“哥倫比亞”號太空梭
正文
第一架成功地實現近地軌道飛行的美國太空梭。1981年4月12日首次試飛,在軌道上運行54小時後安全著陸。到1984年10月共飛行 5次。“哥倫比亞”號太空梭（圖1）由1個軌道器、1個外貯箱和2個固體火箭助推器組成。
“哥倫比亞”號太空梭太空梭主發動機（圖2 ）採用高壓補燃液氧液氫發動機（見液體火箭發動機），每台的真空推力2090千牛(213噸力)，真空比沖455秒。推力可在額定推力的50％～109％範圍內調節,用以控制上升段的過載小於3g。每次飛行工作約 8分鐘，要求使用50次以上。太空梭主發動機由推力室、燃氣集合器、預燃室、高壓燃料泵、高壓氧化劑泵、低壓燃料泵、低壓氧化劑泵、渦輪、活門、控制器和點火器等組成。為了取得高性能，發動機採用分級燃燒的高壓補燃系統(見動力循環)。太空梭主發動機採用了先進的控制系統。發動機上設定了一套包括兩台數字計算機的電子控制設備，稱為控制器。
“哥倫比亞”號太空梭固體火箭助推器 固體火箭助推器為太空梭垂直起飛和飛出大氣層提供約78％的推力，要求使用20次以上。兩個火箭助推器的初始總推力達 24000千牛（2450噸力），總工作時間 117秒。點火後55秒，推力可降低33％，以保證太空梭的飛行過載不超過3g。固體火箭助推器長45.5米，直徑3.7米，重約566噸,地面比沖243秒,真空比沖276秒。先分段澆鑄，然後對接裝配在一起。在前錐段里裝有降落傘系統，用於海上回收。
循環工作程式 地面準備工作程式、飛行程式和回收程式構成“哥倫比亞”號太空梭的循環工作程式。在甘迺迪航天中心或愛德華茲空軍基地的裝配大廳把太空梭呈垂直狀態裝配在可移動的發射台上，再運到發射塔架旁的導流槽上方。太空梭經測試檢查合格後，開始加注推進劑。發射時,軌道器的3個主發動機先點火，然後兩個固體火箭助推器點火。太空梭垂直起飛，按預定的飛行程式上升。2分鐘後,固體火箭助推器關機並分離，此時高度約為45公里。固體火箭助推器分離後靠降落傘懸吊落在海面上，由回收船回收,供下次再用。3台主發動機繼續推進軌道器和外貯箱的結合體。起飛後8分鐘,主發動機關機，外貯箱與軌道器分離，此時高度約109公里，速度約7470米/秒。外貯箱分離後在墜入大氣層時燒毀。軌道機動系統發動機點火，用小推力把軌道器精確地送入預定的近地軌道。軌道參數隨任務的不同而異,通常在185～1100公里之間，軌道傾角在28.5°～105°之間。最大有效載荷為 29.5噸。軌道器可在近地軌道上運行3～30天,執行各種航天任務。返回時軌道機動系統發動機點火，使軌道器減速，脫離衛星軌道並沿橢圓軌道再入大氣層。進入大氣層後按大攻角姿態飛行以增加氣動阻力，進行減速和控制氣動加熱。飛行攻角隨飛行速度下降而逐漸減小。最後進入亞音速滑翔飛行狀態，在導航系統引導下尋找機場和著陸。著陸速度約為340～365公里/時,需要的跑道長度為3000米。軌道器著陸後，首先要進行安全處理，然後維修、裝填和測試檢查，以備下次飛行使用。
在起飛之後到飛行262秒之前,如發現軌道器不能入軌或沒有必要繼續飛行，軌道器可按應急返回程式利用外貯箱的推進劑，緊急飛回發射場區的機場著陸。
