为发现号打造“金刚不坏之身”

　　史丹／文

　　“如果民航航班的事故率和航天飞机一样高的话，每天就会有566架班机坠毁。”2003年哥伦比亚号航天飞机 事故调查组成员、原美国联邦航空管理局官员的史蒂夫·华莱士曾这样说过。

　　正是为了确保安全，最初定于今年5月发射的发现号才会一波三折，7月13日又因为燃料传感器发生故障而再度推 迟，让无数观众大感扫兴。这次发现号的任务名为“ReturntoFlight”(重新飞行),编号是STS-114 ，目的是向国际空间站运送建站设备、零部件和补给，预计升空12天后返航。如果到本月底故障仍无法排除，只能再等9月 份新发射窗口的开启了。

　　航天飞机不如阿波罗飞船安全

　　航天飞机的事故率的确有点偏高。自1981年第一次正式发射至今，这个累计耗资1450亿美元的可重复使用航 天项目，

　　在24年来总共进行的113次发射中，已经发生了两起惨重的机毁人亡灾难，分别导致7名宇航精英罹难：

　　1986年1月28日，挑战者号(Challenger)在升空73秒后爆炸；

　　2003年2月1日，哥伦比亚号(Columbia)在重返地球大气层时解体。

　　美国的5架航天飞机迄今已经折去其二，目前剩下发现号(Discovery)、奋进号(Endeavor)和 亚特兰蒂斯号(Atlantis)3架。

　　相比之下，六七十年代的“一次性”阿波罗载人飞船虽然故障率高达30%，但除了1967年阿波罗1号在模拟发 射时失火，造成3名太空人丧生的事故以外，在此后的15次正式载人飞行、6次成功登月(1969年7月至1972年1 2月)中，却没有再损失过一名宇航员。

　　即使是1970年4月发生的阿波罗13号服务舱氧气箱爆炸险情，3名宇航员最终也设法平安地返回了地球。

　　哥伦比亚号的教训

　　2003年1月16日，哥伦比亚号航天飞机从佛罗里达州卡纳维拉尔角顺利地点火升空。

　　当时在地面上喝彩欢呼的人们谁都没有注意到：一块手提公文箱大小、从连接外部燃料箱与航天飞机机身的两脚架上 脱落的隔温泡沫碎块(用于防止结冰，因为燃料箱中灌装的是低温推进剂)，已经悄悄撞中了哥伦比亚号的左翼，使包裹翼端 的增强碳-碳(ReinforcedCarbon-Carbon)复合材料防热瓦豁开了一道大约10公分长的口子。

　　过了半个月后，2月1日上午，完成使命的哥伦比亚号奏捷凯旋。

　　在它以2万公里/时的高速返回大气层时，剧烈摩擦生成的摄氏1600度高温无情地发现了这道口子，灼热的气流 决堤般地喷涌而入，航天飞机内部温度急剧升高：先是每分钟上升2度，后来是6度……几分钟后，哥伦比亚号在得克萨斯州 上方凌空解体，7名机组成员不幸殒命。

　　哥伦比亚号惨剧发生后，美国国家宇航局(NASA)痛定思痛，对航天飞机飞行的各个环节重新一道道检查梳理， 力争尽可能地解决安全隐患。

　　经过2年多的努力和10亿美元的资金投入，NASA宣布已经找到了解决办法，并将已知的安全隐患从近6000 个减少到500个左右，足以确保航天飞机的平安归来。

　　NASA的首脑也重新洗牌，新局长迈克尔·格里芬是一位拥有6项学位的高才，为人快人快语，作风更加务实。

　　“十八般武艺”全面安全升级

　　NASA用于发现号的“安全升级套餐”主要包括以下内容：

　　●重新设计外部燃料箱。47米高、灌满200万升燃料后重达725吨的外部燃料箱，是航天飞机几大起飞部分中 块头最大的一个。连接外部燃料箱和机身的两脚架上的隔温泡沫材料被减少到最低限度，并代之以电热线圈；燃料箱上的泡沫 也经过重新打造，脱落后不会形成大的碎片。

　　●严密监控发射过程。安全专家要求发现号必须在白天发射，以便观察有无发射碎片或脱落冰块造成机身损伤；上百 只摄像头同时拍摄发射过程，外加多部雷达监测；NASA还派出一架WB-57型飞机长时间跟踪监控，它可以飞到2万米 以上高度。

　　●载货舱中新增了一支15米长、装有摄像头、激光头和传感器的检测长杆，可在机械臂的操纵下，在太空中检查机 身各处有无损伤。

　　●机身下增加了一只数码摄像头，可同步传图像给宇航员和地面控制站。以前用的是胶片式摄像头，必须等到返地后 才能冲洗出。

　　●飞近国际空间站时，女机长科林斯会执行一次机身翻滚动作，让空间站上的宇航员察看机身底部有无损伤。

　　●两边机翼前缘新增了许多传感器，包括22个测温器和66个加速计，一旦出现破损可精确定位；这些传感器每秒 钟可获取2万次读数。

　　●过去每次飞行后航天飞机只更换100块左右的防热瓦，在最后一次于2001年升空的发现号上，NASA一共 换了1900块；另有总面积近40平方米的增强碳-碳防热瓦被取下来，用超声波、CT和温度记录法探伤。

　　●发明了新的补丁，宇航员可在太空行走时用粘胶枪修补受损防热瓦。

　　●机翼前缘的面板接缝处增加了防热障，在防热瓦破损时可防止热离子渗入机翼架构内。

　　●驾驶舱内的32个电机式仪表和4台阴极射线管(CRT)式显示器改为11台平板显示屏。

　　NASA还制定了全新操作规程和应急计划，即便出现无法修复的故障，发现号乘员可以暂时栖身国际空间站，俟亚 特兰蒂斯号营救航天飞机发射升空(至少在45天后)，把他们接回地球。

　　航天飞机2010年出局

　　可逃生式CEV取而代之

　　尽管航天飞机计划经历了两幕悲剧，还消耗了纳税人大笔金钱，但在最近一次调查中，3/4的美国人仍然赞成应该 让它继续飞下去。而且目前也只有航天飞机，才有能力全面检修、安装国际空间站(1998年开始建造，其中美国投资10 00亿)。

　　不过，布什总统已经决定，在2010年为无法根本解决安全问题的航天飞机送终。在2004年1月宣读的国情咨 文中，他提出了如下载人太空探索新时间表：

　　一、在2010年建成国际空间站，并使现有的航天飞机退役。

　　二、2008年前研制出新的飞船，2014年前实现首次载人飞行，将宇航员送入空间站。

　　三、2020年前重返月球，建立太空基地，作为登上火星的基地。

　　四、2030年登陆火星，甚至更远的星球。

　　NASA将新一代可重复使用载人航天器称为“CrewExplorationVehicle”(CEV：载人 探测运载工具)，强调“确保任务全过程中乘员的安全”是首要要求。

　　今年NASA就将与以波音公司-诺斯罗普·格鲁曼公司和洛克希德·马丁公司为首的两支投标团队分别提供数十亿 美元的研发合同，2008年选定最终方案，2011年之前进行原型机测试，2014年正式投入使用。

　　今年6月号的美国《大众机械》杂志登出了洛克希德·马丁公司版本的CEV设计方案图：6米多长的乘员舱由钛合 金制成，可容纳4至6名宇航员，单独发射后，在地球轨道上再与任务舱和推进火箭会合，对接成一个21米长、近40吨重 的飞船。

　　除了发电功能和安全诊断系统之外，CEV最重要的新特点是多了一个位于乘员舱顶部的逃生舱，宇航员在紧急情况 下可随时弹射逃生。CEV不会像航天飞机那样在返航时靠滑翔和喷气发动机飞行，而是更像传统飞船，靠降落伞和缓冲气囊 在陆地或水面上降落。

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