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奮進號航天飛機
來源:互聯網

奮進號航天飛機(STS Endeavour OV-105)是美國航空航天局(NASA)肯尼迪太空中心(KSC)旗下,第五架實際執行太空飛行任務也是最新的一架航天飛機,是美國用于替補挑戰者號的航天飛機。

奮進號航天飛機1991年建造完畢,于1992年開始服役,也是美國宇航局建造的5架航天飛機中的最后一架。名字來源于18世紀英國探險家詹姆斯·庫克的考察船。奮進號船體高36.6米,寬23.4米,重71噸,造價超過20億美元。首次飛行是在1992年5月7日(STS-49號任務),負責的任務中有不小比例是作為國際空間站計劃的支援。2011年5月16日,奮進號航天飛機在成功發射升空,開始其19年職業生涯的最后一次太空使命,同時也是30年的航天飛機發射計劃倒數第二次航行。2012年9月21日,奮進號航天飛機抵達加利福尼亞州洛杉磯,于10月份移交給位于洛杉磯市內的加州科學中心。

截至2011年5月奮進號航天飛機共執行25次飛行任務,共在太空度過了280天9小時,繞行地球4429圈,總飛行距離達到1.65億公里。

發展沿革

研發背景

奮進號是美國建造的最后一架航天飛機。1986年1月28日,挑戰者號航天飛機升空后爆炸解體。1987年8月美國國會通過法案,要求建造一架新的航天飛機替代挑戰者號。隨后美國航空航天局(NASA)在全國學校范圍內征集這架航天飛機的名稱。1989年5月10日,美國時任總統布什宣布,將正在建造的這架航天飛機命名為“奮進號”,編號為105號軌道器。奮進號是美國航天飛機中首架以公開征名競賽的方式由美國的中小學生命名的航天飛機,由喬治·赫伯特·沃克·布什總統于1989年宣布。按照美國航天飛機的命名慣例,“奮進”號名字也是源自一艘早年的調查研究船,是傳奇的詹姆斯·庫克在1768年遠征時所搭乘的一艘368噸級的三桅帆船“奮進”號,當時是它造成下水后的首次出航。由于是艘英國籍的船只,因此“奮進”號的名字是英式英文的“Endeavour”而非美式英文“Endeavor”。

研制歷程

奮進號航天飛機是根據美國總統里根的決定制造的,它是美國所制造的第6架航天飛機,用于替代1986年初升空爆炸的挑戰者號航天飛機。奮進號的承造單位為美國洛克韋爾公司,飛機造價20億美元。從1987年8月簽定合同到1991年4月軌道器出廠共用3年零8個月的時間,“奮進號“航天飛機1991年4月25日在加利福尼亞州棕櫚谷建成。

出于安全方面的考慮、軌道器運抵肯尼迪航天中心39B發射臺后,美國航宇局(美國航空航天局)按傳統作法于1991年6月對軌道器發動機進行試車。經對3臺主發動機22秒點火試車發現,1、2號發動機氧氣泵震動和聲音異常。為此,NASA決定裝上為亞持蘭蒂斯號航天飛機下次發射準備的3臺主發動機。

奮進號航天飛機于1991年4月出廠后,經過一年多的準備工作,于1992年5月7日開始了為時9天的首次飛行,其任務代號為STS-49。

服役

奮進號建成于1991年4月25日,造價超過20億美元,耗時近四年。1992年5月7日,奮進號開始第一次執行飛行任務。同年5月14日,宇航員在“奮進號”航天飛機上將修復了的的第六代通信衛星重新送入太空。1992年9月12日,奮進號首次將女宇航員送入太空。1993年6月25日又修復了一顆歐洲科學。同年12月5日,奮進號航天飛機又一次將修復了的送入太空。1998年12月,“奮進號”航天飛機為國際空間站實現了第一次模擬對接。奮進號航天飛機于2001年4月為國際空間站運送了加拿大研制的巨型機械臂。這個機械臂長達17米,質量為1.63噸,非常結實、靈活且功能多,能夠為完成安裝壓力艙和電池板等作業。

奮進號服役期間執行了許多重要任務,如:營救未進入軌道的國際通信衛星、多次攜帶歐洲“空間實驗室”、在軌回收歐洲“尤里卡”科學實驗衛星、發射“跟蹤與”F、多次攜帶美國“太空雷達實驗室”、在太空安裝“紫外天文”2觀測臺、在太空釋放并回收“奧斯特”衛星,回收日本的“空間飛行器單元”在太空釋放并回收“斯巴坦”207衛星、在太空開展可充氣天線試驗、與和平號對接飛行、為空間站運送補給設備和生活用品、在太空地球表面三維立體地圖等。奮進號還多次完成建造國際空間站相關任務,如為國際空間站送去美國團結號節點艙1、巨型太陽能電池板、“萊昂納多”多功能后勤艙、移動基座系統、希望號日本實驗艙、歐洲寧靜號節點艙3和瞭望塔號觀測艙等。

2011年5月16日8時56分,美國奮進號航天飛機在佛羅里達州發射升空,執行STS-134載人航天任務,這是“奮進號”的第25次也是最后一次飛行。此次飛行載有6名宇航員,任務計劃為16天,主要任務是為國際空間站送去價值20億美元、用于尋找暗物質的阿爾法磁譜儀。

退役

2011年6月1日,奮進號航天飛機在肯尼迪航天中心安全著陸,結束了其最后一次任務,隨后在加利福尼亞科學中心退休。

2012年9月21日,退役的“奮進”號航天飛機“趴”在一架經過改裝的的背上,飛回到它的出生地——洛杉磯,將被永久保存在加州科學中心供人參觀。

技術特征

奮進號高36.6米、寬23.4米、重71噸,奮進號航天飛機的外形與其他航天飛機一樣,但內部有很大的改變。它加裝了著陸用減速傘,采用了新的IBM AP-101S計算機(存儲量增加兩倍、處理速度提高3倍、重量和體積減小一半,而且省電),并使用了新的導航系統和衛星跟蹤器。此外,奮進號還改進了事件控制器、氣體發生器、燃料泵和輔助電源,采用了冗余密封和一些新材料。這些改進措施使奮進號航天飛機的留空時間在太空中提高到28天,是其他航天飛機的兩倍。

奮進號在軌道器后部增加了一個低溫貯箱,故能攜帶更多的燃料,在太空中可以持續飛行28天左右;在艙內新增了先進的抽水馬桶和空調設備;增大了機身前段中層的空間,用于存放更多的食品、衣物和個人用品;用一個新型廢物管理系統和一個可去除二氧化碳的再生裝置替代了原設計的氫氧化肛系統;裝備了先進的導航系統。

2003年至2006年期間,奮進號升級了主要硬件,具體包括:新型計算機、快速測量和導航設備、增強型事件控制器和多路信號分離器以及固態星跟蹤定位器、改良前輪操控結構和為航天飛機液壓系統提供動力的改進型輔助動力裝置(Auxiliary Power Unit:APU)。后來,為了提高和擴展軌道飛行性能,奮進號還采用一些新型硬件進行改裝,主要包括:配置12米直徑的阻力傘,可減少航天飛機滑行距離300~600米,從而減少了著陸起落架與制動器上的拉力,縮短了機場跑道長度。

為了讓奮進號能在國際空間站附近再多持續停留3~4天時間,在2005至2006年期間,美國航空航天局改裝了空間站至航天飛機的動力變換系統(SSPTS)。2007年8月,奮進號在執行STS-118任務中,借助該系統首次使用了來自空間站的供電系統。2007年8月,奮進號在執行STS-118任務中,就開始使用動力變換系統。

運行紀錄

奮進號首次飛行始于1992年5月7日,截至2011年5月共執行25次飛行任務,其中包括運送宇航員升空對“哈勃空間望遠鏡太空望遠鏡進行首次太空維護。奮進號共在太空度過了280天9小時,繞行地球4429圈,總飛行距離達到1.65億公里。

參考資料

絕唱之旅

2011年5月16日12時56分,奮進號航天飛機從美國肯尼迪航天中心發射飛往國際空間站,執行STS-134任務。此次空間站任務是“奮進”號航天飛機的終極任務,隨著任務執行完畢,“奮進”號航天飛機退役。此次發射是其第25次也是最后一次升空,主要任務是為國際空間站運送名為阿爾法磁譜儀2的設備。阿爾法磁譜儀2被安放在上,用于探索反物質、暗物質,并研究宇宙射線等相關問題。這一項目由華裔獲得者負責,包括中國科學家在內的全球600多名科研人員參與了該項目。

推遲發射

美國航空航天局2011年4月29日宣布,由于“奮進”號航天飛機附屬電力裝置加熱器出現技術故障,奮進”號原計劃29日升空,其發射將至少被推遲到5月2日進行。美國航天局表示,“‘奮進’號的發射將不會早于5月2日14時33分(北京時間3日2時44分),工程師需要足夠時間處理導致今天發射被推遲的故障。”

“奮進”號原計劃2011年4月29日升空,但在倒計時過程中,工程師發現,其附屬電力裝置加熱器的一套電路失靈。航天飛機在軌道運行時,加熱器可以防止附屬電力裝置內的聯氨凍結。據佛羅里達當地官員估算,當天約有70萬游客前來觀看發射;推遲發射的消息公布后,記者所處觀測區的游客臉上滿是失望。

美國航空航天局2011年5月6日發表聲明宣布,“奮進”號航天飛機的發射日期由10日推遲到最早16日。聲明說,航天局項目官員當天下午討論后決定,“奮進”號的發射日期不早于美國東部時間16日8時56分(北京時間20時56分),在此之前,技術人員繼續維修并測試導致“奮進”號推遲發射的電路問題。此外,項目官員還決定將“奮進”號的任務期由14天延長至16天。如果“奮進”號在5月26日之前仍不能升空,其發射將被推遲到6月份。

發射升空

奮進號航天飛機于當地時間2011年5月16日8點56分從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空,按照計劃這將是奮進號最后一次太空之旅。在此次編號為STS-134的任務中,奮進號將搭載著六名機組人員,分別是:指揮官馬克·凱利(Mark Kelly)、宇航員約翰遜(Greg H. Johnson)、歐洲航天局宇航員維托利(Roberto Vittori)與美國航空航天局航天專家查米托夫(Greg Chamitoff)、費斯特爾(Andrew Feustel)與費克(Mike Fincke)。

據官方估計,當天有包括吉福茲在內的50萬名觀眾涌進肯尼迪航天中心及其周邊觀測點目送“奮進號”升空。不少人從15日開始就在附近的海灘、公園、天臺、輪船等地占據最佳位置,通宵等候這一激動人心的時刻。甚至有外地游客自4月底“奮進號”首次被推遲發射以來就一直守候在佛羅里達等待發射。

太空行走

2011年5月18日6點14分奮進號航天飛機安全地和國際空間站( International Space Station – ISS)對接。宇航員費斯特爾和查米托夫于2011年5月20日進行了第一次太空行走以完成STS-134原定任務。之后宇航員費斯特爾和費克又于2011年5月22日10點12分完成了第二次太空行走任務。STS-134的第三次太空行走和進行國際太空站維修任務是由宇航員費斯特爾和費克在2011年5月25日完成的。 他們為國際太空站電力系統安裝了電纜,并維修了無線通訊系統。接著,宇航員費克和查米托夫又在2011年5月27日進行了長達七個半小時的第四次也是STS-134最后一次太空行走。

返回地球

美國奮進號航天飛機于2011年5月29日11點55分脫離國際太空站,開始返回地球的行程。經歷了兩天返航飛行,美國奮進號航天飛機于2011年6月1日凌晨2點35分在佛羅里達州肯尼迪航天中心卡納維爾角安全降落。 這是美國航空航天局第25次決定讓航天飛機在夜間著陸。

2011年6月1日,奮進號航天飛機結束了它的最后一次任務STS-134返回地球。在這次飛行中,指揮官馬克·凱利和機組人員將阿爾法磁譜儀送到了國際空間站

相關事件

背離潮流的“沃爾夫條款”

美國“奮進”號航天飛機2011年5月16日從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空,開始其第25次也是最后一次飛行任務,全球媒體廣為關注。這無疑是中國科技界和媒體高度關注的事件,因為除了“奮進”號本身,阿爾法磁譜儀這個由諾貝爾獎得主丁肇中主導的項目也備受矚目。這個項目旨在尋找由反物質組成的宇宙,并由許多中國科學家參與。然而,令人遺憾的是,中國記者在采訪“奮進”號發射時被拒之門外,原因是依據一項新出爐的“沃爾夫條款”。根據此條款,美國航空航天局取消了已允諾給予中國記者的采訪通行證。因此,當“奮進”號載著中國科學家付出心血的阿爾法磁譜儀奔向太空時,中國記者無法像其他國家的記者一樣,親臨現場觀看航天飛機升空,也無法參加航天局舉行的新聞發布會。這無疑令人感到莫大的遺憾。

在這樣一個大背景下,“沃爾夫條款”的出臺,揭示了美國鷹派政客對于中國近年來和平發展的內心焦慮與無奈,同時也暴露了他們的短視。事實上,即使在美國,“沃爾夫條款”也并未得到廣泛支持,甚至遭到了一些美國科學家的批評。麻省理工學院的教授理查德·米爾納認為,這是一個具有“歧視性”的決定,最終也將對美國自身造成傷害。

隨著這一引發廣泛爭議的條款生效,中國記者不幸成為首批直接受害者,被拒之肯尼迪航天中心門外。然而美國主流媒體在此次事件中幾乎全都保持沉默,無人站出來批評沃爾夫的行為。由此可見,美國所謂的“新聞自由”并非毫無界限。

參考資料 >

圖說黨史上的今天(5月16日).澎湃新聞.2023-11-25

“奮進”號航天飛機命名由來.中國載人航天.2023-11-25

“奮進”號完成“回家”之旅.新浪網.2023-11-25

“奮進”號開始最后一次太空之旅.光明網.2023-11-25

微型衛星搭上“奮進”號航天飛機絕唱之旅.國家航天局.2023-11-26

加拿大移動服務系統地面遙操作模式綜述.深空探測學報.2023-11-26

洛杉磯市民街頭圍觀“奮進”號回家.觀察者網.2023-11-26

“奮進”號航天飛機成功進行第25次發射開啟謝幕之旅.央廣網.2023-11-24

美國航天飛機的30年.中國日報網中文資訊.2023-11-26

美國奮進號航天飛機發射執行最后一次太空任務.新浪網.2023-11-25

“奮進”號航天飛機向新家進發.中國科學院.2023-11-26

美奮進號航天飛機完成最后之旅返回誕生地洛杉磯.中國日報網.2023-11-26

“奮進”號開始最后一次太空之旅.光明網.2023-11-25

美國“奮進”號航天飛機因技術故障推遲發射.中國新聞網.2023-11-25

美國航天飛機的30年.中國日報網.2023-11-25

美國奮進號航天飛機執行STS-134最后任務為太空事業立功.davidcaprice.2023-11-25

美奮進號發射禁止中國記者現場報道引爭議.新浪網.2023-11-25

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