尼克松政府也认识到载人航天飞行很受大众欢迎,NASA需要把航天飞机视为能满足所有参与方要求的国家级航天器。NASA宣称航天飞机具有十个能降低发射成本的优点,但一些研究表明想要降低发射成本必须先达到一定的发射频率,而NASA的成本估算基于每周一次的发射频率。所以批评者对NASA降低发射成本的说法持怀疑态度,在当时,NASA的太空任务并不能填饱航天飞机的胃口。 这么高的发射频率在日后将被证明是无法实现的,现在也无从得知当时弗莱彻和NASA是否再故意夸大宣传,但他们肯定知道该机计划已经暗示航天飞机将取代运载火箭发射美国以后的所有太空载荷,并下决心推动计划的成功。NASA正在进行一次豪赌,他们寄希望于航天飞机在全面运作后能大幅降低发射成本。但其中最大的问题是,这一切都基于全新的、复杂的、未经验证的技术。 光凭NASA的太空任务并不能满足航天飞机的胃口,让航天飞机进行商业发射是个好主意。不过眼前还有一个麻烦,那就是NASA无权控制军事发射,为了实现较高的发射率就必须把美国空军拉上船,让航天飞机成为名副其实的国家级航天器。 谁知空军高层对航天飞机的态度很冷淡,除非该机能满足军方的载荷要求,否则不予考虑。美国空军的有效载荷要求几乎是NASA设想的两倍半——达到了33吨,这意味着航天飞机要做得更大。此外,美国空军还要求航天飞机能在紧急返航种降落在保密基地,不想让飞机装着机密装备到处降落,所以对航天飞机再入大气层后的横向机动能力要求大增。军方甚至要求NASA对整个航天飞机计划进行保密,乔治•穆勒断然拒绝了这一要求。 付出了航天飞机研制大大复杂化的代价后,NASA只获得了空军的一纸承诺。尽管美国空军会在范登堡空军基地建造航天飞机发射设施,但不会为航天飞机研制拨一分钱。NASA觉得范登堡基地地理位置很不错,航天飞机在这里发射能更有效率地进入极地轨道。空军还明确表示会保留“泰坦”运载火箭的发射能力作为备份,他们不打算让美国的军事太空计划完全受制于未经证实的新技术。而且空军要求优先使用航天飞机执行军事任务,当然他们提出的发射频率听起来并不难满足。 范登堡空军基地位于加州 就在NASA四处寻求支持时,航天飞机的研制资金却遭遇缩水。1971年5月,美国国会的“管理与预算办公室”(OMB)向NASA增加的预算要求挥出了大斧。NASA不得不修改航天飞机的设计以满足成本目标,从而能继续推动该计划的实施。NASA的努力最终没有白费,1972年1月5日尼克松总统批准了航天飞机计划,就是在十年前,肯尼迪总统批准了“阿波罗”计划。现在NASA又有一个新目标,一开始计划制造7架航天飞机。 取得实质性进展 这一阶段航天飞机设计与B阶段相比在性能上多少有缩水。轨道器沿用先前的设计理念,是一个机身截面为方形的双三角形下单翼飞行器,尾部有一片高大的单垂尾,之所以选择面积较大的双三角翼是为了满足美国空军横向机动要求。航天飞机前端是飞机风格的驾驶舱与乘员舱,之后是一个大型货舱。货舱门分成左右两扇向上打开,可完全暴露出有效载荷。最终,北美罗克韦尔公司获得了轨道器的合同。 轨道器沿用先前的设计理念,是一个机身截面为方形的双三角形下单翼飞行器,尾部有一片高大的单垂尾 航天飞机前端是飞机风格的驾驶舱与乘员舱,之后是一个大型货舱 最终,北美罗克韦尔公司的方案获得了轨道器的合同 但是NASA抛弃了可飞回助推器设计。鉴于现阶段轨道器的尺寸,可飞回助推器要制造得比巨型客机都大,满足性能要求就要面对巨大的技术挑战。所以NASA用捆绑在轨道器两侧的两个巨大的固体火箭推进器(SRB)取代了可飞回助推器。SRB固体火箭推进器耗尽燃料脱离后会打开降落伞溅落海洋,然后经翻新后再次使用。齐柯尔公司获得了SRB固体火箭推进器的研制合同。一开始有人认为采用捆绑式液体燃料助推器将有更好的性能,但最后因为比较昂贵而选择了固体火箭。马丁•玛丽埃塔公司负责制造连接在轨道器腹部的大型外部燃料箱,向轨道器尾部的三台航天飞机主发动机(SSME)提供液体燃料,这些发动机则由罗克达因公司制造。 航天飞机设计在1972-1974年间的演进,NASA已经抛弃了可飞回助推器设计 SRB固体火箭推进器结构图 大型外部燃料箱结构图@ SSME发动机燃烧液氢和液氧,每台最大推力2090千牛(213吨),是“土星”V运载火箭J-2型发动机推力的两倍多。SSME发动机只负责把轨道器推出大气层,一旦进入太空后轨道器就切换到轨道机动系统(OMS)推进,后者是麦道公司制造的两台火箭发动机,安装在垂尾两侧。轨道器没有配备喷气发动机,滑翔返回地球并降落在跑道上。这种方式已经在升力体上进行了验证,并且在以后实际操作中也被证明是成功的。 航天飞机尾部有三台SSME和两台OMS发动机 这是一台完整的SSEM OMS鼓包内部的燃料罐 OMS结构图 航天飞机不仅能把载荷发射入太空,原则上也能从太空捕获载荷带回地球。不过航天飞机只能达到低地球轨道,NASA为此也设想了安装补充助推器把有效载荷送入更高的轨道,甚至是行星际轨道。 航天飞机能在太空滞留相当长的一段时间,所以可以被当成空间站使用。欧洲航天局(ESA)决定研制一个能装入航天飞机货舱中的太空实验室,实验室包括一个供研究人员进行试验的加压舱,以及安装在货舱后方托架上的控制仪器和实验系统,当然也可以只安装托架。1973年8月14日,NASA和ESA正式签署了太空实验室研制谅解备忘录。 欧洲航天局(ESA)太空实验室设计 欧洲航天局的太空实验室任务/载荷专家们 NASA也打算支持小型业余和学校的太空研究项目,可以利用航天飞机货舱的空余空间发射他们的GAS小型自主装置。为了获得广泛的公众支持,NASA也打算邀请政客、记者、平民、甚至是外国国民加入机组参加太空飞行。 GAS小型自主装置罐,用于容纳千奇百怪的太空实验装置 人们对航天飞机的设计还是有许多顾虑,有人指出SRB固体火箭推进器在点火后就不可能被关闭,一旦出事将会导致灾难性的后果。但NASA还是决定不给航天飞机配备完整的乘员救生系统,仅仅是因为该系统会增加约3000万美元的成本,所以航天飞机成为美国第一种没有完善救生设施的载人航天器。 航天飞机原计划安装的弹射救生系统,正副飞行员有单独的弹射座椅,其他乘员则依靠弹射救生舱逃生 航天飞机的硬件庞大复杂、未经验证。任何工程师都能看出来发展这样一个雄心勃勃的计划而不经中间系统的验证纯粹就是自找麻烦。实际上休斯敦约翰逊航天中心的一队人马一直在推动首先研制一种较简单的可重复使用航天器,但因为政治原因而被否决。NASA也从技术和财政角度审视了发展只能把小型载荷送入轨道的第一代航天飞机的问题,但觉得该方案过于保守。由于低成本,该项目也不会使NASA获得较高的预算支持,所以缺乏任何吸引力。 不管怎样,NASA似乎已经在生存之战中获胜。航天飞机的拨款在1972财年是1亿美元,到1973财年正式开始发展时增加到1.99亿美元。然后,1974财年攀升至4.75亿美元,1975财年是7.975亿美元,1976财年是12亿美元。但仅靠加大资金投入是不够的,航天飞机的研制是一个复杂的系统工程,该计划也没有获得来自政界或军方的热情支持。总之,NASA获得了天时地利,却失去了人和。
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