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后“哥伦比亚号”飞行器——未来的载人飞行器，越小越安全?

Mark Alpert

“哥伦比亚号”航天飞机在今年2月1日重返大气层时发生爆炸，导致机上7名宇航员全部遇难。美国航空航天局除了调查事故原因，还面临某些困难的选择。10多年来，宇航专家就一再警告，老旧又重达100吨的航天飞机在重返地面时，机身裹在过热气体中，是十分脆弱的。如果调查认定，“哥伦

比亚号”确实是隔热片或铝制机壳的破裂导致了这场悲剧，NASA将来可能会要求宇航员在返回大气层之前要检查机体外壳，甚至会设计在轨维修方案。但如果无法确认事故原因，或发现必须对剩余的三架航天飞机进行大幅度的改进，NASA可能不得不加速研制更小、更安全的空间飞行器。

以前NASA就曾做过更新航天机队的多次努力，但都成了代价高昂的失败。（见本刊2002年7月号《太空时代止步不前了吗？》一文）。2002年11月，NASA拨款24亿美元，打算设计“轨道空间飞机”（OSP），每次至少能运载4名宇航员到国际空间站。（因航天飞机停飞，NASA无法往返国际空间站，只有俄罗斯的“联合号”和“进步号”飞船能够运送人员和给养到这个空间轨道前哨基地。）然而，NASA的计划仍不明朗，至今没有决定OSP是航天飞机那样带有机翼，还是采用“升力体”设计（一种重心下移的飞机器，其外形可使空气动力的抬升效果达到最大），抑或采用像“联合号”那样的“太空舱”外形？就算美国国会批准追加100亿美元来建造这种空间飞机，最快也要到2012年才能把宇航员送入轨道。OSP的项目主管E. Smith正在设法加快进程，但他提醒人们：“别指望我能省出多少时间。”

OSP将比航天飞机安全得多。它只运载宇航员，不带沉重的货舱，所以紧凑轻巧，能够用“三角洲4号”这样的单次商用火箭发射。反观航天飞机，则需要内置3个火箭发动机，还要外附为这些发动机提供液态氢和液态氧的燃料箱，以及一对固体燃料火箭助推器。

航天飞机发射时的巨大应力，隐伏着致命的危险：1986年，“挑战者号”航天飞机就因固体燃料助推器泄漏而爆炸；今年1月16号“哥伦比亚号”升空不久，从外附燃料箱脱落的一块隔热泡材可能使机体左翼受创。“哥伦比亚号”在最后一次任务中，也可能曾在轨道上与小型陨石或人造“太空垃圾”而相撞；而OSP由于体积减小，或许可以减少此类事故的几率。此外，轨道空间飞机的隔热层将采用最新开发的金属板，它比航天飞机外壳所用的陶瓷贴面砖更能经受冲击。

OSP的主要缺点是无法胜任航天飞机的所有任务。NASA还需要另行开发无人的发射和对接系统，以便将载送飞船送入空间站。此外，OSP也存在自身的不安全因素，即使最成功的火箭，其安全记录也并非十全十美。例如“三角洲2号”火箭，从1989年成功地运送载人飞船104次，但1997年却发生了

爆炸。因此，NASA在选择发射轨道空间飞机的助推器时，必须对它进行周密的测试和改进。

为了将重返大气层的危险减到最低，OSP最好设计成“太空舱”的外形。美国麻省理工学院空间系统专家Postol认为，圆盾型的太空舱穿越大气层时，产生的温升远低于有翼飞行器。而且，没有了机翼、轮胎和操纵面，工程师便能够加强最重要的隔热层。太空舱在下降到低层大气后。可放出降落伞并降落得到海上，就像1960年代的“阿波罗”系列模组一样。Postol问道：“有这么多优点，是否还值得降落到跑道上呢？”

尽管如此，但NASA官员看来对“太空舱”的方案并不感冒。OSP项目主管E. Smith就很不放心降落伞系统的可靠性和海上回收OSP的成本。Postol则认为NASA的犹豫不决可能另有原因：“我猜想NASA不太中意太空舱的理由是很情绪化的，因为宇航员更喜欢驾驶航天飞机。”哪怕这样做在重返大气层时比较危险。

[宋振峰/译   曾少立/校]