哥倫比亞号航天飛機:美國航天飛機-中文百科頻道

概述

美國“哥倫比亞”号航天飛機1981年4月12日首次發射，是美國最老的航天飛機。“哥倫比亞”号機艙長18米，能裝運36噸重的貨物。航天飛機外形象一架大型三角翼飛機，機尾裝有三個主發動機，和一個巨大的推進劑外貯箱，裡面裝着幾百噸重的液氧、液氫燃料。它附在機身腹部，供給航天飛機燃料進入太空軌道；外貯箱兩邊各有一枚固體燃料助推火箭。整個組合裝置重約2000噸。在返航時，它能借助于氣動升力的作用，滑行上萬公裡的距離，然後在跑道上水平降落。與此同時，在滑行中，它還能向兩側方向作2000公裡的機動飛行，以選擇合适的着陸場地。2003年2月1日美國東部時間上午9時,美國“哥倫比亞”号航天飛機在得克薩斯州北部上空解體墜毀，7名宇航員全部遇難。

名字由來

哥倫比亞号的命名由來，是紀念第一艘環繞世界一周航行的美國籍船隻，18世紀帆船哥倫比亞号。

首次飛行

“哥倫比亞”号第一次試飛的機組人員是指揮員約翰·楊和駕駛員羅伯特·克裡平。1981年4月12日，在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心聚集着上百萬人，參觀第一架航天飛機哥倫比亞号航天飛機發射。宇航員翰·楊（John W·Young）和克裡平（Robert L·Crippen）揭開了航天史上新的一頁。

性能

哥倫比亞号航天飛機總長約56米，翼展約24米，起飛重量約2040噸，起飛總推力達2800噸，最大有效載荷29.5噸。它的核心部分軌道器長37.2米，大體上與一架DC—9客機的大小相仿。每次飛行最多可載8名宇航員，飛行時間7至30天，航天飛機可重複使用100次。航天飛機集火箭，衛星和飛機的技術特點于一身，能像火箭那樣垂直發射進入空間軌道，又能像衛星那樣在太空軌道飛行，還能像飛機那樣再入大氣層滑翔着陸，是一種新型的多功能航天飛行器。n

服役曆史

哥倫比亞号航天飛機（STS Columbia OV-102）是美國國家航空暨太空總署（NASA）甘迺迪太空中心旗下擁有的太空梭之一。哥倫比亞号是美國的太空梭機隊中第一架正式服役的，它在1981年4月12日首次執行代号STS-1的任務，正式開啟了NASA的太空運輸系統計劃（Space Transportation System program，STS）之序章。然而很不幸的，哥倫比亞号在2003年2月1日，在代号STS-107的第28次任務重返大氣層的階段中與控制中心失去聯繫，并且在不久後被發現在德克薩斯州上空爆炸解體，機上7名太空人全數罹難。

飛機墜毀

2003年2月1日美國東部時間上午，載有七名宇航員的美國哥倫比亞号航天飛機在結束了為期16天的太空任務之後，返回地球，但在着陸前發生意外，航天飛機解體墜毀。在哥倫比亞号着陸前16分鐘，該機突然從雷達中消失。9時，美國“哥倫比亞”号航天飛機在得克薩斯州北部上空解體墜毀，7名宇航員全部遇難。

事故調查

初步分析

美國“哥倫比亞”号航天飛機發射後不久燃料箱外脫落的一個泡沫碎塊，一直是事故調查中的一大疑點。美國宇航局公布的一份分析報告顯示，該航天飛機可能曾被多達三塊泡沫材料擊中，而不是早先所認為的一塊。

“哥倫比亞”号航天飛機1月16日發射升空，1月24日航天飛機項目承包商美國波音公司技術人員撰寫了這份報告，并于1月27日提交給宇航局飛行控制部門。報告稱，在“哥倫比亞”号發射82秒後，有三個泡沫材料碎塊從連接外部燃料箱和航天飛機的支架區域脫落，每個碎塊長約20英寸（相當于50厘米），它們擊中航天飛機後“似乎出現了瓦解”，化為大量更小碎片。

美宇航局在公布這份報告時強調說，根據報告得出的結論，泡沫碎塊撞擊不會影響航天飛機飛行安全性，宇航局飛行控制部門也“同意這一結論”。

盡管如此，新報告公布之後，泡沫材料撞擊在“哥倫比亞”号失事中所起的作用，再次引起人們關注。“哥倫比亞”号2月1日解體墜毀後不久，泡沫碎塊問題就浮出水面。雖然美宇航局一直堅持認為，泡沫碎塊撞擊不會有嚴重後果，但負責對“哥倫比亞”号事故進行調查的獨立委員會，目前仍在對泡沫碎塊的影響進行深入分析。這一獨立調查委員會目前得出的最主要結論是“哥倫比亞”号機殼上可能出現孔洞，導緻超高溫氣體進入航天飛機，最終釀成事故。而根據美宇航局21日公布的文件，宇航局一位工程師1月29日就曾在電子郵件中警告說，航天飛機外部隔熱瓦受損，有可能導緻輪艙或起落架艙門出現裂孔。

後續調查

美國宇航局2004年8月13日進一步确認，美國“哥倫比亞”号航天飛機外部燃料箱表面泡沫材料安裝過程中存在的缺陷，是造成整起事故的禍首。“哥倫比亞”号航天飛機事故調查委員會去年公布的調查報告稱，外部燃料箱表面脫落的一塊泡沫材料擊中航天飛機左翼前緣的名為“增強碳碳”（即增強碳-碳隔熱闆）的材料。當航天飛機返回時，經過大氣層，産生劇烈摩擦使溫度高達攝氏1400度的空氣在沖入左機翼後融化了内部結構，緻使機翼和機體融化，導緻了悲劇的發生。

事故發生後，由于無法迅速找回事發時的泡沫材料和燃料箱進行檢驗，宇航局和事故調查委員會一直沒對事故原因作出最終定論。目前，“哥倫比亞”号外部燃料箱約50萬塊碎片已被找到并重新拼在一起。宇航局負責“哥倫比亞”号外部燃料箱工程的首席工程師尼爾·奧特說，宇航局經多次試驗确定，泡沫材料安裝過程有缺陷是造成事故的主要原因。

奧特說，泡沫材料本身的化學成分沒有問題，問題在于用噴槍在燃料箱外敷設泡沫材料的過程。試驗表明，目前的敷設工藝會在各塊泡沫材料之間留下縫隙，液态氫能夠滲入其間。航天飛機起飛後，氫氣受熱膨脹，最終導緻大塊泡沫材料脫落。撞擊“哥倫比亞”号的泡沫材料有公文包大小，重約0.75公斤。它幾乎是被整塊“撕下”後，高速撞擊到航天飛機左翼前緣的名為“增強碳碳”（即增強碳-碳隔熱闆）的材料，并形成裂隙。航天飛機重返大氣層時，超高溫氣體得以從裂隙處進入“哥倫比亞”号機體，造成航天飛機解體。

奧特說，根據新标準對燃料箱進行檢測是目前擺在美國宇航局面前的最大障礙。新标準要求，不允許有0.5盎司（14.17克）以上的燃料箱外泡沫材料脫落。美國宇航局目前準備對所有航天飛機的11個燃料箱進行檢測，檢查每個燃料箱需要4千萬美元。哥倫比亞号失事原因解析美國“哥倫比亞”号航天飛機事故委員會專家提出，起飛時遭遇強風、發射前臨時更換火箭助推器、以及“年齡太大”，都可能是造成這艘“功勳宇航器”解體的根本原因。在“哥倫比亞”号起飛62秒鐘後，突然遭遇到異常猛烈的大風吹襲，這有可能導緻其左側機身發生“内傷”，為日後墜毀埋下了禍，此後僅僅20秒鐘，從機身下部主燃料箱上脫落的泡沫絕緣材料就擊中了左側機翼前端，造成直接“外傷”。專家認為，這些損傷對一個使用10年的航天飛機來說可能不算什麼，但是對“哥倫比亞”号這樣21歲高齡的“老機”則是緻命的。

調查委員會指出，有關方面正在研究美國航空航天局(NASA)是否在“機體老化”問題上重視不夠，以緻最終釀成本次悲劇。目前，有關“哥倫比亞”号失事的直接原因基本确定：超高溫空氣從機體表面縫隙入侵隔熱瓦下部四處亂竄，最終造成航天飛機在返航途中解體墜毀，七名宇航員喪生。據介紹，飛機起飛一分鐘後，遭遇的風力強度已經接近NASA允許的極限。專家因此認為，原本已開始出現老化的機翼因遭受如此強風吹襲，才在外界異物的撞擊下顯得弱不禁風”，從而出現破損，為返航途中的超高溫空氣入侵形成了“方便的後”。

此外，去年8月，原本和“哥倫比亞”号主燃料箱正常配套的火箭助推火箭被拆卸下來，并安裝到另外一艘即将起飛的航天飛機上使用。直到當年11月，NASA才重新為“哥倫比亞”号安裝了新的助推火箭，可能就在這“不必要”的一拆一裝過程中，有關人員的操作對燃料箱的表面材料形成傷害，結果造成絕緣材料脫落擊中航天飛機左翼。此外，由于“年事已高”，哥倫比亞号的左翼前端的超強碳纖維隔熱闆下面可能發生“缺損現象”。過去10年中，其他航天飛機的類似部位也能遭受不同損傷，其中包括外力(小隕石)撞擊、刮傷、密封不嚴等險情。

調查委員會指出，目前必須搞清楚的是：NASA是否對包括“哥倫比亞”号在内得美國航天飛機上述容易受損的部位及時進行了檢查和更換。據介紹，“哥倫比亞”号首次升空是在1981年，為美國使用時間最長的航天飛機。在事故發生後進行的地面風洞試驗發現，“哥倫比亞”号在最後時刻發生的翻滾飛行現象，就是左翼前端保護層丢失造成的。專家估計，當時至少有5塊U形隔熱闆脫落才會産生如此強大拉力。目前，搜索人員已經發現了超過2。8萬塊“哥倫比亞”号殘骸，并将其送到肯尼迪航天中心接受分析調查。據悉，這些東西不過是“哥倫比亞”号龐大機身的19%罷了。

最終報告

2009年12月30日，美國國家航空和航天局（NASA）公布“哥倫比亞”号航天飛機失事的最終調查報告，細述了“哥倫比亞”号解體前艙内的最後情況。報告還重點關注宇航員安全問題，提出多項改進意見。“哥倫比亞”号航天飛機2003年返航時失事，7名宇航員全部遇難。美國宇航局随後展開深入調查。

和5年前的調查相比，這份長400頁的最終報告還原了更多“哥倫比亞”号解體前艙内宇航員的活動細節。報告說，從“哥倫比亞”号艙内警報響起，到宇航員生命結束隻有約1分鐘時間。航天飛機翻滾着失去控制，宇航員威廉·麥庫爾按下數個按鍵，試圖控制航天飛機。其他大多數宇航員也按NASA既定程序操作。此時，他們并不知道，噩運就要降臨，沒有花時間給自己做準備。3名宇航員沒有戴防護手套，1人沒在自己坐椅上，1人沒戴頭盔。數秒鐘後，“哥倫比亞”号乘員艙失壓。報告認為，壓力下降造成的缺氧讓宇航員死亡或昏迷，昏迷者随後在飛機劇烈翻滾搖晃中受到緻命撞擊緻死。報告認為，宇航員即便有時間穿上防護衣物，在飛機失壓後給自己增壓，也隻能多活一段時間，依舊不可能生還。

宇航員

裡克·哈茲班德（Rick Husband），男，45歲，昔日空軍中校，徳克薩斯人。1994成為宇航員，機長。

威廉姆·麥庫（William McCool），男，41歲，昔日海軍司令員，三個孩子的父親。1996年成為宇航員，機組成員。

麥克爾·安德森（Michael P. Anderson），男，43歲，出生于軍事家庭，1994年成為少數黑人宇航員之一，有效載荷指令長。

卡爾帕納·楚拉（Kalpana Chawla），女，41歲，上世紀80年代從印度移民到美國，于1994年成為宇航員，任務專家。

大衛·布朗（David Brown），男，46歲，1996年成為宇航員，任務專家。

勞瑞爾·克拉克（Laurel Clark），女，41歲，昔日海軍軍醫，1996成為宇航員，任務專家。

伊蘭·拉蒙（Ilan Ramon），男，48歲，以色列空軍中校。1997年成為以色列首位宇航員，有效載荷專家。

三周年悼念活動

2006年1月28日美國東岸時間早上十時，美國佛羅裡達州肯尼迪航天中心舉行活動紀念三次美國航天災難，并向罹難的17名太空人緻敬。三次美國航天災難均集中在1月27日（阿波羅）、1月28日（挑戰者号）及2月1日（哥倫比亞号）。

NASA隐瞞故障

2013年2月1日，在哥倫比亞号航天飛機慘劇發生10周年紀念日之際，NASA前飛行主管韋恩·哈爾驚爆秘聞稱，當年“哥倫比亞号”航天飛機機翼受損後，盡管NASA的高級工程師們早就發現這一緻命故障，并相信這架飛機在返航途中将機毀人亡，然而NASA主管和同僚卻一緻同意向宇航員隐瞞他們可能死亡的事實，因為NASA高層相信，與其讓宇航員知道實情後在痛苦絕望和折磨中度過他們的生命最後時刻，還不如讓他們在不知情的情況下突然死去比較好。