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航天飛機(jī)為什么從歷史中消失了?

2022-08-30
來源:太空精釀
關(guān)鍵詞: 航天飛機(jī)

  自從1957年10月4日第一顆人造地球衛(wèi)星斯普特尼克1號(Sputnik 1)進(jìn)入環(huán)繞地球軌道,人類正式打開了航天時代的大門。當(dāng)時正處東方陣營和西方陣營激烈對抗的冷戰(zhàn)時代,新興的航天技術(shù)被雙方同時賦予極高期望。一方面,航天處在工業(yè)時代技術(shù)金字塔的最頂端,它的進(jìn)步和應(yīng)用能帶動一系列高新產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展;另一方面,航天領(lǐng)域的諸多進(jìn)步,都是整個人類歷史上從0到1的重大突破,自然是全球最吸引眼球的新聞,也無疑是意識形態(tài)斗爭下自身優(yōu)越性的最佳證明。

  一、后阿波羅登月時代的轉(zhuǎn)型

  一個說明航天被重視的最直觀數(shù)據(jù)就是,雙方對航天的財政投入達(dá)到了前所未有的巔峰,例如60年代末美國政府聯(lián)邦預(yù)算中給予國家航空航天局(NASA)的比例竟然占到了4.5%,這幾乎是如今全美公共教育和交通開支所占的比例,也是如今NASA預(yù)算的10倍。當(dāng)時,蘇聯(lián)和美國競爭的焦點是第一枚火箭,第一顆衛(wèi)星,第一位宇航員,誰搶到了第一誰就是長期的國際新聞頭版。

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  NASA經(jīng)費(fèi)占全美聯(lián)邦預(yù)算總比例

  自然不出意外,第一位登上月球的人類,成為焦點中的核心。當(dāng)然,從歷史見證者的角度往回看,我們已經(jīng)知道在巨量資金和無數(shù)人力工業(yè)資源的投入下,NASA在登月競賽中取得了絕對勝利。NASA在十年內(nèi)共計進(jìn)行了17次阿波羅任務(wù),在1969年至1972年期間實現(xiàn)了6次載人登月,12位宇航員成為“地月生存人類俱樂部”的成員。

  這個代價也是驚人的,保守估計直接換算成今天的美元也超過了2000億美元,足夠把美國海軍現(xiàn)有各航母再重新制造一遍。蘇聯(lián)并沒有明確的公開數(shù)據(jù),但可以想象在太空競賽中付出的代價也會同樣巨大。這對于最高時也僅僅達(dá)到美國60% GDP總量的蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)而言,太空競賽無疑是一個沉重的負(fù)擔(dān)。更嚴(yán)重的是,蘇聯(lián)的載人登月從未成功,甚至最重要的登月火箭N1都經(jīng)歷了四次可怕的發(fā)射失敗,它們在爆炸時釋放的巨大能量足以進(jìn)入人類非核爆破壞力排行榜。最后,信心沒了,偃旗息鼓。

  在太空競賽前期各種領(lǐng)先的蘇聯(lián)當(dāng)然不甘心失敗,必須扳回一局以挽回航天大國顏面。蘇聯(lián)很快掀起了新一波的競爭:空間站建設(shè)。長期以來的載人航天實驗、尤其是阿波羅登月的成功,驗證了人類可長時間生存在太空中的可能性。在蘇聯(lián)早期設(shè)想中,通過建立長期駐人的空間站,可以實現(xiàn)覆蓋全球的軍事偵察甚至潛在的作戰(zhàn)目的。

  蘇聯(lián)在這方便再次打響了第一槍,早在美國還在進(jìn)行阿波羅登月的1971年,便把極度軍事秘密的禮炮一號(Salyut)送入太空,并在后續(xù)項目中嘗試裝載武器,給美國人造成了不小的震撼,被迫加快了空間站研究的進(jìn)程。從政治方面,美國尼克松總統(tǒng)在1969年成為聯(lián)邦第37屆總統(tǒng),也想從空間探索方面改變此前肯尼迪和約翰遜兩位總統(tǒng)的登月計劃,為自己樹立聲望。此外,美國六次登月基本確認(rèn)月球是個無開發(fā)價值的貧瘠之地,無更多開發(fā)價值,航天開支卻頗為驚人。因而,美國也很快停止阿波羅登月,而轉(zhuǎn)向空間站載人航天技術(shù)的發(fā)展,雙方開始新一輪競爭。

  然而,彼時建立空間站有個很大的問題,火箭的成本太高,尤其是美國迅速上馬的的天空實驗室(Skylab)。由于時間緊張,它的研發(fā)時間很短,主要思路是基于現(xiàn)有的航天技術(shù)組裝而來。一個典型特點是它基本脫胎換骨于巨大的登月火箭土星五號,自身結(jié)構(gòu)就基本是火箭一級改裝而來,發(fā)射也需要依賴于土星五號,而該火箭的單次發(fā)射費(fèi)用達(dá)到了驚人的12億美元(等價至今)。每次載人發(fā)射,不僅需要消耗掉一個小量級但同樣昂貴的土星1B火箭,還需要消耗掉一個阿波羅登月飛船,即便是財大氣粗的美國也無力以該系列火箭維持空間站的運(yùn)行。因此,“走了彎路”美國天空實驗室空間站計劃從1973年5月14日發(fā)射,到1974年2月8日第三批宇航員返回地球,輝煌只持續(xù)了約半年時間。

  在上述背景下,美國勢必轉(zhuǎn)型到更加可持續(xù)的載人航天發(fā)展道路上。事實上早在1969年,美國便正式立項了“可回收近地軌道飛行器”項目,其中的飛行器部分便成為了后來大名鼎鼎的航天飛機(jī)。

  二、航天飛機(jī)的超前設(shè)計理念

  在早期計劃中,NASA提出了一種能空天一體、回收利用的軌道器:它的絕大部分部件可以回收,每年可以重復(fù)使用10次、共計10-15年使用壽命,運(yùn)力覆蓋絕大部分航天發(fā)射需求,可搭載6-7名宇航員進(jìn)入太空生存兩周左右。關(guān)鍵是,預(yù)計平均下來每次發(fā)射成本僅為6000萬美元(等價至今),不僅是土星五號火箭的二十分之一,還大大低于當(dāng)時任何一個類型的主要火箭,例如宇宙神(Atlas)、德爾塔(Delta)和泰坦(Titan)等主力運(yùn)載火箭。為了龐大的航天飛機(jī)計劃,彼時NASA的五大中心同時參與,后來世界幾大航天制造商也因此獲得了巨大成長(洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)外儲箱,波音公司負(fù)責(zé)軌道器,軌道科學(xué)公司負(fù)責(zé)固體助推器),美國也有超過1000家公司和100所高校參與了研發(fā)。最終,航天飛機(jī)定型于如下結(jié)構(gòu)。


  其中,兩個總重1142噸的固體助推器提供了航天飛機(jī)起步時的巨大推力,單個助推器達(dá)到了驚人的1250噸推力,至今依舊保持單個發(fā)動機(jī)最大推力的世界記錄。巨大的外儲箱為軌道器的三個液氧液氫發(fā)動機(jī)供應(yīng)推進(jìn)劑。由于液氫密度很低,對推進(jìn)劑箱體積要求極大,這個外儲箱直徑8.4米,長達(dá)46.9米,相當(dāng)于一棟15層的高樓,共計能裝載756噸推進(jìn)劑。而對應(yīng)的軌道器液氧液氫發(fā)動機(jī)推力也達(dá)到了土星五號火箭同級別發(fā)動機(jī)的1.7倍。在軌道器上,還有兩個軌道轉(zhuǎn)移發(fā)動機(jī)系統(tǒng),在軌道器離開大氣層后使用,這意味著航天飛機(jī)能在太空中頻繁機(jī)動進(jìn)入不同軌道。配合巨大的機(jī)械臂系統(tǒng),也能夠進(jìn)行復(fù)雜的太空維修等出艙作業(yè)活動。

  通過大推力固體助推和高比沖液氧液氫主發(fā)動機(jī)的組合,航天飛機(jī)可謂將人類化學(xué)推進(jìn)劑火箭利用到了極致。它們的組合也達(dá)到了3000噸的推力級別,可以推動著軌道器(約68噸)和有效載荷(約25噸)進(jìn)入近地軌道。由于航天飛機(jī)軌道器的體積很大,它相比其他火箭可以實現(xiàn)超大尺寸衛(wèi)星的發(fā)射。比如著名的哈勃望遠(yuǎn)鏡13.2米長、最大4.2米直徑,由航天飛機(jī)發(fā)恰到好處。


  在實際使用情況中,整個航天飛機(jī)系統(tǒng)只有外儲箱無法回收,因其是在航天飛機(jī)飛出大氣層后才被拋棄,幾乎不存在回收可能性。而剩余兩個重要部分,固體助推器和軌道器都可以回收。軌道器設(shè)計為100-150次重復(fù)使用,固體助推器為部分組件回收利用。事實上,直到2011年航天飛機(jī)最后一次任務(wù)(第135次)執(zhí)行時,其使用的助推器上依然有第一次任務(wù)時(1981年)回收的零部件。不同于商業(yè)航天公司SpaceX的第一級火箭垂直回收技術(shù),航天飛機(jī)的兩個固體助推器會在發(fā)射127秒后與軌道器脫離,飛行一定時間后打開降落傘,然后落到大西洋(航天飛機(jī)都在佛羅里達(dá)的卡納爾維拉爾角發(fā)射)。由于火箭發(fā)動機(jī)在底部較重且助推器中空密封,火箭便會漂浮在海面,等待救援船直接拖回基地修理回收。

  

  而軌道器則可以像飛機(jī)一樣正常在機(jī)場降落,然后由一架改裝過的波音747飛機(jī)“背”到維修基地。但在返回地球的過程中,由于與空氣的超高速度摩擦(返回時速度超過7000m/s),類似飛機(jī)的氣動外形將會在飛機(jī)表面產(chǎn)生超過1500℃的高溫。因此,軌道器的隔熱保護(hù)成了最核心的內(nèi)容之一。NASA為之設(shè)計了十幾種超級隔熱材料,本著效率最高/質(zhì)量最低的原則,航天飛機(jī)的不同部分覆蓋了不同顏色和性能的隔熱材料。其中頭部用了最重最好的灰黑色隔熱瓦,能夠耐受最高達(dá)1650℃的高溫;頂部、機(jī)翼前部和腹部使用了黑色的可耐受至1260℃的隔熱瓦;頭部和翼中使用了灰色隔熱毯(耐受至650℃);而其他部分則使用了普通的白色隔熱毯,只能耐受370℃但已經(jīng)足夠了。這也解釋了為什么航天飛機(jī)軌道器看起來黑白相間的外貌,事實上都是隔熱材料的顏色。

  

  三、航天飛機(jī)的輝煌時代

  提起航天飛機(jī),就不得不提到大名鼎鼎的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,這一個例子足以說明航天飛機(jī)的巨大價值。它是一個主鏡片直徑達(dá)到2.4米,擁有廣域和行星照相機(jī)、高解析度攝譜儀、高速光度計、暗天體照相機(jī)和暗天體攝譜儀等核心儀器的龐然大物。它長13.2米、直徑4.2米、總重11.1噸,運(yùn)轉(zhuǎn)在傾角為28.5度近地軌道,甚至比曾經(jīng)中國天宮一號/二號實驗室(8噸級)都要大上一圈。這個龐然大物,必須依賴航天飛機(jī)才能發(fā)射。事后也證明,在太空中出了問題的它,也只有航天飛機(jī)能夠拯救。

  

  1990年4月24日,發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)攜帶哈勃太空望遠(yuǎn)鏡順利升空。然而,科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn),需要觀測深空天體的哈勃竟然“近視”了,這將導(dǎo)致它的觀測質(zhì)量大大低于預(yù)期。問題出在了珀金帕爾默生產(chǎn)的巨大主鏡片上,鏡片被磨得太平,以至于鏡片邊緣差出了2.2微米。雖然這僅是鏡片直徑的百萬分之一級別,但對于需要觀測動輒數(shù)億光年外天體的哈勃而言,完全無法接受。但此時怨天尤人為時已晚,望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在太空中順利運(yùn)行,無論如何都無法通過地面后處理去校正光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)致的根本錯誤。

  重新發(fā)射一個昂貴的望遠(yuǎn)鏡不太可能,運(yùn)會地球重新維修也不現(xiàn)實(太陽能帆板等已經(jīng)打開并固定),那么解決方案就在于如何利用航天飛機(jī)進(jìn)行維修。事實上,這完美展現(xiàn)了航天飛機(jī)的一個重大優(yōu)勢。它體型巨大、配備有強(qiáng)大的機(jī)械臂和維修系統(tǒng)、變軌能力極強(qiáng),甚至宇航員也攜帶有可自由移動的推進(jìn)單元。航天飛機(jī)是唯一有能力進(jìn)行大規(guī)模太空維修的航天器,甚至對于無法在太空中解決的問題,它可以將其捕獲并抓取到自身機(jī)艙內(nèi),帶回地球維修并擇期再次發(fā)射。

 

  經(jīng)過長期培訓(xùn),1993年12月2日,7名“哈勃維修專家”乘坐奮進(jìn)號航天飛機(jī)順利出發(fā)。隨后,航天飛機(jī)成功靠近并抓住了哈勃望遠(yuǎn)鏡。在太空中交會對接從來不是件容易的事情,每個航天器運(yùn)動速度都在7500米/秒以上,相當(dāng)于高速公路上一輛小汽車運(yùn)動速度(120千米/時)的200多倍,要實現(xiàn)“失之毫厘謬以千里”的準(zhǔn)確對接難度可想而知。這次航天飛機(jī)維修任務(wù)從發(fā)射到返回共計持續(xù)了12天時間,期間進(jìn)行了共計10人次太空行走作業(yè),每個人行走時間也在6-8小時不等,這在此前的航天飛機(jī)任務(wù)中前所未有。

  最后,這7位宇航員成功完成了既定目標(biāo),對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了一次大改造更新,讓它實現(xiàn)“重生”。為克服空氣阻力導(dǎo)致的軌道下降,航天飛機(jī)返回前又利用自己強(qiáng)大的推進(jìn)能力把望遠(yuǎn)鏡軌道推高了一些。第一次維修的巨大成功極大鼓舞了NASA和天文學(xué)家們??茖W(xué)應(yīng)用的需求是永無止境的,既然有了在軌維修和提升的可能性,科學(xué)家們也在尋找著更多機(jī)會對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行下一次升級。與此同時,NASA也看到了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的巨大科研產(chǎn)出和遠(yuǎn)超預(yù)期的公眾影響力,盡一切可能幫助科學(xué)家們維護(hù)哈勃。在隨后數(shù)年內(nèi),又有四次航天飛機(jī)任務(wù)抵達(dá)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,其中的大部分儀器都徹底更新替換,航天飛機(jī)已經(jīng)把哈勃轉(zhuǎn)變成“親媽都不認(rèn)識”的地步了。

  為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,NASA總共進(jìn)行了六次航天飛機(jī)任務(wù)??梢悦黠@看出在第四次維修(總第五次)任務(wù)更換太陽能帆板后,軌道下降速度減慢很多

  哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的例子只是縮影。在135次任務(wù)中,航天飛機(jī)展現(xiàn)了它多功能的一面。既能釋放大型航天器,又能進(jìn)行在軌維修,還能裝回艙內(nèi)帶回地球;既能釋放人造地球衛(wèi)星,又能釋放巨大的木星探測器;既能進(jìn)行絕密的軍用任務(wù),又能進(jìn)行吸睛的科普教育。在國際空間站建設(shè)階段,航天飛機(jī)也是必不可少的工具,因為只有它能運(yùn)輸并在太空組裝巨大且沒有機(jī)動能力的桁架結(jié)構(gòu)。在航天飛機(jī)退役后,人類已經(jīng)沒有辦法建設(shè)國際空間站這種大型桁架模塊化的空間站了。最后,航天飛機(jī)在軌時,自身也是能搭載6-7位宇航員的空間站,對于各種科學(xué)研究、尤其是針對人類的太空醫(yī)學(xué)研究,具有巨大的價值。

  不包括實驗用樣機(jī),實際應(yīng)用的航天飛機(jī)總共造出了五架:哥倫比亞號(Columbia,1981-2003),挑戰(zhàn)者號(Challenger,1983-1986),發(fā)現(xiàn)號(Discovery,1984-2011),亞特蘭蒂斯號(Atlantis,1985-2011)和奮進(jìn)號(Endeavour,1992-2011)。它們完成了135次載人航天任務(wù),從和平號空間站時代跨越到國際空間站時代,人類航天史上了不起的成就。

  四、航天飛機(jī)的遺憾謝幕

  然而,前后四十年歷史的航天飛機(jī)還是遺憾謝幕了,最核心的原因還是自身,因為它的重復(fù)使用價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)期。例如,它的軌道器(形似飛機(jī)的主體部分)由超過250萬個零件、370公里長電纜和27000多塊隔熱瓦構(gòu)成,是世界上最復(fù)雜的單個運(yùn)載器。尤其是隔熱瓦必須由純?nèi)斯ぬ鎿Q,兩個軌道轉(zhuǎn)移發(fā)動機(jī)的維修難度超出計劃,主發(fā)動機(jī)也需要大修。這使得航天飛機(jī)單次發(fā)射成本達(dá)到了至少4.5億美元之巨,全項目平均下來每次發(fā)射價格達(dá)到了驚人的15億美元,與昂貴的土星五號火箭竟然同一級別,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期的6000萬美元。

  兩次恐怖的災(zāi)難更是直接葬送了航天飛機(jī)。1986年1月28日,挑戰(zhàn)者號因為發(fā)射時固體助推器O型環(huán)失效爆炸;2003年2月1日,哥倫比亞號在發(fā)射時被外儲箱絕熱材料擊破的機(jī)翼沒能幸存過返回大氣的過程,最終解體。這兩次事故也并列為人類歷史上最多犧牲的航天事故(各有7名宇航員犧牲),影響極為惡劣。且每次事故造成了航天飛機(jī)發(fā)射計劃的數(shù)年中止,造成的整個項目成本開支飆升。

  而于此同時,美國一向奉行不能一家獨大的原則,在航天飛機(jī)項目火熱進(jìn)行的同時另外幾個系列火箭也在同步進(jìn)行,NASA也保證了它們的發(fā)射頻率。航天飛機(jī)有效載荷為25噸,其他火箭也能達(dá)到這個級別運(yùn)力,構(gòu)成了航天飛機(jī)發(fā)射任務(wù)的分流,使得航天飛機(jī)使用頻率大大降低,單次成本便大大上升。蘇聯(lián)解體后,美國對軍用載荷和大尺寸航天器的需求也大幅降低,這個航天飛機(jī)應(yīng)用的主場地在快速流失。尤其是隨著人類太空探索進(jìn)入商業(yè)航天時代,SpaceX等一系列優(yōu)秀公司崛起,他們以更高的效率和更好的性價比提出了各種近地空間開發(fā)運(yùn)載解決方案,都在迅速推動著航天飛機(jī)退出歷史舞臺。

  2011年7月21日,隨著亞特蘭蒂斯號執(zhí)行完航天飛機(jī)的第135次任務(wù)順利降落,持續(xù)達(dá)40年之久的航天飛機(jī)項目正式宣告落幕。

  然而,比起美國的航天飛機(jī)計劃,更為遺憾的是蘇聯(lián)的航天飛機(jī)計劃。登月競賽的落敗讓蘇聯(lián)心有不甘,而后來美國更是在可重復(fù)利用運(yùn)載器(航天飛機(jī))研究方便取得領(lǐng)先優(yōu)勢,導(dǎo)致蘇聯(lián)決策當(dāng)局在經(jīng)濟(jì)已經(jīng)困難的情況下也立即上馬了本國的航天飛機(jī)計劃,大名鼎鼎的暴風(fēng)雪號(Buran)也成為了這個項目最終的遺腹子。

  二者外觀類似,但實際原理卻有很大不同。美國的航天飛機(jī)主要動力由軌道器的三個液氧液氫發(fā)動機(jī)提供,兩個可回收的助推器提供前期突破稠密大氣的巨大推力。而蘇聯(lián)的航天飛機(jī)則完全依托于為此項目新設(shè)計的能源火箭,相當(dāng)于火箭把航天飛機(jī)送入太空(火箭無法回收),而航天飛機(jī)本身只有較小的推力,只能用作軌道機(jī)動。在返回地球后,采取類似美國航天飛機(jī)的方式,由大型運(yùn)輸機(jī)將軌道器運(yùn)送到指定維修地點。在這種設(shè)計理念的影響下,由于主發(fā)動機(jī)不在軌道器上,蘇聯(lián)航天飛機(jī)的復(fù)雜程度較低、可靠性增加、運(yùn)力更強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn)無人自動駕駛,在應(yīng)用潛力上絲毫不亞于美國航天飛機(jī)。為了在這次競爭中取得優(yōu)勢,蘇聯(lián)可謂下了血本。

 

  蘇聯(lián)著名的安東諾夫飛機(jī)設(shè)計局為之設(shè)計了迄今為止世界上載重量最大的運(yùn)輸機(jī),安-225,起飛重量達(dá)到了驚人的600噸。而搭載航天飛機(jī)的能源號(Energia)也是蘇聯(lián)有史以來最大的火箭,總重達(dá)到了2400噸,僅次于美國的土星五號,甚至在推力上超過了土星五號,目前依舊保持世界最高火箭推力的記錄。

  非常遺憾,在1988年11月15日經(jīng)過了唯一一次測試后,蘇聯(lián)的政治、經(jīng)濟(jì)、國際形勢環(huán)境發(fā)生巨變,一個巨人轟然坍塌。彼時前途滿滿的航天飛機(jī)項目也被迫即刻下馬,安-225飛機(jī)僅僅造出了一架,能源號火箭也僅僅飛行過兩次,真正測試過的航天飛機(jī)也僅有暴風(fēng)雪號一架(有數(shù)架原型機(jī)),它們?nèi)勘谎┎仄饋?。后人?xí)慣了用蘇聯(lián)唯一一架航天飛機(jī)暴風(fēng)雪號來命名整個航天計劃,是個不大不小的遺憾。

  而更可惜的是,蘇聯(lián)解體后的2002年,存放暴風(fēng)雪號的機(jī)庫被大雪壓垮,暴風(fēng)雪號被砸毀,暴風(fēng)雪號被暴風(fēng)雪摧毀了。僅存的安225運(yùn)輸機(jī),也在2022年初的俄羅斯與烏克蘭沖突中,中了火炮徹底被毀了。人類的航天飛機(jī)時代,就這樣結(jié)束了。

  五、后航天飛機(jī)時代

  航天飛機(jī)消失了,但它背后的各種核心技術(shù)卻依然存在。由于后發(fā)技術(shù)的進(jìn)步,航天飛機(jī)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展正以脫胎換骨的面貌重新出現(xiàn)在人類航天歷史中。

  一個典型的例子是新一代太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS),它的目標(biāo)是復(fù)現(xiàn)土星五號的能力,已實現(xiàn)NASA重返月球的目標(biāo)。它預(yù)計采取模塊化方式設(shè)計多個適配型號,既能用于載人航天、又有純貨運(yùn)版本,近地軌道運(yùn)力從95噸到130噸不等,最大能力可發(fā)射超過45噸載荷進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,和曾經(jīng)的土星五號登月火箭是同一級別。不過乍一看,SLS幾乎就是航天飛機(jī)的“火箭版本”。

  SLS和航天飛機(jī)有著明顯的代際傳承(圖源:NASA)

  它的主要技術(shù)承包方還是原來的航天飛機(jī)隊伍。從最核心的組成部分來看,主要推力來自兩個固體助推器,它們就是原來航天飛機(jī)助推器的升級版。單臺推力達(dá)1600噸,自重僅725噸,126秒就全部工作完畢。也就是說這一個助推器就可以把我國最重的長征五號火箭(起飛重量最大約870噸)推起來,真正的暴力怪獸。它的芯一級也主要是結(jié)合了航天飛機(jī)的核心發(fā)動機(jī)RS-25D和一樣就能看出傳承歷史的“大橙罐”液氧液氫推進(jìn)劑貯箱。配合不同版本的上面級和逃逸塔等,火箭也因而形成了不同的版本,適用于不同發(fā)射任務(wù)類型。預(yù)計2022年8月底,SLS將迎來首次發(fā)射。

  航天飛機(jī)本身的設(shè)計理念也在小型化和更加實用化。例如,航天飛機(jī)的主承包方之一波音從1999年起一直在為美國軍方研發(fā)空天往返多用途復(fù)用飛行器X-37B,它的軌道測試飛行器OTV(Orbital Test Vehicle)也經(jīng)常被叫做“無人空天戰(zhàn)機(jī)”,單次太空飛行可長達(dá)兩年之久。它個頭雖小,卻擁有復(fù)雜的變軌能力,配合多功能機(jī)械臂能進(jìn)行多種在軌服務(wù)作業(yè),最終能獨立返回地球。

 

  航天飛機(jī)的技術(shù)遺存也在往商業(yè)航天領(lǐng)域擴(kuò)散。SpaceX賴以成名的一級火箭回收設(shè)計理念,很大程度就源于航天飛機(jī)時代對回收復(fù)用能力的極致追求。在最新的產(chǎn)品設(shè)計中,SpaceX的星艦需要實現(xiàn)獨立返回大氣過程,它也因而需要在航天飛機(jī)隔熱瓦基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)隔熱材料。而更直接的例子則是商業(yè)航天公司內(nèi)華達(dá)山脈集團(tuán)的追夢人(Dream Chaser),它已經(jīng)獲得了NASA的空間站貨運(yùn)合同且進(jìn)行了多次飛行測試。如果一眼看去,甚至?xí)苯诱J(rèn)為這就是一架微縮版航天飛機(jī)。實際上,它的設(shè)計理念,也的確大量參考了航天飛機(jī)曾經(jīng)的技術(shù)。這種技術(shù)傳承案例,在很多如今的NASA相關(guān)供應(yīng)商中,都能找到縮影。


  從軟實力方面,航天飛機(jī)的影響力甚至遠(yuǎn)未消失。航天飛機(jī)項目先后持續(xù)近40年,NASA里五大中心(約翰遜、馬歇爾、戈達(dá)德、肯尼迪和斯坦尼斯)全程主要負(fù)責(zé),帶來了大量經(jīng)費(fèi)和科研產(chǎn)出,也奠定了這五個中心的強(qiáng)大實力基礎(chǔ)。航天飛機(jī)的制造商,洛克希德·馬丁,波音,軌道科學(xué)(現(xiàn)已并入諾斯羅普·格魯曼公司)也奠定了世界前三大防務(wù)/航空/航天公司的業(yè)界地位,它們曾經(jīng)在航天飛機(jī)項目上賺的盆滿缽滿,期間大量并購整合其他防務(wù)公司成為巨無霸。

  航天飛機(jī)項目期間正是半導(dǎo)體、集成電路、計算機(jī)、微電子等關(guān)鍵行業(yè)的起步階段。由于航天飛機(jī)的設(shè)計理念和減重增效要求,航天飛機(jī)大量采用了這些嶄新的技術(shù),尤其是為了特殊應(yīng)用要求這些行業(yè)公司定制所需的產(chǎn)品,為這些行業(yè)提供了巨大的訂單,也直接促進(jìn)了后來它們在業(yè)內(nèi)的全球領(lǐng)先地位。而航天飛機(jī)的直接研發(fā)過程和與它在軌實驗帶來的科學(xué)研究內(nèi)容,也為美國的科研院所提供了大量課題,在此過程培養(yǎng)的人才和積累的技術(shù),對于任何一個國家而言,都是足以改變國運(yùn)的寶貴財富。

  總而言之,航天飛機(jī)的出現(xiàn),擁有特定的時代背景。它的研發(fā)過程,實現(xiàn)了航天史上很多經(jīng)典的創(chuàng)新理念。在任務(wù)周期內(nèi),航天飛機(jī)也的確符合預(yù)期,執(zhí)行過一系列復(fù)雜且獨一無二的任務(wù),造就了很多航天史上的輝煌。然而,它的設(shè)計也許太過超前于時代,導(dǎo)致成本過高,最終沒有競爭過同時代的火箭,兩次慘痛的事故更是讓它直接陷入絕境。隨著人類航天進(jìn)入新階段,航天飛機(jī)和它相關(guān)的技術(shù),正在逐步“解體”并融入新的技術(shù)中。這些新的技術(shù),有的不僅在改變航天史,也在逐漸改變?nèi)祟惖纳罘绞?,歷久彌新。

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