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第11部分（第1页）

为了进行轨道器的姿态控制和交会、入轨控制，轨道器的尾端两侧还装有24台反作用控制发动机，可重复启动50　000次，同样的发动机在飞行舱前面的机头还有14台。在机头和机尾还装有6台微调发动机，可进行50万次的启动。这些发动机合起来称为反作用控制系统，推进剂由轨道器携带。这些发动机通过复杂的控制系统控制其点火时间，可以调整轨道器的姿态。

应该注意，轨道器只提供了在轨飞行期间的推进剂，并没有提供发射时主发动机所需的推进剂。考虑轨道器进入轨道需要燃烧大量的推进剂，而要把这些推进剂都贮存在轨道器内是很不合适的，于是设计人员在轨道器之外设计了一个专门携带推进剂的外贮箱。

外贮箱有两个贮箱组成，上端的贮箱内部装有液氧，下端的贮箱装有液氢。中间由一个连接舱连接。虽然看上去液氢贮箱的体积比液氧的大很多，但是因为液氧比液氢重16倍，所以装满推进剂后，液氢的重量只是液氧的16。在与轨道器连接时，液氧和液氢各通过一根管子从贮箱底端流入轨道器。当主发动机开始工作时，通过这两根管子流入发动机的液体可以很轻松的在25秒钟之内，就把一个中等大小的游泳池灌满。

由于液氧和液氢的沸点约为零下一两百摄氏度，因此很容易就会汽化。为了使汽化的程度尽量减小，在外贮箱的外表面覆盖了一层薄薄的异氢尿酸泡沫。这种材料令外贮箱的表面呈橘红色。

在最初的飞行中，外贮箱被涂成了与白色，这样做完全是为了美观，但从使用上毫无用处，因此后来不再使用这一做法。

有了外贮箱的航天飞机重量加大，特别是灌满了推进剂后，如果只用轨道器上的主发动机，根本不能使它们离开地球表面。于是外贮箱的两侧又连接了两个固体火箭助推器。

这两个固体助推器是在大力神IIIC运载火箭助推器的基础上研制的，高度米。为了降低研制成本，助推器采用了分段结构，推进剂分别装入四段。最上端整流罩内装有推进剂点火装置、电子设备、应急自毁装置和减速伞。最下端是可调节方向的喷口，偏转角度°。

之所以采用这种分段结构，最大的好处在于推进剂的灌装。固体推进剂在灌装前呈橡皮膏似的粘稠液体，灌入助推器后，要经过几天的干燥才能形成固态。整个灌装和干燥的过程要绝对保证推进剂的搅拌均匀，否则会影响发动机效率。比较之下，灌四个小段当然比灌一个长段要容易的多。

助推器各段之间的连接也是极其讲究的，要严格保证推进剂的密封性，防止高温燃气泄漏。虽然NASA的设计人员很早就注意到了这个问题，但还是在1986年挑战者号航天飞机的发射中付出了血的代价。

挑战者号与助推器的密封

1986年1月28日挑战者号从肯尼迪航天中心发射执行第10次太空飞行任务，升空约60秒后，右侧固体火箭助推器的连接处开始发生泄漏，从接口处可以看见一团火光。火光横穿出去，不断的烧灼外贮箱，外贮箱很快被烧坏，这时助推器与贮箱的下部连接处出现故障，助推器剧烈撞击外贮箱，几乎与此同时，大量推进剂泄漏发生爆炸，瞬间火光包围了挑战者号，将其撕成碎片。

在此之前美国的航天飞机已经安全的进行了24太空飞行。任何一个美国人都不会觉得太空飞行还有什么危险，因为在1967年阿波罗飞船进行地面演练发生火灾，造成3名航天员窒息死亡的事故之后，美国几乎没有过什么重大的航天事故，而即使那次也是在地面上发生的事故。可谁也没想到这次飞行给了美国人当头一棒。

事后对事故原因的调查表明，这次事故完全是由于助推器段间的O形密封圈由于温度过低，弹性变坏，没有达到密封效果造成的。其实O形密封圈的问题早在方案评审时，就有人对其提出过质疑，而且在1977年的一次试验中曾发生过连接处微小脱开，高温气体外泄的事故。但NASA为了争取时间、节约资金并没有对这些问题给予必要的重视。

哥伦比亚号第二次飞行时，在回收的助推器中发现尾部接口处的O形密封圈已被严重烧蚀，进一步说明了连接处的问题。接下来的几次试验也表明助推器接合处确实存在严重的问题，这种情况之下，助推器的生产商锡奥克尔公司开始对接口进行重新设计。可同样因为经费和时间的问题，NASA对此问题一直不能痛下决心。当时估计，如果全部修改接合部，要花费亿美元，并且所有航天飞机要停飞1年。所以接合部的修改工作进行的非常缓慢。加之80年代中期欧洲在航天领域内与美国的竞争，使得NASA决定在1985年增加飞行次数，进一步增加了航天飞机的隐患。

1986年挑战者号升空之前，锡奥克尔公司针对助推器接合部的严重问题，提出建议，反对在摄氏度以下的环境发射。但所有这些问题和建议都不能引起上层决策人员的注意，最终酿成了这次事故。事故的直接结果就是美国不得不停止一切飞行，对航天飞机进行全面的改进。

改进之后的助推器使用了更为合理的连接件。O形密封圈完全重新设计，增加了直径，采用更有弹性的橡胶材料，2个密封圈增至3个。在连接部还安装了加热装置，保证其发射温度达到20摄氏度。另外，助推器的检测也使用了新研制的全自动检测系统。

据估计，这次航天飞机的全面改进总耗资达到了25亿美元。为了避免事故的再次发生，美国人可谓慎之又慎，直到2年零8个月后才恢复飞行。

美国的航天飞机：费用与效益的考虑

在航天飞机的研制方面，美国走在了前面，它们于20世纪80年代首先研制成功航天飞机，成为目前世界上惟一将航天飞机投入使用的国家，但是20多年的飞行结果表明其效果并不完全尽人意。

费用与效益的考虑

美国的航天计划通常都是多个项目同时开展的，航天飞机的最早提出可以追溯到60年代。当时NASA已经意识到研制可重复使用航天员运载工具的重要性。在阿波罗计划取得了实质性进展后，NASA开始着手规划新的航天计划。1968年，NASA主管载人航天飞行的副局长在向美国国会太空委员会提交的报告中指出，在未来的几十年，美国应大力发展航天飞机这种全新的航天运载工具。

但是美国60年代末的政治气候并不稳定，国内出现了诸多问题，最明显的是越战的泥潭使得民众对太空科学的热情有所转移，加之冷战局势的缓和。所以阿波罗登月计划之后，美国人开始反思，投入如此巨大的人力、物力去进行一场科学意义不是太大的太空竞赛是否值得。在这种情况之下，NASA所提出的火星登陆计划由于预算太大，没有得到政府的批准。

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