波罗 17 号载着最后一批宇航员登陆月球。但在同一年,NASA 已经开始设计和开发下一代载人航天器。近十年后,航天飞机诞生了。

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航天飞机计划总共执行了 135 次任务,成为近四十年来美国载人航天事业的核心。首次轨道测试飞行 STS-1,由航天飞机“哥伦比亚”号执行,于 1981 年 4 月 12 日从肯尼迪航天中心的 39A 发射台升空。三十多年后,当航天飞机“亚特兰蒂斯”号于 2011 年 7 月 21 日在跑道上停下时,航天飞机计划正式落下帷幕。

航天飞机时代结束后,美国宇航员被迫乘坐俄罗斯火箭付费出行——许多人对此感到愤慨。但现在情况已经不同了。

2020 年 5 月 30 日,NASA 宇航员 Doug Hurley 和 Robert Behnken 乘坐 SpaceX 的载人龙飞船前往国际空间站(ISS),这是自 NASA 退役航天飞机以来,首次从美国本土发射的载人航天任务。而在短短几天后(11 月 14 日),NASA 计划启动其商业载人计划的首次“正式”任务——Crew-1。

但鉴于航天飞机计划结束与商业载人计划开始之间的间隔,许多人不禁要问:NASA 最初为什么停止飞行航天飞机?

航天飞机的炒作

2010 年 5 月 14 日,航天飞机“亚特兰蒂斯”号发射,开启了 STS-132 任务。(来源:NASA)

美国宇航局

航天飞机最初是在最初登月时那个充满热情且资金充裕的时期构想出来的,旨在为 NASA 提供一种低成本的方式将人员和载荷送往近地轨道。该计划不仅打算访问“天空实验室”(Skylab),还计划协助建造“天空实验室”的后续空间站。通过使用欧洲空间局制造的“宇宙空间实验室”(Spacelab)模块,该模块位于航天飞机货舱的后部,航天飞机可以执行双重任务,执行许多原本计划在完整的空间站上进行的科学实验。

航天飞机所有这些潜在的好处都建立在一个关键承诺之上:航天器在飞行之间的快速周转。一些 NASA 人员甚至预计,一架航天飞机可以在一两周内连续执行飞行任务。

航天飞机的许多预测都实现了:该机队帮助建造了国际空间站,与“和平号”空间站对接,广泛使用了“宇宙空间实验室”,并运载了许多重要的载荷进入轨道——包括哈勃太空望远镜、钱德拉 X 射线天文台,以及行星际探测器“麦哲伦”号、“尤利西斯”号和“伽利略”号等。无论从哪个角度看,NASA 都可以为这些成就感到骄傲。

尽管如此,航天飞机在许多方面都未能达到预期。

首先,也是或许最重要的一点,该计划花费巨大。航天飞机每次发射的平均成本高达惊人的 4.5 亿美元,远超 NASA 的预测。虽然航天飞机旨在让一次性火箭成为过去,但它却恰恰相反。大多数希望将卫星送入轨道的客户发现,传统的火箭是更便宜的选择。

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其次,航天飞机机队提出的发射时间表和周转时间基本上是幻想。该计划历史上任何一架航天飞机最快的周转时间是 54 天。在“挑战者”号事故之后,最快的周转时间是 88 天——这与 NASA 官员认为他们能够实现的相比,相去甚远。周转时间变慢意味着飞行次数减少,这意味着付费客户进入太空的机会减少,进一步将客户赶走了 NASA。

航天飞机的危险

2010 年 5 月 14 日,航天飞机“亚特兰蒂斯”号发射,开启了 STS-132 任务。(来源:NASA)

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安全也是航天飞机计划至关重要的问题。1982 年,航天飞机被 NASA 宣布为“运行正常”,这个词传达的信息是,所涉及的技术比实际情况要成熟得多。

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到 20 世纪 80 年代中期,美国公众大多认为太空飞行是例行公事。NASA 甚至会穿着简单的连体服和头盔发射宇航员,放弃了“水星”、“双子座”和“阿波罗”计划中使用的压力服。人们认为,航天飞机的太空飞行是如此安全,以至于即使是“普通”公民也可以乘坐该飞船。

然后,1986 年 1 月 28 日,“挑战者”号发生灾难性发射失败,机上所有船员牺牲,包括第一位“太空教师”Christa McAuliffe。这永远打破了太空飞行是例行公事的观念。

航天飞机被揭露为一种高风险的“实验性”飞行器——事实上,大多数宇航员早就知道了这一点。随后的调查还揭露了 NASA 安全文化存在的严重问题。尽管如此,航天局还是承担了责任,并进行了必要的改革,使航天飞机能够再次飞行。

但在“挑战者”号事故发生 17 年后,航天飞机“哥伦比亚”号在重返地球大气层时解体。这一次,机上所有船员——包括备受瞩目的第一位以色列宇航员 Ilan Ramon——也遇难了。尽管“哥伦比亚”号事故的技术原因与导致“挑战者”号损失的原因截然不同,但调查再次发现了 NASA 根深蒂固的文化问题。

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这场悲剧让人们深刻认识到,航天飞机永远不可能真正安全。

STS-107 任务的机组人员(如图所示),他们在 2003 年发射前,其航天飞机“哥伦比亚”号的航班被推迟了 18 次。在重返地球大气层时,“哥伦比亚”号解体,机上所有船员遇难。(来源:NASA)

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所有这些因素——高昂的成本、缓慢的周转、稀少的客户,以及一个(以及一个机构)存在严重安全问题的载具——共同促使布什政府认识到,是时候让航天飞机计划退役了。

2004 年,布什总统发表了一场演讲,概述了航天飞机时代的终结,但没有明确说明接下来会是什么(或花费多少)。这个决定让 NASA 陷入了困境,因为他们突然依赖俄罗斯来进入太空。

剩下的三架航天飞机——“发现”号、“奋进”号和“亚特兰蒂斯”号——现在已成为博物馆展品,试验轨道器“企业”号也是如此。亲眼见过其中一些飞行器后,我可以证明它们至今仍令人惊叹。

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随着 SpaceX 已经开始载人航天飞行,以及其他商业航天项目迅速取得进展,NASA 未来载人航天的前景似乎不明朗。例如,该机构提出的航天飞机继任者——太空发射系统(SLS)及其“猎户座”乘员舱——尚未成功飞行一次,更不用说载人飞行了。

航天飞机计划的结束仍然萦绕在 NASA 和公众的心头。但最终,似乎退役它是显而易见的决定——尽管有一个更好的计划来填补航天飞机的空缺会更好。

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Doug Adler 是《地球到月球:迷你剧伴侣》一书的合著者。

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