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來源：互聯網

發現號航天飛機（STS Discovery，代號 OV-103）是美國國家航空暨太空總署（NASA）肯尼迪航天中心（KSC）旗下，第三架實際執行太空飛行任務的航天飛機。發現號航天飛機是由軌道飛行器、固體酒精火箭助推器和外掛燃料箱三大部分組成的。負責進行各種科學研究與作為國際太空站計劃的支援。

發現號航天飛機首次飛行是在1984年8月30日，發現號航天飛機共完成39次太空之旅，累計飛行365天，運行約2.38億公里，曾搭載宇航員240余人。2011年3月7日，“發現”號航天飛機脫離國際空間站，9日在肯尼迪航天中心安全著陸，結束了近27年的飛行。2012年4月19日，發現號航天飛機在華盛頓哥倫比亞特區郊外的國家航空和航天博物館史蒂芬中心正式成為館藏。

發現號航天飛機可謂功勛卓著，它將著名的哈勃空間望遠鏡送入軌道、攜帶第一位搭載美國航天飛機升空的俄羅斯宇航員、第一位女性宇航員駕駛航天飛機與俄羅斯和平號空間站實現首次對接，在美國兩架航天飛機爆炸后，兩度承擔重返太空的重任。

發展沿革

研制背景

“航天飛機”的概念開始提出于1954年，開始實施的時間遠早于“阿波羅計劃”。當時，美國利用X-15試驗機進行了測試。之后的上世紀60年代，經過X-20試驗機、X-24實驗機的一系列測試，航天飛機的基本構型已經成熟。1972年美國開始建造航天飛機。1982年11月11日，哥倫比亞號航天飛機首次飛行，正式拉開了美國的“航天飛機時代”。

1986年1月28日，挑戰者號從肯尼迪航天中心發射72秒鐘后在1.5萬米高空突然爆炸，7名機組人員全部遇難。1986年原本應當是美國宇航史上忙碌的一年，預計實施15項航天計劃。然而“挑戰者”號失事使美國宇航工程處于停頓狀態——因為美國載人飛行工具只有航天飛機。“發現”號是在“哥倫比亞”號航天飛機失事后，人們對航天飛機的安全性、甚至對載人航天的必要性充滿疑慮的情況下，開始研制的。

命名由來

“發現號”作為航天飛機的名稱，主要是根據歷史上一些著名的探險船的名稱而來的。17世紀早期，探險者的先驅人物亨利·胡德森在胡德森灣進行探險活動，希望在大西洋的西北部找到一條通往太平洋的海上通道，當時他使用的船只名稱就是“發現號”。

18世紀70年代，英國探險家杰姆斯-庫克再次乘坐“發現號”船，在南太平洋附近從事探險活動，最后發現了夏威夷群島。另外，英國皇家地理協會在北極及大西洋地區探險時，使用船只的名稱也是“發現號”。

研制歷程

1979年1月29日，制造商簽署建造合同。8月24日，開始設計制造航天員生活倉。1980年6月20日，開始設計裝配飛機下半部分。11月10日，開始裝配飛機機身后半部分。12月8日，首次進行機倉系統安裝。1981年3月2日，開始載貨倉的安裝工作。10月26日，開始進行后半部分系統及航天員生活倉的安裝工作。

1982年1月4日，開始進行前半部分系統的安裝工作。3月16日，裝配航天飛機的中間部分。3月30日，航天飛機的升降舵補助翼在棕櫚谷就位。4月30日，機翼自格魯門送抵棕櫚谷。7月16日，前段機身上半部在棕櫚谷就位。8月5日，垂直尾翼在棕櫚谷就位。9月3日，開始最后組裝工作。10月15日，機身副翼在棕櫚谷就位。

1983年1月11日，后段機身在棕櫚谷就位。2月25日，完成最后組裝工作。2月28日，開始初步次系統測試與啟動動力測試。5月13日，初步完成系統測試。7月26日，完成系統測試。8月12日，航空航天局簽收。10月16日，自棕櫚谷完工出廠。11月5日，以陸上運輸的方式從棕櫚谷送抵愛德華茲。11月9日，以空運的方式運至肯尼迪航天中心。1984年6月2日，飛行點火測試。

服役歷程

首次試飛

1984年8月30日進行首次飛行。由于吸取了前三艘航天飛機的經驗，發現號航天飛機設計上較為成熟，重77634千克，較哥倫比亞號航天飛機輕了三噸。執行代號為41-D的任務，將3顆通訊衛星送上了太空。

繼續使命

1985年1月24日,“發現”號航天飛機進行了首次純軍事飛行，宇航員釋放了1顆2.5噸的電子偵察衛星，它用于跟蹤蘇聯的導彈試驗,竊聽蘇聯西部的遙測、電臺廣播及雷達信號，并能獲取歐亞非廣大地區的通信聯系，幫助美國了解蘇聯準備核戰爭的動向。4月12日，發現號把前猶他州參議員加恩(Jake Garn)帶上地球軌道。

1990年4月25日，發現號航天飛機把“哈勃空間望遠鏡”送入軌道。哈勃太空望遠鏡全長13.3米，直徑4.3 米，總重11.6噸。它的升空是航天飛機強大的運載能力的象征。之后，發現號航天飛機又執行了對“哈勃”的第二次和第三次維修工作。

1990年10月的發射“尤里西斯號”太陽極地探測器任務(代號STS-41)，1991年9月的發射高空研究衛星任務。1992年12月，“發現”號又進行了12項與軍事有關的試驗,并部署了國防部的秘密軍事衛星。

1994年2月3日，發現號執行了編號為STS-60的任務，乘員中包括俄羅斯人克里卡萊夫(Sergei Krikalev)。這使他成為第一個搭乘美國太空飛行員的俄羅斯人。1995年，柯林斯(Eileen Collins)駕駛著發現號巡游地球軌道，成為人類歷史上第一個女性航天器駕駛員。1998年10月29 日。它將時年77歲的約翰·格倫(John Glenn)送入太空。他是迄今為止飛上地球軌道最年長的人士。

2003年2月“哥倫比亞’號解體事故之后,美國航空航天局花費了近10億美元巨資，為“發現”號進行“大手術”,涉及近50項技術改動、幾百萬次計算機模擬試驗，更改的地方接近300 處之多。其中最大的改變莫過于重新設計的插件燃料箱。2005年7月25日，發現號航天飛機進行了哥倫比亞號航天飛機失事之后的首次航天飛機飛行。在飛行了將近14天之后，發現號進入大氣層，因為肯尼迪航天中心所在地天氣狀況惡劣，發現號降落在了備用的愛德華空軍基地完成了任務。7月28日，發現號航天飛機搭載的宇航員打開航天飛機與空間站的對接口，在女機長柯林斯的帶領下相繼進入國際空間站。

2011年2月24日發射。在最后一次任務中，發現號將搭載6名宇航員，為國際空間站送去一個永久多功能艙，為其增加額外的儲物空間。

結束飛行

2011年3月7日，發現號航天飛機脫離國際空間站，9日在肯尼迪航天中心安全著陸，結束了近27年的飛行。2012年4月19日，發現號航天飛機在華盛頓哥倫比亞特區郊外的國家航空和航天博物館史蒂芬中心正式成為館藏。

技術特征

總體設計

“發現”號與其他航天飛機一樣，都是由軌道飛行器、固體酒精火箭助推器和外掛燃料箱三大部分組成的。軌道飛行器的機體分機頭、機身和機尾三段。其中機頭是乘員密封艙，它又分分駕駛室、生活室和儀器設備室三層，駕駛室在上層，其前面兩個座位是駕駛員和指令長座位，后面的兩個可供工程師或其它專家乘坐。生活室在中層，內有廚房、衛生間和氣閘艙。在軌道飛行器的駕駛艙內，裝有制導、導航和控制系統,數據處理和軟件系統,無線電通信、跟蹤和測量系統,監測和顯示系統,電源配電系統以及機械液壓系統。軌道飛行器里為有效載荷服務的輔助設備有:通用托架、氣動外殼、釋放和遙控機械臂裝置、控制和展開用的電子儀器、能源、軌道器與有效載荷之間的氣體液體管路、出入乘員的氣閘隧道、乘員艙內的操縱臺和有效載荷控制臺等。

動力系統

兩臺固體酒精火箭助推器平行裝在外掛燃料箱兩側，自重72噸，每個裝有450噸推進劑，發射時與軌道器的三臺主發動機同時點火，為航天飛機短距/垂直起降機和飛出大氣層提供約78%的推力。其固體燃料箱在前錐段里裝有降落傘系統，濺落到海上后被回收，經過修理等待下一次飛行。可重復使用20次。外掛燃料箱是航天飛機最大的部件,位于軌道飛行器下方,是個巨大的殼體，由液態氧箱、氫氣箱和箱間段組成。

發現”號的新裝外掛燃料箱原本為“亞特蘭蒂斯”號配置。為了防止燃料箱結冰對機體造成威脅，美國航空航天局進行了泡沫撞擊的高仿真測試，重新設計了航天飛機外.掛燃料箱，并去掉一個巨大的泡沫材料斜坡，其目的是減小外掛燃料箱外殼與泡沫材料相脫離的可能性。工程技術人員拆除了部分絕緣泡沫，在燃料箱.上容易結冰的部位加裝了一個加熱器，以防燃料箱在充入超低溫液氫液氧燃料后結冰。這樣可以從根本上抑制泡沫材料的脫落，以防這些冰塊可能在航天飛機起飛過程中掉落并砸壞機翼外的隔熱材料。

航電系統

在軌道飛行器的駕駛艙內，裝有制導、導航和控制系統,數據處理和軟件系統,無線電通信、跟蹤和測量系統,監測和顯示系統,電源配電系統以及機械液壓系統。機上各種設備所需電源由3個氫氧燃料電池和3個鎳鎘蓄電池提供，每個氫氧燃料電池可發出7至10千瓦的電力，而鎳鎘蓄電池供給短時間內需要大電流的設備的用電，并作為燃料電池的備用電源，每個容量是10安培小時。為了能在“發現”號發射飛行的過程中及時發現飛機上出現的各種情況，在“發現"號外掛燃料箱和推進器。上安裝了四套“電子眼系統'對航天飛機執行飛行任務時的在軌成像確定了標準程序，并編制了新的用于實時傳輸航天飛機圖像的程序，隨時監控飛行情況。在飛行的整個過程中，地面控制中心都能獲得航天飛機前緣系統及機翼正面的圖像。

防護措施

由于航天飛機外形比較復雜，設計人員根據航天飛機重返大氣層時機身各處的熱環境采用了4種不同類型的防熱瓦:一種是采用高溫可重復使用的表面隔熱材料，俗稱高溫防熱瓦，它用在溫度為648至1260攝氏度的表面，如機身中、前段和機翼的下表面。另一種防熱瓦采用增強碳碳復合材料，主要用在機身的鼻錐、機翼前緣。該防熱瓦總重約1698 公斤，使用的表面積約38平方米,使用處.表面最高溫度約1650攝氏度,表面呈黑色。第三種防熱瓦采用低溫可重復使用表面隔熱材料，俗稱低溫防熱瓦，用在溫度371至648攝氏度的表面,如機身中、前段和機身的上表面(由于這些位置處在背風面,所以表面溫度不高)。此種防熱瓦共用了7000塊，厚度隨該處熱流水平而變化，覆蓋面積達255平方米，總重1014公斤，經涂層處理表面呈白色。最后一種防熱瓦采用柔性可重復使用表面隔熱材料，這是一種硅橡膠浸漬的氈狀物，用在表面溫度371攝氏度以下的部位，如機身.上表面和機翼上表面的后段以及機身兩側。每塊防熱瓦的尺寸遠大于上述三種防熱瓦，厚度為4.8至16毫.米,覆蓋面積達333平方米，總重約532公斤。由于它是一種柔性的氈狀物，所以可用常溫固化硅橡膠粘貼在機身鋁合金的結構上。發現號航天飛機利用非損傷性技術檢測航天飛機機翼前端的隔熱材料；重新修改在臨射前對航天飛機關鍵系統進行檢測的程序；重新設定方向舵的剎車速度(這一方向舵是航天飛機尾部一個用于降落時減速的裝置)。

其他

插件燃料箱

美國航空航天局大幅度修改了發現號航天飛機外掛燃料箱的設計，包括航天飛機與燃料箱連接起來的雙腳架，該設備是導致"哥倫比亞"號航天飛機失事的泡沫碎屑的根源，改造時采用鎳鉻鐵耐熱合金蒙皮代替雙腳架上的鋁端帽,通過電加熱使該固件外面不會結冰。外掛燃料箱上的另一個關鍵改進位于液態氧輸送伸縮管上。NASA在這個區域增加了加熱設施，還安裝了一個除冰器。此外，NASA重新培訓了為外掛燃料箱噴涂絕緣泡沫材料的技術工人，提高了他們的操作工藝，減少了泡沫材料中的空隙。

成像設備

為能詳細觀察發現號航天飛機的發射過程，美國航空航天局還利用錄像設備全面監控發現號的發射升空過程，同時利用軍用偵察衛星等檢查進入空間的航天飛機可能受到的損傷。

在發射地肯尼迪航天中心，NASA對原有的近距、中距以及遠程跟蹤攝像系統進行了升級。NASA介紹，這次在9個地方新增了監控攝像機，它們將提供空前全面的航天飛機升空錄像。

發現號自身也安裝了新的錄像設備，外掛燃料箱上的數字攝像機能使地面工作人員監測到發現號在升空時可能出現的任何受損情況。以前，航天飛機升空后，自身拍攝的圖像只有在著陸后才能提供給地面人員進行分析，而現在將錄像變成了數字模式，就可以使地面人員迅速獲得圖像。

軌檢查和修復能力

發現號航天飛機的兩個機翼上各安裝了22個溫度傳感器，能實時顯示機翼各部分的溫度狀況。機翼上還各安裝了66個壓力傳感器，用來探測機翼是否曾受到碰撞，以及各部件的強度及位置移動。這些傳感器非常靈敏，每秒種可進行20000次檢測，直到發現號安全著陸才停止工作。

救援手段

發現號航天飛機啟動STS-300緊急救援任務機制，即每次航天飛機載人任務都有備用的飛機和機組人員。在與國際空間站對接前，發現號將會進行翻轉，讓國際空間站里的科學家檢查其下方是否受損。如果發現問題，航天員將停留在空間站內，利用"亞特蘭蒂斯"號飛機作為備用飛機進行救援。

基礎參數

發現號與其他航天飛機一樣，都是由軌道飛行器、固體酒精火箭助推器和外掛燃料箱三大部分組成的。

運行紀錄

綜合評價

自1984年以來，“發現號”完成39次太空之旅，累計飛行365天，運行約2.38億公里，曾搭載宇航員240余人。其歷史性功績還包括：將著名的哈勃空間望遠鏡送入軌道、攜帶第一位搭載航天飛機升空的俄羅斯宇航員、第一位女性宇航員駕駛航天飛機與俄羅斯和平號空間站實現首次對接，在美國兩架航天飛機爆炸后，兩度承擔重返太空的重任。（觀察者網評）

27年間，“發現”號共完成了38次飛行，為人類探索太空作出了巨大的貢獻。由于其先進輕巧，哥倫比亞號航天飛機和“挑戰者”號航天飛機發生災難以后，都是由“發現”號執行復飛任務。（中國載人航天工程網評）

在發現號航天飛機完成的各項任務中，部署哈勃空間望遠鏡可能是最出名的一項。1995年，“發現”號又一次成為了頭條新聞。它在第一位女航天飛機駕駛員——M·柯林斯的操縱下飛過了“和平”號空間站。“發現”號還部署了幾顆軍事和研究衛星(包括其它國家的衛星)。修理了出現故障的衛星并首次把一位美國參議院——猶他州的杰·加納送入太空。（新浪科技評）

參考資料 >

“發現號”的華麗謝幕.環球網.2024-06-25

收藏 | NASA姓軍還是民？盤點NASA的空天成就.澎湃新聞.2024-06-25

美國“發現號”航天飛機建造過程和基本情況.新浪科技.2024-06-25

圖文：發現號航天飛機從肯尼迪航天中心升空.新浪網.2024-06-25

“發現”號航天飛機.新浪網.2024-06-25

科普：“發現”號航天飛機數據大掃描.新浪科技.2024-06-25

“發現號”航天飛機的最終旅程.觀察者.2024-06-24

“發現”號航天飛機命名由來.中國載人航天工程.2024-06-24

“發現”號航天飛機安全著陸.淮南新聞網.2023-12-06

發現號簡史:兩度臨危受命拯救航天飛機命運.新浪科技.2024-06-25

特稿：航天飛機的風雨３０年.中國軍網.2024-07-03