神舟:载人航天的故事-第16章
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航天飞机的飞行过程：升空倒计时
所有航天器包括航天飞机的发射都不是随意进行的，一般的理解可能是航天器运到发射台，做好准备工作，就进入倒计时开始发射了。可事实是任何一次发射都存在一个发射时机，航天器只有在这个时机发射才能保证发射的成功及任务的完成，在航天领域中称之为发射窗口。发射前所有准备工作的时间，都是由发射窗口往前推算的。
发射窗口的确定取决于具体的任务，航天飞机的发射窗口一般持续1到数个小时，但也可能只持续几分钟。为了确定发射时间，采用“T”表示发射时刻，发射前的所有时刻表示为“T…”，发射后的时刻表示为“T＋”。如发射前9分钟表示为T…9分钟，发射后40秒表示为T＋40秒。但要注意发射前所表示的时间，并不是到发射时的实际时间。如T…9小时，只表示按发射的倒计时算还有9小时，如果出现额外的问题，会暂停计时，直到问题排除，才继续开始计时，这样到发射时刻的实际时间就会超过9小时。但这个暂停不是随便进行的，也需要事先计划，否则可能造成发射时间不在发射窗口内。
肯尼迪航天中心一般在T…6小时开始为外贮箱加注推进剂，在这之前要确定发射窗口内的天气预报是否适合发射，一旦确定，加注工作就开始了。加注推进剂的软管需要进行预冷，以降低液氢和液氧在输送过程的汽化损失。当到达T…3小时时，外贮箱的推进剂已经加满，但贮箱内的推进剂仍然会汽化，不断地从外贮箱顶部的出气孔派到外面，因此仍需不断的补充推进剂。
在T…3小时通常会停止倒计时的时间，在停止计时这段时间内一方面工作人员检查外贮箱的外壁是否结冰，同时航天员们也会被叫醒。因为太空中没有像地球一样的白天黑夜，所以航天员们需要在发射前调节生物钟。而发射的时刻即使是在黑夜，对他们来说也是生物钟早上的开始。起床后，航天员要再次进行身体检查，吃早饭，换上加压服，然后前往发射台。
在发射台上的白屋里会有一组技术人员等候在那里，当航天员到达时协助他们登上轨道器，在确定航天员已经进入航天飞机各就各位之后关闭密封舱盖，离开发射台。此时整个发射台就只剩下了航天飞机和航天员。接下来的时间发射控制中心会对天气、航天飞机的各个部位进行不断的检查，轨道器内的航天员也会不断的核实通讯系统是否正常。
在T…9分钟时会进入最后一次的倒计时暂停，这时发射中心内的所有发射控制人员要再次确认各系统是否正常，并且核实当时的天气情况。如果这次确认中出现任何一点问题，发射都会中止，只有在收到所有系统的确认信息后，发射中心才会开始最后9分钟的发射倒计时。
最后9分钟的发射倒计时
T…9分钟所有系统核实完毕，开始计时
T…7分30秒收回机组通行臂
T…5分辅助动力设备准备就绪，为主发动机的万向支架提供能量的液压发电机提供动力
T…1分收回该在外贮箱顶部的氧气孔通行臂
T…15秒消音系统打开，往发射台底下的防水沟供应淡水，向发射台底部浇水。吸收发射时发动机产生的声波，防止声波对航天飞机的损坏
T…5秒主发动机依次点火
T…0秒固体火箭助推器点火升空
固体火箭助推器一旦点火之后，航天飞机就会飞离地面，不再可能停止，因此在助推器点火之前的每1秒钟，航天飞机的计算机都会对各个系统进行上千次检查，如果这期间有一个系统出现故障，航天飞机会立即停止发射，否则很有可能就会酿成一场灾难。
当到达T时刻时，航天飞机就会上升离开发射台，从远处可以看到航天飞机拖着一条烟柱冲天而去。这条烟柱是由固体火箭推进剂燃烧产生的，而在轨道器的底部，由于主发动机的液氢和液氧燃烧，会产生一条超高温的水蒸气排气尾迹，从远处看就是一团明亮的闪光。
航天飞机的飞行过程：进入轨道
同火箭发射一样，航天飞机升空不久就要进行机动，使其由垂直向上的飞行逐渐转为水平方向的飞行。航天飞机发射2分钟后，固体火箭助推器的推进剂全部燃尽，助推器与外贮箱的爆炸螺栓炸开，然后助推器顶端的小火箭将其推离外贮箱。此时的高度约为46千米，接着助推器打开顶端的降落伞落入大海，早已等待在海上的两艘拖船会将其拖回航天中心进行整修，准备下一次使用。助推器分离后，主发动机继续推进，这时它的爬升角度倾斜了大约30°。
发射6分钟后，航天飞机的速度达到20 000千米/小时，但还达不到保持轨道运行的速度。此时航天飞机会朝地球作大约2分钟的小角度俯冲，虽然这使航天飞机的高度下降了4~16千米，但却使速度增加到约28 000千米/小时。这种做法开上去会多消耗推进剂，但经过计算可以知道采用俯冲获得速度的方法，比让航天飞机慢慢爬升到目标轨道效率要高得多。这种做法在大气层内的飞行中也经常使用，为了让飞机更快地获得速度，可以使其向地面俯冲。在小角度俯冲中，航天员会经受3g的过载，这个过载值已经达到了航天飞机整个飞行过程中的最大过载值，而在早期的载人飞行中，航天员承受的最大过载值要达到7~8g。
发射8分30秒后，轨道器的主发动机熄火，航天飞机插入一近地点65千米，远地点296千米的椭圆轨道。主发动机熄火后20秒，外贮箱与轨道器分离，外贮箱上的小推进器将其推向地球，在穿越外围大气层的时候焚毁。剩下的轨道器在椭圆轨道上飞行，当到达远地点时，轨道机动发动机点火，使轨道器进行园化运动。这时整个上升阶段就结束了，航天员可以从座位上离开，开始太空工作了。如果不在远地点进行加力，轨道器会继续在原椭圆轨道上运行，可该轨道的高度下大气还有一定浓度，不断的大气阻力和摩擦，会使这一轨道上的运动难以维持。
另外在整个上升过程中如果出现意外事件，比如一台或多台主发动机失灵，航天飞机会采取什么措施来保证人员的安全。NASA也制定了一系列模式，这些模式的选择要根据出现故障的时间来确定。如下表所示。但类似挑战者号的事故是无法逃生的，这种情况目前还没有什么应急措施。
航天飞机的飞行过程：太空的任务
轨道器一旦进入轨道，航天员首先要做的就是将有效载荷舱门打开。如果不这样做，轨道器飞行一段时间，内部温度就会过高。接下来，航天员会把座舱内除了飞行舱头部的两个驾驶座椅之外的所有座椅移开，以使他们有更多的工作空间。
轨道器在太空飞行时，因为大气阻力的影响非常小，并不用保持头部冲前的飞行姿态，相反考虑到任务的要求，轨道器往往需要在太空中保持不同的姿态。比如，令有效载荷舱的科学仪器对准适当的方向，避免有效载荷舱内物品受到太阳光的直接照射，或为变轨机动作准备等等。航天员可以通过控制轨道器头部和尾部的反作用控制系统来使姿态发生变化。这些姿态变化并不会引起轨道器运动速度的变化，因为它只是围绕着自己的质量中心在转动。
航天飞机在太空中执行的所有任务，都离不开有效载荷舱。在不同的任务中，有效载荷舱所携带的载荷不同。执行卫星施放任务时，有效载荷舱内安装的是需要释放的卫星。因为航天飞机所携带的燃料只能使轨道器在300千米高度的近地轨道飞行，而大多数卫星运行的轨道高度比这个高度要高，所以通常在执行卫星施放任务时，还需要把一枚火箭接到卫星上。当轨道器到达合适的位置时放出卫星，然后卫星再由火箭提供动力，进入更高的运行轨道。
有时候，轨道器还需要进行卫星抢救和修理工作，航天员可根据具体情况，决定是在太空中进行修理工作，还是将此放入载荷舱送回地球。但不论哪种方式，几乎都需要航天员通过气闸舱进行舱外活动。气闸舱在轨道器中的安装位置不是一成不变的，可以装在中舱内也可以装在有效载荷舱内。执行舱外任务时，航天员从中舱进入气闸舱，关闭通往座舱的密封舱门，然后换上航天服，启动一发动机，将气闸舱内的空气慢慢抽出。待空气抽尽时，打开通向有效载荷舱的舱门，进入太空环境。气闸舱的设计一般只容许2个航天员出舱活动，但在1992年5月，由于任务的需要，航天员们灵活掌握，进行了3人的舱外活动。
进行舱外的卫星救援任务看上去令人激动，但航天员们切身感受到执行这一任务的具有相当的难度。首先在太空中的行动并不容易，想象一下在游泳池中的行动，舱外的任何一个动作都比这要困难得多。最重要的是航天员要时刻注意不要让卫星上的任何边缘将自己的航天服划破。
为了协助舱外航天员的活动，工程师们在有效载荷舱内安装了一个机械手臂。像人的手臂一样该机械臂具有“肩关节”和“肘关节”，“肩关节”在有效载荷舱口的左舷内壁上，“肘关节”连接了机械臂的上臂和下臂，完全展开时机械臂长米。不使用时收放在有效载荷舱内的左舷。在机械臂的末端是一个空心的圆柱，当航天员需要机械臂“抓握”物体时，通过飞行舱后部的仪器控制机械臂移动，把物体的一部分放入圆筒，再利用圆筒外壳的三根导线将物体固定。有时航天员也将自己连到机械臂末端，把机械臂作为自己的活动平台。
航天飞机在太空中最重要的一项任务是进行科学实验，但可惜的是航天飞机的机组座舱空间非常狭小，不足以放下大量的科研设备。为此欧洲航天局为NASA设计了可以放入有效载荷舱的太空实验室（SpaceLab）。
太空实验室长约米，直径4米。一条增压通道将太空实验室的前端与轨道舱的中舱连接，航天员可直接进入实验室。实验室的内部四周堆放着各类实验仪器和设备。实验室的后面还装有一个或几个底座，该底座提供了安装科学仪器的平台，这些仪器往往需要直接暴露在太空中。包括研究天文现象的仪器，各种高清晰度的照相机等。在不同的飞行任务中根据需要，可以只携带实验室，或只携带底座，或两者都带。在太空实验室内航天员获得了足够的空间进行各类科学实验。由于太空引力的作用非常微弱，所以这些试验可以取得大量在地球上不可能获得的试验数据。
1998年以后，航天飞机又增加了一项重要使命，进行国际空间站的建设任务。自此航天飞机成为了空间建设的“工程车”。
航天飞机的飞行过程：返回地球
航天
