挑战者号航天飞机的研究过程是怎样的？

挑战者号航天飞机的研究过程是怎样的？

美国正式使用的第二架航天飞机?开发初期原本是被作为高拟真结构测试体,因此初期机身代号为STA-099),但在挑战者号完成初期测试任务后,被改装成正式的轨道载具,并于1983年4月4日正式进行任务首航?

命名

美国的航天飞机都是以早期的研究船名作为命名,因此挑战者号的命名由来也不例外,自1870年代航行于大西洋与太平洋上的英国海军研究船挑战者号,除此之外,“挑战者”这名字,也曾经被拿来命名阿波罗17号的登月模组?

挑战者号研究工程

航天飞机本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具,但它同时也需要尽可能的减轻本身重量,因此几乎整架机身的每一部分,都负担了非常大的结构应力?但考虑到当年的计算机技术有限,工程师们并没有把握光靠软件仿真就能将航天飞机在受到机械负荷与热负荷情况下的表现,计算到非常精准的程度?

除此之外,挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化,这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试?

最后,在驾驶舱中加装上两具抬头显示器(HUD)之后,挑战者号的改装工程遂告一段落,整架航天飞机的空重为70552公斤,加上主发动机后重79500公斤,比哥伦比亚号航天飞机约轻了1311公斤?挑战者号飞行次数:10次,绕行地球:987圈,在太空中总共停留69天?

挑战者号太空舱是美国航空太空总署旗下正式使用的第二架太空舱?开发初期原本是被作为高拟真结构测试体,但在挑战者号完成了初期的测试任务后,被改装成正式的轨道载具,并于1983年4月4日正式进行任务首航?挑战者号在1972年完工启用时,主要的功能并非实际担负往返地球与外太空之间的轨道运具功能,而是美国的建造计划初期,用来测试机身结构安全性的高拟真结构测试体,由洛克威尔公司制造,在1978年2月4日送抵洛克希德42号工厂,开始进行实际的结构测试?

之所以需要这种测试,是因为太空舱本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具,但它同时也需要尽可能的减轻本身重量,因此几乎整架机身的每一部分,都负担了非常大的结构应力?但考虑到当年的电脑技术有限,工程师们并没有把握光靠软体模拟就能将太空梭在受到机械负荷与热负荷情况下的表现,计算到非常精准的程度?

为了安全,唯一的解决方法就是用真的太空舱进行测试分析,这也是挑战者号被制造出来的原因?STA-099在一个由256架油压千斤顶所组成的43吨重测试仪中,进行了为期11个月的测试与分析,这些千斤顶能在836个不同的部位上施加荷重?在电脑的控制下,能够逼真的模拟出太空仓在发射?爬升?绕行轨道?重返大气层与降落时所受到的各种力量,其中,太空梭主引擎启动时的庞大推力是由三具一百万磅(约450公吨)推力的液压汽缸来模拟?

在洛克威尔公司当初获得的那纸26亿美元合约中,该公司需负责制造一对静态测试体,以及两架初期飞行测试载具?

但在1978年达成的一项决议中,决定不将用来作为迫近与降落测试用途的企业号太空舱改装成可以实际使用的的轨道载具,使得真正可以执行任务的轨道载具剩下了哥伦比亚号而已?因此在1979年1月29日时,NASA与洛克威尔补签了一张合约,将挑战者号从测试载具的状态改装成真的可以执行太空任务的轨道载具OV-099?

STA-099在1979年11月7日被送回原制造商洛克威尔,改装工程也从那时开始,要将挑战者号由测试用途改装成任务用途的工程规模比较单纯,但挑战者号然然躲不掉整架被拆解开来再重新组装的命运?

这主要是因为,原本的挑战者号上装置的是一个模拟用的乘客舱,因此工程师得将整个太空舱的前半段机身拆开,才有办法取出模拟舱,放入真正有功能的乘客舱模组?除此之外,挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化,这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试?

最后,在驾驶舱中加装上两具抬头显示器之後,挑战者号的改装工程遂告一段落,整架太空舱的空重为155,400磅(70,552公斤),加上主引擎后重175,111磅(79,500公斤),较哥伦比亚号约轻了2,889磅(1311公斤)?

抬头显示器进行第十次任务时,于升空过程中突然爆炸坠毁?在实际过程中,挑战者号与另一艘太空梭发现号曾经经过肯尼迪太空中心的改装,以便能够在筹载舱里面载送半人马上节火箭?

配合这点太空舱的筹载舱里需装设额外的管线?通风管与可以监控上节火箭运作的飞行平台,以配合半人马火箭的低温(L02/LH2)推进燃料(大部分的惯性上节火箭(IUS)都是使用固态推进燃料)?

不过,NASA从没有实际进行过用太空舱载运半人马火箭的任务过,而自从挑战者号爆炸坠毁后,有关当局就决定中止这种危险的尝试,毕竟在筹载舱里放了一具装满高爆燃料的火箭,所冒的风险实在太大?