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航天飞机知多少?  

2015-11-28 13:38:03|  分类: 阳光语文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       航天飞机知多少? - 阳光三(2)班 - 小脚丫欢乐园
  
         航天飞机最初的设计,是想把它建造成每年能进行60次太空飞行的、廉价的“太空运输卡车”,为在太空中运行的航天器提供后勤保障。后来经过近10年的发展,航天飞机已经成为一个多功能实验室、货物运载装置和工作车间。到目前为止,美国建造有“企业”号(为试验样机)“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号航天飞机。它们为20年来人类探索太空的活动立下了丰功伟绩。前苏联计划建造5架航天飞机,结果只有一架名为“暴风雪”号的航天飞机成功升空一次。西欧国家和日本也在研制各自的航天飞机。由于航天活动本身的巨大风险性,人类为此牺牲了十四名宇航员。“通往未来的道路充满着艰险,而人类进步的历史就是同困难斗争的历史”,这是美国总统里根为“挑战者”号遇难人员说过的一句悼词。目前,人们对航天飞机的命运有颇多的担忧与意见,但无论如何,航天飞机作为人类科学技术的一个伟大结晶,将永远值得骄傲。

        航天飞机是一种可重复使用的由运载火箭发射的飞行器,用于进入地球轨道,在地球与轨道航天器之间运送人员和物资、施放卫星和空间探测器、运送并组装太空实验室、提供太空建造和维修平台,并且滑翔降落回地面。第一架航天飞机于1981年4月12日发射升空。航天飞机主要由3部分组成:带机翼的轨道器,用于运载航天员和物资;外挂燃料箱,用于携带供3台主发动机使用的液氢和液氧;一对大型固体推进剂捆绑式助推火箭。整个系统的起飞重量达2000吨,高56米。发射时,助推器和轨道器主发动机同时点火,推力达3100万牛顿。起飞后约两分钟,助推火箭被抛弃并用降落伞降落,回收后再次使用。轨道器将外部推进剂箱中的推进剂消耗完时,已获得99%的轨道高度,于是抛弃。此推进剂箱在坠入大气层时解体焚毁。虽然航天飞机像常规载人航天器一样垂直发射,但不同的是,它能像普通喷气式飞机一样滑翔降落在跑道上。轨道器在设计上可重复使用100次,降低了航天飞行的成本。航天飞机可将卫星和探测器装入它的货仓带到太空去施放,也可由航天员在太空中回收或修理轨道上出了问题的卫星。航天心机还可用作太空实验室,携带专门的研究设备进行各种科学实验。航天飞机的货舱可容纳29吨载荷,具有运送大型卫星及空间站部件的能力;货舱中遥控机械臂可释放卫星,也可捕获卫星入舱修理或带回地面;能在低轨道上把卫星发射到36000公里的同步高轨道上等等。航天飞机完成任务返回地面远比升空时的难度与危险性要大。当轨道飞行器返回地球重入大气层时,它必须十分精确地调整好自己的状态和角度。由于机身与空气的剧烈摩擦,其外部可产生1500摄氏度的高温,如果没有防护装置,飞机将会熔化。所以,在航天飞机的外表覆盖了一层大小形状不同的黑色光亮的硅酸盐纤维瓷砖,这些瓷砖的隔热性能非常好,可以保证热量不被传导到飞行器上。航天飞机是迄今为止人类所制造的最复杂、最尖端的运载工具。它其实是一个庞大而精密的系统,其中包括3500个重要的分系统和200多万个零部件,只要其中一个分系统或零部件失灵,就可能导致重大事故。航天飞机就像一枚可以飞行的巨型炸弹,是一个高度危险的随时都可能爆炸的巨系统。两架失事的航天飞机,一个是因为小小的密封圈发生泄漏,在起飞后不久发生了爆炸;一个是因为瓷片脱落击坏身,在重返大气层时发生机身解体。两次事故使十几名宇航员壮烈牺牲。人们在感激这些勇士,震惊这种灾难的同时,仍然会对科学事业充满不懈的激情。尽管航天飞机存在诸多危险和技术问题,但目前却是不可缺少的,其特有的运载能力大、用途广泛等优越性是宇宙飞船望尘莫及的。航天飞机可以把7至10人外加将近30吨的货物送上空间站,满足大型空间站的需求。它也能独自飞行10到20多天,进行在轨修理卫星等复杂工作。而现有载人飞船最多只能运送3人外加几百公斤的货物到空间站上,或独自在太空飞行10天左右,为中小型空间站提供服务。因此,一旦航天飞机的命运终结,正在建造的国际空间站将成为“太阳系中最高级、最昂贵的太空垃圾”。

外挂燃料箱:在上升阶段,外挂燃料箱把轨道器和助推器结合在一起,燃料箱中装有190万升超低温的液氢和液氧,它将以每秒3800升的流量向主发动机提供燃料。每次飞行任务完成后,燃料箱都被抛掉。

固体火箭助推器:负责把轨道器送到45公里的高度,设计寿命是重复使用20次。每次发射完毕,它们都被从海里回收,为下一次发射做准备。助推器在地面时要承受整个航天飞机系统的重量。

热防护:当轨道器在返回阶段进入地球大气层时,它外部由摩擦产生的热量在300到1500摄氏度之间,因此必须要有防护层,否则飞机将熔化。不同部位使用的防护层不同,机鼻和机翼前缘的温度最高,其他70%的部位由能抵御370到1260摄氏度的瓷砖覆盖,这些瓷砖隔热性能良好,可以保证热量不被传导到飞行器上。观看防热瓦图片>>>>>>

发射与返回:航天飞机的发射与返回,一般都是在预定的程序内自动进行的,也可以由宇航员自行操纵。它的常规飞行程序大致有这样一些步骤:1、起飞。航天飞机直立在发射台上,两台固体火箭助推器和三台液体火箭基本同时点火(三台主发动机点火时间间隔0.12秒,然后是固体火箭点火),固定航天飞机系统的系留带松脱,航天飞机垂直上升;2、助推火箭分离。航天飞机上升约120秒时,达到40公里高度,助推器燃料耗尽,自动熄火并同航天飞机分离,主发动机继续工作,航天飞机持续上升。助推器在海上回收;3、外挂燃料箱脱落。航天飞机起飞后500秒左右,到达100多公里高度,时速达每秒7.8公里,外挂燃料箱推进剂耗尽并自动与轨道器分离,陨落大气层烧毁;4、轨道器入轨。轨道器以28800公里的时速飞行,依靠自身的44个小型喷气发动机(它们可以单独点火,也可以串联点火),即轨道机动动力系统调整到达预定轨道;5、返航。启动轨道机动动力系统,脱离轨道,进入椭圆形轨道,宇航员连接好生物医学测量传感器,穿好增压宇航服,向计算机输入重返大气层执行程序,根据地面指令,启动机首和机尾姿态调整发动机,形成机尾向前,机腹向地面的姿势。同时轨道发动机逆向喷射,使轨道器急剧减速。离着陆为1小时23分时,调整为机头向前,此时轨道器以音速的25倍超高速、40度俯冲角进入大气层。机身与稠密的空气剧烈摩擦产生超高温,外壳烧红,形成电离,使轨道器与地面无线电通讯中断16分钟。下降到50公里高度时,速度为每小时10800公里,距离地面38公里时,速度降为每小时7680公里。可改为手动操纵,关闭所有发动机。最后以340公里的时速拖带减速伞降落在跑道上。

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