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　　1981年，航天飛機試飛成功人類在掌握了一次性使用的宇宙飛船技術之后，就追求像在大氣層中多次飛行的飛機一樣，能在太空重復使用的航天器，以降低發射成本和便于載人航天。20世紀70年代至80年代，美國、前蘇聯、法國、日本等國都相繼研制航天飛機。
　　1972年初，美國國會批準發展航天飛機空間運輸系統的方案后，美國航宇局組織全國有關單位和專家，經過9年多的科研攻關、花費100億美元后，終于催生了航天飛機的問世。
　　1981年4月12日，世界上第一架航天飛機“哥倫比亞”號試飛成功。它從佛羅里達州肯尼迪航天中心起飛，在航天員的駕駛下，進入距地面277千米的近地圓形軌道，環繞地球飛行了36圈，航程160.9萬千米，歷時54小時30分鐘，最后降落在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地。到1982年11月11日，“哥倫比亞”號開始執行商業搭載任務。
　　繼“哥倫比亞”號之后，1983年，“挑戰者”號首飛；1984年，“發現”號首飛；1985年，“阿特蘭蒂斯”號首飛：1992年，“奮進”號首飛。這些造價高達20億美元的航天飛器，奠定了美國在航天領域遙遙領先的優勢。前蘇聯雖然也研制了“暴風雪”號航天飛機，但它僅于1988年11月15日進行了一次未載人的繞地飛行試驗后，便停飛。因此，世界上只有美國真正擁有并投入使用了航天飛機。
　　
　　人類建造的最復雜的機器
　　
　　航天飛機這種載人航天器最大的特點是可以重復使用，它突破了航天器一次性使用的慣例。它綜合運用了火箭、航天器和飛機技術，既能載人載物升空入軌，繞地球進行航天飛行，又能像飛機一樣下滑和著陸。因此，是當今人類建造的最先進、最復雜的機器。
　　美國的航天飛機主要由可多次使用的軌道器、一對可回收重復使用的固體火箭助推器、2個不可回收的推進劑外掛貯箱3部分組裝而成，起飛總質量為2022噸。飛機全長56米，高23米，通常可乘坐6～8人，飛行時間為1周至1個月。
　　軌道器是進入軌道飛行和返回地球的裝置，形同飛機，長37.2米，翼展為23.8米，重68噸。從前至后分為駕駛艙、貨艙、動力服務艙，能把29.5噸的有效載荷送上18～1100千米的繞地軌道，并可以從太空運回14.5噸的重物。后艙尾部裝有3臺液氫液氧主發動機，它們每次工作約8.5分鐘，一般需要使用50次以上，而軌道器其他部分則要使用100次以上。軌道器是整個航天飛機系統中，設計最困難、結構最復雜，也是遇到問題最多的部分。
　　掛在貯箱兩旁的固體火箭助推器，每個高45米，重585噸，由4節直徑為3.66米的柱形無縫鋼管筒連接而成，里面澆貯著固體推進劑。發射時，它們與軌道器的3臺主發動機一起點火，總推力約3140噸。兩個固體助推器為軌道器的垂直起飛和沖出大氣層提供78％的推力，可使用20次以上。它們在點火工作2分鐘后，同時關機并與軌道器和貯箱分離，然后靠降落傘徐徐降落在大西洋海面上，回收后，重新充填推進劑便可再用。
　　推進劑外掛貯箱直徑8.4米，高47米，是一個龐大的固體柱，用鋁合金制造。它分為液氫箱和液氧箱，依次裝有100噸液氫和600噸液氧，同時分別為3臺主發動機提供推進劑。航天飛機起飛約8.5分鐘后，3臺主發動機關機，貯箱即與軌道器分離，成了太空垃圾，隨即墜入大氣層燒毀。軌道器在自身攜帶的變軌發動機、姿態控制發動機的推動下，進入預定軌道運行。正因為推進劑外掛貯箱是一次性使用的，因此稱航天飛機為部分重復使用的航天器。
　　由于航天飛機系統設計復雜、技術難度大、零部件易耗損，故而返回地面以后要進行大量維修工作，致使每架發射時間的間隔拉長，每年僅能進行大約5架次的發射。
　　
　　創造載人航天的奇跡
　　
　　航天飛機兼有運載火箭、人造衛星、載人和貨運飛船甚至小型空間站等多種功能。它能在太空直接釋放近地軌道衛星，可捕獲并修理發生故障的近地軌道航天器；還可以回收出了問題的近地軌道衛星，并將其送回地面修理；可將高軌道衛星送入近地軌道，然后啟動衛星本身攜帶的火箭發動機讓它進入高軌道：可在近地軌道釋放深空探測器，使其依靠本身攜有的動力裝置進入預定軌道遠航；載人數量多，單獨飛行時間長，能運載多種精密儀器，在太空開展科學試驗；可將太空艙段送入近地軌道，并進行在軌組裝：可與空間站對接進行聯袂飛行，接送航天員和各種物品等。
　　美國的5架航天飛機的輪番飛行取得了突出的成就，共向近地空間運送了約150萬千克的物資和700多人次的乘客，是運載航天員進入太空人次最多的航天設備。航天員共計在航天飛機上釋放和回收了上百顆不同用途的人造衛星，并向地球軌道發射了哈勃、康普頓、錢德拉3座太空望遠鏡，還向深空發射了“麥哲倫”號金星探測器、“伽利略”號木星探測器、“尤利西斯”號太陽探測器等，并且在太空多次維修哈勃望遠鏡，還進行了繩系衛星的發電試驗。
　　它們多次運載組件飛赴建設中的國際空間站，使空間站具備了航天員長期居住和工作的基本條件。正因為航天飛機鑄就了多項太空輝煌，因而被美國視為繼“阿波羅”飛船載人登月之后，空間時代的第二個里程碑。
　　
　　航天飛機的悲情時刻
　　
　　美國5架航天飛機中，至今仍健在的僅有3架。“挑戰者”號與“哥倫比亞”號分別于1986年、2003年“遇難犧牲”。1986年1月28日，“挑戰者”號在佛羅里達州肯尼迪航天中心發射進行第10次飛行。開始時一切正常，可在升空73秒后，突然一聲爆炸，航天飛機瞬間被炸成碎片，7名航天員也一同殞命。這一空前悲劇在世界航天史上留下了沉痛的烙印。
　　經過仔細調查分析，是由于航天飛機右側固體火箭助推器連接處的合成橡膠O型密封圈性能失效，而導致了“挑戰者”號爆炸。這種合成橡膠O型密封圈因設計上存在缺陷，再加上當日發射環境氣溫過低，因此沒有起到應有作用，致使助推器2節鋼套接口處出現裂縫，固體推進劑燃燒時產生的火焰漏射出來。溫度高達3000℃以上的火焰越竄越長，最后加熱了推進劑外掛貯箱，而引起液氫箱和液氧箱劇烈爆炸。 　 17年后，悲劇又再次重演。2003年2月1日，“哥倫比亞”號在完成第28次飛行的返回地面歸途中，在德克薩斯州上空63千米處突然解體，7名航天員全部遇難。令人痛心和遺憾的是，事故發生在它遨游太空16個晝夜后，離回家僅差16分鐘的那一刻。后經調查分析認為，造成“哥倫比亞”號失事的直接原因是該機1月16日發射升空81.7秒后，推進劑外掛貯箱表面脫落一塊泡沫材料。這塊材料撞擊導致航天飛機左翼前緣的熱保護系統形成裂孔。“哥倫比亞”號在太空運行時，幾乎處于真空狀態，裂孔無關大礙，可在返回途中再進入大氣層時，由于摩擦產生的氣動加熱，使受損部位溫度高達1300℃～1600℃，造成內部線路和金屬部件熔化，終致結構破壞而解體。
　　接受了“哥倫比亞”號失事的教訓，美國航天專家耗資13億美元，對外掛貯箱的泡沫材料做了改進，但成效不大，這在此后的3架航天飛機的飛行中都表現了出來。
　　
　　退役前的“最后一飛”
　　
　　5航架天飛機中，每一架都功勛累累，但“發現”號更是其中的佼佼者，是美國航天飛機中執行任務最多、將航天員送上太空最多一架。共執行了39次升空任務，是5架航天飛機中出勤率最高的，堪稱航天飛機中的“勞模”。 　 在此前的38次飛行中，“發現”號總計運送過246名航天員進入太空，共在太空度過了352個日夜，環繞地球運行5 628圈，總飛行里程近2，3億千米，相當于往返月球288次。它曾在太空釋放多種航天器，是第一個與俄羅斯“和平”號空間站實現對接的航天飛機，還給國際空間站運送過日本“希望”號實驗艙主體部分等構件。尤為突出的是，在“挑戰者”號和“哥倫比亞”號失事后最困難的日子里，都是“發現”號默默擔起了重振航天飛機威名的重任。
　　2011年2月26日，“發現”號再次啟程，給國際空間站送去的萊昂納多永久性多功能艙，以及1個外置平臺、1個備用冷卻裝置、“機器人航天員2號”以及其他補給。與國際空間站實現對接后，兩名機組航天員于2011年2月28日出站，進行了約6個半小時的第一次太空行走。他們接通了一段電源延長線，為空間站移動機械臂額外配了一對軌道，并清洗了站外的一部攝像機。3月1日，機組兩名航天員己順利地將重達14噸的永久性多功能艙，與站上“團結”號節點艙成功對接，安裝在國際空間站面向地球一側。
　　至此，空間站美國部分的建設也告一段落。3月2日，機組兩名航天員進行了第二次太空行走，完成了一系列的預定任務。“發現”號于3月9日返回地面后，其總計滯留太空時間達365天，恰好一年之久，隨后它將被送往位于華盛頓的國家航空航天博物館，在那里“安度晚年”。“奮進”號和“阿特蘭蒂斯”號也將計劃于2011年4月份和6月份發射升空，進行最后一次飛行。
　　
　　“航天飛機”或成歷史
　　
　　美國“發現號”航天飛機在完成了最后一次空間任務后，在美國東部時間2011年3月9日中午在佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心安全降落。從此，這架美國機齡最長的航天飛機結束了其太空歷史使命，將被送入華盛頓的宇航博物館供人瞻仰。
　　美國航天飛機推進劑外掛貯箱表面包裹的泡沫塑料絕熱材料，是為保證液氫和液氧的低溫必不可少的保護層。由于航天飛機發射時這種材料脫落問題尚未徹底解決，極易撞壞軌道器外表面的隔熱層，致使其在返回途中有可能出現危險情況，故而美國宇航局已經決定，在2011年建成國際空間站之后，讓已有的航天飛機全部退役。盡管如此，它的多項先進技術還會在未來一段時間發揮重要作用。　代替航天飛機的載人航天器，將是新一代可重復使用的乘員探索飛行器“獵戶座”。這原本是美航宇局根據美國總統布什2004年1月14日提出的，最早于2015年載人重返月球、2020年左右建立月球基地、2030年后派人登陸火星的進軍太空計劃而研究的載人航天器，在載人登月球之前，先作為近地軌道載人航天器使用。“獵戶座”飛船首次飛抵國際空間站的時間定在2014年。
　　“獵戶座”飛船將用美國新研制的“戰神1號”運載火箭發射到近地軌道運行，并能與國際空間站進行對接，完成太空飛行任務后再返回地面。它一次可以運載6名航天員，完全可以完成航天飛機飛往國際空間站執行的一切任務，比俄羅斯現在的“聯盟TMA”號載人飛船要大得多，且在近地軌道上飛行也比航天飛機更為安全。
　　2010年初，美國總統奧巴馬雖然停止了航天員重返月球計劃，而改為載人先登陸小行星和火星，但并未改變“獵戶座”飛赴國際空間站的安排。除“獵戶座”外，還有正在研制的其他飛船準備飛往國際空間站，但時間要更晚一